5 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

В последние десятилетия в хирургической практике все чаще стали применять различные виды трансплантации (пересадок) для замены больных тканей у человека (кровеносных сосудов, крови, костного мозга, кожи, роговицы глаза, кости и др.) и даже целых орга­нов (почек, поджелудочной железы, селезенки, печени, сердца и др.). Для того чтобы в нужный момент обеспе­чить необходимые ткани или органы, сначала рассчиты­вали на людей-доноров (дающих кровь или костный мозг), а чаще уповали на случай: вдруг окажется под рукой внезапно скончавшийся в результате катастрофы человек, у которого можно взять необходимые здоровые органы. Но на такие случаи трудно рассчитывать. Бес­спорно, значительно удобнее и практичнее иметь в на­личии для неотложной пересадки хранящиеся в течение известного периода времени необходимые ткани или ор­ганы. Это заставило ученых вспомнить о патентах при­роды — способности многих видов организмов впадать в анабиотическое состояние.

В этом отношении первые успехи были достигнуты довольно давно, при сохранении в течение длительного времени при низкой температуре мужских половых кле­ток (сперматозоидов), с целью использовать их для ис­кусственного осеменения сельскохозяйственных живот­ных, а ныне это применяется и в повседневной практике медицины (на этих интересных проблемах мы остано­вимся в следующих главах).

В 1951 г. профессор Б. Лайет сообщил, что ему уда­лось заморозить, кроме сперматозоидов, еще и ряд других биологических объектов. Наибольший интерес представ­ляют его опыты по замораживанию при температуре — 150°С красных клеток крови (эритроцитов) и сердца зародыша цыпленка. При быстром замораживании и быстром размораживании ученому удалось сохранить до 75% эритроцитов. В результате мгновенного воздействия при температуре —150°С на сердце зародыша цыпленка и последовавшего затем размораживания при температу­ре +40°С было установлено, что сердечная деятельность постепенно восстанавливается.

В 1958 г. французскому ученому Луи Рею удалось с помощью жидкого азота заморозить сердце зародыша цыпленка до — 196°С, причем перед этим его помещали в глицерин. Через некоторое время сердце стали согревать, и при температуре 37°С оно начало сокращаться.

За последние десятилетия в клинической практике резко возросла потребность в донорской крови. Во мно­гих странах мира созданы специальные центры, откуда можно в любое время получить кровь нужной группы крови и в необходимом количестве. Но сохранить жизне­способность крови — дело совсем непростое. Уже к концу первой недели кровь доноров портится, даже если ее со­храняют в холодильнике. Тогда ученые решили прибег­нуть к помощи глубокого замораживания. На сравни­тельно просто устроенных безъядерных клетках крови — эритроцитах, как на модели, изучались процессы, проис­ходящие при замораживании и размораживании. Выяс­нилось, что не все эритроциты остаются живыми после размораживания. Оказалось, что у них есть смертельные враги — кристаллики льда, образующиеся при темпера­туре от —3°С до —40°С, из-за которых клетки крови пов­реждаются и становятся биологически неполноценными.

Группа советских ученых разработала целый ряд ме­тодов эффективного замораживания и размораживания эритроцитной массы. Рентгеноструктурный анализ помог установить, что чем быстрее осуществляется охлаждение эритроцитной массы, тем меньше размеры образующихся кристалликов льда и, следовательно, меньше поврежде­ние эритроцитов. Надежным защитником от льда-разру­шителя оказался глицерин. Если эритроцитную массу погрузить в раствор глицерина, его молекулы проникают в эритроциты и образуют связи с молекулами воды, ко­торые значительно прочнее, чем связи между молекула­ми воды между собой. Именно это препятствует быстро­му росту правильной кристаллической решетки льда. Удалось установить, что один из лучших методов заклю­чается в том, чтобы эритроциты, помещенные в раствор, содержавший 10—12% глицерина, охлаждались бы с помощью жидкого азота до — 196°С за 1—2 мин, а размо­раживание осуществлялось за 40 с водой, подогретой до +45СС. Как выяснилось, более быстрое размораживание приводило к повреждению эритроцитов, ибо «врываю­щаяся» в эритроцит растаявшая вода в этом случае игра­ла разрушительную роль. Оказалось, что методы, разра­ботанные советскими учеными, сохраняют неповрежден­ными 85—95% замороженных эритроцитов, а их основ­ные показатели в день размораживания почти те же, что и в день замораживания. В результате многочисленных опытов удалось выявить одно исключительно важное об­стоятельство — продолжительность хранения практиче­ски не влияет на число эритроцитов, полностью восста­навливающих свои функции после размораживания. Профессор В. А. Аграненко и профессор Ф. Р. Виноград-Финкель вместе с группой своих сотрудников исследова­ли эритроциты, хранившиеся на протяжении 5 лет при температуре —70°С, и установили, что все это время за­мороженные с помощью холода эритроциты сохраняли все свои биологические свойства.

