灌注系统向肝动脉HA提供模拟的收缩期和舒张期波，向门静脉PV提供持续的压力。
在15°C和30°C下连续灌注10只猪肝脏2小时。连续测量HA、PV、HV血流率和肝脏温度。
HA中的模拟心脏收缩压和舒张压波通过正弦壁传输到PV。
HA中15°C时的流量，630.1±239.9 ml/min;M±SD显著高于PV，为316.2±90;p < 0.004。HV的流量，904±292.8等于HA和PV的流量之和。将灌注温度提高到30°C可显著增加血凝素的流量，761.5±220;p < 0.014和HV, 1016.1±302.4;p < 0.007，无PV 367±39 ml/min;p < 0.09。
在温度平衡至15°C时，血凝素流量逐渐增加，与PV反向流量减少相关，表明肝动脉缓冲反应完整。
用组氨酸-色氨酸-酮戊二酸酯代替PBS与PV的血流显著减少相关，这意味着可能存在静脉收缩。
当温度从30°C降低到15°C时，流量返回基线，这意味着对温度的响应是可逆的。
综上所述，在这种体外灌注肝脏中，温度变化维持了对血流的生理控制。
HA:肝动脉;PV:门静脉;高压:肝静脉;磷酸盐缓冲盐水
肝脏具有独特的双重血液供应。它接受大约80%的流量来自门静脉，其余来自肝动脉。因此，肝微血管接收来自两类传入血管的血液:门静脉和肝小动脉。
门静脉直接与血窦连接，为肝实质提供富含营养的血液，但在低氧张力。肝动脉系统不仅仅是门静脉的补充。它是窦血的主要供氧源。它也供应胆管、门静脉和门静脉内神经[1-3]。
与小动脉不同，末级小静脉不被认为具有血管反应性成分[4]。然而，活体和扫描电镜显示，有效的血管收缩剂内皮素(ET)-1通过ET_B受体诱导窦内皮窗(SEF)收缩。显著收缩的门脉末端部分也可诱导内皮素-1。
内皮型一氧化氮合酶(eNOS)存在于SEF的质膜中。一氧化氮的合成调控可能也有助于肝窦血流的局部控制。这些数据表明，包括窦旁终末门静脉在内的其他机制可以调节肝窦血流量[3,5-9]。
CaVESWave®心脏模拟灌注泵系统为肝动脉HA提供模拟的收缩压和舒张压波，以及门静脉PV的可变压力，复制体内肝脏灌注条件。这为研究HA和PV血流模式在肝脏血流自动调节中的相互作用提供了机会。该模型排除了呼吸和心脏脉动在体内产生的伪影。
体温升高与肝脏血流量增加有关。这种影响，在完整的动物可能是间接的，通过改变心输出量或内脏血流量[10]。然而，在这个离体模型中，温度变化对HA、门静脉和肝静脉血流的影响可以直接研究。
每个肝脏在5分钟内用总共4L磷酸盐缓冲盐水(PBS)冲洗，分两个阶段进行。每次冲洗时都关闭出口(两个腔静脉连接器)，使反压力达到足够的压力，使用0.65米(约120毫米汞柱)高度的静水压打开和冲洗毛细血管和窦状静脉。
然后，肝脏被放在冰上，运送到实验室，冷缺血时间约为90分钟。在实验室中，每个肝脏都用额外的4L PBS冲洗，同样分两个阶段，然后连接到CaVESWave®系统(额外冷缺血30分钟)。
对于肝脏1-4，开始灌注(以PBS作为灌注)，初始温度设置为15°C，并维持2小时。收集了流量测量和红外图像。灌注2小时后，将灌注液温度提高至30°C，再运行2小时。
对于肝脏5-7，在30°C下运行2小时后延长实验时间，在15°C下再增加2小时，以测试模型的可逆性。
对于肝脏8-10，使用相同的4小时灌注方案。然而，使用了Custodiol®-HTK，组氨酸-色氨酸-酮戊二酸溶液(Essential Pharmaceuticals, Ewing, NJ)来代替PBS。Custodiol-HTK是一种不含胶体的器官保存灌注液，低粘度为1.8 cP，是一种胞外溶液，由组氨酸为缓冲液，色氨酸为膜稳定剂，酮戊二酸为能量底物[11]组成。
使用红外热像仪记录灌注分布，测量肝脏表面温度至3mm深度。用CaVESWave®系统灌注电路中的流量传感器捕捉肝动脉、门静脉和肝静脉的流量，并使用专门设计的软件进行数学转换，该软件通过计算算法将原始数据转换为实际流量。
