创新肝脏移植器官保存法：二氧化铈纳米颗粒喂饱巨噬细胞，助力肝脏 “新生”

《CHINESE MEDICAL JOURNAL》：Novel system for organ preservation in liver transplantation: Feed macrophages with ceria nanoparticles

本文介绍了一种创新的肝脏移植器官保存系统，即将葡聚糖包被的二氧化铈纳米颗粒（CeO2NPs）加入威斯康星大学溶液（UW 溶液）中。研究发现，CeO2NPs 可减少氧化应激和炎症，调节巨噬细胞极化，减轻肝脏损伤，有望改善器官保存效果。

　　

肝脏移植现状与挑战

肝脏移植（LT）目前仍是不可逆肝衰竭的主要治疗手段，但器官保存面临诸多难题。缺血 - 再灌注损伤以及供体肝脏的脆弱性，严重影响移植后的效果。在这一过程中，活性氧（ROS）的积累是关键问题，它会加剧炎症反应、造成组织损伤，还会损害移植物的功能，使得肝脏移植的成功率和患者预后受到极大挑战。

二氧化铈纳米颗粒（CeO₂NPs）的特性与应用

CeO₂NPs 因其具有抗氧化、抗菌和抗纤维化的特性而受到关注，它还展现出多种酶活性，比如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性。研究团队开发了一种创新的器官保存系统，将葡聚糖包被的 CeO₂NPs 融入 UW 溶液中。选择葡聚糖 - 40k 包被 CeO₂NPs，是因为它能降低纳米颗粒的疏水性，改善分散性，防止聚集，同时还能降低保存溶液的粘度，克服 UW 溶液的一些缺点，如增加微循环阻力和促进红细胞聚集等问题。通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X 射线衍射和 X 射线光电子能谱等分析技术，可以确定纳米颗粒的大小、价态和催化活性，这些特性对于其在器官保存中降低 ROS 水平至关重要。

CeO₂NPs 在体内的分布与摄取

通过小鼠尾静脉注射⁸⁹Zr - DFO - CeO₂NPs 后，利用正电子发射断层扫描（PET）监测其在器官和细胞中的分布。结果发现，纳米颗粒主要在肝脏积累，注射后 8 - 48 小时达到峰值浓度，之后浓度逐渐降低。为了确定摄取 CeO₂NPs 的肝细胞类型，研究人员用异硫氰酸荧光素（FITC）标记纳米颗粒并注入小鼠体内，在多个时间点收集肝脏样本。免疫荧光图像显示，FITC 标记的 CeO₂NPs 定位于巨噬细胞内，且在注射后 8 - 48 小时摄取量达到峰值，96 小时后在巨噬细胞中检测不到，表明纳米颗粒在 48 - 96 小时之间被代谢。这一系列结果表明，肝脏巨噬细胞是摄取 CeO₂NPs 的主要细胞，在其功能发挥中可能起到关键作用。

CeO₂NPs 对肝脏移植小鼠的保护作用研究

研究人员设计了 3 组小鼠进行不同的肝脏移植策略实验，每组 5 只。分别为空白组（假手术组）、普通肝脏移植组和借助 CeO₂NPs 的肝脏移植组（CeO₂NPs 组）。通过血清测试和染色试验评估小鼠肝脏功能和组织完整性。检测血清中丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶和乳酸脱氢酶水平发现，普通肝脏移植组这些酶的水平显著高于假手术组，表明未处理的移植小鼠肝脏损伤严重；而 CeO₂NPs 组这些酶的水平明显降低，显示出对肝脏损伤的保护作用。在氧化应激方面，普通肝脏移植组氧化应激标志物二氢乙啶（DHE）、丙二醛（MDA）水平升高，还原型谷胱甘肽（GSH）水平降低；CeO₂NPs 组与假手术组相比，这些标志物无显著差异，说明 CeO₂NPs 有助于减轻移植后肝脏的氧化应激。

