Испортилось? Починим! Что можно заменить в организме человека?
Благодаря последним открытиям регенеративной медицины, те идеи, которые считались лишь игрой воображения писателей–фантастов, очень скоро могут стать реальностью. Уже нельзя отнести к области научной фантастики выращивание искусственных человеческих органов и тканей. Идея создать здоровый и дееспособный орган для замены больного или отсутствующего оказалась вполне осуществимой.
Когда возникла трансплантация?
О пересадке органов люди стали задумываться очень давно. Например, процедура имплантации зубов была знакома ещё древним египтянам. Богачам и аристократам пересаживали зубы бедняков и невольников. А для фараонов делали зубы из слоновой кости.
Но операции по пересадке жизненно важных органов и тканей стали проводиться лишь к середине 20 века. В 1951 году российский учёный Владимир Демихов впервые в мире заменил сердце собаки на донорское, что доказывало возможность проведения подобной операции на людях. В 1954 году американский хирург Джозеф Мюррей трансплантировал человеку почку. А в 1967 году хирург из Кейптауна Кристиан Барнард, прошедший стажировку у Демихова, смог пересадить человеку сердце.
Наши дни
Какие органы трансплантируют сегодня, а какие пересадить нельзя? Современные технологии позволяют успешно пересаживать сердце, лёгкие, почки, печень, поджелудочную железу, кости, суставы, вены, роговицу и некоторые другие органы. Невозможна в настоящее время трансплантация головы и сетчатки глаза.
В последние годы нередко затрагиваются вопросы дефицита доноров для пересадки органов и связанные с трансплантацией вопросы биоэтики, что подталкивает учёных к поиску решений данных проблем.
Травмированные кости, например, можно заменить протезами из керамики, металлов или полимеров. Но у этих материалов есть как плюсы, так и минусы. У керамики хорошая биосовместимость с человеческим организмом, так как у неё и костной ткани похожий состав. Но керамика － довольно хрупкий материал. Металл более твёрдый и лучше поддаётся обработке, однако его биосовместимость намного хуже. К тому же он не такой эластичный, как кость человека, и может спровоцировать получение новых травм. Протезы из полимерных материалов способны воссоздать структуру костной ткани, но они непрочные и плохо поддаются стерилизации.
Сейчас динамично развивается технология 3D–биопринтинга (трёхмерной печати органов). Вначале создаётся цифровой образец, который печатают на биопринтере. В качестве материала используются клетки и биочернила. Подготовленную ткань размещают в специальных ящиках с питательной средой, где она созревает. Для объёмной печати применяются биочернила из гидрогеля и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Они могут преобразовываться в какой угодно элемент, к примеру, в клетку печени или волос. С помощью биочернил можно распечатать любой объект тела человека.
Новые технологии дают возможность печатать искусственную кожу прямо на пациенте. Прежде всего сканируется повреждённый участок, устанавливается его толщина и контуры. Далее послойно печатается дерма (плотная соединительная ткань), потом эпидермис (поверхностный слой кожи).
Посредством 3D–биопечати сгенерированы эпителий роговицы, хрящевая ткань и кожа. Напечатать работоспособный орган, например, сердце, печень или мозг, учёные пока не могут.
Но научные исследования продолжаются. И вполне возможно, что уже в ближайшем будущем данная методика позволит отказаться от использования донорских органов. Это решило бы этический вопрос трансплантации органа, полученного от живого донора или из мёртвого тела, а также проблему иммунологической совместимости, потому как биопечать подразумевает использование стволовых клеток самого пациента, который будет и донором, и реципиентом.
Учёные прогнозируют создание первого живого работоспособного органа к 2030 году.
Какие органы ученые научились пересаживать, а какие – нет
Каждый час в мире делают более десятка трансплантаций. Наиболее часто пересаживают органы, необходимые для продолжения жизни: почки, печень и сердце. В последние годы растет также число пересадок легких, поджелудочной железы и тонкой кишки, пишет ВВС.
Врачи научились пересаживать не только органы, но и различные ткани. Достаточно распространены трансплантации костного мозга, сухожилий, роговой оболочки глаза, кожи, сердечных клапанов, нервов и вен. Однако многие части тела заменить по-прежнему не получается.
Голова
Ученые говорят, что пересадка головы вряд ли будет возможна в ближайшее время.
Президент Британского трансплантологического общества Лорна Мейсон также советует «выбирать наиболее реалистичные опции».
Сетчатка глаза
Сетчатка находится в задней части глазного яблока и отвечает за преобразование света в видимую картинку. Хотя успешные операции по пересадке роговицы проводятся уже несколько десятилетий, сетчатку по-прежнему невозможно пересадить. Эта часть тела опять же включает в себя множество разветвленных нервных связей, так что трансплантация столь сложной нейронной структуры пока остается за пределами современных технических возможностей.
