将氨基酸代谢与肝脏缺血-再灌注损伤中的炎症调节联系起来

《TRANSPLANTATION》：Connecting Amino Acid Metabolism to Inflammatory Modulation in Liver Ischemia-Reperfusion Injury

体外心脏灌注中抑制 ferroptosis 改善捐献后循环死亡心脏移植早期功能，为多机制联合干预提供新思路。

　　

循环死亡（DCD）后的器官捐献已从实验概念发展成为心脏移植中的临床现实。¹然而，每一颗DCD心脏都带有温缺血/再灌注损伤（IRI）的历史。即使使用现代的离体灌注平台，我们仍然主要是在“观察”这些器官，而不是积极地重新编程它们的损伤反应。²Pan等人在本期的研究³通过针对常温离体心脏灌注（EVHP）过程中的铁死亡（ferroptosis）机制，朝着改变这一现状迈出了重要一步。图1

图1：

在DCD心脏移植的常温EVHP过程中，利用铁死亡阻断作为治疗手段。图中展示了DCD心脏中的损伤级联反应：温缺血和随后的常温EVHP再灌注会引发铁死亡介导的脂质氧化、氧化应激、炎症、内皮损伤以及移植器官的早期功能障碍。在Pan等人的大鼠DCD模型中³，在3小时的EVHP过程中向灌注液中添加铁死亡抑制剂Lip-1，可以减弱铁死亡相关信号通路（GPX4、SLC7A11、ACSL4、COX-2），减少氧化和炎症损伤，保持内皮完整性，并改善移植后的早期器官功能，这表明EVHP是一个适用于DCD心脏移植的靶向分子治疗的干预平台。DCD指循环死亡后的器官捐献；EVHP指离体心脏灌注；Lip-1为脂氧素-1。

铁死亡——一种依赖铁的脂质氧化过程，会导致膜损伤和细胞死亡——已被证实是多种器官IRI（再灌注损伤）的核心通路。脂氧素-1（Lip-1）作为一种强效的铁死亡抑制剂，在肺、肝和肾模型中显示出保护作用，但其在心脏移植中的效果，尤其是在DCD心脏中的作用，仍需进一步研究。⁴Pan等人使用了一个大鼠DCD模型：首先让心脏经历15分钟的温缺血，然后进行3小时的常温EVHP，再进行异位移植，以测试在灌注液中添加Lip-1是否能够改善移植器官的功能。³

至少在这个实验环境中，答案是肯定的。Lip-1的添加在EVHP期间以及移植后4小时内都能改善移植器官的功能，并减轻了氧化和炎症损伤的生化及组织学表现：铁死亡相关标志物（GPX4、SLC7A11、ACSL4、COX-2）的水平下降，氧化应激和细胞凋亡减少，组织结构得到更好的保护。重要的是，作者还通过CD31染色证实了内皮细胞的保护作用，这表明血管系统是再灌注治疗的关键靶点，而不仅仅是旁观者。

除了这些具体发现外，这项研究的价值还在于它揭示了何时以及在哪里进行干预最为有效。通过在温缺血后、EVHP过程中以及移植后进行时间性的组织取样，研究描绘了铁死亡激活的动态变化。数据表明，在离体灌注期间（即心脏位于体外、可被操作且能进行血流动力学监测的阶段），铁死亡信号通路会增强。这进一步强调了一个关键概念：常温EVHP不仅仅是一个物流工具，它还是一个可以在实时功能控制下输送靶向药物的干预平台。⁵

这一发现将这一领域引向了何方？临床上，DCD心脏移植主要依靠两种技术实现：常温机械灌注和常温区域灌注。⁶这两种方法都能减轻冷缺血，并在植入前实现生理或接近生理的再灌注。尽管取得了这些进展，移植器官的早期功能障碍仍然是一个问题，而且可用的DCD心脏资源仍未得到充分利用。⁷Pan等人通过实验证明，仅仅恢复血液流动是不够的——我们还需要调节在缺血和再灌注过程中被激活的细胞死亡程序。

这种特定的干预措施——即在EVHP过程中使用Lip-1——是否会在短期内直接改变临床实践？可能还不会。这项研究基于的小动物模型随访时间较短（仅数小时），且没有关于免疫反应或慢性重塑的数据。Lip-1本身尚未获得临床批准，其在大型动物和人体中的安全性，尤其是在高氧化和炎症压力下的安全性，仍不清楚。然而，作为概念验证，这项研究至少在三个方面推动了该领域的发展：

1. 它证实了在现实保存条件下，铁死亡是DCD心脏中一个可被药物调控的靶点。

EVHP过程中以及移植后的功能和分子检测结果比单独使用细胞或Langendorff模型得到的结果更为可靠，且与当前的临床操作流程直接相关。

• 它支持将机械灌注作为一种治疗工具，而不仅仅是诊断工具。

如果铁死亡抑制在这种条件下有效，其他干预措施——如抗氧化剂、抗炎药物和基因疗法——就可以合理地结合到EVHP方案中。

• 它强调了内皮细胞在心肌保护中的重要作用。

通过记录内皮细胞的保护情况，这项研究将实质组织损伤和血管损伤联系起来，这是将早期生化益处转化为实际移植器官功能改善的关键步骤。

那么，下一步该怎么做呢？合理的步骤可能包括：

1. 在具有临床意义的DCD模型中进行的大动物验证，使用现有的灌注技术和实际的温缺血时间。这不仅会测试疗效，还会评估药物输送、剂量和清除的可行性。
2. 将随访时间延长至再灌注窗口期之后，以观察心肌恢复情况、心律失常风险、右心室功能以及与标准免疫抑制方案的相互作用。短期血流动力学数据令人鼓舞，但还不能完全预测长期的器官存活率或失败模式。
3. 在EVHP条件下对铁死亡抑制剂进行剂量-反应和安全性的研究。铁死亡是一个受到严格调控的氧化还原过程；过度抑制可能会干扰生理信号传导或免疫细胞功能。在进入临床应用之前，了解其副作用和最佳剂量至关重要。
4. 将铁死亡阻断与其他保护措施（如线粒体稳定、抗炎调节或定制的灌注液成分）结合起来。鉴于IRI的多因素性质，单一途径的阻断不太可能成为解决问题的“灵丹妙药”。
5. 开发生物标志物，以便在EVHP过程中实时监测铁死亡活性和治疗反应。将机制性指标与易于测量的灌注液参数或成像结果联系起来，将大大提高临床应用的可行性。

总的来说，Pan等人的研究并没有结束DCD心脏保护的探索，而是开启了一个充满希望的新篇章。它提醒我们，心脏移植的未来——尤其是在DCD情况下——很可能会在先进的保存技术和靶向分子治疗的交叉点上实现。随着我们努力扩大捐献者资源的同时不牺牲移植效果，那些能够在离体灌注过程中重塑受损心脏生物学的干预措施，可能会与维持心脏跳动的设备一样重要。