Όταν πρόκειται για χειρουργική επέμβαση μεταμόσχευσης οργάνων, οι γιατροί αγωνίζονται ενάντια στο ρολόι - και ο χρόνος δεν είναι στο πλευρό τους.
Μια ομάδα κλινικών πρέπει πρώτα να αφαιρέσει το όργανο από τον δότη του, με σύνολα χειροποίητων χεριών που συντονίζονται για να αφαιρέσουν τον ιστό από το σώμα. Οι γιατροί προετοιμάζουν έπειτα το συγκομισμένο όργανο για μεταφορά στον αποδέκτη του, ο οποίος μπορεί να διανύσει ώρες με το αεροπλάνο. Μόλις το όργανο φτάσει στον προορισμό του, η λειτουργία μεταμόσχευσης μπορεί τελικά να αρχίσει. και πάλι, οι χειρουργοί πρέπει να εργαστούν γρήγορα για να εξασφαλίσουν την ασφάλεια του ασθενούς και τη βιωσιμότητα του οργάνου.
Αυτή η περιγραφή μπορεί να κάνει τη χειρουργική επέμβαση μεταμόσχευσης οργάνων να ακούγεται σαν τηλεοπτικό δράμα, ενώ το ιατρικό προσωπικό γυρίζει μέσα από νοσοκομειακούς διαδρόμους που φέρουν ψύκτες γεμάτους με μέρη του σώματος. Αλλά όλα τα βιαστικά δημιουργούν μια ερώτηση που είναι πολύ πιο σημαντική από μια τηλεοπτική εκπομπή: Πόσο καιρό μπορεί ένα όργανο να διαρκέσει έξω από το σώμα και να παραμείνει κατάλληλο για μεταμόσχευση;
Εξαρτάται από το όργανο. Προς το παρόν, το χρονικό παράθυρο μπορεί να είναι μεταξύ 4 και 36 ωρών. Αλλά κάποια μέρα, οι γιατροί ελπίζουν να είναι σε θέση να διατηρούν όργανα για εβδομάδες στο τέλος.
Οργανα στον πάγο
Το 2018, περισσότερες από 36.500 μεταμοσχεύσεις οργάνων έγιναν μόνο στις ΗΠΑ, σύμφωνα με το United Network for Sharing Organ (UNOS). Μέχρι στιγμής, τα νεφρά ήταν το πιο συχνά μεταμοσχευμένο όργανο, με περισσότερα από 21.000 μεταμοσχεύματα να πραγματοποιούνται πέρυσι. Τα επόμενα συνηθέστερα μεταμοσχευμένα όργανα ήταν το ήπαρ, η καρδιά και ο πνεύμονας, με αυτή τη σειρά, ακολουθούμενα από μεταμοσχεύσεις παγκρέατος, εντέρου και πολυοργανισμών.
Τα περισσότερα όργανα τοποθετούνται σε «στατική ψυχρή αποθήκευση» μετά τη συγκομιδή τους, πράγμα που σημαίνει ότι το όργανο είναι κατατεθειμένο σε ψυγείο γεμάτο πάγο, σύμφωνα με μια έκθεση του 2019 στην Εφημερίδα της Διεθνούς Ιατρικής Έρευνας.
"Η αρχική ιδέα για συντήρηση κρύου είναι πολύ παρόμοια όταν βάζουμε τα τρόφιμά μας στο ψυγείο", δήλωσε ο Δρ. Mingyao Liu, διευθυντής του Ινστιτούτου Ιατρικής Επιστήμης και καθηγητής χειρουργικής, ιατρικής και φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο.
Πριν από την τοποθέτηση ενός οργάνου σε ψυχρή αποθήκη, οι γιατροί καθαρίζουν πρώτα τον ιστό με μια «λύση διατήρησης» για να προστατεύσουν το όργανο από ζημιές που προκαλούνται από το υπερβολικό κρύο, είπε ο Liu Live Science.
