Elinsiirtoleikkauksissa lääkärit kilpailevat kelloa vastaan - ja aika ei ole heidän puolellaan.
Kliinisen ryhmän on ensin poistettava elin luovuttajaltaan, hansikas käsisarjat, jotka koordinoivat kudoksen hienovaraista poistamista kehosta. Lääkärit valmistelevat sitten korjatun elimen kuljetusta varten vastaanottajalle, joka voi olla tunnin päässä lentokoneesta. Kun elin on saavuttanut määränpäähänsä, elinsiirto voidaan lopulta aloittaa; taas kirurgien on työskenneltävä nopeasti varmistaakseen sekä potilaan turvallisuuden että elimen elinkelpoisuuden.
Tämä kuvaus voi saada elinsiirtokirurgian kuulostamaan TV-draamalta, kun lääketieteellinen henkilökunta sprinting läpi sairaalan käytävillä kuljettaen jäähdyttimet pakattu ruumiin osia. Mutta kaikki kiirehtii herättää kysymyksen, joka on paljon tärkeämpi kuin televisio-ohjelma: Kuinka kauan elin voi kestää kehon ulkopuolella ja pysyä siirrettävänä?
Se riippuu urosta. Toistaiseksi aikaikkuna voi olla välillä 4–36 tuntia. Mutta joskus lääkärit toivovat pystyvänsä ylläpitämään elimiä viikkojen ajan.
Elimet jäällä
Vuonna 2018 pelkästään Yhdysvalloissa tapahtui yli 36 500 elinsiirtoa, Yhdistyneen elimen jakamisen verkoston (UNOS) mukaan. Munuaiset olivat ylivoimaisesti yleisimmin siirretty elin, ja viime vuonna tehtiin yli 21 000 elinsiirtoa. Seuraavaksi yleisimmin siirretyt elimet olivat maksa, sydän ja keuhkot siinä järjestyksessä, mitä seurasi haiman, suolen ja moniorgaaniset siirrot.
Suurin osa elimistä sijoitetaan "staattiseen kylmävarastoon" keräyksen jälkeen, mikä tarkoittaa, että elimet on talletettu jäähdyttimeen, joka on täynnä jäätä, lehden International Medical Research -lehden vuoden 2019 raportin mukaan.
"Alkuperäinen kylmäsäilyttämisidea on hyvin samanlainen kuin kun laitamme ruokamme jääkaappiin", kertoi lääketieteen instituutin johtaja ja Toronton yliopiston kirurgian, lääketieteen ja fysiologian professori Mingyao Liu.
Ennen elimen asettamista kylmävarastoon lääkärit huuhtelevat kudoksen ensin "säilöntäliuoksella" suojellakseen elintä äärimmäisen kylmän aiheuttamilta vaurioilta, Liu kertoi Live Science: lle.
Ruumiinlämpötilassa solut pumppaavat kemikaaleja membraaneihinsa ja niiden ulkopuolelta ylläpitääkseen matalia natriumpitoisuuksia ja korkeita kaliumpitoisuuksia solussa. Mutta kylmät solut eivät voi pumpata tehokkaasti. Kemikaalit vuotavat niiden kalvojen läpi, ja ajan myötä vuotavat solut turpoavat ylimääräisellä nesteellä aiheuttaen vakavia vaurioita. Säilöntäratkaisut auttavat viivyttämään tätä vahinkoa pitämällä natrium- ja kaliumpitoisuudet kurissa. Nämä liuokset voivat sisältää myös ravintoaineita ja antioksidantteja ylläpitääkseen soluja ja lievittämään tulehduksia, Liu sanoi. Yhdessä jään ja jäähdyttimen kanssa säilöntäliuokset voivat pitää elimet elinkelpoisina tuntien ajan sadonkorjuun jälkeen.
Lämpötiloissa 32–39 Fahrenheit-astetta (0–4 astetta) solujen aineenvaihdunta laskee noin 5%: iin normaalista nopeudestaan, joten kudokset palavat energiavarastojensa kautta paljon hitaammin ja tarvitsevat vähemmän happea toiminnan ylläpitämiseksi. Tästä syystä elimen jäähdyttäminen auttaa viivästyttämään iskemian puhkeamista - tilaa, jossa kudos vaurioituu tai on toimintahäiriöinen hapen puutteen vuoksi.
Elimen asettaminen jäälle myös venyttää sen solujen rajoitettua energiavarastoa, estäen haitallisten metaboliittien muodostumisen ja hajoamasta elimen kudoksia, Yale Journal of Biology and Medicine -lehden 2018 raportin mukaan.