Желчный пузырь
После любой операции по пересадке пациенту придется провести остаток жизни на иммуноподавляющих препаратах, которые позволят избежать отторжения нового органа, и в случае желчного пузыря это просто того не стоит.
Селезенка
Какие органы пересаживают человеку
Под трансплантацией следует понимать пересадку органов и тканей от донора к реципиенту. Наука, занимающаяся изучением этих вопросов, носит название трансплантология. Минздрав нашей страны разработал законопроект, касающийся донорства органов. В настоящее время идет его активное обсуждение.
Православная церковь не поддерживает действия, при которых у человека посмертно забирают органы для пересадки другим людям. Вместе с тем, она одобряет добровольное желание, при котором у человека после смерти будет изъят тот или иной орган и пересажен лицу, по каким-то причинам, остро нуждающимся в нем. Если кто-то неравнодушен к данному вопросу, то церковь призывает таких лиц выразить свое одобрение и согласие.
Какие органы можно пересаживать
В теории пересадка может касаться любого органа. Но на самом деле все гораздо сложнее. Это связано с некоторыми ограничениями в медицине на сегодняшний день.
Почки
К операции прибегают в том случае, если этот парный орган имеет значительные повреждения либо практически не функционирует. Процесс поиска донора очень сложный и на это может уйти несколько лет. Сейчас такие операции подверглись значительному совершенствованию, и статистика говорит о том, что у 50% пациентов пересаженная почка после операции продолжает функционировать. В большинстве случаев пересаживается лишь одна почка, поскольку это орган парный и человек может вполне жить и с одной почкой.
Сердце
Является самой сложной операцией в плане трансплантологии. Но в сравнении с предыдущим органом она заканчивается успешно и имеет благоприятный прогноз. К такой операции прибегают тогда, когда сердце уже не справляется со своей работой даже в покое при отсутствии физических нагрузок. Сердце относится к органам с высокой чувствительностью. После того, как оно будет изъято из груди донора, его пересадку необходимо сделать в течение 4-6 часов.
Сейчас научились делать операции по пересадке целого органокомплекса «Сердце-легкое».
Поджелудочная железа
Операции по пересадке поджелудочной железы уже длительное время проводятся не только во в продвинутых странах мира, но и в России. Чаще пересадке подлежит не вся железа, а только лишь какая-то ее часть.
Костный мозг
Шприцем у донора забираются стволовые клетки костного мозга и внутривенно вводятся реципиенту. Донору это ничем не грозит, поскольку происходит быстрая регенерация. Как правило, такие операции для пациента заканчиваются успешно, но может случиться и так, что клетки костного мозга донора начинают атаковать аналогичные структуры реципиента.
Печень
Если этот орган полностью утрачивает свою функцию, то восстановить ее не поможет ничто, ни аппараты, не лекарственные средства. Остается одна надежда на пересадку печени от донора. Операции часто заканчиваются успешно, и печень длительное время сохраняет свою работоспособность.
Чаще всего материалом для операции служит собственная кожа (аутотрансплантация). Но даже пересадка кожи от другого донора сопряжена, как правило, с благоприятным исходом.
Легкое
К сожалению, имеется неблагоприятный прогноз исхода операций, связанных с трансплантацией легкого. Больные после пересадки живут в среднем 5 лет.
В настоящее время на территории нашей страны действует достаточно много центров, которые занимаются трансплантацией органов и тканей. Всего насчитывается 37 центров подобного направления. Многие задаются вопросом о том, какие органы пересаживают человеку? Структура органов разнообразная и доля каждого из них в общем числе операций по трансплантации различная по частоте. Каждый из центров занимается пересадкой какого-то конкретного органа. Схематично распределение центров в этом плане можно представить следующим образом:
В настоящее время в этих центрах выполняется большое количество операций, связанных с пересадкой органов, в том числе пациентам детского возраста.
Совсем необязательно использование органов для пересадки от другого человека (донора). Материал может забираться от самого пациента и ему же пересаживаться. В этом случае следует говорить об аутотрансплантации. Какие органы пересаживают при этом, может кто-то задать вопрос. В принципе, это может быть любой орган, но чаще всего можно наблюдать пересадку кожи. Такое возможно, например, при большой площади ожогов. При подобных операциях в качестве донора и реципиента выступает одно и то же лицо.
Чаще всего, такие операции связаны с редкой возможностью возникновения реакции по отторжению тканей, хотя подобное, в принципе, возможно.
Иммунные структуры организма очень чувствительны ко всему чужому, что попадает в него. Часто можно наблюдать случаи, когда пересаженный орган просто погибает. Подбор соответствующего донора для реципиента процесс довольно сложный и трудоемкий по характеру своего выполнения. Главным условием является то, чтобы факторы иммунной системы у донора и реципиента полностью совпадали. Разумеется, для того, чтобы предотвратить процесс отторжения используются различные лекарственные средства. Однако, это помогает не всегда. После проведения операции, пациента ставят на учет, и он пожизненно будет находиться под наблюдением.
