在常温机械灌注过程中改进人类心脏移植的评估方法

《TRANSPLANTATION》：Advancing Assessment Methods for Human Cardiac Grafts During Normothermic Machine Perfusion

心脏移植供体评估优化。研究采用normothermic machine perfusion（NMP）技术，通过共振拉曼光谱（RRS）评估线粒体还原状态，气球测压法检测左心室功能，并分析灌注液中的炎症标志物，评估被传统标准拒绝的供体心脏。结果表明，RRS可预测供体心脏在NMP中的功能恢复潜力，而炎症标志物动态变化与移植后预后相关。这些非侵入性方法可整合至现有临床灌注流程，提升供体心脏利用率。

　　心脏衰竭是一种影响全球数千万人的严重健康问题，其发病率逐年上升，成为医疗系统面临的重要挑战之一。目前，心脏移植被认为是治疗晚期心脏衰竭的“金标准”，因为它能够显著改善患者的生活质量和预期寿命。然而，由于供体心脏资源的稀缺，仅有不到三分之一的可获取供体心脏被用于移植。这一瓶颈促使研究人员不断探索新的技术手段，以提高供体心脏的评估效率和准确性，从而优化心脏移植的决策过程。

在这项研究中，科学家们提出了一种新的评估方法，旨在通过三种不同的技术手段，对心脏移植前的供体心脏进行更全面的评估。这些方法分别针对心脏的线粒体功能、左心室（LV）性能以及炎症标志物。研究采用的是“常温机器灌注”（Normothermic Machine Perfusion, NMP）技术，这种技术能够维持心脏在接近正常体温下的功能，从而更真实地反映其在体外保存期间的状态。通过这些新方法，研究人员希望提升心脏移植的可行性，使更多原本被排除的供体心脏有机会被使用。

线粒体功能是心脏健康的核心指标之一，因为线粒体在细胞能量代谢中起着关键作用。在研究中，科学家们使用了一种名为“共振拉曼光谱”（Resonance Raman Spectroscopy, RRS）的技术，以非侵入性的方式评估线粒体的氧化还原状态。这种方法不仅能够快速获取数据，还能提供动态的线粒体功能评估，为心脏的代谢能力提供直观的参考。研究发现，供体心脏在灌注过程中，线粒体的氧化还原状态发生了显著变化，这可能与心脏在保存过程中的功能变化有关。通过RRS技术，研究人员能够捕捉到这些变化，并将其作为评估心脏移植可能性的重要依据。

左心室功能的评估是另一个关键环节。在实验中，科学家们利用“心室内气球”（Intraventricular Balloon）技术，对心脏的收缩和舒张功能进行定量分析。这种方法能够在心脏灌注过程中实时监测其压力变化，从而提供关于心脏功能的详细数据。研究结果显示，尽管一些心脏在初始阶段表现出相对较高的收缩能力，但在灌注过程中，其功能逐渐下降。这种下降趋势与心脏在保存过程中所经历的损伤密切相关，表明心脏在移植前的评估中需要更细致的监测手段。

此外，研究还关注了灌注液中的炎症标志物。这些标志物可以反映心脏在灌注过程中是否发生炎症反应，从而预测其在移植后的恢复情况。通过检测灌注液中的各种炎症因子，如可溶性细胞间粘附分子-1（sICAM-1）、可溶性血管细胞粘附分子-1（sVCAM-1）、P-选择素、ADAMTS13金属蛋白酶以及多种促炎和抗炎细胞因子，研究人员发现，所有供体心脏在灌注过程中均表现出一定程度的炎症反应。这种炎症反应可能源于心脏在保存和灌注过程中受到的缺血再灌注损伤，同时也可能与心脏本身的病理状态有关。值得注意的是，尽管存在炎症反应，但某些抗炎因子如IL-10的分泌也显著增加，这可能是一种机体对损伤的自我调节机制。

这些研究结果表明，现有的评估方法在判断心脏是否适合移植方面存在一定的局限性。传统的评估指标，如乳酸水平、pH值和钾离子浓度，虽然在一定程度上能够反映心脏的代谢状态，但它们的预测能力并不总是可靠。例如，一些心脏在灌注过程中虽然乳酸水平变化不大，但仍然表现出显著的功能下降。这说明，仅依赖传统指标可能无法全面评估心脏的健康状况，尤其是在那些被认为“边缘供体”的心脏中。因此，研究者们提出了结合线粒体功能、左心室性能和炎症标志物的综合评估体系，以期提高心脏移植的准确性和成功率。

研究中提到的这些方法不仅具有临床应用的潜力，还能够在不同的保存技术下进行应用。例如，一些心脏在保存过程中经历了不同的保存时间，而这些时间的长短可能会影响其在灌注中的表现。通过将这些方法与现有的灌注流程相结合，研究人员希望为心脏移植提供更科学、更精确的评估依据。这种评估方式不仅有助于筛选出更适合移植的供体心脏，还可能为那些原本被排除的“边缘供体”提供新的机会，从而缓解供体心脏短缺的问题。

在研究过程中，科学家们还发现了一些有趣的现象。例如，尽管某些心脏在灌注初期表现出良好的功能，但在灌注后期却出现了明显的功能下降。这种变化可能与心脏在保存过程中所经历的缺血再灌注损伤有关。同时，灌注液中的高渗透压成分，如牛血清白蛋白，虽然有助于减少水肿，但可能对氧气的输送造成一定的阻碍。因此，研究者们提出，未来可以考虑优化灌注液的成分，以平衡水肿控制与氧气输送之间的关系。例如，可以使用低粘度的替代品，如聚乙二醇（PEG）或其他类型的胶体溶液，以改善氧气的扩散能力，同时保持灌注液的渗透压稳定。

此外，研究还强调了炎症反应在心脏保存和移植过程中的重要性。尽管炎症反应是缺血再灌注损伤的一部分，但其程度和类型可能因供体心脏的不同而有所差异。一些心脏在灌注过程中表现出更强的炎症反应，而另一些则相对温和。这种差异可能与供体心脏的病理状态、保存时间以及灌注条件有关。因此，研究者们认为，通过监测这些炎症标志物，可以更准确地预测心脏在移植后的恢复情况，为临床医生提供更有力的决策支持。

研究还指出，心脏保存和灌注过程中的某些技术细节可能会影响最终的评估结果。例如，灌注液的组成、灌注温度、灌注时间等都可能对心脏的功能产生影响。因此，未来的临床应用需要进一步优化这些参数，以确保心脏在保存和灌注过程中能够保持最佳状态。同时，研究还建议，对于那些具有较高风险的供体心脏，应采用更细致的评估方法，以避免因误判而造成不必要的浪费。

总的来说，这项研究为心脏移植的评估方法提供了新的思路和工具。通过引入线粒体功能、左心室性能和炎症标志物的综合评估体系，研究人员希望能够更全面地了解供体心脏的状态，从而提高移植的成功率。此外，研究还强调了未来在技术优化和临床验证方面的重要性，以确保这些方法能够真正应用于临床实践。随着技术的不断进步，这些新方法有望在未来成为心脏移植评估的重要组成部分，为更多患者带来希望。