Yleisesti siirrettyjen elinten joukossa sydämet menettävät elinkykynsä nopeimmin, kun niitä säilytetään jäähdyttimessä, sanoi Brian Lima, sydämensiirtokirurgian johtaja North Shore University Hospital -tapahtumassa Manhassetissa, New Yorkissa. Ihannetapauksessa sydäntä ei pitäisi sijoittaa staattiseen kylmävarastoon yli 4–6 tunniksi, hän sanoi. Neljän tunnin kohdalla sydänsolujen toiminta alkaa epäonnistua ja todennäköisyys elimen toimintahäiriöistä vastaanottajassa kasvaa dramaattisesti. Elinsiirtoelinten vajaatoiminta, joka tunnetaan primaarisena siirteen toimintahäiriönä, on "pelätyin komplikaatio", joka liittyy kiinteisiin elinsiirtoihin, Lima sanoi.
"Sydän ... on herkein verenvirtauksen puutteelle", Lima sanoi. "Toisaalta munuaiset ovat erittäin joustavia." Korjatut munuaiset voivat pysyä elinkelpoisina 24-36 tunnin ajan kylmässä varastoinnissa, pidempään kuin mikään muu neljän parhaan elinsiirron elin. Keuhkot voivat pysyä elinkelpoisina 6 - 8 tuntia, Lima sanoi, ja maksa voi pysyä kylmässä varastossa noin 12 tuntia, Bostonin Massachusettsin yleissairaalan elinsiirtoryhmän johtajan Dr. James Markmannin mukaan.
Vaihtoehtoinen menetelmä
Vaikka jäähdytin on alhainen tekniikka, se tarjoaa "yksinkertaisen ja tehokkaan tavan elinten säilyttämiseen ja kuljettamiseen", ja sitä on käytetty laajasti 1960-luvulta lähtien, Liun vuoden 2018 raportin mukaan. Mutta tekniikka ei ole ilman sen haittoja. Kylmävarastossa olevat elimet eivät vain menetä elinkelpoisuutta muutamassa tunnissa, vaan myös lääkäreillä ei ole keinoa arvioida jäähdytettyjen elinten laatua, Liu sanoi.
Periaatteessa mikään objektiivinen testi ei voi kertoa lääkäreille, onko elin edelleen toiminnallinen, kun kyseinen elin istuu kylmässä jäähdyttimessä ja sen solujen aineenvaihdunta hidastuu hitaasti. Yksi vaihtoehto kylmävarastoinnille antaa lääkäreille kuitenkin tarkistaa elimet ennen niiden siirtämistä, ja tästä vaihtoehdosta saattaa pian tulla yleisempiä, asiantuntijat kertoivat Live Science: lle.
Tämä vaihtoehtoinen säilöntämenetelmä, joka tunnetaan perfuusiona, merkitsee korjatun elimen kiinnittämisen koneeseen, joka pumppaa happea ja ravintoaineita sisältävää nestettä elimen kudosten läpi, kuten sydän tekisi kehossa, Yale-lehden vuoden 2018 raportin mukaan . Kun elin liitetään koneeseen, kun elin metaboloi energiaa ja tuottaa jätettä, sen sokerivarastot täyttyvät ja sen myrkylliset metaboliitit poistuvat.
Ennen kuin kirurgit keräävät elimen, luovuttajan sydän lopettaa happea sisältävän veren pumppaamisen kudokseen jonkin aikaa, mikä aiheuttaa vahinkoa. Elin sijoittaminen perfuusiolaitteeseen voi antaa kudokselle mahdollisuuden toipua, Markmann sanoi. Lisäksi lääkärit voivat tarkistaa elimen seuraamalla systeemissä kiertävän metaboliittilaktaatin tasoja, hän sanoi. Solut käyttävät laktaattia normaalien metabolisten toimintojen aikana, joten "jos elin toimii hyvin, laktaatti tulisi puhdistaa" ajan myötä, Markmann sanoi.
"Laktaatti on parhaimmillaan kehon läpi tapahtuvan perfuusion raakaa aineenvaihduntaa", mutta se toimii silti parempana toimenpiteenä verrattuna silmämunan poistoon lähes jäädytetyssä elimessä ennen elinsiirtoa, Lima lisäsi. Elimistöstä riippuen lääkärit voivat arvioida kudoksen terveyttä myös muilla mittauksilla, kuten maksan tuottamalla sapilla.
Voisiko perfuusio pitää elimet terveinä pidempään?
Jotkut perfuusiojärjestelmät vaativat edelleen elimen jäähdyttämistä osana säilöntäprosessia, mutta viimeisen 20 vuoden aikana useat tutkimusryhmät ovat valinneet pitää elimen lämpimänä ja tulva kudokset lämpimällä vedellä. Lämpötiloissa 68 - 92 F (20 - 33 ° C) eristetyt elimet toimivat samalla tavalla kuin ihmisen kehossa. Sekä kylmää että lämmin perfuusiojärjestelmää käytetään nykyään laajalti Australiassa ja Isossa-Britanniassa, mutta suurin osa näistä laitteista jää kliinisiin tutkimuksiin Yhdysvalloissa.
