洪志鵬 尹小川

組織血流灌注的減少或中斷將導(dǎo)致缺血性損傷，在缺血性損傷搶救、治療和血流恢復(fù)的過(guò)程中，對(duì)組織造成損傷除缺血本身外，恢復(fù)血液供應(yīng)后自由基作用于重新獲得血液供應(yīng)的細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)所造成的損傷，稱(chēng)為“缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI)”［1］。1983年以來(lái)，肺移植已經(jīng)成為治療終末期肺病唯一的支柱手段。盡管已有許多改進(jìn)措施，肺移植術(shù)后缺血-再灌注損傷仍然是導(dǎo)致手術(shù)后早期并發(fā)癥和死亡的主要原因之一，致死率達(dá)16% ～25%，是原發(fā)性移植肺衰竭的重要原因，也是移植后發(fā)生慢性排斥反應(yīng)的重要危險(xiǎn)因素，影響長(zhǎng)期生存率［2-5］。因此，研究移植肺缺血-再灌注損傷的特點(diǎn)、規(guī)律、發(fā)生機(jī)制及保護(hù)措施顯得尤為重要。

一、移植肺缺血-再灌注損傷

從腦死亡或無(wú)心跳供體到手術(shù)后恢復(fù)移植肺循環(huán)的時(shí)間中，供肺受到一系列的傷害，最終的結(jié)果可能是肺衰竭。整個(gè)過(guò)程均與IRI密不可分，盡量縮短缺血期，提高保護(hù)肺的手段，以改善肺保存的質(zhì)量，有利益肺移植的成功。移植肺缺血-再灌注損傷的原因包括幾方面。

1.自由基:在肺實(shí)質(zhì)的細(xì)胞內(nèi)諸如內(nèi)皮細(xì)胞、Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞、Clara細(xì)胞、纖毛氣道上皮細(xì)胞及肺泡巨噬細(xì)胞等均有細(xì)胞內(nèi)氧自由基產(chǎn)生。引起一系列細(xì)胞內(nèi)毒素鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，氧自由基使脂質(zhì)過(guò)氧化，蛋白質(zhì)的功能受到抑制，引起細(xì)胞器損傷及細(xì)胞死亡;還可引起核酸損害，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酶的失活;引發(fā)肺組織損傷，導(dǎo)致肺功能下降。

2.鈣超載及鈣振蕩:缺血10～15 min即可使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度明顯增高，再灌注后細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度進(jìn)一步增加，增加的量與缺血的嚴(yán)重程度相平行，缺血后再灌注所引起的細(xì)胞內(nèi)Ca2+的蓄積是一個(gè)非常迅速的過(guò)程，大約在再灌注后10 min內(nèi)即可接近最高值，缺血、再灌注細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，形成鈣超載。此外，由于再灌注后迅速激活了細(xì)胞內(nèi)的兩個(gè)陽(yáng)離子泵:肌漿網(wǎng)上的鈣泵(Ca2+-ATP酶)和肌纖維膜上的鈉泵(Na+-K+ATP酶)，鈣泵激活后使胞漿中的Ca2+被泵入肌漿網(wǎng)池中，如泵入的Ca2+數(shù)量超過(guò)肌漿網(wǎng)的容量，則Ca2+又從肌漿網(wǎng)中釋放到細(xì)胞漿，造成細(xì)胞漿Ca2+濃度時(shí)高時(shí)低，如此反復(fù)形成自發(fā)的鈣振蕩。

鈣超載及鈣振蕩的過(guò)程中消耗大量的ATP，而進(jìn)入線粒體的Ca2+又與含磷酸根的化合物結(jié)合形成磷酸鈣，干擾線粒體的氧化磷酸化，使能量代謝障礙，ATP生成減少。鈣超載促進(jìn)黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶，自由基生成增多，損傷肺組織。

3.血管內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞:IRI的血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放多種細(xì)胞黏附分子，促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附和聚集，血小板沉積，造成微血管堵塞。中性粒細(xì)胞可釋放大量的縮血管物質(zhì)，造成微血管舒縮功能的改變，血液灌流進(jìn)一步受阻，加重細(xì)胞的損傷和壞死。

4.供體肺采辦過(guò)程中其它損傷對(duì)肺缺血再灌注損傷的放大作用:在供肺采辦前所發(fā)生的損傷包括腦死亡、低血壓、創(chuàng)傷、機(jī)械通氣、肺部感染和誤吸，可加重缺血再灌注損傷。

5.細(xì)胞凋亡:細(xì)胞凋亡可能與肺缺血再灌注損傷有關(guān)，研究顯示在急性肺損傷的消散期有大量的肺Ⅱ型上皮細(xì)胞凋亡。再灌注恢復(fù)后，對(duì)移植肺進(jìn)行病理活檢，細(xì)胞凋亡數(shù)明顯增加，且與再灌注時(shí)間相關(guān)。單純?nèi)毖鸱渭?xì)胞凋亡輕度增加，再灌注后2 h肺細(xì)胞凋亡數(shù)達(dá)到峰值。