Необходимо четко представлять себе, какие органы можно пересадить человеку, поскольку такая возможность имеет различную степень благоприятного исхода. К трансплантации прибегают в том случае, если какой-либо орган полностью утрачивает свою функцию. Причины патологии какого-то конкретного органа (органов) могут быть самыми различными по своему характеру. Они могут быть врожденного либо приобретенного свойства. Человек может уже изначально родиться с патологией, а может и приобрести ее в течение жизни.
Техника выполнения операций
Определяющим условием является стабильность пациента непосредственно перед операцией. В принципе, по технике операция у донора не отличается от таковой у реципиента. Отсекают кровеносные сосуды, питающие орган. Точно также поступают и со структурами, обеспечивающими иннервацию органа. Сам донорский орган извлекается и подсаживается реципиенту, соединяя его с кровеносными сосудами и нервами. Делается это очень быстро, поскольку донорские органы хранятся весьма ограниченное время. Если донорский орган охладить, то время несколько увеличивается.
Возможные осложнения
Наиболее грозным осложнением является ситуация, при которой функция органа так и не запускается. Не окажут помощь лекарства, иные мероприятия. В этом случае пересаженный орган просто отторгается. Организм по ряду причин воспринял его, как чужеродный объект.
Лица с пересаженными органами всю жизнь состоят на учете и вынуждены принимать лекарства. Все они являются иммунодепрессантами и ведут к подавлению иммунной системы. Низкий иммунитет обусловливает высокую восприимчивость организма к различным повреждающим (в том числе инфекционным) факторам.
Какой орган нельзя пересадить
Теоретически пересадке подлежит любой орган. Однако на практике дело обстоит гораздо сложнее, поскольку возможности медицины в этом плане все еще ограничены.
11 ответов на вопросы о трансплантации органов
Трансплантация органов появилась сравнительно недавно. Мы говорим об удачных операциях, а не о попытках пересадить орган одного человека другому, и посмотреть что будет. Всё, что большинство людей знает о трансплантации органов, было почерпнуто ими из медицинских сериалов, где максимум, что говорят — это то, что органы переносят в специальных контейнерах со льдом, и что они могут отторгаться организмом.
Мы немного подробнее изучили эту тему и ответим на важные вопросы о трансплантации, которые должен знать каждый.
1. Что можно пересадить?
Вообще, почти всё. Чаще всего пересаживают почки и сердце, но так же практикуются операции по пересадке печени, поджелудочной железы и кишечника. Кроме того, проводятся операции по пересадке тканей. И это не только кожа, но и кости, связки, сухожилия, роговица и даже артерии и вены. Единственное, что невозможно пересадить в данный момент развития науки — это головной мозг. Но кто знает, может в будущем появится возможность пересадить мозг, к примеру, пожилого человека, во что-то вроде пустой болванки, выращенной в лаборатории, что позволит намного продлить жизнь.
2. Какие органы пересаживают чаще всего?
Если брать статистику по России, то за 2019 год было пересажено 1473 почки, 584 печени, 337 сердца и 25 лёгких. Та же самая динамика по частоте пересадок имеется и в Европе. К примеру, во Франции в 2017 году пересадили 3782 почки, 1374 печени, 467 сердец и 378 лёгких.
3. Откуда берут органы?
Чаще всего органы берут у недавно погибших людей, которые дали согласие на донорство при жизни. Причём человек сначала должен подписать согласие на это действие, иначе изъятие органов будет незаконным. Так же возможна пересадка органов от живого человека без значительного вреда его здоровью. Обычно это почки, но иногда может браться часть печени, кишечника или тканей.
Существует и так называемый «чёрный рынок» органов, и его услугами пользуются криминальные элементы или богатые люди, которые не хотят дожидаться очереди на трансплантацию. В таком случае в качестве донора может выступать живой человек либо без согласия, либо за крайне низкую плату.
4. Сколько ждать пересадки?
Увы, но из-за сильной нехватки доноров, в среднем, даже в Москве приходится ждать от 1,5 до 2 лет. И это мы говорим о почке — самом массовом органе для трансплантации. Что касается регионов, то это время может сильно сдвигаться в негативную сторону. Однако, как правило, трансплантация проводится в столице, так как именно там есть всё необходимое для такой сложной операции.
5. Можно ли взять органы у не давшего согласие на донорство?
Если человек не заполнил так называемую «карту донора» при жизни, ситуация усложняется. Умершего человека уже не спросишь о согласии или отказе, поэтому, прежде всего, собирается консилиум из невролога, реаниматолога и лечащего врача. Они проверяют по базе данных информацию о том, был ли внесён человек в реестр отказа от донорства. Если такой записи нет, они проверяют умершего на наличие онкологических и инфекционных заболеваний.
В нашей стране действует так называемая «презумпция согласия», то есть, если человек не заполняет отказ от донорства, он автоматически может стать донором. Но даже при этом врачам нужно получить разрешение у родственников.