Yksi Yhdysvaltojen perfuusiojärjestelmä teki otsikot kuitenkin joulukuussa osana ensimmäistä laatuaan olevaa sydämensiirtoa. Pohjois-Carolinassa Durhamissa sijaitsevan Duke University Medical Centerin lääkärit poistivat potilaan sydämen sen jälkeen kun se oli lopettanut pelaajan; sitten ne "reanimoivat" elimen käytännössä lämpimän perfuusiojärjestelmän avulla, CNN raportoi. Tyypillisesti sydämet poistetaan aivojen kuolleista luovuttajista ennen kuin elin lopettaa pelaajan, jotta iskemiasta aiheutuvat laajat vauriot vältetään. Lääkärit "reanimoivat" aiemmin lasten sydämiä Yhdysvalloissa, mutta he eivät olleet koskaan käyttäneet järjestelmää aikuisissa elimissä. Maissa, jotka ovat käyttäneet järjestelmää vuosia, hyväksyttävien sydämien luovuttajien joukko on kasvanut noin 30–40 prosenttia, Lima sanoi.
"Jos tämä kääntyy Yhdysvaltoihin, puhumme isoista, isoista numeroista", hän lisäsi.
Tohtori Jacob Schroder, Duke Universityn leikkausprofessori ja yksi kirurgista, jotka auttoivat suorittamaan merkittävän sydämensiirron, kertoi CNN: lle, että järjestelmän käyttäminen valtakunnallisesti voi "lisätä luovuttajien määrää ja elinsiirtojen määrää 30%".
Vaikka luovuttajaryhmä voi laajentua, paraneeko elinten tila? Tähän mennessä muutamat tutkimukset ovat verranneet jäähdyttimen varastointia suoraan perfuusioon, mutta anekdotisesti perfusoidut elimet näyttävät yleensä toimivan paremmin.
Esimerkiksi yhdessä tutkimuksessa, jossa verrattiin maksan perfuusiojärjestelmää tavanomaiseen kylmävarastointiin, lääkärit hylkäsivät vain 16 perfusoitua maksaa, verrattuna 32: een, jotka tulivat jäähdyttimistä, ja perfusoidut elimet vaikuttivat vähemmän vaurioituneilta, ilmoitti Stat News. Liu sanoi, että hän on havainnut samanlaisia suuntauksia omassa työssään keuhkoputkien kanssa. Liu ja hänen kollegansa kehittivät "ex vivo-perfuusiojärjestelmän" keuhkoihin; ennen sen käyttöönottoa alle 20% luovuttajien keuhkoista siirrettiin onnistuneesti hänen yliopiston sairaalassa. Nyt ohjelma on laajentanut toimintaansa 70 prosentilla "erinomaisilla tuloksilla" vuoden 2018 raportin mukaan.
Tyypillisesti keuhkot pysyvät kiinnittyneinä perfuusiojärjestelmään 4 - 6 tunniksi, mutta kokeellinen työskentely eläinten elinten kanssa viittaa siihen, että perfusoidut keuhkot voisivat pysyä elinkelpoisina 12-18 ja jopa 36 tuntia, Liu sanoi. Hän lisäsi, että jonain päivänä urkua voitiin perfusoida viikkoja. Mitä kauemmin elimiä voidaan jättää järjestelmään, sitä enemmän aikaa kliinisten lääkäreiden tulisi korjata vaurioitunut kudos. Liu ja hänen kollegansa tutkivat nyt, kuinka tulehdusta ja solukuolemaa voidaan estää perfusoiduissa keuhkoissa. Mutta tulevaisuudessa ehkä elimiä voidaan hoitaa geeni- tai kantasoluterapioilla, kun ne on kiinnitetty perfuusiolaitteeseen, hän sanoi.
Toistaiseksi suurin osa lahjoitetuista elimistä kuitenkin matkustaa edelleen vastaanottajiinsa, jotka on sijoitettu sulavan jään jäähdyttimiin. Miksi?
"Aivan rehellisesti, este on kustannukset", Lima sanoi. Yhden elimen perfuusiojärjestelmä voi maksaa useita tuhansia dollareita, mikä selvästi ylittää tavallisen jäähdyttimen hinnan, hän sanoi. Koska harvoissa tutkimuksissa on verrattu perfuusiota tavanomaiseen kylmävarastointiin, ei ole olemassa "maata rikkovaa tietoa", joka voisi vakuuttaa sairaalat vaihtamaan maanlaajuisesti.
Mutta kun otetaan huomioon Duke-sydämensiirron viimeaikainen menestys, Lima sanoi, että perfuusiosta voi pian tulla hoidon standardi.
