蔡超操,王 成,陳世玖

(遵義醫(yī)學(xué)院第五附屬(珠海)醫(yī)院手外科,廣東 珠海519000)

在血管外科和器官移植外科手術(shù)中,使用血管移植材料移植重建血管變得越來越常見。目前使用的血管移植物包括自體靜脈血管、人造血管及同種異體血管。自體血管來源有限,并受管徑大小、取材長短等限制,使血管移植的應(yīng)用受到制約[1]。人造血管材料(滌綸、聚四氟乙烯、天然真絲等)的出現(xiàn)改善了這種情況,但人工血管移植也存在不良反應(yīng),如需使用抗凝藥和免疫抑制劑等,遠(yuǎn)期通暢率較低[2],且不能完全達(dá)到管徑小于6 mm的小血管移植的要求[1,3]。同種異體血管具有管徑易匹配、采樣方便、結(jié)構(gòu)相似等優(yōu)點(diǎn),并可大量獲得,具有一定優(yōu)勢。同種異體血管的保存需要使用冷凍保護(hù)劑，冷凍保護(hù)劑是一些化合物, 置于保存組織的溶液中能夠保護(hù)組織不被凍傷；此外，冷凍保護(hù)劑可以選擇性抑制同種異體抗原呈遞細(xì)胞并降低血管免疫原性,抑制排斥反應(yīng)[1,4]，但冷凍保護(hù)劑也易使細(xì)胞及細(xì)胞發(fā)生毒性效應(yīng)和滲透性損傷，因此冷凍保護(hù)劑的選擇及其使用的優(yōu)化是深低溫凍存技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 冷凍保護(hù)劑

冷凍保護(hù)劑是由不同成分和比例的化學(xué)試劑組成，在低溫冷凍期間，冷凍保護(hù)劑可以消除被保存器官低溫時(shí)產(chǎn)生的冰晶，從而起到保護(hù)器官的作用[5-7]。研究者最初發(fā)現(xiàn)，低溫保存精子時(shí)加入甘油可以顯著提高精子的活力，隨后人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其他冷凍保護(hù)劑，如二甲基亞砜、丙二醇、乙二醇等[8]。

2 冷凍保護(hù)劑的分類

根據(jù)能否滲透進(jìn)入細(xì)胞通常將冷凍保護(hù)劑分為滲透性和非滲透性兩類。

2.1滲透性保護(hù)劑 主要是醇類，以二甲基亞砜、甘油、丙二醇、乙二醇為代表。該類保護(hù)劑可與溶液中的水分子結(jié)合，發(fā)生水合作用，使溶液的黏性增加，減緩降溫過程中水分子結(jié)晶的形成，減輕“細(xì)胞內(nèi)冰晶損傷”，從而保護(hù)細(xì)胞和組織；此外，在冷凍保存過程中，滲透性保護(hù)劑的加入可以稀釋溶液中的溶質(zhì)，使細(xì)胞內(nèi)外側(cè)的離子濃度差降低，減少離子進(jìn)入細(xì)胞，從而起到保護(hù)作用；同時(shí)，滲透保護(hù)劑滲透入細(xì)胞，避免細(xì)胞處于過冷狀態(tài)，使細(xì)胞內(nèi)的壓力與外界接近，減少“溶質(zhì)損傷”，降低冷凍過程中細(xì)胞脫水引起的細(xì)胞收縮程度和時(shí)間[7，9]。此外，在解凍復(fù)溫過程中，這類保護(hù)劑可以滲透性地進(jìn)出細(xì)胞，能夠減弱高濃度差所致的滲透性水腫，減輕細(xì)胞和組織的損傷。當(dāng)滲透性保護(hù)劑的濃度升高時(shí)，其玻璃化凍存的效果更好，但高濃度低溫保護(hù)劑的毒性也隨之增加，對細(xì)胞及組織的損傷也隨之增大[9]。

