Пересадка органов и кровеносных сосудов
Алексис Каррель
Если встанет вопрос: «Назовите открытие, которое краеугольным камнем легло в основу здания всей современной трансплантологии и сердечно-сосудистой хирургии», то ответ, несомненно, будет: «Работа биолога и хирурга Марии Йозефа Аугуста Карреля-Биллиарда, нобелевского лауреата из французского Лиона». Алексис Каррель открыл способ сшивания поврежденных кровеносных сосудов так, чтобы обеспечить беспрепятственный кровоток в месте шва и одновременно предотвратить послеоперационное кровотечение, тромбозы, вторичные рубцовые изменения и сужение сосуда.
Это открытие сделало возможной реконструкцию сосудов, когда поврежденный участок сосуда удаляется и заменяется другим, здоровым. Каррель разработал способы консервации и хранения в течение нескольких суток участков кровеносных сосудов, артерий, вен и органов, подготовленных для пересадки.
Свой путь к нобелевскому открытию Каррель начал с экспериментальной работы. Он удачно пересаживал целые органы животных: долю щитовидной железы, яичники, селезенку, почку, обе почки, а однажды даже удачно пересадил собаке лапу. Тем самым ученый доказал, что пересаженные органы могут приживаться и выполнять свои функции.
Нобелевская премия Алексису Каррелю была присуждена в 1912 году «в знак признания его работы по сосудистому шву и трансплантации кровеносных сосудов и органов».
Эта аутотрансплантация сосудов стала основой многочисленных высокотехнологичных операций, которые делают и в настоящее время. Например, при проведении операции коронарного шунтирования поврежденную коронарную артерию заменяют полноценной веной, взятой с ноги того же пациента. Результаты открытий Карреля были использованы при разработке аппаратов искусственного дыхания и кровообращения, они легли в основу современной сосудистой хирургии.
Операции на сосудах вошли в широкую практику после 1940-х годов, когда стали доступны антибиотики и антикоагулянты. Трансплантация же органов от одного человека другому стала возможной после открытия средства, которое предупреждает отторжение пересаженного органа (см. главу «Как усмирить иммунитет при трансплантации органов»).
До открытия метода Карреля в течение долгого времени велись поиски способа, как закрыть рану в стенке кровеносного сосуда, не прерывая кровообращение в конечности и, соответственно, не провоцируя риска последующей гангрены и ампутации. Если сосуд был разрезан в результате травмы или ранения, необходимо было быстро соединить его края, чтобы восстановить кровообращение. Чаще всего в таких случаях накладывали швы, но использовали также трубочки из кости или из рассасывающегося металла — серебра или золота. Эти трубочки помещали в поврежденную артерию, или же, наоборот, артерия была помещена в них. Однако эти и другие процедуры давали нестабильные результаты. Каррель стал первым, кто изобрел надежный метод сшивания сосудов. Этот французский хирург накладывал на разорванный сосуд три фиксирующих стежка на равном расстоянии. Это превращало крайне неудобное для сшивания круглое отверстие сосуда в треугольное. Затем Алексис Каррель легко сшивал края сосудов обычными хирургическими круглыми иглами — просто очень тонкими. В них были продеты шелковые нити. Одной из главных проблем при работе с сосудами было образование тромбов. Чтобы избежать ее, Каррель покрывал инструменты и нитки парафином.
Надо сказать, что отец Карреля занимался производством шелка, а маленький Алексис с детства учился вышивать шелковыми нитями и весьма преуспел в этом. Так довольно странное для мальчика умение привело его в 1902 году к первым научным публикациям на тему замены и реконструкции поврежденных сосудов, а затем — и к удачным экспериментам по трансплантации, которые потрясли мир.
Метод Карреля оказался надежным и эффективным, поскольку он защищал от послеоперационных кровотечений. А самое главное — в месте шва не образовывался стеноз, то есть сужение сосуда, которое обычно приводит к частичному или полному нарушению его проходимости.
Завершив обучение во Франции, Каррель переехал в Канаду, намереваясь заняться животноводством. Однако он так и не успел поменять профессию и стать фермером, потому что его пригласили на кафедру физиологии Чикагского университета на должность ассистента. Здесь с 1904 по 1906 год он усовершенствовал свою хирургическую технику и провел первые операции по трансплантации органов — они стали возможны благодаря разработанному им методу сшивания сосудов и, конечно же, благодаря наработанному мастерству.
В Чикаго, а затем и в Институте Рокфеллера в Нью-Йорке Каррель продолжал совершенствовать свой метод не только на крупных, но и на самых мелких сосудах. Ему удалось заменить участок артерии отрезком вены такой же длины. Он восстанавливал отверстия в стенке сосуда животного тканями из другого сосуда, кусочками склеры, а также сосудами, взятыми у других животных, и даже трубочкой из обычной резины. Результаты оказались удовлетворительными и через месяцы, и даже спустя несколько лет.
Чтобы всегда иметь под рукой материал для замены участка сосуда, Каррель экспериментировал с их сохранением: держал в холодильнике, в физиологическом растворе соли и в растворе Локка, то есть в вазелине на льду. Даже через несколько месяцев ткани оставались в идеальном состоянии. Если же сосуд стерилизовали (например, кипячением) или консервировали (формалином или любым другим методом), он становился непригодным для трансплантации. Найдя оптимальные условия для хранения трансплантационного материала, Каррель смог проделать свои знаменитые эксперименты: пересадить от одного животного другому половину щитовидной железы, селезенку, яичники, почки — и они продолжали функционировать. В девяти из четырнадцати случаев, когда почки были вырезаны, промыты струей воды, а затем снова вшиты, животные жили в течение длительного времени после операции. Собака, которой удалили обе почки и трансплантировали одну чужую, через два с половиной года умерла. Но причиной смерти стало кишечное заболевание, никак не связанное с этой операцией. Что касается трансплантированной почки, то при обследовании она оказалась нормальной.
Каррель, не принявший в свое время гражданство ни Канады, ни США, в 1941 году был отозван из США во Францию в связи с началом Второй мировой войны. Он служил в медицинских частях французской армии и использовал свой метод сшивания сосудов при лечении раненых солдат.
Надо сказать, что на этом этапе биография Марии Йозефа Аугуста Карреля-Биллиарда не совсем однозначна. Во время войны он не отказывался сотрудничать с нацистами — и это у многих вызывает противоречивые чувства. Например, не так давно улица, названная в честь ученого, была переименована. Что касается его имени, то оно вспоминается все реже — в отличие от его открытия, которым пользуются все современные трансплантологи.
Один из известных опытов Карреля — культивирование живых тканей в лабораторных условиях — имеет непосредственное отношение к теме продления жизни. Каррель с коллегами брал кусочек соединительной ткани сердца куриного эмбриона и помещал в питательную среду. Клетки продолжали жить и размножаться все то время, пока им обновляли питательную среду. Культивирование клеток привлекло всеобщий интерес: в результате линию клеток соединительной ткани поддерживали в течение 24 лет — культура пережила самого ученого.
В этом эксперименте явно был нарушен предел Хейфлика (см. главу «Теломера, преодолевшая предел Хейфлика»), кроме того, это происходило с делением нормальных незлокачественных клеток. Однако позже была указана некорректность этого эксперимента: оказывается, при обновлении питательной среды в ней оказывались молодые клетки соединительной ткани сердца куриного эмбриона. За счет них культура постоянно обновлялась. Так была восстановлена незыблемость предела Хейфлика.