灌注过程中收集的传感数据包括pH值、溶解氧(溶解氧)、电导率、所有血管通道(肝动脉、门静脉、肝静脉)的压力、温度和所有三个血管通道的流速。
8-10肝的初始冲洗用PBS进行。实际肝脏温度稳定在大约17°C(15°C目标)和28°C(30°C目标)，这是由于管道和组件与周围环境的热交换。
将10只肝脏分为3组:A组(肝脏1-4)灌PBS 4小时;B组(肝脏5-7)PBS 6小时;C组(肝8-10)灌流监护4小时。我们描述了每组的一名代表，如下:
1号肝脏是A组的代表，4只肝脏分别在2种温度下灌注PBS。三个血管通道HA、PV和HV的流速如下图所示(图1a)。流量的波动是由于收缩压/舒张压波，由独特的CaVESWave®心脏模拟器官灌注泵系统产生。
在最初的两小时内，HA流量逐渐增加，与PBS灌注液的流量在15°C达到平衡，随后趋于稳定，平均587 mL/min。当温度在7200秒(2小时)上升到30°C时，流速几乎立即增加。在30°C下，流速保持在相对稳定的748 mL/min，灌注2小时内增加了约27.4%(图1a)。
PV中的脉动流波与HA中的脉动流波具有相似的特征，但衰减程度略高。脉动的来源似乎是直接传输从HA通过正弦波。
灌注过程中PV的流速稳定维持在15°C, 367 mL/min(图1b)。将灌注温度提高到30°C时，观察到流量轻微增加到396 mL/min。这种增加在灌注两小时内保持不变。
HA和PV电路中存在的收缩压/舒张压波动在HV中不存在。推测这些在肝窦中减弱。
在15°C灌注时，肝静脉流速平均为635ml /min(图1c)。随着温度升高到30°C，流速显著增加到736 mL/min(15.9%)。一个短暂的“隆起”，与在PV流中观察到的类似，在11000秒左右被记录下来，很可能是人为的。
CaVESWave®模拟HA脉动的收缩期和舒张期波形。在PV中也存在类似的，但略有衰减的脉动。它们被认为是通过正弦波从HA直接传输到PV的。相比之下，在高压中没有观察到脉动。
在15°C的整个灌注期间，所有三个回路HA、PV和HV的流速都是稳定的。几乎在灌注温度升高到30°C后，HA、PV和HV三支血管的流量都增加了。
肝脏6为B组的代表(图2a、图2b、图2c)。本组在降低温度15°C下延长PBS灌注2小时，以测定血管变化的可逆性。平均流量用黑线表示。肝脏的温度，由红外热像仪测量到3毫米的深度也显示出来(黄线)。
在15°C灌注过程中，红外热像仪测得的肝脏温度稳定在30分钟内。相比之下，HA流速增加更为缓慢，超过100分钟才达到稳态温度，血流与温度之间存在动态相关性(图2a)。同时记录的门静脉内流量与HA流量呈负相关，大约在同一时间达到稳态(图2b)。HV中的流遵循HA的模式(图2c)。HA和PV之间的反比关系清楚地证明了肝动脉缓冲反应(HABR)，即动脉流量补偿PV流量的变化。
红外热像测量温度上升到30°C与HA流量几乎同时增加有关。同样，当肝脏温度突然下降到15°C时，HA流量也会突然平行下降(图2a)。稳定时，15°C下的平均HA流量为780 mL/min。在30°C时，它上升到1061 mL/min，流速增加了36%，当肝脏温度降低到15°C时，它返回到662 mL/min。因此，血凝素血流随温度变化的变化是迅速而可逆的。
相比之下，当肝脏温度升高至30°C时，PV流量仅略有增加。当肝脏温度降低到15°C时，血流速率保持稳定，没有变化。肝脏温度为15°C时，PV的流速稳定在426 mL/min。然后随着温度升高到30°C略有上升，但当灌注温度和肝脏温度下降到15°C时，变化不大，为511 ml/min(图2b)。
HV流是HA和PV流的组合，反映了HA流。在实验结束时，随着温度的变化到30°C，它突然上升，然后随着温度的下降到15°C，它下降。
