Когато става въпрос за операция по трансплантация на органи, лекарите се надпреварват срещу часовника - а времето не е на тяхна страна.
Екип от клиницисти първо трябва да извади органа от неговия донор, набори от ръкавици, координиращи за умелото разцепване на тъканта от тялото. След това лекарите подготвят набрания орган за транспортиране до получателя му, който може да бъде на часове разстояние със самолет. След като органът достигне местоназначението си, операцията по трансплантация най-накрая може да започне; отново, хирурзите трябва да работят бързо, за да гарантират както безопасността на пациента, така и жизнеспособността на органа.
Това описание може да направи операцията по трансплантация на органи да звучи като телевизионна драма, като медицинският персонал се спринтира през болничните коридори, носейки охладители, пълни с части на тялото. Но всичкото бързане повдига въпрос, който е много по-важен от телевизионно предаване: Колко дълго може да издържи орган извън тялото и да остане годен за трансплантация?
Зависи от органа. Засега времевият прозорец може да бъде между 4 и 36 часа. Но някой ден лекарите се надяват, че ще могат да поддържат органи в продължение на седмици.
Органи на лед
През 2018 г. са извършени повече от 36 500 трансплантации на органи само в САЩ, според Обединената мрежа за споделяне на органи (UNOS). Засега бъбреците са най-често трансплантираният орган, като през миналата година са извършени над 21 000 трансплантации. Следващите най-често трансплантирани органи са черният дроб, сърцето и белите дробове в този ред, последвани от панкреас, черва и мултиорганни трансплантации.
Повечето органи се поставят в "статично хранилище за студ", след като са събрани, което означава, че органът се депозира в охладител, пълен с лед, според доклад за 2019 г. в Journal of International Medical Research.
„Първоначалната идея за консервиране на студа много прилича на това, когато слагаме храната си в хладилника“, каза д-р Мингяо Лю, директор на Института по медицински науки и професор по хирургия, медицина и физиология в Университета в Торонто.
Преди да поставят орган в хладилно съхранение, лекарите първо промиват тъканта с "разтвор за консервиране", за да предпазят органа от увреждане, причинено от силния студ, заяви Лю пред Live Science.
При телесна температура клетките изпомпват химикали във и извън мембраните си, за да поддържат ниски концентрации на натрий и високи концентрации на калий в клетката. Но клетките, които са студени, не могат да изпомпват ефективно. Химикалите изтичат по мембраните им и с течение на времето изтичащите клетки набъбват с излишната течност, поддържайки сериозни щети. Консервационните разтвори помагат да се забави тази вреда, като се поддържат нива на натрий и калий. Тези разтвори също могат да съдържат хранителни вещества и антиоксиданти, за да поддържат клетките и да подтискат възпалението, каза Лю. В комбинация с лед и охладител, разтворите за консервиране могат да поддържат органите жизнеспособни часове след прибиране на реколтата.
При температури между 32 и 39 градуса по Фаренхайт (0 и 4 градуса по Целзий) клетъчният метаболизъм пада до около 5% от нормалната му скорост, така че тъканите изгарят през енергийните си запаси далеч по-бавно и се нуждаят от по-малко кислород, за да поддържат дейността си. Поради това охлаждането на орган помага да се забави появата на исхемия, състояние, при което тъканта става повредена или дисфункционална поради липса на кислород.
Поставянето на орган върху лед също разтяга ограничените запаси на енергия в неговите клетки, предотвратявайки натрупването на вредни метаболити и разграждането на тъканите на органа, според доклад за 2018 г. в Yale Journal of Biology and Medicine.
Сред често трансплантираните органи сърцата губят жизнеспособността си най-бързо, когато се съхраняват в охладител, каза д-р Брайън Лима, директор на операцията по трансплантация на сърце в Университетската болница North Shore в Манхасет, Ню Йорк. В идеалния случай сърцето не трябва да се поставя в статично студено съхранение за повече от 4 до 6 часа, каза той. На 4-часов час функцията на сърдечните клетки започва да се проваля и вероятността органът да не функционира в реципиента си се повишава драстично. Липсата на трансплантация на органи, известна като първична дисфункция на присадката, е "най-страшното усложнение", свързано с трансплантации на твърди органи, каза Лима.
"Сърцето ... е най-чувствително към липсата на приток на кръв", каза Лима. "От друга страна, бъбреците са много издръжливи." Прибраните бъбреци могат да останат жизнеспособни за 24 до 36 часа в студено съхранение, по-дълго от който и да е от другите четири най-големи четири органа за трансплантация. Белите дробове могат да останат жизнеспособни за 6 до 8 часа, каза Лима, а черният дроб може да остане в хладилно съхранение за около 12 часа, според д-р Джеймс Маркман, ръководител на отделението по трансплантация в Масачузетска болница в Бостън.
Алтернативен метод
Въпреки че е нискотехнологичен, методът за охлаждане на лед "предлага прост и ефективен начин за запазване и транспортиране на органи" и е широко използван от 60-те години на миналия век, според доклада на Лю от 2018 г. Но техниката не е без недостатъците си. Не само органите в студено съхранение губят жизнеспособност в рамките на часове, но и лекарите нямат начин да оценят качеството на охладените органи, каза Лю.
По принцип нито един обективен тест не може да каже на лекарите дали даден орган все още функционира, когато въпросният орган седи в хладилен охладител и клетъчният му метаболизъм се завива на бавно движение. Въпреки това, една алтернатива на студеното съхранение позволява на лекарите да проверяват органите преди да бъдат трансплантирани и тази опция може скоро да стане по-често срещана, казаха експерти от Live Science.
