Коли справа стосується хірургічної трансплантації органів, лікарі бігають проти годин - і час не на їх стороні.
Команда клініцистів спочатку повинна вилучити орган у його донора, набори рукавичок, що координуються, щоб спритно відщепити тканини від тіла. Потім лікарі готують заготовлений орган для транспортування його одержувачу, який може бути за години на літаку. Як тільки орган досягне місця призначення, операція з пересадки може нарешті розпочатися; знову ж таки, хірурги повинні швидко працювати, щоб забезпечити як безпеку пацієнта, так і життєздатність органу.
Цей опис може зробити так, що операція з пересадки органів звучить як телевізійна драма, коли медичний персонал пробігає по лікарняних коридорах, де перевозять кулери, набитих частинами тіла. Але все, що поспішає, викликає питання, яке набагато важливіше телевізійного шоу: Як довго орган може тривати поза тілом і залишатися придатним для трансплантації?
Це залежить від органу. Наразі часове вікно може становити від 4 до 36 годин. Але колись лікарі сподіваються, що зможуть підтримувати органи протягом тижнів.
Органи на льоду
У 2018 році лише в США було проведено понад 36 500 трансплантацій органів, згідно з даними Об'єднаної мережі для розподілу органів (UNOS). На сьогоднішній день нирки були найчастіше пересадженим органом, торік було проведено понад 21 000 пересадок. Наступними найчастіше пересадженими органами були печінка, серце та легені в такому порядку, за ними слідували підшлункова залоза, кишечник та політріографа.
Більшість органів після їх збирання розміщують у «статичному холодному сховищі», це означає, що орган зберігається в холодильнику, сповненому льоду, згідно з звітом за 2019 рік у Журналі міжнародних медичних досліджень.
"Оригінальна ідея збереження холоду дуже схожа на те, коли ми ставимо їжу в холодильник", - сказав доктор Міньяо Лю, директор Інституту медичних наук та професор хірургії, медицини та фізіології університету Торонто.
Перш ніж помістити орган у холодне сховище, лікарі спочатку промивають тканини «консерваційним розчином», щоб захистити орган від пошкоджень, спричинених надзвичайними холодами, розповів Лю Live Live Science.
При температурі тіла клітини викачують хімічні речовини в мембранах і поза ними, щоб підтримувати низькі концентрації натрію і високі концентрації калію всередині клітини. Але холодні клітини не можуть ефективно перекачувати. Хімічні речовини просочуються по мембранах, і з часом клітини, що протікають, набрякають зайвою рідиною, завдаючи серйозної шкоди. Концентраційні розчини допомагають затримати цю шкоду, контролюючи рівень натрію та калію. Ці розчини також можуть містити поживні речовини та антиоксиданти для підтримки клітин та зменшення запалення, сказав Лю. У поєднанні з льодом та охолоджувачем розчини для збереження можуть зберігати життєздатність органів протягом години після збору врожаю.
При температурі від 32 до 39 градусів за Фаренгейтом (0 і 4 градуси Цельсія) клітинний метаболізм падає приблизно на 5% від його нормальної швидкості, тому тканини горять через свої запаси енергії набагато повільніше і вимагають менше кисню, щоб підтримувати свою діяльність. Через це охолодження органу допомагає затримати початок ішемії, стану, при якому тканина стає пошкодженою або дисфункціональною через брак кисню.
Поміщення органу на лід також розтягує обмежені запаси енергії у його клітинах, не даючи шкідливим метаболітам накопичуватися та руйнувати тканини органу, згідно з повідомленням про 2018 рік у Єльському журналі біології та медицини.
Серед часто пересаджених органів серця найшвидше втрачають життєздатність при зберіганні в кулері, - сказав доктор Брайан Ліма, директор хірургічної операції з трансплантації серця в університетській лікарні North Shore в штаті Манґассет, Нью-Йорк. В ідеалі, серце не повинно бути поміщене в статичне зберігання холоду більше 4 - 6 годин, сказав він. На 4-годинній позначці функції серцевих клітин починають виходити з ладу і різко зростає ймовірність того, що орган порушить роботу реципієнта. Ліма сказала, що недостатність органів трансплантації, відома як первинна дисфункція трансплантата, - це "найстрашніше ускладнення", пов'язане з трансплантацією твердих органів.
"Серце ... найчутливіше до нестачі кровотоку", - сказала Ліма. "Нирки, з іншого боку, дуже пружні". Заготовлені нирки можуть зберігати життєздатність протягом 24 - 36 годин у холодному зберіганні, ніж довше, ніж будь-який з інших чотирьох перших органів трансплантації. По словах Ліми, легені можуть залишатися життєздатними протягом 6 - 8 годин, а печінка може зберігатися в холодному приміщенні близько 12 годин, повідомляє доктор Джеймс Маркманн, керівник відділу трансплантації в загальній лікарні штату Массачусетс у Бостоні.
Альтернативний метод
Хоча низькотехнологічний метод, метод охолодження льоду "пропонує простий та ефективний спосіб збереження та транспортування органів" і широко застосовується з 1960-х років, згідно з доповіддю Лю за 2018 рік. Але техніка не позбавлена своїх недоліків. Не тільки органи, що зберігаються в холоді, втрачають життєздатність протягом декількох годин, але й у лікарів немає можливості оцінити якість охолоджених органів, сказав Лю.