肝脏8-10 (C组)，除用Custodial替代PBS外，遵循基本方案。肝脏8代表三个血管通道的流量，如下图所示。Custodiol-N是一种低粘度保存液，专门用于防止自由基诱导的组织改变和保护器官移植物[11]的血管完整性。
与Custodiol一样，当肝脏温度升高到15°C时，HA中血流速度缓慢且持续增加(图3a)。相比之下，PV的流速下降(图3b)，再次说明了肝动脉缓冲反应(HABR)的原理。
随着器官温度从15°C升高到30°C, HA的流速从584.6 mL/min增加到613.5 mL/min。被观察到。
肝脏温度升高到30°C也与PV流量增加有关，从208.9 ml/min增加到251.7 ml/min(图3c)。
所有10个肝脏灌注所得的流量测量数据汇总于表1。在15°C时，平均HA流量为758±258 ml/min，是PV流量(319±34 ml/min)的两倍。正如预期的那样，高压流量903±182近似于HA和PV流入的总和。肝脏温度从15°C升高到30°C与HA流量显著增加相关，从758±258 ml/min增加到876±237 ml/min, p < 0.03。HV流量也从903±182 ml/min增加到979±154 ml/min, p < 0.014。相比之下，PV流量从319±34 ml/min增加到367±39 ml/min不显著，p < 0.09。
通过将灌注温度从30°C降回15°C(肝脏5-7;表1)。这与流量减少有关，回到原来的水平。HA、PV、HV流速分别为501.7±225ml /min、420±20.8 ml/min、HV 1074±407.1 ml/min。实验结束时，流量分别为388.3±203 ml/min、496.3±105 ml/min和930±335.6 ml/min。三种流速之间无显著差异，p = 0.45, 0.33和0.34。这些数据表明，血管对温度变化的反应可能与血管的主动变化有关，而不是与温度相关的被动损伤。
羟色氨酸酮戊二酸(HTK)溶液，最初是作为一种心脏麻痹溶液开发的。它已被证明对保存肾脏和肝脏有效。HTK是一种胞外溶液，由组氨酸作为缓冲液，色氨酸作为膜稳定剂，酮戊二酸作为能量底物组成。
用托管醇代替PBS与PV中较低的流速有关。在15°C时，使用Custodiol的PV平均流量为207.7±21 ml/min，而使用PBS的PV平均流量为362.7±60.6 (p < 0.003)。在30°C的较高温度下，使用Custodiol时PV流量为246.7±23.5，而使用PBS时PV流量为430.3±130.6 ml/min (p < 0.047)。灌注PBS和库斯托迪奥醇的肝脏HA和HV的流速无显著差异。
在我们的实验条件下，Sensirion流量传感器(Sensirion Model SLQ-QT500，瑞士)能够准确、重复地检测和记录猪肝脏中HA、PV和HV的流量。在大多数情况下，传感器记录稳定和可重复的准确测量。
正如预期的那样，HA中的流量是有脉动的，反映了Caves Wave产生的模拟心脏的波形。另一方面，PV中脉动流的演示是出乎意料的。
脉动门静脉流动已被描述在迷你猪。然而，考虑到完整动物体内存在心脏和呼吸运动，试图确定完整动物体内脉动的来源被证明是不可行的[12,13]。
多普勒超声显示健康成人搏动门静脉波。坐着和深呼吸时，脉搏跳动会减少。脉搏跳动与身体质量指数[14]呈负相关。考虑到直接或间接通过肝脏或下腔静脉传播的呼吸活动或心脏活动的潜在影响，这些脉动的起源无法明确确定。
体外灌流猪肝模型无心脏或呼吸伪迹。在这种设置中，收缩压波和舒张压波来自心脏模拟CavesWave灌注泵，直接连接到肝动脉。在这个系统中没有其他可能的脉动源。我们的研究结果首次表明，门静脉搏动可能与呼吸或心脏活动无关。在我们的模型中，观察到的门静脉脉动只能反映肝动脉穿过窦壁的传输。