Так как всё это занимает длительное время и многие, по религиозным соображениям, отказываются отдавать органы своего родственника даже на такое благое дело, наблюдается сильный недостаток материала.
6. Как перевозят органы?
В этом плане медицинские сериалы не врут. После извлечения, орган помещают в контейнер с температурой 4 градуса. В зависимости от дальности ожидающего орган пациента, трансплантат везут на машине скорой помощи или вертолёте. Главное, как можно быстрее доставить орган, так как любое нарушение хранения может привести к его непригодности.
7. Как долго можно хранить извлечённые органы?
Органы хранятся крайне малое время. Меньше всего пригодно для пересадки сердце — всего около 3-4 часов. Печень может сохраняться до 6 часов, лёгкое 6-8 часов. Самое длительное время хранения принадлежит почкам — от 24 до 36 часов. Так что даже на небольшие расстояния органы чаще всего перевозят на вертолёте или самолёте, ведь даже путь из одного конца города в другой может занять несколько часов.
8. Как врачи выбирают, на какое месте в списке на пересадку поместить человека?
Вопреки всеобщему мнению, никакого «блата» тут нет, ведь трансплантация очень строго контролируется. К примеру, человека с начальной стадией цирроза печени вряд ли поставят на верхние строчки списка, а вот того, чья печень уже почти отказала, будут ставить в приоритет.
Даже в случае тяжёлой степени заболевания и необходимости скорейшей пересадки органа, пациента могут не ставить на верхние строчки в списке ожидания, так как он, вероятно, не переживёт трансплантацию. Да, это может звучать негуманно, но трансплантация органов — тяжёлая операция, для которой требуется, чтобы тело пациента могло справиться с анестезией и дальнейшей адаптацией, а значит, врачам нужно отдавать приоритет более выносливым людям.
9. Из-за чего случается отторжение органов?
Для того, чтобы избежать отторжения, пациентам с пересаженным органом прописывают иммунодепрессанты — вещества, которые подавляют иммунитет и дают организму время на адаптацию. Но в некоторых случаях эта терапия не работает, и тогда пациенту снова требуется трансплантация. Так что не факт, что пациент обеспечит себе долгую и счастливую жизнь, если ему пересадят сердце. Так что, если не хочешь встать в очередь на трансплантацию, избавься от привычек, которые вредят твоему сердцу.
10. Лучше ли пересаживать искусственные органы?
Самое главное достоинство искусственных органов — отсутствие отторжения. Для иммунитета такого органа как бы не существует, так как он не является живой тканью.
Главный недостаток — несовершенство технологий. При всём прогрессе, искусственные органы пока что не могут сравниться с живыми, и обычно ставятся пациентам как временное решение. На данный момент учёные работают как над кибернетическими органами, так и над выращиваемыми в лабораториях из живых тканей, и уже есть определённые успехи.
11. Бесплатна ли трансплантация органов в нашей стране?
В голливудских фильмах показывают, что люди, которым пересадили орган, до конца жизни оплачивают огромный счёт за эту операцию. Это тот случай, когда нужно радоваться, что родился в России. В нашей стране эта процедура бесплатна. Более того, по закону запрещено проводить платную трансплантацию, и она делается только в государственных учреждениях по квотам.
ПЕРЕСАДКА ОРГАНОВ
ПЕРЕСАДКА ОРГАНОВ (трансплантация), изъятие жизнеспособного органа у одной особи (донора) с перенесением его другой (реципиенту). Если донор и реципиент принадлежат к одному и тому же виду, говорят об аллотрансплантации; если к разным – о ксенотрансплантации. В тех случаях, когда донор и пациент – однояйцовые (идентичные) близнецы или представители одной и той же инбредной (т.е. полученной в результате кровнородственного скрещивания) линии животных, речь идет об изотрансплантации.
Ксено- и аллотрансплантаты, в отличие от изотрансплантатов, подвергаются отторжению. Механизм отторжения – несомненно иммунологический, сходный с реакцией организма на введение чужеродных веществ. Изотрансплантаты, взятые у генетически родственных особей, обычно не отторгаются.
В экспериментах на животных производилась пересадка практически всех жизненно важных органов, однако далеко не всегда с успехом. Жизненно важные органы – те, без которых сохранение жизни практически невозможно. Примером таких органов могут служить сердце и почки. Однако ряд органов, скажем поджелудочную железу и надпочечники, обычно не считают жизненно необходимыми, так как утрату их функции можно компенсировать заместительной терапией, в частности введением инсулина или стероидных гормонов.
Человеку пересаживали почки, печень, сердце, легкие, поджелудочную, щитовидную и околощитовидную железы, роговицу и селезенку. Некоторые органы и ткани, такие, как сосуды, кожа, хрящ или кость, пересаживают с целью создания каркаса, на котором могут формироваться новые ткани реципиента; это особые случаи, которые здесь не рассматриваются. Здесь также не рассматривается пересадка костного мозга. В данной статье под трансплантацией понимается замена какого-либо органа, если он сам либо его функция в результате травмы или болезни оказываются необратимо утраченными.
