В статье авторы рассматривают виды, основные проблемы трансплантации и современные методы их решения.
Ключевые слова: трансплантация, трансплантат, органы и ткани, иммунные реакции, биопечать.
Организм человека — сложный и очень хрупкий механизм, в котором нередко случаются «поломки» и «сбои». Зачастую, их можно исправить, однако иногда лечение невозможно, приходится заменять имеющуюся ткань или орган на другой. В этом случае возникает необходимость в трансплантации — процедуры приживления отдельной ткани или целого органа, необходимость которой возникла в связи с необратимым повреждением или функциональной несостоятельностью структуры, на место которой помещают собственную или взятую у другого организма ткань (или орган) [5]. Цель трансплантации — замена дефектного участка ткани или органа и стимуляция регенерации данного участка.
В зависимости от происхождения пересаживаемых тканей различают 4 типа трансплантации. В случае если донором и реципиентом является один и тот же человек, имеет место аутотрансплантация. Данный вид применим в пластических операциях (пересадка жировой ткани для разглаживания морщин и выравнивания контуров лица), стоматологии (восстановлении утраченного зуба), ортопедии (использование костного трансплантата), переливании собственной крови больного при кровотечении или перед операцией, на случай возникновения необходимости переливания в момент оперативного вмешательства. Значительным преимуществом данного вида является отсутствие тканевой несовместимости, благодаря чему трансплантат не подвергается иммунной реакции [2]. Другой вид — аллотрансплантация — пересадка тканей или органа от особи того же вида, что и реципиент. Применим при приживлении донорской почки, костного мозга, зубов, мягких тканей, крови и её компонентов; Реже применяется при пересадке B- клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, что является необходимым реципиенту, больному сахарным диабетом, гепатоцитов при острой печеночной недостаточности, тканей головного мозга. При гетеротрансплантации донор и реципиент — это представители разных видов одного рода. Данный вид не нашёл широкого применения, однако были попытки пересадки яичников, семенников, селезёнки и других органов с целью стимуляции омоложения. Ксенотрансплантация — приживление, при котором донор и реципиент относятся к разным отрядам. На данный момент широко используют при замене роговицы глаза человека на роговицу свиньи.
Однако на данный момент существует большое количество проблем, с которыми сталкиваются врачи при трансплантации. Аутотрансплантация, к сожалению, не может обеспечить человека всеми необходимыми органами. В случае нарушения работы жизненно важных органов возникает необходимость в аллотрансплантации. В такой ситуации мы сталкиваемся с одной из главных проблем трансплантации — необходимо подобрать донора, который будет максимально совместим с реципиентом и будет соответствовать всем требованиям. Основными критериями при подборе являются группа крови донора и реципиента, соответствие иммунных генов, роста, веса, возраста и пола, отсутствие у донора трансмиссивных инфекций: сифилиса, ВИЧ, гепатита В и С [3]. В случае неверного иммунологического подбора возникает тканевая несовместимость — иммунная реакция организма на трансплантат, что приведет к отторжению пересаженного органа или ткани и его гибели. В ее основе лежат защитные реакции, которые могут привести к гибели трансплантата через несколько дней или недель после пересадки. В связи с этим возникает необходимость подавление иммунитета с помощью физических факторов или химических веществ — использование иммунодепрессантов [4]. Это могут быть гормональные и химиотерапевтические препараты, рентгеновское излучение, удаление у реципиента лимфоидных органов, ответственных за иммунные реакции (тимус, селезенка, лимфатические узлы данного этого региона). Для того чтобы избежать отторжения в течение всей жизни реципиент должен применять иммунноподавляющие препараты.
Другой проблемой является сложность подготовки донора и реципиента к операции, в частности очистка крови, и проведение постоперационной терапии и реабилитации, имеющих важное значение в приживлении органа.
Значительной проблемой остается наличие противопоказаний к трансплантации у реципиента. К ним можно отнести онкологических больных, поскольку после радикального лечения опухоли должно пройти не менее двух лет. Или, например, при пересадке почки, противопоказание могут послужить воспалительные процессы, способствующие активации иммунитета.