在哺乳动物中，血液流向各个器官通常是通过动脉和小动脉。后者为毛细血管和器官提供氧气和营养丰富的血液。毛细血管合并成静脉，把血液送回心脏。通过器官的血液流动的自动调节通常是通过小动脉，小动脉可以通过对神经源性或化学刺激做出反应的机制改变其口径。肝脏具有门静脉和肝动脉双重供血的独特性，与小动脉不同，终末小静脉不能主动控制血管口径[4]。因此，是否有终末小静脉在调节流经肝脏的血液流动中起着什么作用尚不清楚。
门静脉系统含有重要的潜在的调节肝窦血流的调节器。使用活体和扫描电子显微镜的研究表明，一种有效的血管收缩因子内皮素(ET)-1通过ET_B受体引起窦状内皮窗(SEF)的收缩。ET-1也可引起门静脉及门静脉终末部明显收缩。肝窦内皮细胞的特征是存在大量直径为100nm的筛板状孔，即肝窦内皮孔(SEF)。SEF是一种动态结构，通过内皮形成内皮质膜的总状内陷，不仅调节肝窦的通透性，而且通过钙-肌动球蛋白介导的SEF的收缩和扩张调节肝窦血流。
内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)和小泡的主要结构蛋白Caveolin-1共同存在于SEF的质膜中。这意味着SEF可能对应于一种永久的(固定的)融合和相互连接的小窝，这可能有助于通过NO合成的调节来局部控制肝窦血流[5-7]。
在15℃和30℃两种温度下测量肝动脉、门静脉和肝动脉的流速。平均肝动脉流量由758±258 ml/min显著增加到876±237 ml/min。同样，肝静脉流出量从903±182 ml/min显著增加到979±154 ml/min。相比之下，PV流量从319±34 ml/min增加到367±39 ml/min不显著。这些数据并不表明门静脉在调节肝脏血流方面起主要作用，至少在温度变化为15°C至30°C时是如此。然而，在个别情况下，在较高的温度下，有迹象表明PV流量略有增加。因此，我们的数据不能完全排除门静脉在温度变化中调节肝脏血流的有限潜力。
肝动脉的主要作用是向窦血、胆管、门静脉和门静脉[7]神经提供氧气。然而，目前尚不清楚肝血流调节是小动脉的唯一功能还是终末小静脉可能起作用。越来越多的证据表明，门静脉末端和肝小动脉末端之间存在复杂的相互作用。
在一些例子中，我们观察到灌注开始时门静脉和肝动脉流量呈反比关系，因为肝脏温度与灌注温度达到平衡。下面给出了两个示例(图2a、图2b、图3a和图3b)。在这两个例子中，可以看出，随着肝脏温度与灌注温度的平衡，肝动脉流量逐渐增加;同时，门静脉流量减少。这可能反映了肝动脉缓冲反应机制，即动脉流量补偿门静脉流量的减少[15-17]。
一般来说，流向组织的动脉流量会随着代谢和其他稳态需求的改变而改变。然而，目前还不清楚这如何适用于具有双重血液供应的肝脏。动脉供应富含氧气的血液，门静脉富含营养物质。由于血液中氧含量的改变、酶诱导或酶抑制引起的代谢活性的改变、以及氧摄取或胆汁分泌的改变，并没有出现预期的血管改变[18,19]。
如前所述，将肝脏温度从15°C提高到30°C与HA显著增加相关，但与PV流量无关。HV流出增加，HA和PV的复合是意料之中的。将灌注温度从30°C降低到15°C与血凝素流量降低到初始水平相关。这些数据表明，活性机制控制HA流对温度变化的响应。
最后一个无法解释的观察结果是用监护醇(一种用于器官保存的溶液)替代PBS灌注对我们模型中PV流量的影响。在较低和较高的温度下，托管醇的PV内的流速显著低于PBS，但HA内的流速不显著。监护醇是一种低粘度溶液，因此有望增加流量。因此，仅仅是黏度并不能解释我们的发现。不能排除Custodiol-HTK影响反应性和随后终末小静脉半径的可能性。
综上所述，我们的肝移植模型在肝脏动脉缓冲反应和肝脏血流量调节方面表现出了有效的生理反应，以应对肝脏温度变化。这些数据有力地表明，猪肝移植体以及扩展到人肝移植体可能是研究正常和肝硬化状态下血流的良好模型。该模型还为测试药物对正常和肝硬化肝脏血流的影响提供了机会，独特的灌注使用模拟心脏动脉波形。
这项研究得到了来自Intercept Pharmaceuticals的IIR 15038基金的支持。