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活体捐献、脑死亡供体(donors of brain death,DBD)以及心死亡供体(donors of cardiacdeath,DCD)是当前供体器官的三大来源,其中DCD被认为是最有前景的供体来源。近年来,随着小肠移植等待人数的迅速增加,移植器官的供需矛盾日益突出,DBD已难以满足临床小肠移植需求。而活体捐献仅适合进行节段性小肠移植,目前在国内外已很少开展。因此,DCD供体将是未来增加小肠供体数量的重要途径。而控制型心死亡供体作为DCD的一种类型,因其热缺血时间明确、可控性强等特点有可能成为未来小肠移植的重要来源。 与肝、肾等实质脏器相比,小肠粘膜对缺血极其敏感。而DCD均不可避免地经历了热缺血、冷缺血以及缺血再灌注损伤三个阶段,这严重损害了供肠质量及活力,导致其术后肠吸收功能低下、感染相关性死亡率增加,影响小肠移植受者预后。因此,寻求一种可限制、改善甚至逆转DCD器官热缺血损伤的方法对改善小肠移植受者预后,拓宽供体来源具有重要意义。 为减少热缺血损伤,国内外部分移植中心利用体外膜肺氧合(extracorporealmembranous oxygenation,ECMO)保护DCD肝、肾移植物,取得了满意的结果。ECMO是一种体外生命支持系统,最早用于治疗急性呼吸窘迫综合征,它可使机体在脱离或部分脱离自身心肺的情况下进行血液循环和气体交换,有效维持重要脏器的灌注及氧合。该技术可重新恢复DCD移植物血供和氧合,进而改善移植物质量和活力,减少术后早期移植物功能延迟恢复等并发症发生率。但目前ECMO技术在DCD小肠移植领域尚无应用,对DCD小肠是否同样具有良好的保存效果仍不明确,值得我们进行深入探讨。 因此,本课题首先建立稳定、可靠、重复性高的猪控制型心死亡供体模型,观察建模期间血流动力学以及相关代谢指标变化情况,以猪异体原位节段性小肠移植模型为基础,评估ECMO技术对猪控制型心死亡供体小肠的保存效果及术后早期移植肠功能的影响,并探讨其可能的作用机制。本研究在国内外尚属首次,旨在探讨ECMO技术对DCD供肠的保护效果,以便为ECMO技术在临床DCD小肠移植领域的应用提供理论依据,进而拓宽小肠移植供体来源。 第一部分 猪控制型心死亡供体模型的建立 目的:建立猪控制型心死亡供体模型,观察模型建立过程中血流动力学及动脉血气的变化。 方法:白色杂种猪10只,麻醉成功后气管插管接呼吸机辅助呼吸,完善术前准备后静息观察30min,待麻醉稳定后静脉给予阿曲库铵(1mg/kg)、撤除呼吸机,同时给予肝素(150~200 U/kg)以建立心死亡模型,记录死亡时间并监测模型建立过程中血压、心率、平均动脉压以及动脉血气(pH值、PaO2、PaCO2以及乳酸)的变化。 结果:平均心死亡时间为17.4±3.37 min。撤除呼吸机5min内,动物出现短暂高血压、心动过速,收缩压由113.9±11.52升至118.5±10.4mmHg,心率由108.2±4.94升至154.9±7.06次/分,机体动脉氧分压基础的123.8±6.76 mmHg迅速下降至17.4±3.13 mmHg,乳酸水平升高,酸中毒加重,之后血压、心率迅速降低直至心跳停搏。 结论:本研究通过模拟临床CDCD“撤除呼吸机、机体肝素化、确定死亡时间”三个阶段,成功建立了稳定、可靠、可复性高的猪CDCD模型,具有一定临床相关性,可用于CDCD的相关研究。 第二部分 体外膜肺氧合技术对猪控制型心死亡供体小肠在体保存效果的实验研究 目的:探讨体外膜肺氧合(ECMO)技术对控制型心死亡供体小肠的在体保存效果。 