苏木精 - 伊红（H&E）染色显示，普通肝脏移植组出现严重组织损伤和空泡化，CeO₂NPs 组损伤明显减轻，组织学特征与假手术组相似。使用铃木评分系统进行评估，进一步证实了 CeO₂NPs 对肝脏的保护作用。此外，末端脱氧核苷酸转移酶介导的 dUTP - 生物素缺口末端标记（TUNEL）染色显示，CeO₂NPs 组肝细胞坏死和凋亡情况少于普通肝脏移植组，表明其对肝细胞有保护作用。

在炎症反应方面，通过免疫组织化学染色发现，CeO₂NPs 组巨噬细胞浸润明显少于普通肝脏移植组，中性粒细胞浸润也显著减少，说明纳米颗粒有助于控制炎症和减轻肝脏移植后的免疫反应。综合这些结果，CeO₂NPs 在小鼠肝脏移植中能够减轻肝脏损伤、氧化应激和炎症反应，对肝脏起到保护作用，在减轻缺血 - 再灌注损伤、改善器官保存效果方面具有很大潜力。

CeO₂NPs 对巨噬细胞极化的影响

为探究无菌炎症和巨噬细胞极化在小鼠肝脏样本中的作用，研究人员分析了细胞因子谱和巨噬细胞表型与 CeO₂NPs 分布的关系。普通肝脏移植组白细胞介素 - 6（IL - 6）和肿瘤坏死因子 - α（TNF - α）水平升高，表明巨噬细胞向 M1 型极化；而 CeO₂NPs 处理组 IL - 10 水平升高，提示纳米颗粒可能促进抗炎的 M2 型巨噬细胞表型。免疫组织化学染色显示，普通肝脏移植组诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达较高，CeO₂NPs 处理组精氨酸酶 1（Arg - 1）表达较高，进一步证实了 CeO₂NPs 促进 M2 型极化，有助于减轻炎症，支持肝脏恢复。

通过蛋白质免疫印迹法研究发现，普通肝脏移植组信号转导和转录激活因子 1（STAT1）表达较高，该因子促进 M1 型极化；而 CeO₂NPs 处理组磷酸化 STAT1（p - STAT1）、iNOS、TNF - α 和 IL - 1β 显著降低，表明 M1 型极化减少，促炎环境得到改善。同时，研究人员还研究了核因子 κB（NF - κB）通路，发现普通肝脏移植组 NF - κB 的亚基 p65 磷酸化水平升高，提示处于促炎环境；CeO₂NPs 处理组 p65 活性降低，有助于抑制 M1 型极化，促进 M2 型极化。体外实验也支持这些发现，骨髓来源的巨噬细胞暴露于 CeO₂NPs 后会随着时间吞噬纳米颗粒。免疫荧光试验显示，脂多糖（LPS）处理的细胞呈现红色荧光，代表 M1 型极化；而同时用 CeO₂NPs 和 LPS 处理的细胞主要呈现绿色荧光，代表 M2 型极化。蛋白质免疫印迹法进一步证实，LPS 处理组 iNOS 和 p - STAT1 水平升高，表明 M1 型极化；CeO₂NPs + LPS 组 p - STAT6 显著增加，与 M2 型极化相关。这些结果表明，CeO₂NPs 通过 STAT1/NF - κB - p65 通路抑制 M1 型极化，通过 STAT6 通路促进 M2 型极化，调节炎症反应，营造有利于肝脏保存的抗炎环境。

研究总结与展望

本研究首次记录了 CeO₂NPs 在改善肝脏移植器官保存方面的应用。以往研究主要关注 CeO₂NPs 在常温灌注模型中的抗氧化特性，而本研究将其拓展到小鼠肝脏移植模型。研究结果表明，CeO₂NPs 不仅能降低氧化应激，还能调节细胞因子释放和巨噬细胞极化，改善移植物功能，减少移植后并发症。不过，为了将 CeO₂NPs 更好地应用于临床，还需要进一步研究。比如，探究剂量 - 反应关系，明确 CeO₂NPs 对肝细胞的选择性，了解不同信号通路（如 STAT6 和 NF - κB）之间的相互作用，以及探索 CeO₂NPs 减轻肝纤维化、提高移植物长期存活率的潜力等，这些研究将为未来临床应用提供更有价值的参考。