糖尿病腎病的治療方法
糖尿病腎病可通過控制血糖、調整飲食、藥物治療、透析治療、腎移植等方式治療。糖尿病腎病通常由長期高血糖、高血壓、遺傳因素、血脂異常、炎癥反應等原因引起
來源：生輝
從人類心臟或肺與捐贈者分離的那一刻起，醫生有 4-6 小時的時間將其連接到新患者的血液供應中，以免其受到不可挽回的損壞。對于肝臟來說，窗口期是 8-12 小時，對于腎臟來說，窗口期大約是 24-36 小時。
根據世界衛生組織的數據，超過 60% 的捐贈心臟和肺未能及時到達接受者手中；只有不到 10% 需要器官移植的人真正得到了移植。
因此，科學家們希望最終能夠建立冷凍保存的組織庫，例如皮膚、整個器官，甚至四肢，從而緩解短缺問題，并讓醫生有時間更好地為受試者移植做好準備。
近日，來自明尼蘇達大學的研究人員報告稱，他們使用突破性的復溫技術成功地將玻璃化和復溫的腎臟移植到大鼠體內，并在移植 30 天內恢復了完整的腎功能，且腎臟在低溫下持續保存長達 100 天。
相關論文以題為“Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model”發表在 Nature Communications 期刊。
現階段能在遠低于零攝氏度下長時間儲存并復活的最大生物體是人類胚胎。低溫生物學家 Greg Fahy 曾表示，如果用當今的技術對整個人進行嘗試，結果將是一具充滿有毒化學物質的無生命尸體。
Fahy 于 1985 年就在 Nature 發文，揭示了一種可以使小鼠胚胎在 -198℃ 下保存的化學過程，稱為“玻璃化冷凍”。這是一種使用更高濃度的冷凍保護劑（CPA）和更快的冷卻速度的方法，通過在冷卻過程中形成玻璃態來完全避免結晶，現常被用于卵子和胚胎冷凍。
該技術解決了冷凍過程中的主要障礙：冰。當水結冰時，它會對組織內部造成嚴重破壞，水分子從緊密堆積的無定形流體轉變為剛性晶格，冰晶會像刀子一樣撕裂細胞。而冷凍保護劑（CPA）可以稀釋粘性液體中的水分子，從而阻止冰晶的形成。
復溫過程同樣重要。如果物體升溫太慢，當組織接近冰點時就會形成冰晶；如果加熱不均勻，不均勻的膨脹或收縮引起的應力會使物體破裂。
領導此次研究的 John Bischof 是明尼蘇達大學生物醫學工程系教授，在過去幾年，他領導團隊嘗試了從激光到導熱網的各種方法來快速、均勻加熱玻璃化組織?；诖艌龊丸F納米顆粒相結合，研究人員開發了一種稱之為“納米復溫”（nanowarming）的技術，可以保證較大器官內部以及整個器官均勻升溫。
具體而言，氧化鐵納米顆粒與 CPA 溶液會一起灌注到整個器官脈管系統中。當腎臟需要復溫時，射頻線圈會感應交變磁場，均勻加熱納米顆粒。腎臟重新升溫后，CPA 和納米顆粒會一起被沖出腎臟。此外，無論器官大小如何，毛細血管內的灌注都可以充分均勻地輸送 CPA 和氧化鐵納米顆粒。因此，納米復溫本質上可以擴展到人體大小的器官以進行臨床轉化。
首先，研究人員對 5 只大鼠腎臟進行玻璃化冷凍，并轉移至-150℃ 的冰箱中保存。當需要復溫時，使用 15kW 射頻線圈在 63kA/m 和 180kHz 條件下，90s 內即可解凍腎臟。
然后，研究人員通過將器官連接到機器而不是移植到實際動物體內，測試了幾個離體復溫腎臟的功能。作為對照，他們使用了在 4°C 下冷藏 24 小時的腎臟和用不含氧化鐵納米顆粒的 CPA 溶液沖洗的腎臟，這些腎臟都沒有玻璃化，也沒有重新加熱。
在肌酐清除率（腎功能的主要標志）方面，復溫的腎臟表現比新鮮的腎臟差，但與 CPA 沖洗的腎臟相當，這表明這種非嚴重的功能喪失是由于 CPA 毒性而不是玻璃化/復溫過程所導致。重新加熱和 CPA 沖洗的腎臟也基本上與冷藏的腎臟一樣。所有組的尿量均接近正常。
體內實驗表明，經過最初一段時間的調整后，納米加熱的腎臟在活體大鼠中的表現與新鮮移植物一樣好。移植后一到兩周，腎功能的所有主要標志物均恢復正常。
此外，腎臟還產生促紅細胞生成素（一種刺激紅細胞生成的激素），并將維生素 D 轉化為其活性形式。在隨訪期結束時，這兩項功能也顯得正常。
值得注意的是，在這項研究中，移植前，玻璃化大鼠腎臟低溫保存時間長達 100 天；腎臟移植后，5 只老鼠接受者均能夠在 30 天內恢復全部腎功能，無需額外干預。