РЕАКЦИЯ ОТТОРЖЕНИЯ
Согласно современным представлениям, совокупность иммунологических реакций, участвующих в процессе отторжения, возникает в условиях, когда какие-то вещества на поверхности или внутри клеток пересаженного органа воспринимаются иммунным надзором как чужеродные, т.е. отличающиеся от тех, что присутствуют на поверхности или внутри собственных клеток организма. Эти вещества называют антигенами тканевой совместимости (гистосовместимости). Антигеном в широком смысле слова является «не свое», чужеродное, вещество, способное стимулировать организм к выработке антител. Антитело – вырабатываемая организмом в процессе иммунной (защитной) реакции белковая молекула, предназначенная для нейтрализации попавшего в организм чужеродного вещества (см. также ИММУНИТЕТ).
Структурные особенности антигенов гистосовместимости определяются генами почти так же, как цвет волос индивида. Каждый организм наследует от обоих родителей разные наборы этих генов и соответственно разные антигены. У потомка работают и отцовские, и материнские гены гистосовместимости, т.е. у него проявляются антигены тканевой совместимости обоих родителей. Таким образом, родительские гены гистосовместимости ведут себя как кодоминантные, т.е. одинаково активные, аллели (варианты генов). Ткань донора, несущая свои собственные антигены гистосовместимости, распознается организмом реципиента как чужеродная. Присущие каждому человеку характерные антигены тканевой совместимости легко определить на поверхности лимфоцитов, поэтому их обычно называют антигенами лимфоцитов человека (HLA, от англ. human lymphocyte antigens).
Для возникновения реакции отторжения требуется ряд условий. Во-первых, пересаженный орган должен быть антигенным для реципиента, т.е. обладать чужеродными для него антигенами HLA, стимулирующими иммунный ответ. Во-вторых, иммунная система реципиента должна быть способна распознать пересаженный орган как чужеродный и обеспечить соответствующий иммунный ответ. Наконец, в-третьих, иммунный ответ должен быть эффективным, т.е. достигать пересаженного органа и каким-либо образом нарушать его структуру или функцию.
СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ОТТОРЖЕНИЕМ
Существует несколько способов преодоления трудностей, возникающих на пути пересадки органов: 1) лишение трансплантата антигенности путем уменьшения количества (или полной ликвидации) чужеродных антигенов гистосовместимости (HLA), определяющих различия между тканями донора и реципиента; 2) ограничение доступности HLA-антигенов трансплантата для распознающих клеток реципиента; 3) подавление способности организма реципиента распознавать пересаженную ткань как чужеродную; 4) ослабление или блокирование иммунного ответа реципиента на HLA-антигены трансплантата; 5) снижение активности тех факторов иммунного ответа, которые вызывают повреждение тканей трансплантата. Ниже мы рассмотрим те из возможных подходов, которые получили наибольшее распространение.
Типирование тканей.
Как и при переливании крови (которое тоже можно рассматривать как пересадку органа), чем более «совместимы» донор и реципиент, тем выше вероятность успеха, поскольку трансплантат будет для реципиента менее «чужим». В оценке такой совместимости сделаны большие успехи, и в настоящее время удается определять различные группы HLA-антигенов. Так, классифицируя, или «типируя», антигенный набор лимфоцитов донора и реципиента, можно получить сведения о совместимости их тканей.
Известно семь разных генов гистосовместимости. Все они расположены близко друг к другу на одном участке ДНК и образуют т.н. главный комплекс гистосовместимости (MHC, от англ. – major histocompatibility complex) одной (6-й) хромосомы. Местоположение, или локус, каждого из этих генов обозначают буквами (соответственно A, B, C и D; локус D несет 4 гена). Хотя у индивида каждый ген может быть представлен только двумя разными аллелями, в популяции таких аллелей (и соответственно HLA-антигенов) множество. Так, в локусе A выявлено 23 аллеля, в локусе B – 47, в локусе C – 8 и т.д. Антигены HLA, кодируемые генами локусов A, В и C, называют антигенами класса I, а кодируемые генами локуса D – антигенами класса II (см. диаграмму). Антигены класса I химически сходны, но существенно отличаются от антигенов класса II. Все HLA-антигены представлены на поверхности разных клеток в разных концентрациях. При типировании тканей основное внимание уделяется идентификации антигенов, кодируемых локусами A, B и DR.
