肾移植是目前治疗终末期肾病的最佳方法。自2015年1月1日起，公民逝世后器官捐献(donation after citizen's death，DCD)成为我国器官移植的唯一来源，这类器官与活体来源器官相比，经历了更长的热缺血时间，对冷缺血损伤更加敏感，移植术后原发性无功能(primary non-function, PNF)和移植物功能延迟恢复(delayed graft function，DGF)等并发症发生率明显升高，因此对供肾的保存方式提出了更高的要求^[1-5]。临床上最常用的保存方式有低温机械灌注(hypothermic machine perfusion, HMP)和冷保存(cold storage, CS)两种方式。HMP通过在1-10 ℃的温度下利用灌注设备将灌注液以脉冲或连续的方式灌注肾动脉，在持续不断地提供营养成分的同时清除代谢过程中产生的废物^[6-9]。CS目前仍然是临床移植肾最常用的保存方法，由于供肾的短缺，边缘供体(extended criteria donor, ECD)在临床上得到广泛应用^{[10, 11]}，HMP重新受到重视。

如何有效保存和维护离体器官质量困扰了科学家近两个世纪，最早的报道见诸于1812年Gallois关于心脏的保存以及1855年Bernard关于肝脏的保存。灌注泵的发明推动了保存技术的进一步发展，但是，包括灌注液的选择、氧气的供应、营养物质的供给及如何减轻离体器官的损伤等问题一直争议不断。20世纪60年代，伴随器官移植在临床上取得突破性进展，离体器官的保存日益受到重视，研究最多的便是离体肾脏的保存^[12]。Humphries^[13-17]团队为推动肾脏HMP的研究和应用做出巨大贡献。Humphries等使用经稀释的自体血作为灌注液，选用40 mmHg灌注压，灌注犬的离体肾脏，连续灌注24 h后，移植肾功能良好。Belzer^[18-20]设计了第一台机械灌注的装置，由1 L犬自体血浆加上2 mmol硫酸镁、250 ml右旋糖酐、80 U胰岛素、200 000 U青霉素以及100 mg的氢化可的松配制成灌注液(pH在7.4-7.5)，灌注压设定在50-80 mmHg之间，氧分压在150-190 mmHg之间，在8-12 ℃条件下连续脉冲式灌注犬离体肾脏，72 h后肾脏移植回体内，同时切除对侧肾脏，犬存活良好。Belzer同时将该灌注设备应用于临床肾移植手术中，成功地将肾脏保存时间延长至50 h，只有8%的患者术后需要进行血液透析。然而，1969年之后，由于Collins液的出现，加上操作简单易行，CS一跃成为临床上肾脏保存的金标准。同时HMP由于机器的庞大，操作的繁复和成本因素，很快淡出视野^[21]。20世纪90年代后期，由于肾移植手术疗效的突飞猛进，器官的短缺问题日益突出，ECD大量应用于临床，DGF发生率明显增高，如何保存和评价进而修复此类器管成为不可忽视的问题，因此，HMP保存技术重新受到关注^{[11, 14, 22, 23]}。

Jochmans^[24]等通过进行多中心随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)发现：与CS组相比，HMP组可明显降低DCD供肾移植术后DGF发生率。Moers^[25]等和Treckmann^[26]等通过进行多中心RCT发现：肾脏HMP可明显降低ECD供肾移植术后DGF发生率，提高移植肾1年、3年生存率。Forde^[27]等对93例ECD供肾肾移植患者进行回顾性研究发现：HMP组术后1月、3月的血肌酐值明显低于CS组。因此，基于逐渐积累的循证医学结果，HMP对ECD肾脏的保护作用优于CS达成共识。

目前肾脏HMP常用的仪器有脉冲式的灌注泵系统(RM3, Waters Medical Systems, Minneapolis, MN, USA)，Lifeport肾脏转运系统(Organ Recovery Systems, Zaventem, Belgium)以及Kidney Assist设备(Organ Assist BV, Groningen, The Netherlands)。其中，Lifeport肾脏转运系统由于其携带方便、性能优良等优势在世界范围内得到广泛使用^[28]。

目前，UW液(University of Wisconsin，UW)也被称为Belzer’s液，是肾脏保存液的“金标准”，但是，由于其黏滞度过高，很少用于HMP。目前应用最多的HMP灌注液是KPS-1，又称UW-G，与UW液相比KPS-1中增加了葡萄糖、甘露醇、核糖等组分，去除了棉子糖等成分以降低灌注液的黏滞度。此外还有HTK液(histidine-tryprophane-ketoglutarar solution，HTK液)、HTK液的改良液custodiol-N液(即在HTK液的基础上添加了甘氨酸和丙氨酸)、Polysol液、Celsior液、Celsior液、高渗枸橼酸盐腺嘌呤液、IGL-1液(Institute George-Lopez-1，IGL-1)等。近期研究表明：高钾会加剧低温条件下血管痉挛，因此细胞外液型灌注液可能优于细胞内液型灌注液^{[4, 29, 30]}。