2.2非滲透性冷凍保護(hù)劑 主要是大分子物質(zhì)，如果糖、葡萄糖、蔗糖、海藻糖以及分子量>1 000的大分子化合物(聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基淀粉等)[10]。非滲透性保護(hù)劑的加入可降低某特定溫度電解質(zhì)的濃度，改善保護(hù)液的玻璃化性質(zhì)，減輕溶質(zhì)損傷；此外，由于該類保護(hù)劑位于細(xì)胞外，不能自由通過細(xì)胞膜，使細(xì)胞外側(cè)滲透壓增大，細(xì)胞內(nèi)外側(cè)滲透壓差增大，細(xì)胞內(nèi)的水分子移動(dòng)到細(xì)胞外，細(xì)胞內(nèi)水分子減少，細(xì)胞內(nèi)冰晶形成減少，促使細(xì)胞膜穩(wěn)定，降低冷凍保護(hù)劑達(dá)到玻璃化狀態(tài)所需的濃度，降低玻璃化溶液的毒性[9]。大分子非滲透性物質(zhì)(聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基淀粉等)也可以溶解在溶劑中，但由于不能自由穿過細(xì)胞膜，溶液中加入該類保護(hù)劑后可表現(xiàn)為過冷狀態(tài)，抑制了細(xì)胞外冰晶的形成，減少了細(xì)胞損傷。

由于在冷凍過程中使用了滲透性冷凍保護(hù)劑和非滲透性冷凍保護(hù)劑，從而降低了滲透性保護(hù)劑的使用濃度，減少了滲透性保護(hù)劑的毒性作用；復(fù)溫過程中，細(xì)胞外較高的滲透壓環(huán)境避免了溶劑中的水較多、較快地進(jìn)入細(xì)胞而引起的細(xì)胞腫脹，使細(xì)胞和組織的凍存效果更好。通常玻璃化溶液中滲透性保護(hù)劑的濃度不應(yīng)低于30%，非滲透性保護(hù)劑蔗糖的濃度通常為0.1～1 mol/L[11]。海藻糖不同于其他非滲透性保護(hù)劑，可使蛋白質(zhì)折疊得更加穩(wěn)定，在低溫環(huán)境中，通過“水替代”“玻璃態(tài)”及“化學(xué)穩(wěn)定性”3種機(jī)制起抗凍作用[12-14]。

3 深低溫保存血管的臨床應(yīng)用

深低溫保存血管是指將分離的同種異體血管置于含冷凍保護(hù)劑的冷凍管中，經(jīng)梯度降溫后，最后保存于-196 ℃的液氮中。深低溫保存可降低血管的免疫原性，保留血管的生物學(xué)活性，保證血管移植后的通暢率，經(jīng)深低溫保存的血管可廣泛用于臨床實(shí)踐[15]。

3.1用于各種血管損傷和動(dòng)脈瘤 在創(chuàng)傷中常合并血管損傷，治療上需進(jìn)行血管移植以恢復(fù)組織器官血供。人造血管移植主要用于修復(fù)大血管缺損，修復(fù)小血管缺損的效果不理想。早期采用冷凍，戊二醛、乙醇浸泡等方法降低了血管移植物的抗原性，增加了血管的通暢率。溫樹正等[16]采用冷凍保存的同種異體血管修復(fù)血管缺損6例7條(其中左小指雙指動(dòng)脈各缺損1例、橈動(dòng)脈缺損1例、尺動(dòng)脈缺損1例、腕部橈動(dòng)脈外傷性動(dòng)脈瘤1例、左脛前動(dòng)脈損傷1例、右小腿大隱靜脈缺損1例)，血管缺損長度為1.0～15.0 cm，平均4.75 cm，移植血管長度為1.2～16.0 cm，平均5.37 cm，冷藏時(shí)間為1.0～4.5個(gè)月，平均2.75個(gè)月。6例患者中，5例術(shù)后效果良好，移植血管血流通暢。姬亞飛等[17]應(yīng)用深低溫保存的血管移植修復(fù)13例血管損傷(腘動(dòng)脈5例、尺動(dòng)脈3例、橈動(dòng)脈3例、指動(dòng)脈2例)，術(shù)后11例成活，2例閉塞，隨訪發(fā)現(xiàn)移植成活的血管血流暢通，無排斥反應(yīng)，但當(dāng)移植血管直徑<1 mm時(shí)易栓塞。在2例腎移植后髂外動(dòng)脈感染曲霉菌的動(dòng)脈瘤患者中，Minz等[18]成功地使用了自體髂內(nèi)動(dòng)脈移植物修復(fù)了髂外動(dòng)脈缺損。Cho等[19]使用冷凍保存的同種異體血管移植修復(fù)治療1例嬰幼兒巨大特發(fā)性先天性腎下腹主動(dòng)脈瘤，手術(shù)成功，術(shù)后療效可。Petrunic等[20]采用冷凍保存的同種主動(dòng)脈移植物成功修復(fù)1例真菌性腎上主動(dòng)脈瘤并左腰肌膿腫。低溫保存的主動(dòng)脈同種異體移植物允許在感染的情況下進(jìn)行主動(dòng)脈重建，其早期和長期發(fā)病率和死亡率低于其他先前報(bào)道的治療方案[21]。

