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气管移植研究进展

张涛 综述 李小飞 审校


 

    气管移植一直被看作是长段气管切除后重建的重要方式。但由于气管的特殊结构,多年来主要处于实验阶段。许多学者应用多种方法,进行大量尝试,取得了丰硕的成果,极大地促进了气管移植的发展。尤其是近l0年来,随着多学科的交叉和渗透,研究方法的不断进步,人们更加注重研究其机制,寻求相应对策,从而使气管移植的研究不断深入。本文重点就近几年来气管移植的研究热点及其成果综述如下。


1 上皮再生与气道闭塞


    气管移植后血液供应较差,自体和异体移植段均可发生黏膜脱落。Boehler等? 认为其病理变化会经历早期缺血,淋巴细胞浸润及上皮脱落,纤维性气道闭塞等时期。气管黏膜上皮细胞的抗原性很强l ,是免疫排斥的主要对象,在免疫排斥中起决定作用。所以上皮的脱落,既与早期缺血有关,又与免疫排斥有关。

    上皮细胞脱落与气道闭塞有着密切的联系。如果在移植段上皮细胞脱落的同时能够有新的上皮细胞再生,便可以在一定程度上限制气道的闭塞。Adams等l3j在大鼠的气管移植中发现上皮的覆盖情况与气道闭塞呈负相关,并且认为应用免疫抑制剂将有效地阻止气道闭塞。为了研究移植段上皮再生的组织来源,Tojo等l J将PVG 大鼠5个环的气管移植段经冷冻后移植于ACI大鼠体内。2个月后,应用免疫组织化学的方法证实:
移植段的上皮表达的确是ACI大鼠的MHC—I类抗原。可见移植段的上皮是从受者的气管残端逐渐爬覆过来的。引起移植段气道闭塞的确切病并
不清楚,一般认为气道闭塞是免疫反应的结果。但是近年来发现血管紧张素等很多因素都在其中扮演着重要角色【5l。尽管气道闭塞的病因很复杂,尽快地促进移植段的上皮再生可能是阻止其发展的有效措施。


2 排斥反应与免疫抑制剂的应用


    各实验组对气管移植后的免疫排斥反应看法不尽相同。Shaari等l j对人的气管中表达主要组织相容性抗原情况进行研究后发现:黏膜强烈地表达I类和Ⅱ类抗原,软骨膜仅在有成纤维细胞处才表达I类和Ⅱ类抗原,软骨基质两者均不表达,软骨细胞表达I类抗原,而Ⅱ类抗原仅有少数个体表达。所以减少移植段的抗原性和降低受者的免疫排斥反应成为研究热点。Yokomise等l6j应用大剂量的60钴释放的y射线照射移植段,证实此方法可有效减弱排斥反应。Liu等以洗涤液处理犬的新鲜气管段,洗去上皮和混合腺体,从而大大降低了移植段的抗原性。用这种方法处理完全的气管移植段,术后没有出现狭窄,处理不完全的出现了不太严重的狭窄,而对照组则出现了进行性狭窄。可以看出,着手降低移植段的抗原性是可行的。目前关于术后是否需要应用免疫抑制剂,以及免疫抑制剂的用法等各家看法不一。Neville等l j在犬的异体气管移植后应用了免疫抑制剂,结果全部实验犬均出现了气道阻塞。提示免疫抑制剂并未起到足够有效的作用。Maksoud等 8 J通过实验证明:缺血并不是唯一影响因素,免疫排斥反应也在其中起了重要作用,而且缺血越严重的移植体免疫排斥反应就越强烈,但此反应可被早期应用免疫抑制剂所阻止。至于应用的时限问题,尽管多数学者在实验中是长期应用的,但Nakanishi等_9J 9实验后认为仅在短期应用就可以较长期地保持气管移植段的生存力。在应用的剂量问题上,他们在犬的气管移植中,根据对上皮再生和再血管化等指标的组织学观察后得出结论:环孢菌素A以15 mg·kg ·d 的用法较为合适【10 J。Delaere等通过实验认为环孢菌素A在10 mg·kg ·d 的情况下也可以有效地阻止免疫排斥反应。King等在实验中则认为大剂量的环孢菌素A (25 mg·kg ·d )在阻止气道纤维增生时较低剂量更为有效。除此之外,其它免疫抑制剂也在陆续地应用于气管移植,并收到了不同的效果 3。Hashimoto等[II J在大鼠异位气管移植中应用FK506,每日1.5 mg/kg连续应用3 d,血药浓度可以保持在0.5 ng/ml以上达21 d,并且此用法使气管移植段在术后28 d内保持了良好形态。由此可见,尽管气管属弱抗原性器官,免疫反应未必是影响气管移植成功的最关键因素,但应用免疫抑制剂,对异体气管移植段的成活,具有重要的促进作用。