方法:白色杂种猪30只,随机均分为正常活体对照组(LD组)、控制型心死亡供体组(DCD组)、ECMO支持CDCD1h组(E1组)、ECMO支持CDCD3h组(E3组)以及ECMO支持CDCD5h组(E5组)。观察ECMO支持期间供肠大体观及机体动脉血气变化情况,分别于正常、心死亡、ECMO支持1、3、5h结束时获取移植肠及相关标本,评估各时间点肠粘膜组织病理、电镜、能量代谢、细胞凋亡以及紧密连接蛋白ZO-1、Occludin表达水平,同时检测血肠型脂肪酸结合蛋白(i-FABP)、D-乳酸以及IL-6、TNF-α含量。 结果:ECMO支持治疗可快速恢复DCD组织器官血供,纠正供体低氧血症以及酸中毒,部分恢复供肠粘膜组织ATP含量。与LD组相比,ECMO支持1h组肠粘膜病理学评分以及细胞凋亡水平其无明显差异(P>0.05),肠粘膜紧密连接蛋白ZO-1、Occludin表达水平明显降低(P<0.05),而血i-FABP、D-乳酸以及IL-6、TNF-α含量较LD组明显增加(P<0.05);随着ECMO支持时间的延长,肠粘膜损伤程度、肠道通透性以及供体炎症反应均逐渐加重,肠粘膜ATP含量也随之降低。 结论:ECMO支持1h时,DCD供肠损伤最轻、活力最高,随着支持时间的延长,肠粘膜损伤程度逐渐加重,其活力也随之下降。 第三部分 体外膜肺氧合技术对猪心死亡供体小肠移植后移植肠功能的影响 研究3.1 猪原位节段性小肠移植模型的建立 目的:改进血管重建及部分外科手术技术,建立原位节段性小肠移植模型。 方法:白色杂种猪14只,供受体各7只,供体末端回肠及其系膜游离后灌洗保存,切除受体末端小肠,供受体血管行端端吻合,受体行消化道重建以恢复肠道连续性,近端移植肠造口便于取检。 结果:共进行移植7例,成功6例,手术成功率85.7%。供体手术时间(100±9.4)min,受体手术时间(172±23)min,热缺血时间(0.3±0.1)min,冷却血时间(96±10.8)min,血管吻合时间(27.6±2.8) min。 结论:本模型操作简单、成功率高,符合正常生理要求,是进行小肠移植相关研究的理想模型。 研究3.2 体外膜肺氧合技术对猪控制型心死亡供体小肠移植后移植肠功能的影响 目的:探讨体外膜肺氧合(ECMO)技术对控制型心死亡供体小肠移植后肠功能的影响。 方法:白色杂种猪30只做受体行小肠移植术,实验分组同前。分别于再灌注1h、术后1、3、5、7天留取移植肠及血标本,按实验设计评估肠粘膜组织病理、电镜、细胞凋亡以及紧密连接蛋白ZO-1、Occludin表达水平,同时检测血浆肠型脂肪酸结合蛋白(i-FABP)、D-乳酸、内毒素以及IL-6、TNF-α含量。术后第7天评估移植肠吸收功能,以移植肠吸收D-木糖以及麦芽糖的能力表示。 结果:ECMO支持1h组受体炎症反应最低,移植肠粘膜病理学评分、细胞凋亡水平以及血i-FABP、D-乳酸、内毒素含量均明显低于DCD组(P<0.05),与LD组最为接近,其次为ECMO支持3h组,而ECMO支持5h组各指标明显高于LD组、ECMO支持1h和3h组(P<0.05),与DCD组无明显差异(P>0.05)。ECMO支持1h组和3h组移植肠吸收功能明显优于DCD组(P<0.05),其中ECMO支持1h组与LD组最为接近,而ECMO支持5h组移植肠吸收功能与DCD组无明显差异(P>0.05)。 结论:ECMO支持1h对DCD供肠保护效果最佳,其次为ECMO支持3h,而ECMO支持5h对DCD供肠无明显保护作用。