馮玉慶，王政祿（天津市第一中心醫(yī)院生物樣本庫，天津市器官移植臨床醫(yī)學(xué)研究中心天津 300192）

隨著國內(nèi)飲食結(jié)構(gòu)的改變、人口增長及老齡化，血管疾病已成為威脅中國人健康最常見的疾病之一［1］。近20年來，血管移植在治療血管源性疾病及器官移植的循環(huán)重建中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，肢體損傷常伴有血管損傷，重建血供需要血管移植［2］。按照來源血管替代物可分為3類：自體血管、人工血管和同種異體血管。

1 自體血管

1906年，Carrel試驗(yàn)性應(yīng)用自體靜脈進(jìn)行血管移植成功，至今仍在沿用自體血管移植［3］，隨著器官移植學(xué)科和血管外科的發(fā)展，越來越需要應(yīng)用血管移植物進(jìn)行血管搭橋和血管修補(bǔ)。自體血管因其具有良好的機(jī)械性能、增生修復(fù)能力和組織相容性，是當(dāng)前最為理想的血管移植物［2］。由于當(dāng)前可成功用于臨床的小口徑人工血管很少，所以自體血管仍有其特殊的應(yīng)用價(jià)值。自體大隱靜脈容易獲得，取材前應(yīng)做血管的相關(guān)檢查，如使用血管超聲儀器可以了解將要切取的大隱靜脈情況，明確沒有曲張、硬化和閉塞等病變，移植后通暢率高，是目前外科手術(shù)中替代中、小血管最理想的生物血管。自體動(dòng)脈移植有很多優(yōu)點(diǎn)，但自體可切除的動(dòng)脈很少，使其來源受到很大限制。自體血管得到了廣泛的臨床應(yīng)用，但是獲取自體血管會(huì)增加患者的手術(shù)創(chuàng)傷，并且可獲取的自體血管資源有限，其管徑相對(duì)細(xì)小，已不能滿足當(dāng)前日益增長的臨床需求，這就需要尋找良好的自體血管替代物。

2 人工血管

人工血管發(fā)明于20世紀(jì)50年代，在生物血管供應(yīng)有限，組織工程化血管還不能完全應(yīng)用于臨床的情況下，人工血管的出現(xiàn)對(duì)推動(dòng)外科重建手術(shù)的發(fā)展和維護(hù)人類健康方面做出了巨大貢獻(xiàn)［4-5］。

2.1 人工合成血管：人工合成血管具有取材方便、易于消毒滅菌及無存儲(chǔ)條件限制等特點(diǎn)，臨床應(yīng)用不受來源、長度及口徑大小限制，是目前最常用的血管代替品。隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，利用通過對(duì)高分子材料的大量研究，改變其性能來提高其生物相容性［6］。設(shè)計(jì)出類似天然血管的取代物，首先需要進(jìn)行組織培養(yǎng)，使其表面形成一層組織，然后再包覆成圓管狀而形成人工血管。由于一般合成的高分子材料生物相容性不佳，在高分子材料表面通過一些途徑而接上一層生物性材料，以提高其生物相容性［7］。

人工合成材料制成的人造血管必須滿足以下幾個(gè)方面的要求：管壁應(yīng)有一定的孔度、不扭曲、不塌陷、易縫合及抗松散的基本條件外，還應(yīng)具有一定的強(qiáng)度、吸水性、良好的組織相容性及耐酸堿等特點(diǎn)。但是現(xiàn)代工程技術(shù)水平還不能較好地仿制血管組織復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與功能，人工材料有破裂的可能性和遠(yuǎn)期栓塞發(fā)生率高的缺點(diǎn)，其治療效果并不十分令人滿意［8］。

2.2 生物材料合成血管：生物材料合成血管至今仍是臨床上廣泛應(yīng)用的血管及心臟替代和修補(bǔ)材料，其優(yōu)點(diǎn)是與宿主具有相同的組織結(jié)構(gòu)和功能，而這些結(jié)構(gòu)和功能又是保證宿主所獲療效的必要因素。光滑的表面和適當(dāng)?shù)膬?nèi)皮分泌功能是保證血管遠(yuǎn)期通暢的關(guān)鍵因素，必要的血管張力是組織灌注和壓力維持的重要保證，所有這些基本條件都是人工合成材料不具有的。與龐大的需求量相比，新鮮血管供體不足且來源有限，使得通過血管移植來救治某些心血管疾病的這種有效療法受到很大限制［9］。