Този алтернативен метод за консервиране, известен като перфузия, включва свързване на събран орган към машина, която изпомпва богата на кислород и хранителни вещества през тъканите на органа, както би направило сърцето в организма, според доклада за 2018 г. от списание Yale , Докато се включва в машината, тъй като органът метаболизира енергия и произвежда отпадъци, нейните запаси от захар се попълват и токсичните му метаболити се отстраняват.
Преди хирурзите да вземат орган, сърцето на донора спира да изпомпва кислородна кръв за тъканта за определен период от време, което причинява увреждане. Поставянето на орган в перфузионна машина може да даде шанс на тъканта да се възстанови, каза Марман. В допълнение, клиницистите могат да се регистрират в органа, като наблюдават нивата на метаболитния лактат, циркулиращ в системата, каза той. Клетките използват лактат по време на нормални метаболитни функции, така че "ако органът работи добре, лактатът трябва да се изчисти" с течение на времето, каза Марман.
"Лактатът е в най-добрия случай груба метаболитна мярка за перфузия през тялото", но въпреки това той служи като превъзходна мярка в сравнение с очната ябълка на почти замръзнал орган преди трансплантацията, добави Лима. В зависимост от органа, лекарите могат също да оценят здравето на тъканта чрез други измервания, като например производство на жлъчка от черния дроб.
Може ли перфузията да поддържа органите здрави по-дълго?
Някои перфузионни системи все още изискват охлаждането на органа като част от процеса на консервиране, но в рамките на последните 20 години няколко изследователски групи са избрали да поддържат органа топъл и да заливат тъканите с топла кръв. При температури между 68 и 92 F (20 и 33 ° C) изолираните органи функционират толкова, колкото и в човешкото тяло. И двете студени и топли перфузионни системи са широко използвани в Австралия и САЩ, но повечето от тези устройства остават в клинични изпитвания в САЩ.
Въпреки това, една перфузионна система в САЩ направи заглавия през декември като част от първата по рода си трансплантация на сърце. Лекарите от медицински център в университета Дюк в Дърам, Северна Каролина, отстраниха сърцето на пациента, след като то спря да бие; след това те по същество са „реанимирали“ органа, използвайки топла перфузионна система, съобщава CNN. Обикновено сърцата се отстраняват от умрели от мозъка донори преди органът да спре да бие, за да се избегнат големи щети от исхемия. Лекарите преди това „реанимираха“ детските сърца в САЩ, но никога не бяха използвали системата на орган за възрастни. В страните, които използват системата от години, донорът на приемливи сърца се е разширил с около 30% до 40%, каза Лима.
"Ако това се превежда в Съединените щати, говорим за големи, големи числа", добави той.
Д-р Джейкъб Шрьодер, доцент в университета Дюк по хирургия и един от хирурзите, които помогнаха за извършването на забележителната сърдечна трансплантация, каза за CNN, че използването на системата в цялата страна може да "увеличи донорския пул и броя на трансплантациите с 30%".
Въпреки че донорът може да се разшири, състоянието на органите ще се подобри ли? Досега няколко проучвания директно сравняват по-хладното съхранение с перфузията, но анекдотично, перфузираните органи като цяло изглеждат по-добри.
Например, в едно изпитване, сравняващо чернодробна перфузионна система със стандартно студено съхранение, лекарите отхвърлиха само 16 перфузирани чернодробни, в сравнение с 32, които идват от охладители, и перфузираните органи изглеждаха по-малко повредени, според Stat News. Лю каза, че наблюдава подобни тенденции в собствената си работа с трансплантации на белите дробове. Лиу и неговите колеги разработиха "ex vivo перфузионна система" за белите дробове; преди въвеждането му по-малко от 20% от белите дробове донори бяха успешно трансплантирани в болницата на неговия университет. Сега програмата разшири дейността си със 70%, "с отлични резултати", според доклад за 2018 г.
Обикновено белите дробове остават прикачени към перфузионната система в продължение на 4 до 6 часа, но експерименталната работа с животински органи предполага, че перфузираните бели дробове могат да останат жизнеспособни за 12 до 18 и може би дори до 36 часа, каза Лю. Той добави, че някой ден орган може да бъде проникнат в продължение на седмици. Колкото по-дълго време органите могат да бъдат оставени в системата, толкова повече време лекарите ще трябва да поправят увредената тъкан. Лю и неговите колеги сега разследват как възпалението и клетъчната смърт могат да бъдат инхибирани в перфузираните бели дробове. Но в бъдеще може би органите биха могли да бъдат лекувани с терапии с генни или стволови клетки, докато са закачени на машина за перфузия, каза той.
Засега обаче повечето дарени органи все още пътуват до своите получатели, сгушени в охладители на топящ се лед. Защо?
"Съвсем честно, препятствието е цената", каза Лима. Перфузионната система за един орган може да струва няколко хиляди долара, което очевидно надминава цената на стандартен охладител, каза той. Тъй като малко проучвания сравняват перфузията със стандартното студено съхранение, не съществуват "данни за разрушаване на земята", които биха могли да убедят болниците да направят превключването в цялата страна.
Но като има предвид скорошния успех на сърдечната трансплантация на херцог, Лима каза, че перфузията може скоро да се превърне в стандарт за грижа.