Поскольку гены гистосовместимости расположены близко друг к другу на одной и той же хромосоме, участок МНС каждого человека почти всегда передается по наследству целиком. Хромосомный материал каждого из родителей (половина всего материала, наследуемого потомком) называется гаплотипом. Согласно законам Менделя, 25% потомков должны быть идентичными по обоим гаплотипам, 50% – по одному из них и у 25% – не должен совпадать ни один гаплотип. Сиблинги (братья и сестры), идентичные по обоим гаплотипам, не имеют различий в системе гистосовместимости, поэтому пересадка органов от одного из них другому не должна вызывать никаких осложнений. И наоборот, поскольку вероятность обладания обоими идентичными гаплотипами у лиц, не являющихся родственниками, чрезвычайно мала, при пересадке органов от одного из таких лиц другому почти всегда следует ожидать реакции отторжения.
Кроме HLA антигенов, при типировании определяют и антитела в сыворотке крови реципиента к этим антигенам донора. Такие антитела могут появляться вследствие предыдущей беременности (под влиянием HLA-антигенов мужа), перенесенных переливаний крови или произведенных ранее трансплантаций. Выявление этих антител имеет большое значение, так как некоторые из них могут обусловливать немедленное отторжение трансплантата.
Иммунодепрессия
заключается в снижении или подавлении (депрессии) иммунологической реакции реципиента на чужеродные антигены. Этого можно добиться, например, воспрепятствовав действию т.н. интерлейкина-2 – вещества, выделяемого Т-хелперными клетками (клетками-помощниками), когда они активируются в ходе встречи с чужеродными антигенами. Интерлейкин-2 действует как сигнал к размножению (пролиферации) самих Т-хелперных клеток, а они, в свою очередь, стимулируют выработку антител В-клетками иммунной системы.
Среди многих химических соединений, обладающих мощным иммунодепрессивным действием, особенно широкое применение при пересадке органов нашли азатиоприн, циклоспорин и глюкокортикоиды. Азатиоприн, по-видимому, блокирует обмен веществ в клетках, участвующих в реакции отторжения, равно как и во многих других делящихся клетках (в том числе в клетках костного мозга), действуя, по всей вероятности, на клеточное ядро и содержащуюся в нем ДНК. В результате снижается способность Т-хелперных и других лимфоидных клеток к пролиферации. Глюкокортикоиды – стероидные гормоны надпочечников или сходные с ними синтетические вещества – оказывают мощное, но неспецифичекое противовоспалительное действие и тоже угнетают опосредованные клетками (Т-клеточные) иммунные реакции.
Сильным иммунодепрессивным средством является циклоспорин, который довольно избирательно воздействует на Т-хелперные клетки, препятствуя их реакции на интерлейкин-2. В отличие от азатиоприна он не оказывает токсического эффекта на костный мозг, т.е. не нарушает кроветворения, однако повреждает почки.
Подавляют процесс отторжения и биологические факторы, влияющие на Т-клетки; к ним относятся антилимфоцитарный глобулин и анти-Т-клеточные моноклональные антитела.
Ввиду выраженного токсического побочного действия иммунодепрессантов их обычно применяют в том или ином сочетании, что позволяет снизить дозу каждого из препаратов, а тем самым и его нежелательный эффект.
К сожалению, прямое действие многих иммунодепрессивных средств недостаточно специфично: они не только угнетают реакцию отторжения, но и нарушают защитные реакции организма против других чужеродных антигенов, бактериальных и вирусных. Поэтому человек, получающий подобные препараты, оказывается беззащитным перед различными инфекциями.
Другие методы
подавления реакции отторжения – это рентгеновское облучение всего тела реципиента, его крови или места пересадки органа; удаление селезенки или тимуса; вымывание лимфоцитов из главного лимфатического протока. Из-за неэффективности или вызываемых осложнений эти методы практически не применяются. Однако избирательное рентгеновское облучение лимфоидных органов доказало свою эффективность на лабораторных животных и в некоторых случаях используется при пересадке органов у человека. Вероятность отторжения аллотрансплантата уменьшает также переливание крови, особенно при использовании цельной крови того же донора, от которого берется орган.
Поскольку однояйцовые близнецы – точное подобие друг друга, они обладают природной (генетической) толерантностью, и при пересадке органов одного из них другому отторжение отсутствует. Поэтому один из подходов к подавлению реакции отторжения заключается в создании у реципиента приобретенной толерантности, т.е. длительного состояния ареактивности по отношению к трансплантируемому органу. Известно, что искусственную толерантность у животных можно создать путем подсадки чужеродной ткани на ранних стадиях их эмбрионального развития. Когда позднее такому животному пересаживают ту же ткань, она уже не воспринимается как чужая и отторжения не возникает. Искусственная толерантность оказывается специфичной по отношению к той ткани донора, которая использовалась для воспроизведения этого состояния. В настоящее время выяснилось также, что приобретенную толерантность можно создать даже у взрослых животных. Не исключено, что такого рода подходы удастся применить и к человеку.
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Пересадка органов явилась одним из наиболее выдающихся и многообещающих достижений науки 20 в. Продление жизни путем замены пораженных органов, ранее казавшееся мечтой, стало реальностью. Рассмотрим вкратце основные успехи в этой области и современное состояние проблемы.
