李 霄, 陶開山
空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 肝膽外科, 全軍器官移植研究所, 西安 710032
近期,隨著美國賓夕法尼亞大學(xué)和馬里蘭大學(xué)完成臨床異種腎移植和心臟移植的臨床試驗[1-2],以豬為供體的異種移植研究進入了新元年,即將走出實驗室進入臨床實用階段[3-4]。2021年,國際權(quán)威雜志Science發(fā)布全球未來最前沿的11個醫(yī)學(xué)問題之一,異種移植位列其中。同年,世界首家豬器官人體移植公司Miromatrix Medical在納斯達克上市。當(dāng)時,有科學(xué)家預(yù)測,以基因編輯豬為供體的異種腎移植、心臟移植的臨床試驗分別會在未來2年和5年內(nèi)開展。鑒于異種移植的重大價值,筆者研究團隊在中國科學(xué)院竇科峰院士帶領(lǐng)下于2013年國內(nèi)率先開展相關(guān)研究,完成國內(nèi)首例多基因編輯小型豬為供體的異種肝臟、心臟和腎移植試驗,并2次創(chuàng)造異種輔助性肝移植存活時間世界紀(jì)錄,獲得了寶貴的異種肝移植手術(shù)試驗的工作經(jīng)驗[5-8]。與心臟和腎臟移植相比,異種肝移植的手術(shù)技術(shù)難度較高,圍手術(shù)期管理困難,故目前全世界僅有少數(shù)歐美國家和我國能夠開展。鑒于此,本文試就目前已開展的異種肝移植術(shù)式進行綜述,并分析其技術(shù)特點和難點,為即將開展相關(guān)研究的中心和學(xué)者提供經(jīng)驗與參考。
1.1 基本解剖位置及結(jié)構(gòu) 豬肝與人肝的解剖結(jié)構(gòu)大致相同。豬肝相對較大,成年豬的肝臟重1.0~2.5 kg,占體質(zhì)量的1.5%~2.5%。與人體類似,豬肝主要位于右季肋區(qū),橫膈膜后下方。豬肝呈紅褐色,中央較厚而周圍較薄。豬肝的分葉和分段與人肝的Couinaud解剖分段類似,由4個肝葉和8個肝段組成。圓韌帶將肝臟分為左右半肝。左半肝以葉葉間切跡分為左外側(cè)肝葉(Ⅱ、Ⅲ段)和左內(nèi)側(cè)肝葉(Ⅳ段);右半肝分為右肝外側(cè)葉(Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ段)和右肝內(nèi)側(cè)葉(Ⅴ、Ⅷ段)。在左肝內(nèi)側(cè)葉和右肝內(nèi)葉之間,沿著膽囊,有較小且非常薄的方葉。還有一個很小的分葉附著于肝右外側(cè)葉,稱為尾狀葉。與人體不同的是,豬肝尾狀葉很小,無乳狀突。
人的肝臟位于腹腔的右上象限,橫膈膜的下方,胃的右側(cè)。人類肝臟呈三棱柱形,從右到左體積逐漸減小。肝臟分葉和分段方法較多,按照應(yīng)用最為廣泛的Couinaud分段法,分為5葉、8段;左外葉(Ⅱ、Ⅲ段)、左內(nèi)葉(Ⅳ段)、右前葉(Ⅴ、Ⅷ段)、右后葉(Ⅵ、Ⅶ段)和尾狀葉(Ⅰ段)。
1.2 肝動脈 與人腹腔動脈干類似,豬的腹腔動脈起自腹主動脈,隨后分為胃左動脈、脾動脈和肝動脈。在第一肝門處,豬肝動脈分為左支和右支。左支供應(yīng)左內(nèi)側(cè)葉和左外側(cè)葉,以及供應(yīng)膽囊和方葉。右支也分為2個分支,分別供應(yīng)右內(nèi)側(cè)葉和右外側(cè)葉。人類的膽囊動脈多起自右肝動脈,這是與豬膽囊動脈的不同之處。行供肝切取手術(shù)時應(yīng)注意辨別并妥善處理。