3 同種異體血管

20世紀(jì)70年代，Tice等［10］將深低溫凍存人的同種異體大隱靜脈應(yīng)用于患者下肢動(dòng)脈的重建 （血型相符），25例患者的2年通暢率為48%，開創(chuàng)了深低溫凍存血管臨床應(yīng)用的先河。20世紀(jì)80年代初，一些國外醫(yī)療設(shè)備公司開始經(jīng)營深低溫凍存靜脈如大隱靜脈等，用于外周動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈重建。1989年1月，歐洲同種移植物保存庫（Europe Honograft Bank， EHB）在布魯塞爾成立，由于動(dòng)脈細(xì)胞構(gòu)成和組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，保存難度較大，直到1991年，EHB才開始收納人體動(dòng)脈以供臨床使用，并在1992年為臨床提供了第一個(gè)用于臨床移植的凍存動(dòng)脈。到20世紀(jì)末，比利時(shí)和英國等國家相繼建立了血管庫。1998年，Wu等［11］對(duì)歐洲9個(gè)中心100例接受同種異體深低溫凍存大動(dòng)脈移植的患者進(jìn)行了一項(xiàng)回顧性研究，發(fā)現(xiàn)凍存人體動(dòng)脈移植遠(yuǎn)期通暢率與新鮮同種異體動(dòng)脈移植相比無顯著差異。

同種異體血管現(xiàn)有3種保存方法：常溫保存、低溫保存和深低溫保存。

3.1 常溫保存：戊二醛保存異體血管的研究都是針對(duì)人臍靜脈（human unbulical vein， HUV）作為血管通道，這些血管是人工制備，經(jīng)戊二醛酸化處理后在血管外覆蓋一層Dacron網(wǎng)狀物，這種構(gòu)成的復(fù)合血管保存在50%酒精中，移植之前需要經(jīng)過一道漂洗的程序［12］。在大多數(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)中并沒有對(duì)戊二醛保存的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

3.2 低溫保存：低溫保存法具有簡便易行、設(shè)備和條件要求不高等優(yōu)點(diǎn)，但是其保存時(shí)限相對(duì)較短，相關(guān)的研究也比較少［13-14］。低溫（2～4℃）可以減少細(xì)胞的代謝活動(dòng)、耗氧量及細(xì)胞膜上泵的活動(dòng)，尤其是Na+/K+ATP酶，同時(shí)減少ATP的消耗，低溫條件可以保護(hù)細(xì)胞，減少缺血及損傷［15］。20世紀(jì)90年代，開展了對(duì)同種異體血管冷保存的一系列臨床應(yīng)用研究，目前，臨床上同種異體血管冷保存的研究大部分是針對(duì)靜脈，采用鹽溶液中加入少量抗菌藥物（氯霉素+兩性霉素）的方法，臨床研究中的保存時(shí)限為10～40天，用于下肢血管栓塞性疾病的外科治療，其中同種異體血管保存3周以內(nèi)再用于替換患者阻塞的病變血管，其1個(gè)月的累計(jì)通暢率可達(dá)83%，1年的累計(jì)通暢率仍可達(dá)65%，但2～3年后通暢率僅為38%［16］。

3.3 深低溫保存：深低溫保存方法可以保存同種異體血管數(shù)年之久［17］，其方法分為-80℃保存和氣相液氮保存，兩者在方法學(xué)上相同，只是保存時(shí)限上有所差異。同種異體血管深低溫保存就是在一定低溫保存液存在的條件下，在一系列變溫控制中，使同種異體血管組織在一定條件下凍結(jié)，組織代謝降低到極低的范圍內(nèi)，使其在離體情況下組織代謝處于近零點(diǎn)，從而使組織活性得以長期保存［18］。在20世紀(jì)70年代首次報(bào)道了應(yīng)用深低溫保存的大隱靜脈用于下肢動(dòng)脈的重建，25例患者的重建血管2年的通暢率為48%，在隨后的30年，深低溫保存方法進(jìn)一步得到改善、細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化，至2007年1月，EHB共為臨床提供了2000多份深低溫保存的人體同種異體血管［19］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示，深低溫保存小牛頸動(dòng)脈與新鮮動(dòng)脈比較，血管的收縮功能降低20%，而血管內(nèi)皮的舒張功能減少60%～70%［20］。人體下肢動(dòng)脈的臨床研究表明，1年血管通暢率為13%～79%，加權(quán)平均后1年血管通暢率為41%［21］。深低溫保存同種異體血管的處理方法還是相對(duì)復(fù)雜的，成本也是相對(duì)較高。將同種異體血管放入RPMI1640溶液中涮洗，將清洗后的同種異體血管放置在紗布內(nèi)完全包裹，程控降溫放入氣相液氮中。深低溫保存同種異體血管雖然可以長期保存血管組織（達(dá)數(shù)年之久），但是這種保存方法并不完美，保存過程會(huì)導(dǎo)致一定程度的細(xì)胞損傷，從而影響同種異體血管的機(jī)械性能［22］，而其組織損傷主要發(fā)生在降溫和復(fù)溫的過程中［23］。