Размороженная эритроцитная масса имеет ряд пре­имуществ перед донорской цельной кровью, в которую обязательно добавляют консерванты, отнюдь не безвред­ные для организма. В большинстве случаев после пере­ливания размороженных, хорошо промытых эритроцитов у больных не наблюдалось отрицательных реакций, час­то возникающих даже после переливания свежей крови доноров. Кроме того, эритроцитная масса не содержит плазмы крови, а именно в ней развиваются вирусы ин­фекционного гепатита — тяжелого заболевания печени, часто поражающего людей, которым перелили натураль­ную кровь доноров. Если возбудитель гепатита останет­ся на поверхности эритроцитов, то при их промывании коварный вирус удаляется вместе с белковыми фракция­ми плазмы, лейкоцитами и тромбоцитами, к которым так­же чувствительны многие больные. Благодаря этим дос­тоинствам размороженной эритроцитной массы хирурги используют ее при операциях с искусственным кровооб­ращением.

В сентябре 1979 г. на советско-американском симпо­зиуме по проблемам переливания крови в Бетезде (США) профессор В. П. Осипов в своем докладе от имени со­трудников Всесоюзного научно-исследовательского института клинической и экспериментальной хирургии со­общил о результатах использования размороженной эротроцитной массы для заполнения аппарата искусст­венного кровообращения во время операции. Опыт воз­главляемой им лаборатории подтвердил, что и в этом случае размороженные эритроциты переносят кислород не хуже, чем эритроциты натуральной крови доноров, не вызывая при этом обычных осложнений. Весьма важно и другое наблюдение: промытые эритроциты, попавшие в организм больного, практически не изменяют сверты­ваемость крови, а это крайне важно, особенно после сложных операций (например, при операциях на серд­це).

В настоящее время консервирование крови, особенно ее компонентов (сыворотка крови, плазма крови, антигемофильная плазма, альбумин крови, глобулин и др.), широко используется в медицинской практике. Медицин­ские учреждения, оказывая неотложную медицинскую помощь, используют их для переливания крови при всех случаях острого сокращения объема циркулирующей крови, вызванных потерей крови. Некоторые продукты крови, полученные из отдельных составных частей кро­ви, имеют даже известные преимущества перед цельной кровью: у них более продолжительный срок годности в связи с возможностью сохранять их в анабиотическом состоянии не только путем замораживания и лиофилизации (высушивание в условиях вакуума) и — что особен­но важно — они не обладают изосерологическими особен­ностями (т. е. особенностями отдельных групп крови), благодаря чему их можно немедленно переливать в кро­веносную систему нуждающегося в этом человека или животного без опасений, что может возникнуть несовмес­тимость по группе крови.

В последнее время для продолжительного консерви­рования компонентов крови различные фирмы во многих странах сконструировали современную аппаратуру для автоматического замораживания в диапазоне от —10 до — 196°С (с помощью жидкого азота).

Но ученые на этом не остановились. Если возможно приводить в анабиотическое состояние клетки крови, по­чему же не попытаться осуществить то же самое с кост­номозговыми клетками, столь необходимыми при транс­плантации костного мозга — операции, известной под названием миелотрансфузии (пересадка костного мозга). Эта операция особенно необходима при серьезном нару­шении ряда важных функций гемопоэза (образования клеток крови), защитных механизмов и иммунитета. Именно такое нарушение наблюдается при лучевой бо­лезни, вызываемой вредным воздействием ионизирующих излучений. В подобных случаях самым эффективным средством лечения является пересадка костного мозга.

