世界第一例人工心脏移植成功！开启心脏移植新纪元

临床前线

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2021年9月21日，美国UofL Health-Jewish医院和路易斯维尔大学的心胸外科团队宣布，对一名女性患者进行了世界上首例“Aeson 生物假体全人工心脏植入术”。该研究设备目前旨在作为心脏移植的桥梁，是法国医疗器械公司 CARMAT 与 UofL、UofL Health-Jewish Hospital 和 UofL Health-Trager Transplant 合作的早期可行性研究 (EFS) 核心组成[9]。

Aeson 全人工心脏在长达8 小时的手术中，植入到一名患有严重双心室心力衰竭的 57 岁肯塔基州女性体内。

图1: Aeson 生物假体全人工心脏植入术，手术照片

据报道，在美国，有超过 3500 人正在等待心脏移植手术，其中 900 人为女性。值得注意的是，双心室心脏病患者的治疗选择极少，双心室心脏病意味着患者心脏的左侧和右侧都没有充分泵血。Aeson 设备旨在解决当前左心室辅助设备 (LVAD) 的局限性，即通过在两个心室中泵送血液，实现仅在一个腔室中泵送血液。Aeson 还包含压力传感器，可以估计患者的血压并根据传感器信息自动调整心输出量。

“这个概念诞生于近30年前，其背后的想法是创造一种替代心脏移植的设备，这种设备在生理上的工作方式就像人类的心脏一样，它可以跳动、自我调节，并与血液兼容。”Carmat首席执行官Stephane Piat接受采访时说道。

简而言之，这个被命名为Aeson的生物假体装置旨在通过生物材料和传感器模仿心脏的工作，从而在数年之内取代真正的心脏。其电池供电的材料由两个腔室和生物膜组成，重900克，而一颗人的心脏重约300克。

人类心脏移植的开始

1967 年 12 月 3 日，克里斯蒂安·伯纳德 (Christiaan Bernard) 博士在南非进行了人类史上第一例心脏移植手术[4]。这一消息空前绝后，在二十世纪收到了非专业公众和医疗专业人士的极大兴趣和热情。全球多个医学中心，几乎同时开始复制伯纳德博士的研究结果，据不完全报道，在不到一年的时间里，来自17个国家的100多例心脏移植手术完成[5]。不幸的是，由于二十世纪的免疫抑制和移植功能监测学尚未完善，许多心脏移植受者因感染或免疫排斥而出现移植失败，不幸死亡。因此，截止二十世纪七十年代，全球多个国家叫停心脏移植项目，仅有四个中心继续进行移植实验，分别位于美国（加州斯坦福和弗吉尼亚医学院）、南非开普敦以及法国巴黎La Pitie Salpetrieri医学中心。

图2: 1969年，克里斯蒂安·巴纳德 (Christiaan Barnard) 访问圣保罗大学医学中心的照片。Zerbini 博士和 Barnard 博士坐在左边，观察移植患者的心电图追踪[5]

实际上，在人类历史上，医学家们一直对器官移植充满热情和期待。随着当代生物医学的进展，科学家已经将许多“不可能”变成“可能”，器官移植也不例外。虽然人类成功地进行器官移植已近半个世纪，但因其进展快速而使器官来源显得“供不应求”。

关于“人类移植动物心脏”的研究由来已久

随着器官移植技术的日益成熟，供体短缺已成为严峻的全球性问题，严重阻碍着器官移植的发展。面对心脏移植的“供不应求”，许多科学家将目光投向了动物界，在二十一世纪初，科学家认为“猪”很可能成为提供动物器官的第一候选者，因为它成长快，器官大小与人相近，饲养经验成熟，很少有与人共染的疾病。

然而，器官异种移植存在许多严重的并发症与后遗症。首先，如何克服机体的免疫排斥反应，保护并维持猪心脏的功能；如何控制猪心脏在体内的过快生长；以及如何阻止移植中常见的并发症等问题，对于人类来说，都是难以跨越的“鸿沟”。

值得关注的是，2018年，Nature杂志发布了一项轰动整个器官移植界的研究——基因改造过的猪心脏，在被同位移植到狒狒体内后，保持完整功能并跳动了195天。这预示着未来人类也可能受益于此，或可解决人类器官供应短缺的棘手问题[7]。

