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肠功能衰竭的患者需要长期的营养支持治疗,部分患者需要接受全肠外营养支持(TPN),而长期的TPN容易引起瘀胆并导致肝功能衰竭,肝小肠联合移植是治疗合并有肝功能衰竭的肠衰竭患者的措施之一。虽然肝小肠联合移植已于1988年取得成功,但迄今为止这个新的器官移植术式还有许多问题有待进一步研究。动物实验可用于探讨外科技术、免疫学、围手术期处理等许多方面的问题,尤其是大动物实验对于临床开展肝小肠联合移植是必要的准备工作之一。目前国内尚无肝小肠联合移植的大动物模型,仅有少量小动物(大鼠)的肝小肠联合移植的实验研究。在器官移植中,良好的器官保存是移植取得成功的条件之一,可减少术后感染及排斥反应等并发症发生,UW液是一种优良的保存液,已广泛用于临床肝、肾、胰及小肠等多种器官的保存,但用UW液来进行大动物实验不太经济,费用较高;肝小肠联合移植术后排斥反应是最常见的并发症之一,对于排斥反应的诊断至今仍然依赖于病理学检查,没有明确的血清学指标,有研究表明在急性排斥反应发生时血液中一些细胞因子水平会有明显的变化。本研究的目的是:建立猪肝小肠联合移植模型,在此模型基础上比较不同保存液及保存时间对移植物的保存效果,探讨肝小肠联合移植动物实验中简便经济的器官保存方法;观察术后肝及小肠急性排斥反应的组织病理学改变及血中细胞因子的变化,寻找有无可用于预测急性排斥反应的细胞因子,并在临床小肠移植中对细胞因子与急性排斥反应的发生作一观察,确认动物实验结果的有效性。
第一部分猪肝小肠联合移植动物模型的建立选用健康杂种长白猪,体重20~35kg,建立无需静脉-静脉转流的同种异体肝小肠联合移植模型。
模型1,带胰头的同种异体原位肝小肠联合移植模型:供体手术中整块切取肝、十二指肠、胰腺、脾脏和近端小肠3-4米,带肝上及肝下下腔静脉、腹主动脉全部及相连的部分胸主动脉;在后台修整时切除脾脏和胰腺左支,保留胰头、胰腺右支及脾静脉,将肝上下腔静脉关闭,剪开肝下下腔静脉与右肾静脉间的血管壁,修整为喇叭口,在腹腔动脉上关闭腹主动脉;受体手术时切除大部小肠,采用“蚕食法”切除大部分肝脏,在肾动脉平面下行供受体腹主动脉端侧吻合,肾静脉平面下行供受体下腔静脉端侧吻合,开放血流后将供体门静脉经受体脾静脉引流,供肠远端造口于体表。术后不用免疫抑制剂。共行实验20次,手术成功率为80%,术后三天血中总胆红素基本正常,术后第一天转氨酶升高之后迅速下降,肾功能正常。术后动物存活时间最长为10天。由于术后动物存活时间较短,此模型不适用于进一步的研究。
模型2,带胰头的辅助性同种异体肝小肠联合移植模型:供体手术方法及移植物修整同模型1,受体手术时不切除肝脏和小肠,将受体的结肠曲切除,血管吻合方法同模型1,供体脾静脉在血流开放后结扎关闭,移植肠远端腹壁造口。共行手术20次,平均分为两组,A组不用免疫抑制剂,B组用免疫抑制剂治疗。A组动物术后存活时间为10.33±1.89天(7-25天),B组动物存活大于30天,术后存活率有明显差异。存活动物无严重胰腺炎、移植物缺血、残端瘘、吻合口瘘、血管内血栓形成及胆道并发症。B组动物术后活检无明显排斥反应。这个模型动物术后存活时间明显延长,是一种比较稳定的动物模型,可用于后续的研究。