Однако не только эти проблемы препятствуют активной пересадке органов и тканей. Такого рода операции являются дорогостоящими, поэтому доступны не всем. Не менее важным является нехватка донорских органов. Наилучшие результаты достигаются при трансплантации от живых доноров, но не все нуждающиеся имеют более молодых кровных родственников, способных без риска для здоровья отдать орган. [1] Ждать донорский орган, например почку, можно от нескольких дней до нескольких лет. Во всем мире в листе ожидания донорских органов стоят сотни тысяч людей. Кроме того, наблюдается тенденция снижения числа доноров и увеличения числа нуждающихся в донорских органах.
Данная проблема частично решена благодаря современным технологиям. Развитие науки и техники позволяют создавать новые и абсолютно идентичные клеткам реципиента по антигенному составу ткани и органы. Это легло в основу биопринтинга — активно развивающегося направления регенеративной медицины, сходного по своему функционированию с технологией 3-D печати. Данная технология позволяет печатать простые ткани, например кровеносные и лимфатические сосуды. Объемная модель получается за счет послойного наращивания так называемых биочернил, в состав которых входят живые клетки. Основу данного материала создают гидрогели (богатые водой молекулы), которые смешиваются с клетками реципиента или донора и химическими веществами, способствующими размножению этих клеток. Получаются тканевые сфероиды. Предпочтительнее использовать стволовые клетки жировой ткани пациента, что связано с простотой их получения и возможностью извлечения большого количества за одну процедуру липосакции. Кроме того, они легко дифференцируются в гладкую мышечную ткань, а созданные из сфероидов структуры способны к сокращению. Рост, размножение и развитие клеток происходит в жестких условиях, обеспечиваемых биореакторами. Далее применяют микроэкструзионную печать (это наиболее популярный метод). Биочернила загружают в емкость принтера, затем пропускают через круглое сопло экструдера или печатающей головки. На выходе получаем тонкую нить — филамент, который наносится на плоскую поверхность или в жидкую среду в порядке, определенном компьютерным изображением. Далее необходимо время для стабилизации, затвердевания полученной структуры. Если процесс проходит успешно, то клетки структуры начинают вести себя так же, как и клетки заданной ткани. На данный момент были проведены успешные исследования по трансплантации менисков, мочевого пузыря и регенерации нервов при пересадке ткани у крыс; были созданы искусственные легкие, кожа, хрящи и полифункциональные почки, печень и сердце. Однако на данном этапе наибольшее затруднение вызывает обеспечение полученного органа кислородом и питательными веществами. Сейчас ведутся разработки технологий по встраиванию кровеносных сосудов в полученные ткани органа. Поскольку на данный момент это невозможно, наилучшие результаты были достигнуты в печати плоских и полых клеточных структур. Несмотря на то, что сейчас данные технологии не используются на людях и являются объектом исследовательских лабораторий, а не клиник, уже сейчас можно считать технологии биопринтинга будущим медицины.
Таким образом, трансплантация — очень важная часть лечения людей с поврежденными или функционально неполноценными органами или тканями. Существует несколько видов пересадки, наиболее успешным из которых является аутотрансплантация. При использовании других видов мы сталкиваемся с необходимостью тщательного подбора доноров для обеспечения наилучшей иммунной совместимости. После проведения трансплантации, для подавления иммунитета, реципиент должен принимать иммунодепрессанты, в противном случае произойдет отторжение трансплантата (это может произойти и при неправильном подборе донора). Основной проблемой является недостаток донорских органов. Ее решают, создавая искусственные органы, в том числе при помощи биопечати. Однако, пока этот метод находится в стадии разработки и усовершенствования, применяют донорские органы, не только от живых людей, но и от трупов. В настоящее время посмертное донорство органов и тканей — единственная возможность обеспечить трансплантатом большое количество пациентов, нуждающихся в трансплантации.
Литература:
- Большая медицинская энциклопедия, под редакцией Б. В. Петровского М.: Советская энциклопедия, 1988. — С. 282.
- Демихов В. П. Пересадка жизненно важных органов, М., 1960
- Пересадка органов и тканей человека, под ред Ф. Рапапорта и Ж. Доссе, пер. с англ., М., 1973
- Чумаков В. И. и др. Синдром отторжения при трансплантации почки, М., 1982.
- Медицинский словарь [Электронный ресурс] URL: sbiblio.com/biblio/content.aspx?dictid=33&wordid=177926