Στη θερμοκρασία του σώματος, τα κύτταρα αντλούν χημικά μέσα και έξω από τις μεμβράνες τους, προκειμένου να διατηρηθούν χαμηλές συγκεντρώσεις νατρίου και υψηλές συγκεντρώσεις καλίου μέσα στο κύτταρο. Αλλά τα κρύα κύτταρα δεν μπορούν να αντλήσουν αποτελεσματικά. Οι χημικές ουσίες διαρρέουν τις μεμβράνες τους και, με την πάροδο του χρόνου, τα διαρρέοντα κύτταρα διογκώνονται με υπερβολικό υγρό, υποφέροντας σοβαρές βλάβες. Τα διαλύματα διατήρησης συμβάλλουν στην καθυστέρηση αυτής της βλάβης διατηρώντας τα επίπεδα νατρίου και καλίου υπό έλεγχο. Αυτά τα διαλύματα μπορούν επίσης να περιέχουν θρεπτικά συστατικά και αντιοξειδωτικά για τη διατήρηση των κυττάρων και την υποτονικότητα της φλεγμονής, ανέφερε ο Liu. Σε συνδυασμό με πάγο και ψυγείο, τα διαλύματα συντήρησης μπορούν να διατηρήσουν τα όργανα βιώσιμα για ώρες μετά τη συγκομιδή.
Σε θερμοκρασίες μεταξύ 32 και 39 βαθμών Φαρενάιτ (0 και 4 βαθμοί Κελσίου), ο κυτταρικός μεταβολισμός πέφτει στο 5% περίπου του φυσιολογικού ρυθμού, έτσι οι ιστοί καίγονται μέσα από τα αποθέματα ενέργειας πολύ αργότερα και απαιτούν λιγότερο οξυγόνο για να διατηρήσουν τη δραστηριότητά τους. Εξαιτίας αυτού, η ψύξη ενός οργάνου βοηθά στην καθυστέρηση της εμφάνισης της ισχαιμίας, μια κατάσταση στην οποία ο ιστός καθίσταται κατεστραμμένος ή δυσλειτουργικός λόγω έλλειψης οξυγόνου.
Η τοποθέτηση ενός οργάνου σε πάγο επεκτείνει επίσης τα περιορισμένα ενεργειακά αποθέματα των κυττάρων του, αποτρέποντας τους επιβλαβείς μεταβολίτες να δημιουργούν και να καταστρέφουν τους ιστούς του οργάνου, σύμφωνα με μια έκθεση του 2018 στο Yale Journal of Biology and Medicine.
Μεταξύ των κοινά μεταμοσχευμένων οργάνων, οι καρδιές χάνουν τη βιωσιμότητα το ταχύτερο όταν αποθηκεύονται σε ένα ψυγείο, δήλωσε ο Δρ Brian Lima, διευθυντής της χειρουργικής επέμβασης μεταμόσχευσης καρδιάς στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο North Shore στο Manhasset της Νέας Υόρκης. Στην ιδανική περίπτωση, μια καρδιά δεν πρέπει να τοποθετηθεί σε στατική ψυκτική αποθήκευση για περισσότερες από 4 έως 6 ώρες, είπε. Στο 4ωρο σημάδι, η λειτουργία των καρδιακών κυττάρων αρχίζει να αποτυγχάνει και η πιθανότητα ότι το όργανο θα παρουσιάσει δυσλειτουργία στον λήπτη του αυξάνεται δραματικά. Η αποτυχία οργάνων μεταμόσχευσης, γνωστή ως πρωτογενής δυσλειτουργία του μοσχεύματος, είναι η "πιο φοβισμένη επιπλοκή" που σχετίζεται με μεταμοσχεύσεις στερεών οργάνων, δήλωσε η Λίμα.
