文 / 周亦川 編 / 袁月
【搜狐健康】器官移植手術是一場與時間的戰爭。Livescience網站12月28日發文指出，一組醫生熟練地從供體中取出器官，然後將採集的器官處理後運輸到接收者所在的醫院，其間的距離最長可能需要幾個小時的飛行。一旦器官到達目的地就開始移植手術，外科醫生必須迅速操作確保患者安全和器官生存能力。
這個過程或許比聽上去甚至是電視劇中的情節更令人緊張，對此，擺在醫患面前最大的問題是「一個可以用於移植的器官究竟可以在體外存活多久？」目前，根據器官的不同，其時間窗在4—36小時之間，而在科學家們的不斷努力下，我們希望能夠讓器官能存活達到幾個星期之久。
器官冷藏系統
據加拿大多倫多大學醫學科學研究所所長，外科，醫學和生理學教授Mingyao Liu介紹，美國2018年進行過超過3.65萬例器官移植，其中最多的是腎移植，共2.1萬多次，接下來是肝臟、心臟和肺，然後是胰腺、腸道和其他器官移植。大多數器官在採集後被放置在一個裝滿冰的寒冷容器，原理就像把食物放進冰箱中冷藏一樣。
當然，這個流程要比「把食物放進冰箱」要複雜的多。在放入冷藏盒之前，醫生首先要用「防腐液」沖洗組織，保護器官免受極端寒冷損害。這是因為，在正常條件下細胞會將化學物質在細胞膜間泵入和流出，維持細胞內低鈉高鉀的狀態。但是，低溫條件下細胞這個調節過程失效，細胞內的化學物質逐漸泄漏，在滲透壓的作用下細胞內的水分越來越多，造成嚴重傷害。這種防腐液就是以特定比例配置的鈉鉀溶液，可延緩這種損害。當然，防腐液還可以加入營養物質和抗氧化劑，維持細胞功能，抑制炎症。
在這種冷藏條件（0—4攝氏度）下，細胞新陳代謝速度下降至平時的5%，組織通過細胞內部能量運作的速度慢得多，消耗的氧氣更少，可延遲局部缺血發作。延長細胞有限能量存儲的同時，還能夠防止有害的代謝產物堆集破壞器官組織。
但是，用冷藏方法保存器官時間很有限，其中心臟喪失活力的速度最快。在理想情況下，心臟無法在冷藏盒中保存超過4—6小時。4個小時是一個「坎」，此時心臟細胞功能開始衰竭，器官移植後發生故障的可能性急劇增加，這又被稱為原發性移植物功能障礙，是實體器官移植最令人擔憂的併發症之一。
與心臟相比，腎臟的耐受性最強，可以在冷藏條件下存活24—36小時，而肺臟是6—8小時，肝臟可存活12個小時左右。
冷灌注系統
Liu指出，儘管冷藏裝置的技術含量不高，但它提供了一種簡單有效的保存運輸方法，自1960年起已被廣泛使用。當然，其缺點也是比較明顯的，不僅器官會在數小時內喪失活力，而且醫生也無法監測評估冷藏盒中器官的質量。一旦器官發生問題，沒有任何客觀的測試告訴醫生器官是否仍在運轉，細胞的新陳代謝是否減弱，等等。
耶魯大學2018年一份研究提出了冷藏的替代方法，被稱為冷灌注系統。醫生將收集的器官連接到機器上，就像心臟在體內運作一樣，把富含氧氣和營養的液體輸入器官，將有毒的代謝產物清除。
在臨床實踐中，採集器官前捐贈者的心臟會在一段時間內停止將含氧血液泵到組織，可能出現損害，那麼將器官放置於灌注機中就有可能使其恢復。此外，醫生還可以監測系統中的乳酸檢查器官代謝水平。儘管乳酸只是灌注中一種粗略的代謝標準，但與單純的器官冷凍相比已有很大進步。當然，根據器官不同，醫生還可以通過其他的標準評估，比如肝臟可用產生的膽汁水平進行評估。
溫灌注系統
上述灌注系統仍要求在器官保存的流程中對其進行冷卻，但在最近的20年中，有幾個研究組已開始探究保持器官溫暖並用常溫血液灌注組織的方法。實驗發現，在20至33攝氏度的條件下，離體器官與在人體中的功能基本相似。目前，冷灌注與溫灌注系統已在澳大利亞和英國廣泛使用，而大多數設備已在美國進行臨床試驗。
今年12月，美國杜克大學醫學中心在患者心臟停跳後摘除了他的心臟，隨後使用溫灌注系統對器官進行修復，準備移植。一般來說，心臟移植手術在患者被判定腦死亡後就要進行，避免停跳缺血帶來的廣泛器官損害，而心臟停跳後還能摘取器官無疑擴展了供體的有效性。目前，美國已通過這種方法成功實現了小兒心臟移植，而本次手術是成人器官的第一次嘗試。在已使用該系統多年的國家中，數據表明溫灌注系統可使心臟捐獻的數量增加30%—40%。那麼，這個比例在美國將是一個巨大的數字。
冷藏與灌注，孰優孰劣？
Liu指出，目前直接將器官冷藏與灌注進行比較的研究還很少，但從部分報導來看，灌注的效果通常更好一些。Stat News網站報導的一項研究中，研究人員將灌注系統與冷藏系統的肝移植手術進行比較，有16個灌注肝臟不能使用，而冷藏的確有32個肝臟不能使用，而且灌注的肝臟受到損傷更少。
在Liu團隊的肺移植工作中看到了類似的趨勢，原先僅有20%的供體肺可以成功移植，而應用他製作的肺部體外灌注系統中已經擴大到了70%。數據表明，肺部在灌注系統中均運行了4—6小時，但動物器官實驗顯示肺部可生存12—18小時，甚至是36小時。在他看來，將來有一天器官甚至可以被灌注數周存活，甚至可以引入基因和幹細胞療法，對離體器官進行修復，達到更好的移植狀態。
但是，目前器官移植醫生使用最多的還是器官冷藏法，最主要的原因還是成本。一套灌注系統需要花費數千美元，比冷藏法貴得多。如果沒有充分的研究對灌注法與冷藏法進行比較，很難說服醫院在全國範圍內更換治療方式，因為這涉及到一個相當大的成本轉換。
Liu指出，考慮到越來越多的移植試驗的成功，灌注法很有希望成為器官移植的治療標準流程。#2019算數健康大會# #健康科普大賽# #器官移植#
參考資料：
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