Текст уведомления здесь

Дайте две

Как трансплантируют почки и при чем тут математика

3 апреля 1933 года. В хирургическое отделение Херсонской городской больницы попадают 60-летний мужчина с переломом основания черепа и 26-летняя женщина с острой почечной недостаточностью из-за отравления сулемой (хлорид ртути). Мужчина быстро скончался, и заведующий отделением Юрий Вороной решил попытаться спасти женщину, пересадив ей почку умершего.
Добавить в закладки
Комментарии

Пересадка почки рассматривалась как временная мера на период острой почечной недостаточности. Орган пересадили на бедро женщины, на бедренные артерию и вену. Операция прошла успешно, и почка начала функционировать. Но без иммунодепрессантов, которые предотвращают отторжение донорского органа, больная скончалась через два дня после операции.

Так впервые в истории человеку пересадили трупную почку. Более того, эта операция доказала, что почки недавно умерших людей могут оживать и функционировать в новом теле.

Первую успешную временную пересадку почки, после которой пациент выжил, провели в Бостоне 14 лет спустя, в 1947 году, американские хирурги Чарльз Хуфнагель, Эрнест Лендстейнер и Давид Хьюм. Они пересадили трупную почку на сосуды плеча молодой женщине с септицимией, осложненной острой почечной недостаточностью. Пересаженный орган отлично функционировал: почка выделяла мочу в течение нескольких суток и спасла женщине жизнь.

В декабре 1954 года американский хирург Джозеф Мюррей впервые в истории успешно пересадил почку от живого человека — однояйцевого близнеца больного. В 1959 году хирург смог успешно пересадить человеку почку от неродственного донора, а в 1969 году — от трупа. За эти работы Мюррея в 1990 году догнала Нобелевская премия, которую, как мы знаем, любят вручать после того, как открытие будет проверено временем.

В СССР первую успешную трансплантацию почки провел академик Борис Петровский в апреле 1965 года. Сперва для такой операции использовали почки живых родственных доноров, а потом стали брать трупные органы.

1963 год. Профессор Борис Петровский готовится к операции. Фото Виктора Шандрина / ИТАР-ТАСС
1963 год. Профессор Борис Петровский готовится к операции. Фото Виктора Шандрина / ИТАР-ТАСС

Прирастай, почка

Сейчас почки для трансплантации могут брать как у мертвого донора, так и у живого. Главное, чтобы донор и реципиент подходили друг другу по группе крови и были совместимы по человеческим лейкоцитарным антигенам, рассказал «Чердаку» Сергей Готье главный внештатный специалист Минздрава РФ по трансплантологии, директор Научного центра трансплантологии и искусственных органов им. В.И. Шумакова.

Вообще же, за последние десять лет, отмечает Готье, техника пересадки этого органа мало изменилась:

«Почка имплантируется на подвздошные сосуды, обычно забрюшинно, у детей — внутрибрюшинно, если это маленький ребенок, — рассказывает эксперт. — Но техника реконструкции мочеточника действительно несколько усовершенствована: сейчас очень широко применяются каркасные дренажи-стенты, на которых делается соустье мочеточника пересаженной почки с мочевым пузырем реципиента. Это обеспечивает большую надежность швов анастомозов (анастомоз — соединения двух полых органов: сосудов, протоков и т.п. — прим. „Чердака“), отсутствие сужений, которые препятствуют оттоку мочи. Для того чтобы этого не было, применяется временное стентирование, потом этот стент удаляется».

После пересадки почки от живого донора трансплантат в среднем продолжает работать 20 лет и более, а взятый у посмертного донора — 10 лет. Однако, подчеркивает Готье, были случаи, когда трансплантаты от мертвых работали 30 и более лет:

«Все зависит от тканевой совместимости и качества трансплантата. Для каждого варианта подбора существуют свои рекомендации, свои принципы. Например, если речь идет о пересадке почки пожилому человеку, который длительно состоит на диализе, то здесь применяется принцип old-to-old, используется трансплантат от пожилых доноров, конечно, если почка имеет хорошую функцию. Но самый главный принцип — показатели тканевой совместимости», — говорит он.

А у детей пересадка почки во многом зависит от массы тела. Если ребенок весит 10 кг, то ему уже могут трансплантировать почку взрослого.

Несмотря на то что больше всего операций по трансплантации проводят именно с почками — в России примерно 1000 каждый год, — спрос все равно гораздо выше предложения. Только в нашей стране — в 11 раз: в пересадке почки ежегодно нуждаются 11 тысяч человек. И если нет совместимого по группе крови и антигенам родственника, готового отдать свою почку, остается лишь встать в лист ожидания и очищать кровь при помощи диализа.

«Если у человека есть какие-то противопоказания к трансплантации почки, — рассказывает Готье, — то он должен на диализе находится сколько угодно времени. Речь идет о десятке и более лет. Если пациент расценивается как потенциальный реципиент донорской почки, то срок пребывания пациента на диализе в разных странах колеблется от года до пяти лет и более. Потому что очень велика потребность в трансплантации почки. Например, в США лист ожидания трансплантации почки составляет более 90 тыс человек, это национальный лист. У нас где-то около 5−6 тыс. — это значит, что огромное число людей вынуждено пока оставаться на диализе».