二、原發(fā)性移植肺衰竭(primary graft failure，PGF)

PGF是肺移植后重篤急性肺損傷綜合征，與缺血-再灌注損傷有著密不可分的關(guān)系，簡(jiǎn)言之PGF是嚴(yán)重移植肺缺血-再灌注損傷的結(jié)果。移植肺缺血-再灌注損傷以非特異性肺泡損傷、肺水腫和低氧血癥為特點(diǎn)，發(fā)生于肺移植術(shù)后72 h內(nèi)。根據(jù)動(dòng)脈氧分壓與吸入氧分?jǐn)?shù)之比(PaO2/FiO2，P/F)，臨床嚴(yán)重度可以分為4級(jí):0級(jí)表現(xiàn)輕度的低氧血癥(P/F＞300)，肺部無(wú)浸潤(rùn);1級(jí)肺部出現(xiàn)滲出性病變(P/F＞300);2級(jí)可以是危重的急性呼吸窘迫綜合征(P/F200～300)，3級(jí)的表現(xiàn)為最嚴(yán)重，PGF(P/F＜200)。胸部X線檢查呈現(xiàn)移植肺間質(zhì)和肺泡彌漫性滲出性病灶，提示移植肺微血管滲出增加以及廣泛的肺泡損傷。肺泡氧-動(dòng)脈氧梯度(A-a梯度，正常值20～65 mm Hg)升高，說(shuō)明機(jī)體顯著缺氧，A-a梯度差值越大，呼吸窘迫的程度越嚴(yán)重。此外，手術(shù)結(jié)束時(shí)采用血乳酸水平反映PGF的嚴(yán)重程度，在臨床上需要排外肺炎、肺靜脈流出道梗阻、左心壓力升高以及超急排斥反應(yīng)等情況。PGF是移植后死亡的重要原因，30 d病死率為沒(méi)有發(fā)生PGF者的8倍以上，肺移植術(shù)后死亡的患者，77%左右源于PGF。存活者康復(fù)滯后如6 min步行實(shí)驗(yàn)(6MWT)PGF患者低于無(wú)PGF患者，受損的生理功能修復(fù)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)1年。

PGF的發(fā)生率為10.7%左右，多因素分析表明供體與PGF相關(guān)的獨(dú)立因素有:年齡＞45歲和頭顱損傷;與受體相關(guān)的因素包括:①體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)＞25 kg/m2;②女性;③Eurocollins保存液;④單肺移植;⑤缺血時(shí)間;⑥移植時(shí)肺動(dòng)脈收縮壓高;與受體疾病相關(guān)的因素為原發(fā)或繼發(fā)性肺動(dòng)脈高壓以及原發(fā)或繼發(fā)性肺纖維化。

PGF為多種病理機(jī)制作用的最終結(jié)果，肺缺血-再灌注期間活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生有至關(guān)重要的作用。ROS直接損傷肺的內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞，啟動(dòng)炎癥連鎖反應(yīng)、上調(diào)黏附分子和凝血前因子增加導(dǎo)致肺損傷。隔絕肺抗原膠原蛋白V型、供體HLA-Ⅱ表達(dá)上調(diào)及補(bǔ)體激活等參與PGF的發(fā)生與發(fā)展。

改善肺保存技術(shù)，包括肺保存液的容量、溫度、壓力、成分以及肺膨脹狀態(tài)、通氣參數(shù)等均有益于PGF的防范，治療措施必須給予正壓通氣、藥物支持、甚至體外膜對(duì)肺進(jìn)行氧療。

三、保護(hù)移植肺的優(yōu)化

1.自由基清除劑:自由基清除劑(free radical scavenger，F(xiàn)RS)分為兩類(lèi):一是低分子FRS如還原性谷胱甘肽，通過(guò)提供電子，使自由基還原，降低自由基反應(yīng)。二是酶性FRS，如超氧化物歧化酶。它們可單獨(dú)應(yīng)用，也可以聯(lián)合應(yīng)用。通過(guò)清除IRI過(guò)程中形成的自由基，以對(duì)抗自由基對(duì)機(jī)體的損傷，起到對(duì)肺的保護(hù)作用。

2.鈣拮抗劑:阻斷鈣內(nèi)流對(duì)防止IRI有良好的作用，具有阻滯鈣通道作用的血管擴(kuò)張藥物如異博定等對(duì)再灌注后肺損傷具有更好的效果。目前鈣拮抗劑減輕IRI的研究報(bào)道很多，但在肺移植保護(hù)方面非常少，值得關(guān)注。

3.與炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子等血管活性物質(zhì)有關(guān)的藥物