1.3 門靜脈 與人相同,豬門靜脈收集胃腸道、胰腺和脾臟的血液并輸送至肝臟。因此,異種移植后的肝臟能否發(fā)揮正常功能,與吻合后肝門靜脈的功能重建及通暢程度密切相關(guān)。豬的門靜脈走形于胰腺后面,由腸系膜上靜脈、腸系膜前靜脈和脾靜脈匯合形成。門靜脈在第一肝門處分為左支和右支。左支比右支長且寬,供應(yīng)左內(nèi)側(cè)葉和左外側(cè)葉的肝段。右支分為右外側(cè)支和右正中支。右外側(cè)支對應(yīng)于Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ段,而右正中支對應(yīng)于Ⅴ、Ⅷ段。重要的是,在右正中支和右外側(cè)支之間存在門靜脈的交通支。手術(shù)分離肝組織的操作中,一定注意尋找并可靠結(jié)扎這些交通支,否則可能引起難以控制的出血。此外,豬肝門靜脈的長度、管徑、壁厚、腔面積及管壁截面積分別為(5.62±0.48)cm、(1.17±0.08)cm、(0.54±0.05)mm、(98.11±13.38)mm2、(9.81±1.52)mm2。而健康成人肝門靜脈的長度、管徑分別為7.0~8.0 cm、1.2~1.7 cm。故手術(shù)時,可直接行門靜脈對門靜脈的端端吻合。
1.4 肝靜脈 在豬體內(nèi),肝臟血流通過四條主靜脈回流。右外側(cè)靜脈和右內(nèi)側(cè)靜脈引流右內(nèi)側(cè)葉和右外側(cè)葉段。Ⅰ段肝靜脈直接匯入腔靜脈。左外側(cè)靜脈回流左外側(cè)葉第Ⅲ段和第Ⅱ段血流,而左外側(cè)支回流左內(nèi)側(cè)葉第Ⅳ段血流。而人類肝靜脈分為右、左和中3支肝靜脈,最后匯入下腔靜脈回流血液。
1.5 膽道系統(tǒng) 豬肝組織內(nèi)的小膽管匯合形成小葉間膽管,與門靜脈一起走形于Gllison’s鞘內(nèi)。最終在近第一肝門處匯合為左肝管與右肝管。右肝管引流右內(nèi)側(cè)葉、右外側(cè)葉和尾狀葉,而左肝膽管引流左內(nèi)側(cè)葉、左外側(cè)葉和方葉。左肝管引流Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ段分泌的膽汁,而右肝管引流Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ段分泌的膽汁。左、右肝管匯合形成肝總管,肝膽管在第一肝門附近與膽囊管匯合形成總膽管。豬的膽囊位于肝臟面的膽囊窩內(nèi),在方葉與右內(nèi)側(cè)葉之間。膽囊呈長梨形,膽囊管較長,在肝門處與肝總管匯成膽總管,開口于距幽門2~5 cm處不明顯的十二指腸大乳頭。需要注意的是,豬胰管開口于距幽門10~12 cm處的十二指腸小乳頭,并不與膽管形成膽胰壺腹[9]。
總體上,豬的肝臟與人的肝臟解剖結(jié)構(gòu)基本相同,微小差異在于:(1)豬肝臟各葉之間有明顯的結(jié)締組織,相比人的肝臟更容易辨別;(2)豬肝的Ⅰ段肝靜脈穿過肝實質(zhì)直接匯入后腔靜脈,增加了這部分肝切除手術(shù)的難度;(3)豬肝中,門靜脈右正中支和右外側(cè)支之間存在交通支;(4)豬肝Ⅰ段的膽管匯入右肝管,而在人體內(nèi)主要是左肝管[10]。
目前豬-非人靈長類動物肝移植模型有原位全肝移植[11-13]和脾窩異位輔助性肝移植[14-15]2種,建模技術(shù)分述如下。
2.1 原位全肝移植術(shù)
2.1.1 供體手術(shù) 供體小型豬以舒泰(Telazol,2 mg/kg)鎮(zhèn)靜后帶入手術(shù)室。采用異氟醚進行氣管內(nèi)麻醉。取腹正中切口,上至劍突、下至臍上。逐層切開腹壁各層次進入腹腔。在腎平面以下找到腹主動脈,游離、暴露后進行插管,并將遠端腹主動脈結(jié)扎。游離出腸系膜上靜脈,并置入灌注管。游離肝臟各韌帶并小心解剖肝十二指腸韌帶、游離肝門結(jié)構(gòu)。切斷膽總管,遠側(cè)斷端結(jié)扎。解剖分離肝動脈,結(jié)扎并切斷胃右動脈、胃十二指腸動脈、脾動脈、胃左動脈,顯露腹腔動脈,并游離附近的腹主動脈。提起肝動脈,顯露其后的門靜脈。分離并結(jié)扎胃左靜脈及來自胰腺的第一支靜脈,游離出盡可能長的門靜脈,將脾靜脈充分游離。在灌注開始前5 min,應(yīng)經(jīng)靜脈注射肝素300 U/kg,而后用冷乳酸林格溶液沖洗肝臟,然后用冷UW溶液沖洗肝臟。最后將肝臟切除、稱重并放置在冰上,在冰上進行供者膽囊切除術(shù)并準(zhǔn)備移植血管。