“在最初的兩到三周內，腎臟并未完全發揮功能，但到了三周后，它們就恢復了。一個月后，它們的腎臟就功能齊全，與移植的新鮮器官完全沒有區別。”該研究的共同資深作者、明尼蘇達大學醫學院移植外科醫生和外科教授 Erik Finger 介紹稱。
現在，研究人員已經轉向豬腎臟，其更接近人類腎臟的大小。Bischof 暫未透露任何關于這項研究的細節。此外，Finger 也表示，在人類移植中，會實施更多的干預措施，包括藥物和透析等，來輔助腎臟移植。
其他科學家正在尋求其他方式解決玻璃化問題，如避免超低溫或增壓。
麻省總醫院生物醫學研究員 Shannon Tessier 研究過青蛙和其他在接近冰點的環境下冬眠的動物，如木蛙三分之二的身體在 -16℃ 的溫度下冷凍數月后仍能恢復活力。
她表示，隨著冬天的到來，青蛙的肝臟產生葡萄糖，在組織內充當抗凍劑。組織內的抗氧化劑水平增加，防止細胞中氧含量突然變化造成的損害。青蛙血液中的特殊蛋白質充當冰晶的“種子”，引導冰在更耐用的脈管系統中開始生長，而不是在其他更脆弱的組織中開始。
包括 Tessier 在內的一組科學家通過向人類肝臟注入合成糖來模仿青蛙，這種合成糖與天然葡萄糖不同，不會代謝成有毒副產品。2019 年，他們宣布該方法使他們將人類肝臟在 –4°C 下保存了 27 小時，是捐贈肝臟標準壽命的兩倍多。
最近，該團隊將這種合成糖與 Snomax 的輸液相結合，Snowmax 是一種生物造雪劑，可以讓水滴的凝結溫度更高，凝結速度更快。像木蛙血液中的蛋白質一樣，Snomax 減緩了冰的形成并將其集中在大鼠肝臟的血管中，使它們能夠在 -5°C 下部分冷凍長達 15 天，然后在有限的損傷下解凍。
此外，Tessier 團隊將微小的斑馬魚幼蟲冷凍在 -10°C 下 3 天；解凍后，一半的魚可以存活下來并繼續生長。
加州大學伯克利分校的 Boris Rubinsky 教授也在低溫生物學方面有所研究，他發現，較高的壓力可以限制冰的形成。今年 4 月份，他們團隊將豬心臟在 -4℃ 下冷凍了 21 小時，復溫并移植后，心臟可以正常跳動。這種策略減少了 CPAs 的使用，限制了毒副作用。
美國農業部食品技術專家 Cristina Bilbao-Sainz 利用這種方式保存食物，包括在保存菠菜、櫻桃和土豆上均表現不錯，并在 2022 年 12 月份，與一家未具名公司達成合作。
參考資料：
1.Han, Z., Rao, J.S., Gangwar, L. et al. Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model. Nat Commun 14, 3407 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38824-8
2.Rall, W., Fahy, G. Ice-free cryopreservation of mouse embryos at −196 °C by vitrification. Nature 313, 573–575 (1985). https://doi.org/10.1038/313573a0
3.https://twin-cities.umn.edu/news-events/first-successful-transplant-functional-cryopreserved-rat-kidney
4.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2781097/
5.https://www.science.org/content/article/how-to-deep-freeze-entire-organ-bring-it-back-to-life
6.https://www.donoralliance.org/newsroom/donation-essentials/what-is-the-time-frame-for-transplanting-organs/
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