与冷保存相比，HMP的优势之一是可以通过分析灌注液中的生化指标来评估供肾的质量^[31]。这些标志物通常是损伤细胞释放到细胞间隙中的物质，如氧自由基介导的分子或炎症相关的分子。现已被提出可能用于评价供肾质量的灌注液中标志物有：心脏型脂肪酸结合蛋白(heart-type fatty acid binding protein，H-FABP)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)、脂质过氧化产物(lipid peroxidation products, LPOP)、N-乙酰基-β葡萄糖苷(N-acetyl-β-D-glucosaminidase，NAG)、天冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase，AST)、谷胱甘肽-s-转移酶(glutathione S-transferase，GST)、中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)、丙氨酸氨基转移酶(alanine aminopeptidase, Ala-AP)、肾脏损伤分子-1(kidney injury molecule-1，KIM-1)、白细胞介素-18(interleukin 18, IL-18)、乳酸盐、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、总体抗氧化状态(total antioxidant status, TAS)、氧化还原的铁离子等。Hall^[32]等在一项多中心RCT实验中发现GST可独立预测DGF的发生率。另外灌注液的pH值、二氧化碳分压、渗透压等指标对肾脏质量的判断可能有所帮助。核磁共振光谱学(Nuclear magnetic resonance，NMR)分析，也是一项颇有潜力的评估手段，通过对供肾灌注液进行NMR分析，发现缬氨酸、丙氨酸甘氨酸、谷氨酸盐与移植术后3个月的血肌酐有密切关系，为灌注液中损伤标志物的研究提供了新思路。但目前尚没有一个公认的标志物来评估肾脏质量，常需结合灌注参数(流量和阻力指数)、活检等综合评估供肾的活力^[35-39]。

Jochmans^[24]等人首次进行了肾脏HMP过程中阻力指数与移植效果关系的实验。在DCD供肾移植中，肾脏血管阻力指数是DGF发生率以及移植物1年存活率的独立危险因素。研究表明，在合并高危因素的脑死亡供肾和DCD供肾肾移植时，供肾应满足的灌注参数是流量≥70 ml·min，阻力指数≤0.4 mmHg/(ml·min)，当阻力指数>0.5 mmHg/(ml·min)时供肾需要丢弃，阻力系数在0.4-0.5 mmHg/(ml·min)之间则需要结合其他指标决定是否使用^[40-42]。需要指出的是，单纯依靠灌注参数决定供肾的废弃或应用有潜在的风险。

Lee等^[43]研究表明，低温条件下细胞代谢率保持在10%左右，因此，在低温条件下添加氧气可能会延缓细胞损伤的进程。Hoyer^[44]等对热缺血30 min猪肾脏进行携氧HMP，结果发现：在灌注过程中，肾脏血管阻力低，灌注2 h后HOPE组移植肾功能明显优于无氧HMP组。Thuillier^[45]等将猪肾热缺血60 min后分别行HOPE和HMP灌注22 h，自体肾移植2周后，HOPE组的血清肌酐、NGAL、AST明显较低，移植3个月后，HOPE组肌酐、尿蛋白、肾间质纤维化减少。然而也有学者认为氧浓度过高会加剧氧自由基的产生，加重细胞损伤，因此是否需要氧，以及加入氧量仍需进一步研究^[46]。

在灌注液里加入治疗性药物进行干预，既具有针对性，也避免了全身用药的不良反应。Sedigh^[47]等在肾脏HMP灌注液中加入大分子肝素共轭物(corline heparin conjugate，CHC)，修复缺血再灌注损伤的血管内皮细胞，且在灌注液中多余的CHC既没有增加血管阻力，也没有损伤肾组织，证明了在灌注液中加入药物的可行性^[48]。

Chatauret^[49]等在猪DCD自体肾移植实验研究中发现：HMP组通过刺激AMPKα-eNOS-NO细胞通路减轻血管痉挛。本中心研究发现兔肾在HMP作用下发生如下改变：① kruppel-like factor 2(KLF2)及内皮型NO合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)增加，α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)表达减少，进而减轻血管痉挛，改善微循环；② A20蛋白表达和KLF2增加，NF-κB、TGF-β表达减少，减轻炎症反应；③乙醛脱氢酶2(aldehyde Dehydrogenase 2，ALDH2)、ezrin蛋白、A20蛋白表达增加，活化caspase-3表达减少，减轻细胞凋亡和焦亡^[50](部分论文待正式发表)。Wszola^[51]等在研究肾脏保存实验中发现：缺氧诱导因子-1α蛋白在CS组表达增加，表明HMP可以通过抑制缺氧诱导因子-1α蛋白的表达减轻离体肾脏的缺血再灌注损伤，进而保护离体肾脏。

①减轻低温条件下血管的痉挛；②提供营养物质以及氧气以更好维持能量和氧的需求；③清除代谢废物；④可通过在灌注液中加入细胞保护剂或免疫调节的药物进行干预；⑤为准确评估供肾质量提供更有效的方法；⑥可将肾移植从急诊手术转为择期手术；⑦可以降低PNF及DGF的发生率；⑧改善ECD供肾质量，从而扩大供体池；⑨通过降低DGF发生率和缩短住院时间，降低总体医疗成本^[10]。

伴随边缘供肾的广泛使用，如何有效评估和提高供肾的质量是当前肾移植领域的关键问题。由于在对供肾质量的评估以及灌注干预方面独特的作用，HMP得到越来越多的研究与应用。但是，HMP的作用机制、优异的质量评估指标和低温条件下的干预策略等问题仍需进一步研究，并需要更多的RCT以验证其临床价值。