Французский врач Жаме впервые в мире решился осуществить пересадку костного мозга югославским фи­зикам, подвергшимся облучению от ядерного реактора, несмотря на то что его коллеги пытались убедить его в том, что такая операция опасна и бесполезна. К счастью, опыт удался и физиков удалось спасти. Это была настоя­щая сенсация.

Пересадка костного мозга оказалась эффективной и при многих врожденных генетических болезнях. Так, на­пример, несколько лет тому назад широкую известность получил случай с годовалым Морисом Илайсом из Ка­лифорнии. Врачи установили у ребенка врожденную агаммаглобулинемию. В его организме отсутствовала за­щитная система иммунитета, вследствие того что неко­торые белые кровяные тельца нормально не функциони­ровали. Жизнь ребенка несколько раз была на волоске. Исчерпав все возможные средства, врачи во главе с профессором Ричардом Стаймом решили применить ме­тод доктора Роберта Гуда из Миннесоты по пересадке костного мозга и таким образом ввести в организм боль­ного новую иммунную систему. С помощью шприца вра­чи извлекли из грудины его 13-летней сестры Тейми костный мозг. Взятое количество мозга содержало око­ло 2 млрд. жизненно важных для Мориса клеток кост­ного мозга. После успешной пересадки костного моз­га потекли дни напряженного ожидания. Так как систе­ма иммунитета у маленького Мориса в достаточной мере не функционировала, она не смогла отторгнуть клетки костного мозга его сестры, однако существовала реаль­ная опасность, что клетки сестры предпримут атаку на клетки брата, что приведет к фатальному исходу. Пос­ле длившегося некоторое время кризиса состояние боль­ного начало улучшаться, а исследование его белых кро­вяных клеток показало, что в них содержатся женские хромосомы (т. е. они представляют собой клетки его сестры), что доказывало одно: пересадка прошла успеш­но. Через 2 месяца Мориса выписали из больницы впол­не здоровым.

Вот почему решение проблемы длительной консер­вации костного мозга не терпит отлагательства. Кост­ный мозг, как кровь и компоненты крови, крайне важно сохранять как можно более длительное время,.приводя его в анабиотическое состояние путем замораживания, чтобы врач мог им воспользоваться в нужный момент.

Установлено, что при температуре +4°С клетки кост­ного мозга сохраняют жизнеспособность только в тече­ние суток. Для консервирования их на более длительное время специалисты пользуются способом замораживания при температуре от —76 до —80°С, добавляя вещество, легко проникающее через клеточную мембрану и удер­живающее внутриклеточную воду, например, 15—30%-ный глицерин или коллоид диметилсульфоксид. При по­степенном замораживании важно соблюдать определен­ный ритм, чтобы предотвратить гемолиз (разрушение) красных кровяных клеток, содержащихся в суспензии костного мозга, и сохранить в целости ядерные клетки костного мозга. Замороженный костный мозг сохраняет­ся в холодильнике при температуре —80°С и может ис­пользоваться 1—5 лет. Перед употреблением костномоз­говой материал размораживают на водяной бане при температуре +37°С. Размораживание можно проводить и медленно при температуре 0°С в течение 40—60 мин, что более благоприятно сказывается на сохранении в це­лости ядерных клеток.

В Ленинградском научно-исследовательском институ­те гематологии и переливания крови сконструирован ап­парат для замораживания костного мозга при темпера­туре — 196°С с помощью жидкого азота — для соответ­ствующих экспериментов и неотложных нужд клиник. Для более длительного хранения и замораживания боль­шего по объему количества костного мозга в Англии со­здан аппарат с автоматическим программным устройст­вом, работающим в диапазоне от +18 до —196°С.