3.4 降溫和復(fù)溫：降溫或復(fù)溫速率不當(dāng)，均會(huì)導(dǎo)致血管損傷。采用較慢的降溫速率將縮小降溫過程中血管組織中的溫度梯度，使血管壁內(nèi)部溫度分布均勻，減小熱應(yīng)力［24］。以恒定降溫速率為-1℃/min降至-60℃，以恒定降溫速率為-5℃/min降至-100℃，即可轉(zhuǎn)移至液氮中保存。降溫過程約70分鐘。操作人員做好低溫防護(hù)后將已降溫處理好的同種異體血管迅速轉(zhuǎn)移至液氮存儲(chǔ)箱內(nèi)進(jìn)行保存，保存溫度低于-150℃。

復(fù)溫采用37～40℃水浴快速復(fù)溫，經(jīng)過這樣處理的靜脈獲得80%的內(nèi)皮細(xì)胞存活率［25］。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，保存于液氮中的同種異體血管經(jīng)過快速復(fù)溫，同種異體血管表面以及內(nèi)膜出現(xiàn)破裂的幾率大大高于緩慢復(fù)溫，產(chǎn)生破裂的機(jī)制是復(fù)溫時(shí)在-150～-100℃血管發(fā)生了部分玻璃化的反玻璃化現(xiàn)象，為由此所產(chǎn)生的斷裂應(yīng)力所導(dǎo)致?？刂?150～-100℃的復(fù)溫速率，會(huì)降低同種異體血管出現(xiàn)破裂的發(fā)生率［26］。

3.5 組織活力鑒定：低溫保存同種異體血管組織活力鑒定是對(duì)所采用的保存技術(shù)是否成功的最終判別，組織活性常用細(xì)胞培養(yǎng)法和代謝測(cè)定法［27］。葡萄糖消耗率測(cè)定法，因?qū)M織無損傷，出結(jié)果快，被廣泛應(yīng)用。O'Brien等［28］認(rèn)為在能量代謝過程中，細(xì)胞攝取消耗葡萄糖，使?fàn)I養(yǎng)液中葡萄糖含量下降。經(jīng)組織學(xué)鑒定具有活細(xì)胞形態(tài)，或糖代謝用量達(dá)到一定數(shù)值，即可判定該標(biāo)本是有活性的。公認(rèn)24小時(shí)葡萄糖消耗率大于0.89 mmol/L為存活。研究者發(fā)現(xiàn)，對(duì)冷凍同種異體血管的酶組織化學(xué)變化進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這些酶存在活性，并與新鮮對(duì)照結(jié)果極為相近［29］。許多學(xué)者認(rèn)為，內(nèi)皮細(xì)胞的完整性是保持同種異體血管移植較高通暢率的重要因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，電鏡下內(nèi)皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)不同程度的損傷［19］。理想的同種異體血管低溫保存方法，其關(guān)鍵在于如何使同種異體血管組織的生物活性以及內(nèi)皮細(xì)胞的完全性得到良好的保存，可以使冷凍損傷減輕至最低程度。

4 總 結(jié)

總之，3種不同的血管都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，人工血管已商品化，但其后期通暢率不佳。自體血管移植后期通暢率高，但其來源于患者本身，可切除用于移植血管很少，使其來源受到很大限制。同種異體血管有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，隨著國內(nèi)器官捐獻(xiàn)的規(guī)范化，同種異體血管的來源也得到了相當(dāng)大的支持。目前同種異體血管移植已經(jīng)取得很大成功，并展示出令人激動(dòng)的前景，但仍有許多尚未解決的問題和難點(diǎn)，同種異體血管移植技術(shù)關(guān)鍵性問題的解決主要針對(duì)于冷凍保存技術(shù)的發(fā)展以及與組織工程學(xué)科的交叉來實(shí)現(xiàn)。如冷凍保存能否降低抗原性，依靠冷凍保存技術(shù)維持血管冷凍保存后的生物活性和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)合組織工程學(xué)技術(shù)手段恢復(fù)并完善同種異體血管凍存后的生物活性及機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)是同種異體血管移植未來的發(fā)展方向。