Proteomic Insights from Thrombolytic Ex-Vivo Machine Perfusion in an Extended uDCD Porcine Model
本研究表明，溶栓性离体机器灌注通过清除微血管阻塞并将蛋白质组重编程为趋向于与活体捐献对照组一致的功能状态，从而挽救了扩展型循环死亡后失控捐献的猪肾脏，进而减轻缺血性损伤并防止纤维化。
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每年都有数以千计的人在等待肾脏移植的过程中死去。这些潜在捐献者中，有很大一部分是遭受了突然心跳骤停的人。在这种情况下，心脏停止跳动，身体器官开始遭受缺氧和血流不足的折磨。这种被称为“热缺血”的时期，对肾脏的伤害尤为严重。与心脏仍在跳动并循环着含氧血液的脑死亡捐献者不同，循环死亡后的捐献者其肾脏在能够被取出之前，已经经历了长时间的氧气匮功能缺失。在此期间，肾脏内部微小的血管会被一种由血细胞和凝血蛋白组成的粘性混合物堵塞。这就像器官内部的管道被一层厚厚的淤泥堵住了一样，导致即使在肾脏被安置进新身体后，血液也无法到达精细的过滤单元。由于这种损伤，许多此类肾脏只能被直接丢弃，而等待它们的患者则只能继续依靠透析维持生命。
科学家们早已知道，仅仅用冷液体清洗这些器官并不足以清除堵塞。一种更有前景的方法是使用一台机器，在体外通过肾脏泵入一种特殊的溶液，模拟血液的流动。然而，标准的机器灌注往往无法溶解在最初缺氧阶段形成的顽固血栓。研究人员一直致力于研究一种方法，利用酶作为“分子剪刀”来主动分解这些血栓，剪断将堵塞物连接在一起的蛋白质。其目标是恢复肾脏内部的“管道系统”，使其在移植后能够正常运作。虽然早期的猪类实验表明，这种方法可以挽救那些原本会被丢弃的肾脏，但关于器官究竟如何恢复的生物学过程仍然是一个谜。是治疗仅仅冲走了碎片，还是触发了器官细胞内复杂的愈合过程？
瑞典萨伦格伦学院（Sahlgrenska Academy）的一个研究小组试图通过在分子水平上观察肾脏内部，来回答这个问题。他们使用了一种称为“蛋白质组学”的技术，该技术允许科学家在特定时刻获取组织样本中存在的每种蛋白质的快照。蛋白质是身体的“劳模”，承担着几乎所有的功能，从构建结构到对抗感染。通过测量数千种这类蛋白质，研究人员可以精确观察肾脏随时间变化的动态。他们研究了经历过与人类捐献者相同程序的猪的肾脏：心脏停止跳动四到五个小时，肾脏接受了溶血栓酶处理，然后被放置在机器灌注系统中，最后被移植回动物体内。他们将这些经过处理的肾脏与对照组（即未经任何特殊处理或机器灌注、代表健康的标准移植）进行了对比。
研究人员在几个关键时刻采集了微小的肾脏组织样本：紧随从捐献者处取出肾脏时、机器灌注每个阶段结束时，以及移植三个月后。他们总共分析了八千多种不同的蛋白质。当他们观察刚取出时的肾脏时，景象十分惨烈。组织中充斥着与血块、红细胞和炎症相关的蛋白质。这是肾脏处于困境中的分子特征——被血栓堵塞，并因心脏停止跳动后的后果而陷入混乱。在这一阶段，经过处理的肾脏与健康的对照组看起来完全不同，证实了损伤是非常严重的。
然而，随着治疗的进行，情况发生了变化。在机器灌注期间，研究人员观察到凝血蛋白和红细胞碎片的水平急剧下降。酶成功地溶解了堵塞物，机器将碎片冲洗掉了。但最令人惊讶的发现出现在三个月后，即这些肾脏在猪体内生活了四分之一个年头之后。到那时，经过处理的肾脏的分子特征发生了剧变。血块和炎症带来的混乱特征已基本消失。相反，处理后肾脏中存在的蛋白质开始向健康对照组的肾脏靠拢，显示出向正常状态迈进的显著趋势。器官不仅存活了下来，而且实现了愈合。
至关重要的是，这项研究揭示了肾脏“没有”发生什么。此前人们担心，处理这些受损肾脏可能会导致一种由铁过载驱动的特定细胞死亡过程，这种现象在其他类型的机器灌注中曾被观察到。研究人员仔细寻找了铁中毒的迹象，却并未发现。指示此类损伤的蛋白质并不存在。相反，经过处理的肾脏显示出积极修复的迹象。它们正在构建新的结构组件，例如构成器官支架的胶原蛋白，并且正在高效地管理能量利用。细胞并非在拼命挣扎于危机之中，而是在进入一种稳定的恢复状态。治疗似乎是在引导肾脏经历一个结构适应的过程，而不是让它处于慢性损伤或瘢痕化的状态。
研究人员还追踪了一组由93种蛋白质组成的特定集合，这些蛋白质已知参与凝血、炎症和肾脏压力。这一针对性分析证实了更广泛的发现。指示阻塞和损伤的蛋白质在灌注阶段迅速消失。与此同时，与愈合和组织修复相关的蛋白质在长期内有所增加。研究表明，治疗不仅仅清除了即时的梗阻；它还让肾脏重新设定了其内部环境。器官从急性损伤状态转向了功能性恢复状态，其分子机制回归到了与健康移植肾脏相似的模式，尽管研究指出这种常态化尚未完全完成。
这项工作提供了一份关于如何营救受损肾脏的详细地图。它证明了由缺氧引起的堵塞并非不可逆转。通过使用酶溶解血栓并利用机器冲洗器官，是有可能扭转缺血带来的分子混乱的。研究表明，拯救这些边缘性肾脏的关键在于解决阻碍血流的物理性堵塞，而不仅仅是尝试降低器官的温度。虽然研究是在猪身上进行的，但其发现为将此方法推向人类临床试验提供了坚实的生物学依据。数据表明，那些此前被认为损伤过重而无法使用的肾脏，可以通过重新调理来恢复正常功能，这可能为挽救更多生命打开大门。分子层面的证据显示，器官不仅在折磨中幸存，而且实现了愈合，回归到一种非常接近、尽管尚未完全等同于标准移植的健康状态。
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