3 移植段的缺血与再血管化


    气管的血供有阶段性特点,上段主要由甲状腺下动脉的分支供应,下段由支气管动脉的分支等供给。由于这些血管微细,直接进行吻合十分困难,于是人们便开始寻求其它方法。其中用带蒂网膜包绕移植段的方法逐渐成熟并为多数人所接受。用这种方法,无论是自体移植,还是异体移植,均能较好地促进移植段的再血管化,较好地保持软骨形态和促进上皮再生。但是带血管蒂的网膜包绕移植段提供的血供是有限的。Nakanishi等[12]在犬自体移植实施中证实:如果移植段的长度超过4.0 cm则会出现狭窄、软化等问题。Park等【13 J在犬的长段异体气管移植应用了免疫抑制剂的情况下发现,未用网膜包绕的移植段组织结构甚至较网膜包绕过的还好。可见网膜包绕术并不能完全解决长段移植段的缺血问题。除了用网膜包绕方法提供血供外,还进行其它方面的探索,联合移植便是一个较为成功的范例。KhalilI¨J用12环的颈段气管和甲状腺~ 同移植,甲状腺动脉和颈总动脉端侧吻合,术后应用免疫抑制剂,收到较好的效果。认为此方法将可以解决长段气管移植的血供问题。其后又有人用猪为实验动物,进行了全段气管及其周围血管组织等的更大范围的联合移植,获得了成功。为了配合气管移植后血管吻合,许多学者对气管的血供进行了更深入的研究。Salmeron等l15 J对10具尸体的单侧甲状腺上、下动脉进行了染料灌注,发现甲状腺上动脉可供血2~5个环,甲状腺下动脉可供血9~13个环,并且都可供应气管两侧。所以认为单侧甲状腺下动脉可以为长段气管移植提供血供。碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)也可以促进气管移植后的再血管化。Mayer等【16 3在同系大鼠的异位气管移植中,网膜包绕的基础上局部应用了bFGF,结果血管化和上皮再生的程度均较未用组高。1997年,Nakanishi等l"J又将其应用于犬的长段(14环)气管移植,以纤维蛋白为载体,应用不同剂量的bFGF进行实验,以寻求最佳用量。结果:5“g/cm 的bFGF结合网膜包绕术较好地促进了长段气管的存活。


4 移植段的低温保存与存活能力


    气管移植目前虽主要处于动物实验阶段,一旦广泛应用临床,气管移植段的保存将会显得尤为重要。在多种保存方法中,深低温保存的研究较为成熟,它不仅可以长期保存移植段,还可以降低移植段的抗原性,所以倍受研究者的重视。Mukaida等【18 J进行了犬的异体气管移植。在均未用免疫抑制剂的情况下,应用新鲜气管段移植的动物在1个月内全部死亡,而应用冷冻保存的气管段移植的动物却存活良好,无因气管狭窄而死亡者。气管移植段在4℃的Euro—Collins液中可安全保存15 h,再长时间便会导致移植段不可逆的损害。而低温保存却可以大大延长保存期限。Yokomise等【19 J将5个环的气管移植段保存于含海藻糖的保存液中,在一85 的深低温环境中保存1个月后再行移植,全部动物存活超过6个月。同样将犬的6~10环气管段在含海藻糖保存液中冷冻保存285 d左右后移植,术后除1只动物被处死外,全部存活超过2个月,且未出现狭窄和软化现象。Nakanishi等l20 J将同系大鼠气管移植段分别冷冻保存0~12个月,发现随着冷冻保存时间的延长,上皮和软骨都会受到不同程度的损害,并认为最长保存期限应定为3个月。Aoki等【 J在实验中发现冷冻保存20 d以上者,可显著降低移植段的抗原性,并认为移植段冷冻保存的时间不宜少于20 d。由此可以看出冷冻保存的时间不应过长或过短,过长将会降低移植段的生存力,过短则达不到降低免疫排斥反应的目的。近年来,人们逐渐注意到低温保存前热缺血对移植段的影响。Nakanishi等【22]让大鼠气管经过不同的热缺血期,然后低温保存3个月,再将其移植入同品系大鼠的网膜内。结果发现随着热缺血时间的延长,移植段上皮和软骨存活力逐渐下降。热缺血对上皮和软骨都有损害作用,他们认为热缺血时间不宜超过18h。


5 临床应用与前景展望


    气管移植目前虽主要处于动物实验阶段,但I临床应用的报道也已屡见不鲜,有些实验组已经取得成功。1998年,Backer等报道他们已成功地为6例患有先天性气管狭窄的婴儿实施了自体气管片段移植术。术后除1例患者因出现气管狭窄而行气管切开外。其他患者平均随访l1个月,支气管镜检查均见管腔通畅。2000年他们又报道了一些新病例的情况,认为此方法可用于治疗先天性的长段气管狭窄【 引。异体气管移植屡有报道。1996年,Jacobs等报道,他们成功地为1例患者有严重长段气管狭窄的婴儿实施了全气管切除术,之后进行了异体气管移植。2000年,kunachak等【24j报道为7例患者实施了异体气管移植术,移植段是死亡后24 h内的尸体气管,并经过了射线照射及低温保存等处理。人们逐渐得出结论,异体气管移植成功的关键可能在于供受者的组织配型、免疫抑制剂的合理应用、以及移植段的网膜包绕促进再血管化等。近年来,随着对气管移植研究的深入,人们发现影响气管移植成功的因素很多。血小板衍生生长因子(platelet.derivedgrowth factor,PDGF),CD28一B7辅助刺激路径,以及一些补体等与气道闭塞的病理过程也有关。此外人们还在探索异种气管移植等一系列问题。

    总之,气管主要是作为人呼吸的通道,但气管移植却远非简单的管道移植。人们虽然对它进行了大量的研究,但并没有真正解决气管移植,甚至许多令人兴奋的研究结果也仅仅是~ 家之言。因此有必要借鉴其它学科的知识,结合气管的结构特点,从更深层次上进行探索。


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