第二部分肝小肠联合移植器官保存的实验研究选用健康杂种长白猪40头,体重20~35kg,以模型一进行肝小肠联合移植。按保存液及保存时间分四组:Ⅰ组:林格氏液(LR)保存3小时;Ⅱ组:LR液保存6小时;Ⅲ组:UW液保存3小时;Ⅳ组:UW液保存6小时。观察四组移植物保存后磷酸腺苷含量及术后动物存活情况。结果表明:肝小肠联合移植中小肠的保存难度比肝脏大,器官保存的重点是小肠的保存;UW液和LR液都能用于动物中移植物的保存,其中LR液保存肝小肠联合移植物超过3小时有可能造成细胞代谢功能损伤,影响移植物的活力及移植后器官功能恢复,所以动物实验中可应用LR液进行器官保存,但时间不宜超过3小时;UW液保存肝小肠联合移植物效果较好,但也不能用于移植物长期保存;随着保存时间的延长,细胞内ATP含量下降,能量代谢功能下降,术后缺血-再灌注损伤明显,所以要尽量缩短保存的时间。
第三部分肝小肠联合移植细胞因子与急性排斥反应关系的研究动物实验:选用健康杂种长白猪20头,体重20~35kg,以模型二进行肝小肠联合移植。术后不用免疫抑制剂。对存活的动物术后1、3、5、7天从肠造口处取肠粘膜行病理学检查并行移植肠排斥反应评分,动物死亡后剖检取肝、小肠、胰及移植血管行病理学观察;于术前及术后第1、3、5、7天抽血测定IL-1β、IL-6、IL-10及TNFα水平。结果示术后第五天移植肠开始出现轻度急性排斥反应迹象,排斥评分0.22分,术后第七天移植肠出现明显的轻度急性排斥反应,排斥评分1.11分,与术后第五天相比有显著差异;术后第一天血中TNFα开始明显升高,第三天IL-1β和IL-6明显升高,而IL-10术后无明显变化;术后第五天时血中TNFα水平与排斥反应评分正相关,术后第七天血中TNFα、IL-1β和IL-6水平与排斥反应评分正相关。研究结果表明:猪的肝小肠联合移植中小肠比肝脏更早发生急性排斥反应,对于猪的肝小肠联合移植的免疫及排斥反应的研究的重点是小肠,肝小肠联合移植排斥反应的观察及研究可通过小肠来进行;血中细胞因子IL-1β、IL-6及TNFα与急性排斥反应的发生呈正相关,而且TNFα与急性排斥反应发生的关系更密切,有可能是预测急性排斥反应发生的指标之一。
临床观察:对两例临床小肠移植患者发生急性排斥反应前后血中细胞因子IL-1β、IL-6、IL-10及TNFα水平进行观察和比较,一例患者在急性排斥反应发生前血中TNFα和IL-6水平明显升高,另一例为TNFα和IL-1β明显升高,在抗排斥治疗后升高的细胞因子均明显下降;在无明显排斥反应发生时也存在血中一些细胞因子水平升高现象。结果提示TNFα可能可用于提示肝/小肠移植术后急性排斥反应的发生,在排除创伤、感染等情况后,血中TNFα水平升高时应考虑行组织病理学检查确定有无排斥反应;IL-1β和IL-6与急性排斥反应有一定关系,但敏感度较差。
结论通过本课题研究,得出以下结果:1、建立了两种无需静脉-静脉转流的猪同种异体肝小肠联合移植模型。其中模型二术后存活时间长,可用于进一步的实验研究。
2、肝小肠联合移植中小肠的保存难度比肝脏大,器官保存的重点是小肠的保存;UW液和LR液都能用于动物实验中移植物的保存,其中LR液保存肝小肠联合移植物超过3小时有可能造成细胞代谢功能损伤,影响移植物的活力及移植后器官功能恢复,所以动物实验中可应用LR液进行器官保存,但时间不宜超过3小时;UW液保存肝小肠联合移植物效果较好,但也不能用于移植物长期保存;随着保存时间的延长,细胞内ATP含量下降,能量代谢功能下降,术后缺血-再灌注损伤明显,所以要尽量缩短保存的时间。
3、猪的肝小肠联合移植中小肠比肝脏更早发生急性排斥反应,对于猪的肝小肠联合移植的免疫及排斥反应的研究的重点是小肠;血中细胞因子IL-1β、IL-6及TNFα与急性排斥反应的发生呈正相关,而且TNFα与急性排斥反应发生的关系更密切,有可能是急性排斥反应发生的指标之一。
4、TNFα可能可用于提示肝/小肠移植术后急性排斥反应的发生,在排除创伤、感染等情况后,血中TNFα水平升高时应考虑行组织病理学检查确定有无排斥反应;IL-1β和IL-6与急性排斥反应有一定关系,但敏感度较差。