В основному, жоден об'єктивний тест не може сказати клініцистам, якщо орган все ще функціонує, коли відповідний орган сидить у холодному холодильнику, і його метаболізм у клітинах припиняється в повільному темпі. Однак одна з альтернатив зберігання в холоді дозволяє лікарям перевіряти органи перед тим, як їх пересадити, і цей варіант незабаром може стати звичнішим, розповіли експерти Live Science.
Цей альтернативний метод збереження, відомий як перфузія, передбачає підключення заготовленого органу до машини, яка перекачує рідину, збагачену киснем і поживними речовинами, через тканини органу, як це робило серце в організмі, згідно з доповіддю за 2018 рік з журналу Yale . Коли орган підключається до машини, оскільки орган метаболізує енергію та утворює відходи, запаси цукру поповнюються, а токсичні метаболіти виводяться.
Перш ніж хірурги забирають орган, серце донора на певний час припиняє перекачувати кисень кров’ю до тканини, що спричиняє шкоду. Поміщення органу в перфузійну машину може дати тканині можливість відновитися, сказав Маркман. Крім того, клініцисти можуть зареєструватися на органі, контролюючи рівень лактату метаболіту, що циркулює в системі, сказав він. Клітини використовують лактат під час нормальних обмінних функцій, тому "якщо орган працює добре, лактат слід очистити" з часом, сказав Маркман.
"Лактат - це в кращому випадку сира метаболічна міра перфузії через організм", але він все ще служить найкращим заходом порівняно з очним яблуком майже замороженого органу перед трансплантацією, додав Ліма. Залежно від органу, лікарі також можуть оцінити стан здоров’я тканини за допомогою інших вимірювань, таких як вироблення жовчі печінкою.
Чи може перфузія довше зберігати органи здоровими?
Деякі системи перфузії все ще вимагають охолодження органу в рамках процесу консервації, але протягом останніх 20 років кілька дослідницьких груп вирішили зберегти орган у теплі та залити тканини теплою кров’ю. При температурі від 68 до 92 F (20 і33 ° C) окремі органи функціонують так само, як і в організмі людини. І холодна, і тепла перфузійні системи зараз широко застосовуються в Австралії та Сполучених Штатах Америки, але більшість цих пристроїв залишаються в клінічних випробуваннях в США.
Однак одна перфузійна система в США зробила заголовки в грудні як частина першої в своєму роді трансплантації серця. Лікарі медичного центру університету Дюка в Дарем, штат Північна Кароліна, видалили серце пацієнта після того, як воно перестало битися; Потім вони по суті "реанімували" орган за допомогою теплої перфузійної системи, повідомляє CNN. Як правило, серця видаляють від мертвих донорів до того, як орган перестане битися, щоб уникнути значної шкоди від ішемії. Лікарі раніше реанімували дитячі серця в США, але вони ніколи не використовували систему на дорослому органі. У країнах, які роками користуються цією системою, донорський пул прийнятних сердець розширився приблизно на 30% до 40%, сказала Ліма.
"Якщо це перекладається на США, ми говоримо про великі, великі числа", - додав він.
Доктор Джейкоб Шродер, доцент університету герцога з хірургії та один із хірургів, який допоміг виконати знакову трансплантацію серця, заявив CNN, що використання системи в цілому по країні може "збільшити донорський пул та кількість трансплантацій на 30%".
Хоча донорський пул може розширитися, чи покращився би стан органів? Поки що деякі дослідження безпосередньо порівнювали прохолодніше зберігання з перфузією, але анекдотично, як правило, перфузійні органи здаються краще.
Наприклад, в одному випробуванні, в якому порівнювали систему перфузії печінки зі звичайним зберіганням в холоді, лікарі відхилили лише 16 перфузованих печінок, порівняно з 32, які потрапили з кулерів, і перфузовані органи виявилися менш пошкодженими, повідомляє Stat News. Лю сказав, що спостерігав подібні тенденції у власній роботі з трансплантацією легенів. Лю та його колеги розробили "перфузійну систему ex vivo" для легенів; до його введення в лікарню його університету було успішно пересаджено менше 20% легенів-донорів. Тепер програма розширила свою діяльність на 70%, "з відмінними результатами", згідно зі звітом за 2018 рік.
Зазвичай легені залишаються підключеними до перфузійної системи протягом 4 - 6 годин, однак експериментальна робота з органами тварин свідчить про те, що перфузовані легені можуть залишатися життєздатними протягом 12-18, а може навіть і до 36 годин, сказав Лю. Він додав, що коли-небудь орган може переливатися тижнями. Чим довше органи можуть залишатися в системі, тим більше часу лікарям доведеться відновлювати пошкоджену тканину. Лю та його колеги зараз розслідують, як запалення та загибель клітин можуть гальмуватися в перфузованих легенях. Але в майбутньому, можливо, органи можна буде лікувати генними або стовбуровими клітинами, підключаючи до перфузійної машини, сказав він.
На сьогоднішній день більшість пожертвуваних органів все ще подорожують своїм одержувачам, розташованим в кулерах талого льоду. Чому?
"Чесно кажучи, перешкода - це вартість", - сказала Ліма. Перфузійна система для одного органу може коштувати декількох тисяч доларів, що, очевидно, перевершує ціну звичайного кулера, сказав він. Оскільки в кількох дослідженнях порівнюють перфузію зі звичайним зберіганням холоду, не існує "даних, що руйнують землю", які могли б переконати лікарні зробити перехід на загальнонаціональний рівень.
Але враховуючи недавній успіх трансплантації серця герцога, Ліма сказав, що перфузія незабаром може стати стандартом догляду.