Хирурги во время операции по пересадке почки. Гурин Виктор / Фотохроника ТАСС
Хирурги во время операции по пересадке почки. Гурин Виктор / Фотохроника ТАСС

Согласен/несогласен

Если вы решили продать почку и разом решить все финансовые проблемы, то добро пожаловать в Иран — единственную страну, где легально разрешена продажа органов. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) негативно относится к коммерциализации донорства, рассматривая ее как эксплуатацию людей, и еще в 1991 году приняла руководящие принципы по трансплантации. По сути, они провозглашают, что донорство должно быть безвозмездным и добровольным. Забирать у мертвых органы можно, если есть официально оформленное согласие и умерший не возражал против изъятия. Во многих странах и в России эти принципы закреплены в законе. Хотя про некоторые страны поговаривают, что там процветает «черное» донорство. Например, в Китае до недавнего времени органы для трансплантации брали у приговоренных к смерти заключенных.

Но вернемся к мировым нормам. По принципу согласия или несогласия на донорство страны разделились на два лагеря. Презумпция несогласия («opting in») предполагает, что человек изначально против посмертного изъятия у него органов и для такого донорства нужно при жизни выразить четкое согласие. Презумпция согласия («opting out»), наоборот, означает, что без прижизненного официального заявления «против» внутренние органы умершего могут быть трансплантированы.

Презумпция несогласия действует в Германии, Греции и США. Согласия — в Испании (которую за успех в донорстве часто ставят в пример другим), Австрии, Бразилии, Сингапуре, Франции, Бельгии и России. У нас в 1992 году был принят закон, который разрешает посмертное изъятие органов, если умерший не оставлял официального отказа. Правда, при этом всегда учитывается мнение родственников умершего, которые, как правило, оказываются против. Например, в 2016 году было сделано 3,3 посмертных донорских изъятия на 1 миллион человек, в то время как в США в том же году таких изъятий было 30,9 на миллион (а в Испании — 43,4 на миллион). Кроме того, в нашей стране до сих пор не создан единый регистр данных волеизъявления граждан о донорстве, который бы отражал волю умерших, а не их родственников.

«США развивают вопрос донорства в своем обществе с конца 50-х годов, — отвечает Готье на вопрос, почему в США подавляющее большинство людей готовы стать донорами после своей смерти и что нужно сделать у нас, чтобы это произошло. — Там сформировалась соответствующая идеология посмертного жертвования органов. Решает вопрос система, то есть организация, чтобы ни один орган не пропал. Именно организационная сторона и далее — демонстрация результатов. Вот на этом основано, собственно, формирование идеологии по развитию донорства органов — и прижизненного, и посмертного».

Также непросто дела обстоят с донорством от живого человека: в России им может стать только родственник, находящийся в генетической связи с реципиентом. А если вспомнить, что донор и реципиент еще должны совпадать по группе крови и быть совместимы по человеческим лейкоцитарным антигенам, то шансы, что Василий Пупкин сможет отдать свою почку любимому брату Пете, сразу же становятся не так велики.

Поменяю даром

Казалось бы, Пете останется только встать в лист ожидания и жить на диализе, пока для него не найдется подходящий орган. Однако ясно, что в этой ситуации он не один, и есть подобные пары донор-реципиент, которые могут объединиться и помочь друг другу. Практические решение этой задачи, являющейся частным случаем т.н. «задачи о марьяже», нашел американский экономист Элвин Рот, который усовершенствовал и не единожды применил на практике созданный математиками Ллойдом Шепли и Дэвидом Гейлом метод нахождения оптимальных сочетаний в ситуациях, когда для каждого члена одной группы необходимо найти подходящую пару в другой группе. За это в 2012 году Шепли и Рот получили экономическую «нобелевку».

Рот предложил создать бартерный рынок донорских почек между медицинскими учреждениями с многоступенчатым обменом или создать цепочки пересадки почек. В упрощенном виде это работает так: Маша готова отдать почку своей матери Наталье, но орган не совместим с иммунной системой последней. Зато подходит Пете. А Наталье подходит почка Василия. Если находится две или более таких пар донор-реципиент, то в больнице одновременно проводят операции по трансплантации. И все живут долго и счастливо.

Схема: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Схема: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Но в реальности все обычно сложнее. Например, у пятилетнего мальчика хроническая почечная недостаточность. Сейчас ему еще не нужна пересадка почки, но в будущем скорее всего потребуется. Его дедушка готов стать донором, но, не зная, когда ребенку потребуется операция, опасается, что может не дожить. Тогда он отдает свою почку другому нуждающемуся — в пользу своего внука. Это гарантирует, что, когда понадобится, ребенку пересадят подходящую почку.

Как правило, такие цепочки начинаются с одного донора-альтруиста, чья почка «запускает цепную реакцию». Всю эту цепочку передачи стараются осуществить как можно быстрее, чтобы никто из доноров не передумал. Самой длинной считается прошедшая в США в ноябре 2017 года цепочка, участниками которой стали 164 донора и реципиента в возрасте от 15 до 77 лет.