同種異體移植血管的血流通暢率受外源性和內(nèi)源性因素的影響，其中血管通暢率主要受內(nèi)源性因素影響，如免疫排斥反應(yīng)、管壁結(jié)構(gòu)的病理改變；外源性因素主要是手術(shù)技術(shù)缺陷，如吻合口狹窄、扭曲等。如何減少內(nèi)源性影響因素并提高手術(shù)技術(shù)是提高血管移植通暢率的關(guān)鍵。

3.2用于先天性/后天性心臟病 1962年,Ross和Somerville[22]首次應(yīng)用同種異體血管移植治療復(fù)雜先天性心臟病合并肺動(dòng)脈閉鎖。經(jīng)過數(shù)十年的研究發(fā)展，關(guān)于心臟瓣膜的基礎(chǔ)研究和臨床運(yùn)用取得了長足的進(jìn)步。目前，心臟瓣膜分為機(jī)械瓣膜和生物瓣膜，其中生物瓣膜分為3類：異種生物瓣膜、同種異體心臟瓣膜以及組織工程瓣膜。經(jīng)過長時(shí)間的臨床運(yùn)用與后期隨訪，各種瓣膜的優(yōu)缺點(diǎn)逐步顯露出來。機(jī)械瓣植入后易形成栓塞，使用抗凝藥物后又易出現(xiàn)抗凝相關(guān)的并發(fā)癥，所以并不是理想的心臟瓣膜[23]。異種心臟瓣膜易發(fā)生退行性變和鈣化，致使心臟瓣膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起心臟功能不全，泵血量不足以維持有效的血液循環(huán)，遠(yuǎn)期效果欠佳。冷凍保存的人體同源心臟瓣膜不僅具有正常瓣膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，而且具有良好的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)活性，比異種生物瓣膜更耐用[24]，但同種瓣膜也不可避免地存在鈣化和退行性變。

初期，同種異體心臟瓣膜主要用于治療嬰幼兒和兒童的復(fù)雜先天性心臟病，新生兒心臟病患者右心房與右心室內(nèi)血流速度較慢，壓力較低，機(jī)械瓣膜置換后易形成血栓，而同種異體瓣膜置換后效果較好[25]。目前同種異體心臟瓣膜已廣泛用于治療各年齡段的先天性/后天性心臟病，由于移植的同種異體瓣膜與受體種類相同，移植后細(xì)菌不易黏附，血栓形成率較低，效果好，已成為治療感染性心內(nèi)膜炎合并瓣膜病變的重要方式[24，26]。孫衍慶和楊能善[27]使用同種異體大血管(帶瓣主動(dòng)脈、帶瓣肺動(dòng)脈和胸主動(dòng)脈)移植治療復(fù)雜小兒先天性心臟病5例，術(shù)后4例恢復(fù)良好，無并發(fā)癥，患兒痊愈出院，1例因嚴(yán)重低心排血量、腎功能不全而死亡。術(shù)后隨訪證實(shí),同種異體血管移植物血流動(dòng)力學(xué)良好，瓣膜的形態(tài)及功能正常，免疫排斥指標(biāo)也無明顯升高，無明顯排斥反應(yīng)。廖崇先等[28]采用液氮深低溫保存的同種異體帶瓣大血管治療復(fù)雜先天性心臟病4例，術(shù)后3例痊愈出院，1例因低氧血癥、低心排血量及腎功能不全而放棄治療，晚期隨訪發(fā)現(xiàn)同種異體大血管移植物具有良好的血流動(dòng)力學(xué)和正常的瓣膜功能，證實(shí)使用異體瓣膜移植治療復(fù)雜先天性心臟病的可行性。但如何預(yù)防和延緩瓣膜鈣化并延長瓣膜的使用時(shí)間還需要進(jìn)一步研究。