Но ученые продолжают поиск. После того как им уда­лось с помощью глубокого замораживания консервиро­вать сперматозоиды, кровь и костномозговую ткань, они задумались над другой проблемой: возможно ли сохра­нять и другие виды тканей и даже целые органы? В этом отношении представляют интерес исследования, прове­денные советским фармакологом членом-корреспонден­том Академии наук СССР Н. П. Кравковым с отрезан­ными ушами кроликов и человеческими пальцами14. В артерию отрезанного кроличьего уха Н. П. Кравков с по­мощью специального аппарата вводил питательную жид­кость, насыщенную кислородом и подогретую до опре­деленной температуры, соответствующей температуре тела кролика. Питательная жидкость протекала по ар­терии всего уха, достигала капилляров, собиралась в ве­нах и капля по капле вытекала через перерезанную вмес­те с ухом ушную вену. Когда в питательную жидкость Н. П. Кравков добавлял адреналин (гормон надпочечни­ков), кровеносные сосуды сужались, медленнее пропус­кали питательную жидкость и скорость выделения ее замедлялась, а это доказывало, что ткань кровеносных сосудов еще жива. Мертвая ткань не могла бы реагиро­вать на адреналин. Оказалось, что при условии искусст­венного подкармливания кроличьего уха питательной жидкостью оно может жить очень долго. Если ухо по­местить под стеклянным колпаком над серной кислотой, которая является сильным водопоглощающим средст­вом, оно высыхает и становится похожим на пергамент. Такое ухо Н. П. Кравков сохранял в высушенном состоя­нии в течение 8 месяцев, затем увлажнял его и оставлял на некоторое время во влажной среде, после чего снова пропускал через его кровеносную систему питательную жидкость. Оказалось, что кровеносные сосуды отчетливо реагируют на адреналин — следовательно, живы.

Подобные опыты ученый проводил и с отрезанными пальцами человека. Их ткань оказалась тоже очень вы­носливой. Когда отрезанный край заливали парафином и прикрепляли к горлышку колбы, палец удавалось со­хранять под стеклянным колпаком в течение несколь­ких месяцев, если под колпаком оставляли немного воды и несколько капель эфира. Вода поддерживала опреде­ленный уровень влажности, а эфир препятствовал про­цессу загнивания. Кровеносные сосуды пальца отчетли­во реагировали на адреналин, ноготь продолжал расти, а при введении в него препарата пилокарпина (вызываю­щего потоотделение), кожа на пальце начинала выделять пот. Это доказывало, что ткани отрезанного пальца про­должали жить. После продолжительного высушивания и последующего увлажнения и в данном случае, как и при опыте с кроличьим ухом, кровеносные сосуды реаги­ровали на адреналин, следовательно, их ткань была жива.

Несмотря на огромные трудности, в наше время пере­садка органов стала действительностью. Уже тысячам больных пересадили почки. Если первые успехи были достигнуты только при пересадке почек, взятых у кров­ных родственников, то теперь положительные результа­ты получены при пересадке почек, взятых у трупа, ра­зумеется, при точном определении соответствия группы крови.

После знаменитой операции профессора Бернарда не прошло и двух десятилетий, а уже во многих странах сот­ням людей сделана пересадка сердца. Пересадка пе­чени уже не считается эпохальным событием, но все же число пациентов, перенесших эту операцию, еще невели­ко. Достигнутые успехи вселяют надежды на дальней­шее усовершенствование операций подобного рода. Из­вестно, что печень выполняет очень сложную и важную функцию — это настоящая биохимическая лаборатория для обмена веществ в организме. Уже осуществлены и первые попытки пересадки поджелудочной железы, что преследует цель радикально решить вопрос о лечении такого тяжелого заболевания, как диабет (сахарная бо­лезнь). Изучаются также возможности замены перифе­рических нервов, что даст возможность решить вопрос о пересадке конечностей и глаз.

Повседневной медицинской практикой в хирургиче­ских клиниках стала пересадка кожи, костей, кровенос­ных сосудов, роговицы глаза и др.

Многие из этих тканей и органов трансплантировали и до того, как новые криобиологические методы нашли широкое применение в медицинской практике. Чтобы по­лучить необходимые ткани и органы, в то время рассчи­тывали на случайное совпадение обстоятельств (напри­мер, при неотложной и жизненно необходимой операции нужный орган брали у случайно погибшего в катастрофе или внезапно скончавшегося, но не от инфекционной болезни, человека).

