为了让器官在体外“活”得更久一点,科学家们做了哪些尝试?

  • 时间:2020-01-03 09:29:45
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  • 来源:晚间新闻
为了让器官在体外“活”得更久一点,科学家们做了哪些尝试?

文 / 周亦川 编 / 袁月

【搜狐健康】器官移植手术是一场与时间的战争。Livescience网站12月28日发文指出,一组医生熟练地从供体中取出器官,然后将采集的器官处理后运输到接收者所在的医院,其间的距离最长可能需要几个小时的飞行。一旦器官到达目的地就开始移植手术,外科医生必须迅速操作确保患者安全和器官生存能力。

这个过程或许比听上去甚至是电视剧中的情节更令人紧张,对此,摆在医患面前最大的问题是“一个可以用于移植的器官究竟可以在体外存活多久?”目前,根据器官的不同,其时间窗在4—36小时之间,而在科学家们的不断努力下,我们希望能够让器官能存活达到几个星期之久。

器官冷藏系统

据加拿大多伦多大学医学科学研究所所长,外科,医学和生理学教授Mingyao Liu介绍,美国2018年进行过超过3.65万例器官移植,其中最多的是肾移植,共2.1万多次,接下来是肝脏、心脏和肺,然后是胰腺、肠道和其他器官移植。大多数器官在采集后被放置在一个装满冰的寒冷容器,原理就像把食物放进冰箱中冷藏一样。

当然,这个流程要比“把食物放进冰箱”要复杂的多。在放入冷藏盒之前,医生首先要用“防腐液”冲洗组织,保护器官免受极端寒冷损害。这是因为,在正常条件下细胞会将化学物质在细胞膜间泵入和流出,维持细胞内低钠高钾的状态。但是,低温条件下细胞这个调节过程失效,细胞内的化学物质逐渐泄漏,在渗透压的作用下细胞内的水分越来越多,造成严重伤害。这种防腐液就是以特定比例配置的钠钾溶液,可延缓这种损害。当然,防腐液还可以加入营养物质和抗氧化剂,维持细胞功能,抑制炎症。

在这种冷藏条件(0—4摄氏度)下,细胞新陈代谢速度下降至平时的5%,组织通过细胞内部能量运作的速度慢得多,消耗的氧气更少,可延迟局部缺血发作。延长细胞有限能量存储的同时,还能够防止有害的代谢产物堆集破坏器官组织。

但是,用冷藏方法保存器官时间很有限,其中心脏丧失活力的速度最快。在理想情况下,心脏无法在冷藏盒中保存超过4—6小时。4个小时是一个“坎”,此时心脏细胞功能开始衰竭,器官移植后发生故障的可能性急剧增加,这又被称为原发性移植物功能障碍,是实体器官移植最令人担忧的并发症之一。

与心脏相比,肾脏的耐受性最强,可以在冷藏条件下存活24—36小时,而肺脏是6—8小时,肝脏可存活12个小时左右。

冷灌注系统

Liu指出,尽管冷藏装置的技术含量不高,但它提供了一种简单有效的保存运输方法,自1960年起已被广泛使用。当然,其缺点也是比较明显的,不仅器官会在数小时内丧失活力,而且医生也无法监测评估冷藏盒中器官的质量。一旦器官发生问题,没有任何客观的测试告诉医生器官是否仍在运转,细胞的新陈代谢是否减弱,等等。

耶鲁大学2018年一份研究提出了冷藏的替代方法,被称为冷灌注系统。医生将收集的器官连接到机器上,就像心脏在体内运作一样,把富含氧气和营养的液体输入器官,将有毒的代谢产物清除。

在临床实践中,采集器官前捐赠者的心脏会在一段时间内停止将含氧血液泵到组织,可能出现损害,那么将器官放置于灌注机中就有可能使其恢复。此外,医生还可以监测系统中的乳酸检查器官代谢水平。尽管乳酸只是灌注中一种粗略的代谢标准,但与单纯的器官冷冻相比已有很大进步。当然,根据器官不同,医生还可以通过其他的标准评估,比如肝脏可用产生的胆汁水平进行评估。

温灌注系统

上述灌注系统仍要求在器官保存的流程中对其进行冷却,但在最近的20年中,有几个研究组已开始探究保持器官温暖并用常温血液灌注组织的方法。实验发现,在20至33摄氏度的条件下,离体器官与在人体中的功能基本相似。目前,冷灌注与温灌注系统已在澳大利亚和英国广泛使用,而大多数设备已在美国进行临床试验。

今年12月,美国杜克大学医学中心在患者心脏停跳后摘除了他的心脏,随后使用温灌注系统对器官进行修复,准备移植。一般来说,心脏移植手术在患者被判定脑死亡后就要进行,避免停跳缺血带来的广泛器官损害,而心脏停跳后还能摘取器官无疑扩展了供体的有效性。目前,美国已通过这种方法成功实现了小儿心脏移植,而本次手术是成人器官的第一次尝试。在已使用该系统多年的国家中,数据表明温灌注系统可使心脏捐献的数量增加30%—40%。那么,这个比例在美国将是一个巨大的数字。

冷藏与灌注,孰优孰劣?

Liu指出,目前直接将器官冷藏与灌注进行比较的研究还很少,但从部分报道来看,灌注的效果通常更好一些。Stat News网站报道的一项研究中,研究人员将灌注系统与冷藏系统的肝移植手术进行比较,有16个灌注肝脏不能使用,而冷藏的确有32个肝脏不能使用,而且灌注的肝脏受到损伤更少。

在Liu团队的肺移植工作中看到了类似的趋势,原先仅有20%的供体肺可以成功移植,而应用他制作的肺部体外灌注系统中已经扩大到了70%。数据表明,肺部在灌注系统中均运行了4—6小时,但动物器官实验显示肺部可生存12—18小时,甚至是36小时。在他看来,将来有一天器官甚至可以被灌注数周存活,甚至可以引入基因和干细胞疗法,对离体器官进行修复,达到更好的移植状态。

但是,目前器官移植医生使用最多的还是器官冷藏法,最主要的原因还是成本。一套灌注系统需要花费数千美元,比冷藏法贵得多。如果没有充分的研究对灌注法与冷藏法进行比较,很难说服医院在全国范围内更换治疗方式,因为这涉及到一个相当大的成本转换。

Liu指出,考虑到越来越多的移植试验的成功,灌注法很有希望成为器官移植的治疗标准流程。#2019算数健康大会# #健康科普大赛# #器官移植#

参考资料:

1. livescience

How Long Can Organs Stay Outside the Body Before Being Transplanted?

https://www.livescience.com/how-long-can-donated-organs-last-before-transplant.html

更新时间:2020-01-03 09:29:45