器官保存方式的日新月異:談心臟移植

成大心臟血管外科 阮俊能

        恆溫的生物體其體溫每降低十度C則代謝率(或是耗氧量)減半，這個由Wilfred G Bigelow等人再1950年所提出來的重要的學理為心臟手術帶來革命性的改變(Bigelow, Lindsay, & Greenwood, 1950)。以心臟移植為例，在將捐贈者的心臟取出時，便必須將捐贈者的循環中止，心臟肌肉因此無法得到氧氣與養分而進入缺血梗塞的變化當中。正常體溫37∘C的情況下，心肌缺氧超過五分鐘後就開始進入不可逆的死亡變化，經過六十分鐘沒有回復心肌血液灌流的情況下，大部分的心臟組織都將會壞死(Lange et al., 1983)。而將捐贈者的心臟縫合到受贈者的體內需要花至少六十分鐘以上的時間，在完成縫合後，才能讓捐贈者的心臟重新在受贈者的體內恢復正常血液灌流。如何讓這個寶貴的器官安然度過至少一個小時以上的缺血時間至為關鍵。

        運用Dr. Bigelow所提出的理論，移植醫師在取出捐贈者的心臟前便讓心臟降低溫度，以冰水的方式，加上從冠狀動脈灌流特殊的溶液(稱為心臟麻痺溶液，含有高濃度鉀離子等等成分)到心臟組織，心臟的溫度由原本的37∘C降低至4∘C，總共降低了30度，因此心臟肌肉的代謝率或者耗氧量減低為原本的八分之一，也因此即使在暫時性的缺氧狀態下，心肌組織仍能維持相對上的穩定而不會快速的壞死。不過，這樣的保存方式也無法超過六個小時的上限，心肌還是在持續的缺氧狀態下受損而無法恢復正常的功能，受贈者無法得到良好的心臟植體而失去了移植的意義。為了再次突破這個六個小時的缺氧限制，TransMedics公司研發了一個新的機器(https://www.transmedics.com/ocs-hcp-heart/)，能夠提供一個小型密閉空間容納一顆心臟，並且讓心臟維持在35-36∘C的溫度下不斷的灌流心肌組織氧氣與養分，延長了心臟保存的時間。這個發明的構想來自實驗室的一個灌流系統稱為Langendorff系統，原先以體外方式分析動物心臟的功能。這個系統也提供了一個基因治療的環境，在心臟灌流的時期當中可以加上基因治療改造這個心肌的型態，相信在未來有更多的進展，台灣的研發環境也許可以發展出類似的機器，為台灣的心臟衰竭患者造福。

參考文獻

1. Bigelow, W. G., Lindsay, W. K., & Greenwood, W. F. (1950). Hypothermia; its possible role in cardiac surgery: an investigation of factors governing survival in dogs at low body temperatures. Ann Surg, 132(5), 849-866. doi:10.1097/00000658-195011000-00001
2. Lange, R., Kloner, R. A., Zierler, M., Carlson, N., Seiler, M., & Khuri, S. F. (1983). Time course of ischemic alterations during normothermic and hypothermic arrest and its reflection by on-line monitoring of tissue pH. J Thorac Cardiovasc Surg, 86(3), 418-434.

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