(1)一氧化氮(nitric oxide，NO):NO通過(guò)環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cyclic guanosine monophosphate，cGMP)途徑發(fā)揮作用，在肺臟NO可以調(diào)節(jié)肺血管張力，改善通氣/血流比值。在Perfadex液中加入硝酸甘油能明顯改善供肺的氧合，降低肺血管阻力及吸氣峰壓;而且對(duì)延長(zhǎng)供肺保存時(shí)間的作用明顯。其可使供肺的熱缺血損傷明顯減輕，還能抑制炎癥反應(yīng)，減輕肺水腫。在大鼠肺移植模型中，注射腺病毒編碼的內(nèi)皮結(jié)構(gòu)型一氧化氮合酶(constitutive nitric oxide synthase，cNOS)基因做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)腺病毒介導(dǎo)的cNOS基因轉(zhuǎn)移可提高體內(nèi)的NO濃度，使NO發(fā)揮作用，減輕肺IRI，改善移植后的肺功能。

(2)內(nèi)皮素21(endothelin 21，ET21)受體拮抗劑:IRI可引起肺動(dòng)脈內(nèi)皮受損，導(dǎo)致ET21升高，并以自分泌和旁分泌的形式作用于肺血管平滑肌上的ET2A受體，導(dǎo)致肺微小動(dòng)脈收縮。ET21直接抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞NOS可導(dǎo)致NO產(chǎn)生減少，增加肺血管阻力，引起肺間質(zhì)水腫，影響肺換氣功能。因此，通過(guò)ET21受體拮

抗劑阻斷ET21，可減輕肺IRI。在犬左肺移植實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，非選擇性ETA/ETB受體拮抗劑可以減少誘導(dǎo)型NOS的表達(dá)，并降低細(xì)胞凋亡的程度，從而減輕肺的IRI，改善肺功能。

(3)前列環(huán)素類(lèi)物質(zhì):這類(lèi)物質(zhì)的減少是促發(fā)再灌注損傷，加重再灌注損傷的重要因素，通過(guò)外源性前列環(huán)素類(lèi)物質(zhì)阻斷IRI的發(fā)生日益得到重視，取得了一定的效果。

(4)血小板激活因子(platelet-activating factor，PAF)拮抗劑:PAF在肺IRI中可刺激白細(xì)胞趨化、黏附和顆粒釋放，造成肺組織損傷;增加糖蛋白表達(dá)和激活，促進(jìn)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附;引起血管壁通透性增加，導(dǎo)致肺水腫等變化，故通過(guò)PAF拮抗劑如BN52021，阻斷PAF以減輕肺IRI不失為可取的保護(hù)方法之一。

(5)核因子κB(nuclear factor κB)抑制劑:肺IRI期間再灌注時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸出現(xiàn)肺功能降低，核因子κB mRNA和蛋白表達(dá)明顯增加?；蜣D(zhuǎn)導(dǎo)的核因子κB抑制劑對(duì)移植肺IRI具有保護(hù)作用，可使移植術(shù)后2 h凋亡細(xì)胞的死亡減少，改善肺功能。

(6)其它:抑肽酶、TNF2α抑制劑、己酮可可堿等也在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)對(duì)肺IRI有一定的保護(hù)作用。

(7)供肺選評(píng):肺保存的成功尚取決于選擇器官自身的好壞。

四、結(jié)語(yǔ)

迄今為止，對(duì)于移植肺IRI的研究，絕大部分是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上進(jìn)行的，然而這些實(shí)驗(yàn)資料卻已經(jīng)為缺血再灌注損傷的臨床防治提供了重要的啟示和借鑒，為臨床研究奠定了重要的基礎(chǔ)。但真正應(yīng)用于臨床尚需進(jìn)一步的努力，隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展肺移植相關(guān)技術(shù)將會(huì)逐漸完善并廣泛開(kāi)展，并為人類(lèi)帶來(lái)福音。

1 孫相華，洪志鵬.肺移植供肺保存的現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.中華肺部疾病雜志:電子版，2012，5(2):56-59.

2 Willem A den Hengst，Jan F Gielis，Judy Y Lin，et al.Lung ischemia-reperfusion injury:a molecular and clinical view on a complex pathophysiological process［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2010，299(5):H1283-H1299.

3 de Perrot M，Liu M，Waddell TK，et al.Ischemia-reperfusion-induced lung injury［J］.Am J Respir Crit Care Med，2003，167(4):490-511.

4 Lehmann S，Barten MJ，Topf C，et al.Donor type impact on ischemia-reperfusion injury after lung transplantation［J］.Ann Thorac Surg，2012，93(3):913-919.

5 Rong J，Ye S，Wu ZK，et al.Controlled oxygen reperfusion protects the lung against early ischemia-reperfusion injury in cardiopulmonary bypasses by downregulating high mobility group box 1［J］.Exp Lung Res，2011，38(4):183-191.