3.3用于建立血液透析通路 對于腎臟病終末期患者，良好的血液透析治療能有效提高患者的生活質(zhì)量并延長患者的生存期，良好的透析途徑對血液透析的建立至關(guān)重要。與人工血管相比，同種異體血管具有良好的組織相容性，較小的免疫原性，植入后排斥反應(yīng)小，內(nèi)瘺發(fā)生感染后易于控制。鐘偉強(qiáng)等[29]的研究證實(shí)，與使用人造血管制作的動(dòng)靜脈瘺相比，同種異體移植血管制作的血液透析通路的通暢率高，并發(fā)癥少。劉聲茂等[30]對分別采用人造血管和同種異體血管制作血液透析通路的膿毒癥患者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯人造血管內(nèi)瘺較同種異體血管內(nèi)瘺的平均使用時(shí)間短、血液透析后的止血時(shí)間長，且費(fèi)用較高。Ha等[31]研究證實(shí)，采用冷凍保存的同種異體動(dòng)脈移植重建上臂的血液透析通路，可以在移植血管未愈合的情況下即刻行血液透析。Jadlowiec等[32]的回顧性研究證實(shí)，在血液透析通路的建立中，使用冷凍保存的同種異體靜脈的通暢率與使用聚四氟乙烯作為血管移植物的通暢率相當(dāng)，并可以終身維持透析通路。對需要在感染的情況下建立血管通路的患者，更應(yīng)考慮使用冷凍保存的同種異體靜脈建立透析通路。綜上所述，與人造血管相比，同種異體血管內(nèi)瘺在使用時(shí)間、止血時(shí)間、醫(yī)療費(fèi)用等方面具有一定優(yōu)勢。

3.4用于器官移植 器官移植時(shí)，供體器官需與受體完成血管重建，形成血流通路。通常因供體器官與受體間的血管直徑不匹配而需要采用血管移植物進(jìn)行血管重建，以維持血液供應(yīng)。血管移植物的來源有自體血管和同種異體血管，自體血管來源有限，受管徑匹配、取材長度等限制，而同種異體血管的管徑、長度可與靶血管匹配，移植拼接較簡單。張克明等[33]在3例乙型肝炎相關(guān)肝癌肝移植患者中使用冷凍移植靜脈重建肝流出道，隨訪發(fā)現(xiàn)，使用同種異體靜脈重建的靜脈流出道的血流暢通，無血栓形成及栓塞，證實(shí)使用冷凍異體靜脈重建肝臟流出道是安全可靠的，既保證了供者的生命安全，還降低了小肝綜合征的發(fā)生率，使活體右肝切除術(shù)得以進(jìn)一步發(fā)展。關(guān)兆杰等[34]研究了采用冷凍保存的髂靜脈重建肝中靜脈行肝移植的患者發(fā)現(xiàn)，冷凍保留的髂靜脈是成人右肝移植肝靜脈重建的理想材料。

3.5應(yīng)用于各種惡性腫瘤 對于侵犯周圍重要血管的惡性腫瘤，采用傳統(tǒng)手術(shù)方式剝離腫瘤時(shí)常損傷血管，或無法剝離干凈，致使腫瘤常常復(fù)發(fā)。要想徹底切除腫瘤，延長患者的生存期，應(yīng)完整切除腫瘤及浸潤的血管，并行血管移植重建。血管移植物的選擇及血管重建技術(shù)是影響該類手術(shù)預(yù)后的重要因素。鄭樹森等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌手術(shù)過程中可采用同種異體血管行血管重建。張曉剛等[36]應(yīng)用深低溫保存的人髂血管作為血管移植物對肝細(xì)胞肝癌和胰腺癌侵犯的血管進(jìn)行重建，術(shù)后無并發(fā)癥發(fā)生。王偉林等[37]分別采用凍存的異體門靜脈(4例)和異體髂動(dòng)脈(10例)行移植重建的胰腺癌患者，研究發(fā)現(xiàn)，同種異體血管作為胰十二指腸切除術(shù)術(shù)中門靜脈的替代物具有生物學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)優(yōu)勢。武嶠等[38]應(yīng)用低溫保存的異體髂血管聯(lián)合髂內(nèi)和髂外血管作為血管移植物，在根治性胰十二指腸切除術(shù)治療合并血管侵犯的胰腺癌患者中進(jìn)行血管重建，術(shù)后隨訪療效好，但5年生存率還需進(jìn)一步研究。

4 小 結(jié)

作為理想的血管移植材料，同種異體血管有著廣泛的科研和臨床應(yīng)用價(jià)值。同種異體血管的保存影響著研究的進(jìn)展和臨床應(yīng)用，如何選用合適濃度及種類的冷凍保護(hù)劑保存血管，使既能保持同種異體血管的生物學(xué)活性，又能降低免疫原性、維持遠(yuǎn)期通暢率，仍需要進(jìn)一步的探索與研究。期待在不久的將來能夠找到更適合的血管深低溫保存方法，從而建立“血管銀行”，為科研及臨床工作提供更加合適的血管。