Пересадка почки.
Неудивительно, что в проблеме трансплантации органов особое внимание уделяется почке. Почки – парный орган, и одну из них можно удалить у живого донора, не вызывая у него хронических нарушений почечной функции. Кроме того, к почке обычно подходит одна артерия, а кровь от нее оттекает по одной вене, что значительно упрощает методику восстановления ее кровоснабжения у реципиента. Мочеточник, по которому оттекает образующаяся в почке моча, можно тем или иным способом подсоединить к мочевому пузырю реципиента.
Впервые пересадку почки у животных осуществил в 1902 австрийский исследователь Э.Ульман. Значительный вклад в проблему трансплантации почки и сшивания кровеносных сосудов внес затем А.Каррель, работавший в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (в настоящее время – Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке. В 1905 Каррель, совместно со своим сотрудником К.К.Гатри, опубликовал важнейшую работу, касающуюся гетеротопной и ортотопной (т.е. в необычное и обычное место) трансплантации почки у собаки. Ученые США и Европы продолжали экспериментировать на животных, но серьезные попытки пересадить почку человеку начались лишь с 1950. В это время группа врачей в Бостоне в больнице П.Б.Брайама провела ряд трансплантаций почки, что вызвало значительный интерес во всем мире и положило реальное начало пересадке органов у человека. Почти одновременно группа парижских врачей и чуть позднее хирурги в других странах также приступили к пересадке почки человеку. Хотя в то время реципиенты не получали средств, подавляющих реакцию отторжения, один из них жил после пересадки почти 6 месяцев. При этих первых операциях почку пересаживали на бедро (гетеротопная трансплантация), но затем были разработаны способы трансплантация в более естественное для нее место – в полость таза. Эта методика общепринята и сегодня.
В 1954 в больнице Брайама впервые пересадили почку от однояйцового близнеца. В 1959 там же осуществили пересадку почки от разнояйцового близнеца и впервые успешно воздействовали препаратами на реакцию отторжения, показав, что начавшаяся реакция не является необратимой. В том же 1959 был применен новый подход. Обнаружилось, что ряд средств, блокирующих клеточный метаболизм и получивших название антиметаболитов (в частности, азатиоприн), обладают мощным действием, подавляющим иммунный ответ. Специалисты в области пересадки тканей, особенно почек, быстро воспользовались этими данными, что и ознаменовало начало эры иммунодепрессантов в трансплантологии.
Применяя иммунодепрессивные средства, многие клиники достигли значительных успехов в продлении функции пересаженной человеку почки, и в 1987, например, только в США было произведено почти 9000 таких пересадок, а в мире – гораздо больше. Примерно в четверти проводимых в настоящее время трансплантаций почки донорами являются живые близкие родственники больного, добровольно отдающие одну свою почку. В остальных случаях используют почку у недавно умерших людей, хотя изредка и тех, кому по каким-то причинам показано ее удаление, или же у добровольцев, не являющихся родственниками реципиента.
Кратковременный положительный результат пересадки почки обычно наблюдается более чем у 75% больных, которым эта операция проводится в связи с необратимой утратой почечной функции. Столь высокий результат достигается благодаря типированию тканей и использованию комбинаций иммунодепрессивных средств, особенно циклоспорина и глюкокортикоидов. Успех теперь оценивают по длительности (год или несколько лет) выживания реципиента или функционирования трансплантата. Хотя многие больные живут и остаются здоровыми более 10 лет после пересадки почки, точный срок сохранения жизнеспособности трансплантата неизвестен. Не менее года после пересадки в настоящее время выживает более 90% больных. Жизнеспособность трансплантата зависит от того, у кого была взята почка: если у идентичного по HLA-антигенам родственника, вероятность приживления и функционирования трансплантата составляет 95%; если у живого родственника с полуидентичным (совпадает один гаплотип) набором HLA-антигенов, то вероятность приживления 80–90%; если же используют трупную почку, эта вероятность снижается до 75–85%. В настоящее время производят и повторные пересадки почки, но вероятность сохранения функции трансплантата в этих случаях ниже, чем при первой операции.
Пересадка печени.
Хотя эксперименты по трансплантации печени проводятся с середины 1960-х, пересадки этого органа человеку стали проводиться сравнительно недавно. Поскольку печень – орган непарный, единственным источником трансплантата могут быть лишь трупы недавно здоровых людей; исключение составляют дети: имеется опыт по пересадке им части печени живого донора (одного из родителей). Технические проблемы, связанные с наложением анастомозов (т.е. соединений между сосудами и протоками) тоже более сложны, чем при пересадке почки; менее безопасным может оказаться в этом случае и применение иммунодепрессивных средств. Нет пока и технических средств, аналогичных искусственной почке, которые могли бы поддерживать жизнь реципиента перед пересадкой печени или в ближайшем послеоперационном периоде, пока трансплантат еще не начал нормально функционировать. Тем не менее применение новейших иммунодепрессивных средств, в частности циклоспорина, позволило добиться существенного прогресса при пересадке печени: в течение 1 года трансплантаты успешно функционируют в 70–80% случаев. У ряда больных аллотрансплантаты печени функционируют уже в течение 10 лет.