"Η καρδιά ... είναι πιο ευαίσθητη στην έλλειψη ροής αίματος", δήλωσε η Λίμα. "Τα νεφρά, από την άλλη πλευρά, είναι πολύ ανθεκτικά." Οι συγκομιδόμενοι νεφροί μπορούν να παραμείνουν βιώσιμοι για 24 έως 36 ώρες σε ψυχρή αποθήκευσή τους, περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο από τα τέσσερα ανώτατα όργανα μεταμόσχευσης. Οι πνεύμονες μπορούν να παραμείνουν βιώσιμοι για 6 έως 8 ώρες, δήλωσε η Λίμα και το ήπαρ μπορεί να παραμείνει σε ψυχρή αποθήκη για περίπου 12 ώρες, σύμφωνα με τον Δρ Τζέιμς Μαρκμάν, επικεφαλής της Διεύθυνσης Μεταμόσχευσης στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης στη Βοστώνη.
Μια εναλλακτική μέθοδος
Αν και χαμηλής τεχνολογίας, η μέθοδος του ψυγείου πάγου "προσφέρει έναν απλό και αποτελεσματικό τρόπο διατήρησης και μεταφοράς οργάνων" και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως από τη δεκαετία του 1960, σύμφωνα με την έκθεση του Liu του 2018. Αλλά η τεχνική δεν είναι χωρίς τα μειονεκτήματά της. Όχι μόνο τα όργανα σε ψυχρή αποθήκη χάνουν βιωσιμότητα μέσα σε λίγες ώρες, αλλά και οι γιατροί δεν έχουν κανένα τρόπο να αξιολογήσουν την ποιότητα των ψυγμένων οργάνων, είπε ο Liu.
Βασικά, κανένα αντικειμενικό τεστ δεν μπορεί να πει στους κλινικούς ιατρούς εάν ένα όργανο εξακολουθεί να λειτουργεί όταν το εν λόγω όργανο κάθεται σε ψυχρό ψυγείο, ενώ ο κυτταρικός του μεταβολισμός σβήνει σε αργή κίνηση. Ωστόσο, μια εναλλακτική λύση στην ψυκτική αποθήκευση επιτρέπει στους γιατρούς να ελέγχουν τα όργανα προτού μεταμοσχευθούν και αυτή η επιλογή μπορεί σύντομα να γίνει πιο συνηθισμένη, λένε οι ειδικοί στην Live Science.
Αυτή η εναλλακτική μέθοδος συντήρησης, γνωστή ως διάχυση, περιλαμβάνει τη σύζευξη ενός συλλεγέντος οργάνου σε μια μηχανή που αντλεί υγρό πλούσιο σε οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά μέσω των ιστών του οργάνου, όπως θα έκανε η καρδιά στο σώμα, σύμφωνα με την αναφορά 2018 του περιοδικού Yale . Ενώ συνδέεται με το μηχάνημα, καθώς το όργανο μεταβολίζει την ενέργεια και παράγει απόβλητα, τα αποθέματα ζάχαρης του αναπληρώνονται και οι τοξικοί μεταβολίτες του απομακρύνονται.
Πριν οι χειρουργοί συγκομίσουν ένα όργανο, η καρδιά του δότη σταματά να αντλεί οξυγονωμένο αίμα στον ιστό για μια χρονική περίοδο, γεγονός που προκαλεί βλάβη. Η τοποθέτηση ενός οργάνου σε μια μηχανή διάχυσης μπορεί να δώσει στον ιστό την ευκαιρία να αναρρώσει, ανέφερε ο Markmann. Επιπλέον, οι κλινικοί γιατροί μπορούν να ελέγξουν το όργανο παρακολουθώντας τα επίπεδα του μεταβολίτη γαλακτικού που κυκλοφορεί στο σύστημα, είπε. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν γαλακτικό κατά τη διάρκεια των φυσιολογικών μεταβολικών λειτουργιών, οπότε «αν το όργανο λειτουργεί καλά, το γαλακτικό θα πρέπει να καθαριστεί» με την πάροδο του χρόνου, ανέφερε ο Markmann.