Во многих странах ученые в случае смерти от неин­фекционной болезни изымают у трупов здоровые ткани и органы, которые немедленно консервируют на длитель­ный период путем замораживания, т. е. переводят их в состояние анабиоза, чтобы использовать в будущем (речь идет о коже, роговице глаза, костях, щитовидной желе­зе, клапанах сердца и др.). В отношении этих органов и тканей утвердилось мнение, что проблема их замора­живания и многолетнего сохранения уже решена. Одна­ко вопрос относительно замораживания почек оказался более сложным. В лабораториях у мышей уже получены обнадеживающие результаты — замороженные почки за­тем пересаживали другим мышам, у которых почки уда­ляли, и они работали нормально. В исследовательской лаборатории Красного Креста США удалось заморозить почку кролика в жидком азоте путем витрификации, и орган полностью сохранил цвет и свежесть в отличие от замороженной обычным путем почки, которая темнеет и не выдерживает продолжительного хранения. Что каса­ется почек человека, то, согласно утверждению известно­го советского криобиолога профессора Н. С. Пушкаря, консервация почек человека с помощью холода тоже ста­ла реальностью (хотя пока только в течение 36 ч).

Недавно в прессе появилось сообщение, что японскому профессору Исаму Суда удалось сохранить в течение 203 дней замороженный мозг кошки и затем снова его «оживить». Перед замораживанием профессор Суда про­мыл, мозг, чтобы удалить кровь из кровеносных сосудов, а затем заполнил клетки 35%-ным раствором глицерина, чтобы они не разрушались, и наконец заморозил его до —20°С. «Оживляли» мозг при помощи крови, подогретой до 37°С. По мнению ученого, в будущем с помощью низ­ких температур станет возможным сохранять и впослед­ствии восстанавливать и другие органы животных и че­ловека.

В 1975 г. стали известны опыты и другого японского ученого Садзио Сумида (из Центральной национальной больницы в г. Фукуока) — известного специалиста в об­ласти замораживания крови. Ему удалось «вернуть к жизни» несколько сердец животных (мышей и крыс), со­хранявшихся более 2 лет в замороженном состоянии. По словам Сумиды, оживление сердец холоднокровных жи­вотных после продолжительного замораживания уже осу­ществлялось в Японии и в других странах, но «возвраще­ние к жизни» замороженных сердец теплокровных жи­вотных произошло впервые. Эти сердца заморозили в мае 1973 г. Животные были умерщвлены, и после того как их сердца промыли, чтобы удалить из них остатки крови путем введения раствора Рингера через сонную ар­терию, все еще живые сердца заморозили в сосуде с жид­ким азотом при —196°С. Сначала сердца охлаждали со скоростью ГС в минуту до температуры —80°С, а затем температуру быстро довели до —196°. Чтобы предотвра­тить повреждение клеток из-за образующихся кристалли­ков льда, в сердца ввели раствор глицерина. Разморажи­вали сердца в августе 1975 г., быстро заполняя их полос­ти раствором Рингера при температуре 40°С.

В настоящее время с помощью искусственного замо­раживания сохраняют в течение продолжительного сро­ка ряд органов и тканей, извлеченных из трупов в целях их пересадки в случае необходимости. На этой базе в не­которых странах созданы специальные центры, так назы­ваемые банки тканей, а по сути, это «банки запасных частей жизни» для человека.

В Советском Союзе существуют специальные центры (например, Институт проблем криобиологии и криомедицины Украинской академии наук), откуда можно полу­чить необходимые ткани и органы для пересадки и спа­сения жизни нуждающегося в них пациента.

Обычно органы и ткани берут у людей, погибших ча­ще всего в результате катастрофы или скончавшихся от незаразных болезней. Установлено, что некоторые ткани после смерти организма сразу не умирают и в течение нескольких часов сохраняют жизнеспособность. Именно это свойство тканей переживать смерть организма и ис­пользуется при их консервировании.

Благодаря успехам в области длительного сохранения тканей и органов стала возможной замена различных за­болевших органов и тканей человека. Возможно, уже не­далек тот день, когда эти революционные достижения перешагнут порог клиник и лабораторий и будут внедре­ны в широкую медицинскую практику, как это произош­ло с переливанием крови, пересадкой костного мозга, роговицы глаза, кожи и костей.

В последние годы достигнуты бесспорные успехи и в консервировании эмбрионов (зародышей) животных и человека с помощью глубокого замораживания (т. е. пе­ревода их в состояние анабиоза) и их последующего раз­мораживания и пересадки в организмы самок животных и женщин.

Эти вопросы, по существу, означают революцию в ме­дико-биологических науках, поэтому они вызывают осо­бый интерес и будут рассмотрены в следующих главах.