Пересадка сердца.
Первая успешная пересадка сердца была выполнена доктором К.Барнардом в Кейптауне (ЮАР) в 1967. С тех пор эта операция производилась многократно в целом ряде стран. В целом с нею связаны те же проблемы, что и при пересадке других непарных органов (в частности печени). Но есть и дополнительные. В их числе – высокая чувствительность сердца к недостатку кислорода, ограничивающая срок хранения сердца донора всего лишь несколькими часами. Кроме того, из-за нехватки материала для трансплантации многие нуждающиеся в ней больные погибают до того, как удается найти подходящего донора. Однако существуют хорошие перспективы решения этих проблем. Созданы аппараты, временно поддерживающие работу сердца и увеличивающие продолжительность жизни больного, ожидающего пересадки сердца. Современные методы иммунодепрессии обеспечивают годичное выживание трансплантата в 70–85% случаев. Более чем у 70% больных, перенесших пересадку сердца, восстанавливается трудоспособность.
Пересадка других органов.
Пересадка легких встречает особые трудности, поскольку этот орган контактирует с воздухом, а потому трансплантат легко инфицируется; кроме того, трансплантации обоих легких препятствует плохое приживление трахеи. Тем не менее в последние годы разработаны способы пересадки одного легкого либо блока сердце/легкие. Последний способ применяется чаще всего, так как он обеспечивает наилучшее приживление и полное удаление пораженной легочной ткани. Успешное функционирование трансплантата в течение года отмечается у 70% реципиентов.
Пересадка поджелудочной железы производится с целью приостановить развитие тяжелых осложнений сахарного диабета. В тех случаях, когда одним из осложнений стала почечная недостаточность, иногда выполняют трансплантацию поджелудочной железы и почки одновременно. За последние годы число успешных пересадок поджелудочной железы значительно возросло и достигает 70–80% случаев. Испытывается также метод трансплантации не всей железы, а только ее островковых клеток (продуцирующих инсулин). Метод предполагает введение этих клеток в пупочную вену, т.е., видимо, он позволит избежать полостной операции.
Пересадка головного мозга в настоящее время сталкивается с непреодолимыми трудностями, но пересадка отдельных его сегментов у животных уже осуществлена.
Искусственные заменители.
Важный фактор постоянного прогресса в области пересадки почки – совершенствование методов искусственной замены почечной функции, т.е. разработка искусственной почки (см. также ПОЧКИ). Возможность длительного поддержания жизни и здоровья будущего реципиента (страдающего тяжелой почечной недостаточностью, которая должна была бы привести к смерти) в огромной степени определила успех трансплантации почек. Эти два метода, диализ и трансплантация, дополняют друг друга в лечении почечной недостаточности.
Точно так же разработка постоянных или временных имплантируемых аппаратов искусственного сердца, способного помочь работе собственного сердца реципиента или полностью заменить его, должна уменьшить остроту многих проблем, связанных с пересадкой сердца (см. также СЕРДЦЕ). Однако замена искусственным прибором такого сложного органа, как печень, по-видимому, нереальна.
Использование органов животных.
Трудности, связанные с сохранением трупных органов, заставили подумать о возможном использовании ксенотрансплантатов, например органов бабуинов и других приматов. Однако при этом возникает более мощный генетический барьер, чем при пересадке органа от человека, что требует гораздо больших доз иммунодепрессантов для подавления реакции отторжения и, в свою очередь, может привести к смерти реципиента от инфекции. Предстоит еще много работы, прежде чем можно будет приступить к таким операциям.
Консервация органов.
В любом жизненно важном органе, предназначенном для пересадки, если он надолго лишен крови и кислорода, возникают необратимые изменения, которые не позволяют его использовать. Для сердца этот период измеряется минутами, для почки – часами. На разработку способов сохранения этих органов после их извлечения из организма донора тратятся огромные усилия. Ограниченного, но обнадеживающего успеха удается добиться путем охлаждения органов, снабжения их кислородом под давлением или перфузии охлажденными буферными растворами, консервирующими ткани. Почку, например, можно сохранять в таких условиях вне организма несколько дней.
Консервация органов увеличивает время, отпущенное на подбор реципиента путем проведения проб на совместимость, и обеспечивает пригодность органа. В рамках существующих в настоящее время региональных, национальных и даже международных программ производятся заготовка и распределение трупных органов, что позволяет их оптимально использовать. Тем не менее органов для пересадки не хватает. Можно надеяться, что, когда общество лучше осознает потребность в таких органах, их нехватка уменьшится и пересадки можно будет осуществлять быстрее и эффективнее.