图3: Consistent success in life-supporting porcine cardiac xenotransplantation

来自德国慕尼黑大学Bruno Reichart实验室的4只狒狒，在接受猪心脏移植后，4只狒狒的生存时间均超过了90天，其中最长的一只存活了195天，远超非人类灵长动物异种心脏移植的记录。另外，Reichart文献中提供了存活195天的狒狒，移植后3个月的心跳短视频，动图展示了它在狒狒体内每一次跳动的细节，随着心脏的每一次起伏搏动，异种移植的时间都在被刷新。

图4: 基因编辑猪心脏，移植给其他动物的简要流程[8]

然而，异种动物心脏移植还存在许多伦理问题，首先，动物保护协会认为人类不该无端残害无辜的动物，剥夺其生命；其次，许多患者及其家属无法接受“猪心”移植；另外，基因编辑本身就存在一定的隐患与伦理争议。许许多多的问题叠加，致使异种动物心脏移植发展缓慢。

中国心脏移植仍任重道远

2021年8月，一颗来自泉州的心脏，在厦门市民杨先生的体内重新跳动起来，因为心脏血管堵塞太严重，杨先生的心脏收缩能力持续恶化，心功能日益衰弱，心脏移植是唯一能挽救他生命的方法[1]。

但杨先生是幸运的，在生死存亡之际，一名爱心捐献者的心脏与他配型成功，给予了他新生的机会。

“感谢这颗新的心脏，赋予我全新的生命！”一位接受器官移植的患者重获新生后感慨万分。

众所周知，中国心血管病发病率及病死率持续攀升，而心力衰竭（心衰）也是全球范围内患病率持续上升的心血管疾病，终末期心衰的药物治疗远期效果不佳。心脏移植是挽救和延长终末期心衰患者寿命的最终手段。国外有报道显示，患者心脏移植后1年、3年、5年的生存率分别是90%、80%、75%，治疗效果相当可观[2]。

图5: 心脏移植前，循环死亡后心脏捐赠的主要流程[3]

我国心脏移植领域起步较晚，也存在许多问题，有学者认为，目前我国心脏移植面临的主要问题在于[6]：

（1） 器官移植供需极不平衡，器官短缺严重，器官捐献增长迅速，但捐献比例较低，且供心数量与器官捐献量不匹配；

（2）中国心脏移植起步较晚，但发展较快，提升空间巨大；

（3）各移植中心关键技术应用不平衡，手术质量差异显著；

（4）器官捐献信息网络和分配体系尚不完善，人体器官快速转运绿色通道尚不理想，长期有效的随访机制亟待加强；

（5）心脏移植部分地区尚未纳入医保，患者费用负担仍较重。

因此，实现“健康中国2030战略”，全面提升中国心脏移植技术水平，我们任重道远。

全球每年等待心脏移植的患者有很多，供体严重稀缺。然而，并不是每个患者都能像杨先生那么幸运。因此，无论是动物心脏，或是新型人造心脏的应用，都在缓解目前资源紧张的局势，给予更多终末期心脏病患者更多新的希望。世界上首例“Aeson 生物假体全人工心脏植入术”横空出世，或许能开启人造心脏移植的新纪元。

作者：Doctor.YTT

来源：临床前线

参考资料：

1. 厦门大学附属心血管病医院, 通宵跨市取心 厦心为危重症患者成功完成心脏移植. 厦门大学附属心血管病医院, 2021.

2. 侍纯徐 and 朱奕, 心脏移植术后的功能障碍与康复研究进展. 中华物理医学与康复杂志, 2021. 43(08): p. 765-768.

3. Quader, M., et al., Heart transplantation from donation after circulatory death donors: Present and future. J Card Surg, 2020. 35(4): p. 875-885.

4. Barnard, C.N., The operation. A human cardiac transplant: an interim report of a successful operation performed at Groote Schuur Hospital, Cape Town. S Afr Med J, 1967. 41(48): p. 1271-4.

5. Stolf, N.A.G., History of Heart Transplantation: a Hard and Glorious Journey. Braz J Cardiovasc Surg, 2017. 32(5): p. 423-427.

6. 胸心分会, 【教授专题】董念国——心脏移植浅见. 中华医学会胸心分会, 2019.

7. Längin, M., et al., Consistent success in life-supporting porcine cardiac xenotransplantation. Nature, 2018. 564(7736): p. 430-433.

8. 张玄, et al., 多基因编辑猪-猴心脏,肝脏,肾脏移植临床前研究初步报道. 器官移植 2021年12卷1期 51-56页 ISTIC PKU CSCD CA, 2021.

9. Louisville, U.o., Woman receives novel type of artificial heart. University of Louisville, 2021.

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