"Το γαλακτικό είναι στην καλύτερη περίπτωση ένα ακατέργαστο μεταβολικό μέτρο της διάχυσης μέσω του σώματος", αλλά εξακολουθεί να χρησιμεύει ως ανώτερο μέτρο σε σύγκριση με το μάτι που βγαίνει σε ένα σχεδόν παγωμένο όργανο πριν από τη μεταμόσχευση, πρόσθεσε η Λίμα. Ανάλογα με το όργανο, οι γιατροί μπορούν επίσης να αξιολογήσουν την υγεία του ιστού με άλλες μετρήσεις, όπως η παραγωγή χολής από το ήπαρ.
Θα μπορούσε η διάχυση να κρατήσει τα όργανα υγιή για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα;
Ορισμένα συστήματα αιμάτωσης εξακολουθούν να απαιτούν να κρυώσει το όργανο ως μέρος της διαδικασίας συντήρησης, αλλά μέσα στα τελευταία 20 χρόνια, αρκετές ερευνητικές ομάδες επέλεξαν να διατηρήσουν το όργανο ζεστό και να πλημμυρίσουν τους ιστούς με ζεστό αίμα. Σε θερμοκρασίες μεταξύ 68 και 92 F (20 και 33 C), τα απομονωμένα όργανα λειτουργούν πολύ όπως κάνουν στο ανθρώπινο σώμα. Τόσο τα ψυχρά όσο και τα θερμά συστήματα διάχυσης χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως στην Αυστραλία και την Ηνωμένο Βασίλειο, αλλά οι περισσότερες από αυτές τις συσκευές παραμένουν σε κλινικές δοκιμές στις Η.Π.Α.
Ωστόσο, ένα σύστημα αιμάτωσης στις ΗΠΑ έκανε τίτλους τον Δεκέμβριο ως τμήμα μιας πρώτης μεταμόσχευσης καρδιάς. Οι γιατροί στο ιατρικό κέντρο του πανεπιστημίου Duke στο Durham της Βόρειας Καρολίνας αφαιρούν την καρδιά του ασθενούς μετά από να σταματήσει να χτυπάει. Στη συνέχεια, ουσιαστικά "επανενιστούσαν" το όργανο χρησιμοποιώντας ένα ζεστό σύστημα διάχυσης, ανέφερε το CNN. Συνήθως, οι καρδιές απομακρύνονται από τους νεκρούς δότες πριν το όργανο σταματήσει να χτυπάει, για να αποφύγει εκτεταμένες βλάβες από την ισχαιμία. Οι γιατροί είχαν προηγουμένως "αναζωογονήσει" τις παιδικές καρδιές στις Η.Π.Α., αλλά δεν είχαν χρησιμοποιήσει ποτέ το σύστημα σε ένα όργανο ενηλίκων. Σε χώρες που έχουν χρησιμοποιήσει το σύστημα εδώ και χρόνια, η δεξαμενή των αποδεκτών καρδιών έχει επεκταθεί κατά περίπου 30% έως 40%, δήλωσε η Λίμα.
"Αν αυτό μεταφράζεται στις Ηνωμένες Πολιτείες, μιλάμε για μεγάλους, μεγάλους αριθμούς", πρόσθεσε.
Ο Δρ Jacob Schroder, επίκουρος καθηγητής χειρουργικών επεμβάσεων του Πανεπιστημίου του Δούκα και ένας από τους χειρουργούς που βοήθησαν στην πραγματοποίηση της μεταμόσχευσης καρδιάς, δήλωσε στο CNN ότι η χρήση του συστήματος σε εθνικό επίπεδο θα μπορούσε να αυξήσει κατά 30% την ποσότητα του δότη και τον αριθμό των μοσχευμάτων.