2.1.2 受體手術(shù) 受體以阿托品(0.01 mg/kg)和氯胺酮(10 mg/kg)鎮(zhèn)靜后帶入手術(shù)室。氣管插管和異氟醚全身麻醉后,在無菌技術(shù)下將小口徑經(jīng)皮動脈導(dǎo)管置入右股動脈。通過中線切口進入腹部,行脾切除術(shù),隨后行受體肝切除術(shù)。使用5-0 Prolene縫線完成肝上腔靜脈吻合,然后使用6-0 Prolene縫線完成肝下腔靜脈吻合和使用7-0 Prolene縫線完成門靜脈吻合。對肝臟行再灌注,然后使用在顯微鏡下將供體肝動脈與受體肝動脈行端-端吻合。最后以6-0 Prolene縫線對供、受體膽管行端-端吻合。常規(guī)關(guān)腹后將其放回籠中進行完全恢復(fù)。
2.2 脾窩異位輔助性肝移植術(shù)
2.2.1 供體手術(shù) 術(shù)前準(zhǔn)備及麻醉同2.1.1。供肝切取可采取在體切肝或離體切肝2種方法。在體切肝時先切取適應(yīng)體積的肝臟,而后再進行灌注。考慮到受體猴的腹腔容積有限,常規(guī)選擇切取供肝左外側(cè)葉即可。待切取肝臟離體后,再行插管灌注并修整。離體切肝是將供肝整個先完整切下來,然后在體外進行分離切取和修整。筆者團隊對2種方法均進行了實踐,體會在體切肝的缺血時間相對較短,對于供肝質(zhì)量的保護是更有益。當(dāng)然,在體切肝的技術(shù)難度略大,對于術(shù)中肝內(nèi)外重要管道的辨認和保護的要求更高。因此,無論在體切肝,還是離體切肝,都應(yīng)由有經(jīng)驗的高年資肝臟外科醫(yī)師實施,以最大程度保護供肝質(zhì)量。
2.2.2 受體手術(shù) 術(shù)前準(zhǔn)備及麻醉同2.1.2。結(jié)扎脾動靜脈并切除脾臟。充分解剖并暴露左腎腎門及左腎靜脈與下腔靜脈匯合處,并游離腹主動脈,準(zhǔn)備吻合供肝的各條管道。對于移植肝血流重建方法,筆者曾嘗試過不同方式。由于脾靜脈直徑太小,不適合與門靜脈進行吻合,因此初期曾嘗試切除脾臟后再離斷左腎靜脈,而后將移植肝肝動脈與受體脾動脈吻合,移植肝門靜脈與受體左腎靜脈遠端吻合,移植肝肝靜脈與受體左腎靜脈近端吻合。經(jīng)過反復(fù)測試各血管壓力,發(fā)現(xiàn)動脈流入壓力不足而流出道壓力偏大,隨后將血流重建方案更改為肝動脈-腹主動脈、門靜脈-左腎靜脈遠端、肝靜脈-下腔靜脈。膽道經(jīng)插管后引出體外,以方便觀察膽汁分泌情況。如果手術(shù)操作順利,開放兩條靜脈血流后,可觀察到移植肝臟表面迅速變紅,肝組織較為柔軟,膽道引流管中會有金黃色膽汁流出,提示移植肝逐漸恢復(fù)代謝與合成功能,手術(shù)取得成功。
總體上,原位全肝移植術(shù)的操作難度小于異位輔助性肝移植術(shù),但考慮到異種肝移植很有可能會先以“橋接治療”的方式應(yīng)用于臨床[16-17],主要面對的是暴發(fā)性肝衰竭、急性肝衰竭、慢加急性肝衰竭和原發(fā)性同種異體肝移植失敗等患者[18-21]。因此,掌握輔助性肝移植術(shù)較為重要。無論是原位移植還是異位輔助性移植,都應(yīng)注意以下幾點:
(1)注意精細操作,保證血管吻合質(zhì)量。血管吻合的質(zhì)量關(guān)系到手術(shù)成敗,避免吻合口狹窄、迂曲、扭轉(zhuǎn),保證通暢的血液流動。此外,要引起注意的是,移植肝血流開放后極易出現(xiàn)吻合口滲血現(xiàn)象。滲血程度不嚴重時,可用紗布輕輕按壓,以壓迫止血為主。當(dāng)滲血較為嚴重時,除了妥善的縫合止血外,還應(yīng)及時補充外源性血液。
(2)異位輔助性肝移植因血管口徑相差較大,吻合口易形成血栓。尤其是動脈吻合口栓塞發(fā)生率更高,導(dǎo)致移植肝血供匱乏,最終出現(xiàn)缺血性壞死。解決該問題的關(guān)鍵在于,一方面要提高血管吻合技術(shù)、保證吻合質(zhì)量;另一方面要通過基礎(chǔ)研究解決受體凝血調(diào)節(jié)功能紊亂,預(yù)防晚期血管栓塞[22]。
(3)供肝體積與受體腹腔空間要相適應(yīng)。受體腹腔空間有限,即便是全肝移植,也盡量選擇2個月齡以內(nèi)的小型豬,以免肝體積太大無法植入腹腔。對于輔助性肝移植,應(yīng)切取體積恰當(dāng)?shù)墓└?。如果供肝體積太大,而受體非人靈長類動物腹腔容積小,術(shù)后易導(dǎo)致移植肝受壓和腹腔壓力增高,影響移植肝血流循環(huán)。此外,供肝體積太大,也容易加重術(shù)后紅細胞和血小板被破壞的程度,導(dǎo)致凝血和循環(huán)不穩(wěn)定[23]。
(4)術(shù)前充分備血,術(shù)中輸血注意控制速度和總量,避免輸注全血。恰當(dāng)?shù)妮斞欣谛g(shù)中、術(shù)后系統(tǒng)穩(wěn)定,提高存活率。術(shù)后早期引流管引流出較多血性液體,受體心率較快,提示失血較多。此時,如果沒有充分的備血,就需要輸入大量的晶體液和膠體液以維持血容量,極易導(dǎo)致急性肺水腫和左心衰竭。因此,術(shù)前應(yīng)充分備血,以供術(shù)中和術(shù)后使用。此外,如果有條件盡量避免輸注全血,以防白細胞引發(fā)排斥反應(yīng)。若不能進行血液成分分離,則應(yīng)用射線照射血液,以降低輸血可能帶來的免疫排斥反應(yīng)。
(5)加強術(shù)中管理,注意循環(huán)系統(tǒng)和凝血功能的平衡。術(shù)中管理的目的是穩(wěn)定循環(huán),維護出血與止血的平衡點,做到出血與止血適度,即減少出血,又不引起血栓形成。本團隊的經(jīng)驗是新肝植入后,除丹參外可不使用任何其他抗凝藥物。維持低凝狀態(tài),嚴防吻合口血栓形成,是移植肝存活的前提。此外,還要嚴密監(jiān)測生命體征,特別注意低體溫,對所輸液體要進行加溫。
自1963年Starzl教授完成世界第一例肝移植手術(shù)后,歷經(jīng)60年的發(fā)展,臨床肝移植技術(shù)已非常完善,而異種肝移植這一全新領(lǐng)域才剛剛起步。在研究開始初期,需要探索、掌握的技術(shù)很多,手術(shù)操作無疑是最重要的一步。盡管小型豬的肝臟在解剖結(jié)構(gòu)上與人肝臟區(qū)別不大,但精細、準(zhǔn)確、流暢的手術(shù)操作是確保肝移植成功的關(guān)鍵一環(huán)。未來隨著更多的肝移植中心開展此類研究,積累的例數(shù)會越來越多,相信異種肝移植技術(shù)也會像同種肝移植技術(shù)那樣,最終成為成熟、標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)手術(shù),在全世界得到推廣和應(yīng)用。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻聲明:李霄負責(zé)文獻檢索,撰寫論文;陶開山負責(zé)指導(dǎo)撰寫文章并最終定稿。