Αν και η ομάδα των χορηγών μπορεί να επεκταθεί, θα βελτιωθεί η κατάσταση των οργάνων; Μέχρι στιγμής, λίγες μελέτες έχουν συγκρίνει άμεσα την ψυκτική αποθήκευση με τη διάχυση, αλλά ανεκδοτικά, τα διαπερνόμενα όργανα γενικά φαίνεται να ταιριάζουν καλύτερα.
Για παράδειγμα, σε μια δοκιμή που συγκρίνει ένα σύστημα διάχυσης του ήπατος με την κανονική ψυχρή αποθήκευση, οι γιατροί απέρριψαν μόνο 16 ερυθροποιημένα ήπατα, σε σύγκριση με τα 32 που προήλθαν από τους ψύκτες και τα διαχυμένα όργανα εμφανίστηκαν λιγότερο κατεστραμμένα, σύμφωνα με το News News. Ο Liu δήλωσε ότι έχει παρατηρήσει παρόμοιες τάσεις στη δουλειά του με μεταμοσχεύσεις πνευμόνων. Ο Liu και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν ένα "ex vivo σύστημα αιμάτωσης" για τους πνεύμονες. πριν από την εισαγωγή του, λιγότερα από το 20% των πνευμόνων δότη μεταμοσχεύτηκαν με επιτυχία στο νοσοκομείο του πανεπιστημίου. Τώρα, το πρόγραμμα έχει επεκτείνει τη δραστηριότητά του κατά 70%, "με εξαιρετικά αποτελέσματα", σύμφωνα με μια έκθεση του 2018.
Συνήθως, οι πνεύμονες παραμένουν συνδεδεμένοι στο σύστημα διάχυσης για 4 έως 6 ώρες, αλλά η πειραματική εργασία με όργανα των ζώων υποδηλώνει ότι οι πνευμονικοί πνεύμονες θα μπορούσαν να παραμείνουν βιώσιμοι για 12 έως 18 και ίσως έως και 36 ώρες. Πρόσθεσε ότι, μια μέρα, ένα όργανο θα μπορούσε να διοχετευθεί για εβδομάδες. Όσο περισσότερο μπορούν να παραμείνουν όργανα στο σύστημα, τόσο περισσότεροι κλινικοί ιατροί θα πρέπει να αποκαταστήσουν τον κατεστραμμένο ιστό. Ο Liu και οι συνάδελφοί του ερευνούν τώρα πώς η φλεγμονή και ο κυτταρικός θάνατος μπορούν να ανασταλούν στους πνευμονικούς πνεύμονες. Αλλά στο μέλλον, ίσως τα όργανα θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν με θεραπείες γονιδίων ή βλαστοκυττάρων, ενώ θα ήταν συνδεδεμένα με μια μηχανή διάχυσης, είπε.
Προς το παρόν, ωστόσο, τα περισσότερα δωρεά όργανα εξακολουθούν να ταξιδεύουν στους αποδέκτες τους, που βρίσκονται σε ψυγεία με τήξη πάγου. Γιατί;
"Πολύ ειλικρινά, το εμπόδιο είναι το κόστος", είπε η Λίμα. Ένα σύστημα διάχυσης για ένα μόνο όργανο μπορεί να κοστίσει αρκετές χιλιάδες δολάρια, κάτι που προφανώς ξεπερνά την τιμή ενός κανονικού ψύκτη, είπε. Δεδομένου ότι λίγες μελέτες έχουν συγκρίνει τη διάχυση με την κλασσική αποθήκευση σε ψυχρό περιβάλλον, δεν υπάρχουν "δεδομένα καταστροφής της γης" που θα μπορούσαν να πείσουν τα νοσοκομεία να κάνουν τον διακόπτη σε εθνικό επίπεδο.
Ωστόσο, δεδομένης της πρόσφατης επιτυχίας της μεταμόσχευσης καρδιάς του Δούκα, η Λίμα είπε ότι η διάχυση μπορεί σύντομα να γίνει το πρότυπο της περίθαλψης.