Предложенное Ротом решение успешно используется в США, прочно вошло в систему здравоохранения и, судя по длине цепочек, в культуру людей. У нас же такая система не используется.

«Речь идет о перекрестном донорстве. Такие вещи мы не применяем, потому что закон гласит: донором может быть только родственник. Кстати, принципиального увеличения числа трансплантаций в странах, имеющих такой опыт, перекрестное донорство не принесло, зато возникло много этических проблем», — говорит Готье.

Вспомним Василия и Петю. Если у Васи часто встречающаяся группа крови, скажем вторая (A), а у Пети, напротив, редкая первая (O), то, отдав почку в пользу Пети подходящему реципиенту, Вася автоматически «поставил» своего брата в первые ряды в листе ожидания трупной почки. И при этом «сдвинул» остальных больных, как если бы влез без очереди в кассу. В итоге пациенты в этом списке, у которых нет таких братьев, всегда будут оказываться в проигрыше. Среди прочих проблем, например, пересадка почки от молодого донора пожилому и другие — в теории игр устойчивость системы гораздо важнее «качества жизни» отдельных ее элементов. Но тут, как и в большинстве, пожалуй, задач на кооперацию, которые ставит перед нами жизнь, мы всегда выбираем между тем, чтобы справиться вместе здесь и сейчас или продолжать искать решение в одиночестве.

В подготовке материала приняла участие Инна Финочка (ТАСС)

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

К Солнцу

Как подняться в стратосферу на солнечных крыльях

К 2020 году швейцарский проект SolarStratos планирует запустить в стратосферу самолет, получающий энергию исключительно от солнечных батарей. Двое пилотов должны будут провести в негерметичной кабине самолета несколько часов. Корреспондент «Чердака» побывала на презентации проекта в Москве и узнала, как будет выглядеть полет «Стратоса» и зачем вообще швейцарцам он нужен.
Добавить в закладки
Комментарии

Вверх

С воздухоплаванием у Швейцарии особые отношения. Именно здесь родился изобретатель стратостата Огюст Пикар. В 1931 году он совершил первый полет на своем изобретении в верхние слои атмосферы, поднявшись на 15 километров над немецким городом Аугсбургом. Воздухоплавателем был и его сын Жак, а в 2015—2016 годах внук Бертран облетел земной шар, но теперь уже не на воздушном шаре, а на самолете на солнечных батареях Solar Impulse. Интересно, что у этого проекта есть «побратим». Это тоже самолет на солнечных батареях, тоже швейцарский, и даже название у него похожее — SolarStratos. Оба проекта, по словам главного пилота SolarStratos Рафаэля Домжана, дружат и сотрудничают, но это разные команды с разными целями.

Рафаэль Домжан не только пилот, но и один из основателей фонда SolarPlanet, финансирующего исследования в области возобновляемой энергии и энергоэффективности. Для популяризации идей новой энергетики фонд устраивает «экоприключения». Например, в 2012 году состоялось кругосветное путешествие на лодке, моторы которой питались энергией, полученной от солнечных батарей. Теперь у команды проекта новая задача — впервые в истории отправить пилотируемый самолет на солнечных батареях в стратосферу, на высоту 25 километров — туда, где уже видны звезды и кривизна поверхности Земли.

Фото с высоты 30 км, сделанное со стратостата эксперимента E-MIST NASA. Фото: NASA
Фото с высоты 30 км, сделанное со стратостата эксперимента E-MIST NASA. Фото: NASA

[ ... ]
Читать полностью

Бремя творцов

Получится ли у нас выжить в эпоху синтетической биологии?

Создание вируса с нуля сегодня становится вполне посильной задачей не только для специалистов в лабораториях, но и для энтузиастов-биохакеров с их гаражными исследованиями. Все это сулит огромные возможности и одновременно — труднооценимые опасности. Станут ли рукотворные биологические вирусы в недалеком будущем такой же обыденностью, как компьютерные в наши дни?
Добавить в закладки
Комментарии

Профессор вирусологии Дэвид Эванс получил отказ в публикации своей статьи в журнале Science. Именно этот простой факт скрывался за многословной и подчеркнуто вежливой формулировкой Каролины Эш, редактора журнала. «Мы признаем ваше техническое достижение, но в конечном итоге пришли к выводу, что публикация не предоставит читателям Science нового биологического знания в достаточной мере, чтобы перевесить значительное административное бремя, которое представляет для редакции ваша рукопись, будучи исследованием двойного назначения».

За два года работу канадского профессора обсуждали на специальном комитете ВОЗ, рукопись просматривали в подведомственных канадскому Минздраву агентствах. Принимать статью Эванса отказались топовые научные журналы Science и Nature Communications. Лишь в январе этого года она была опубликована в бунтарском PLoS ONE. Что же такого сделал доктор Эванc и почему предать огласке результат его работы оказалось столь трудно?

Каролина Эш в чем-то права — в общем-то, в работе Эванса нет ничего революционного. Пользуясь более или менее известными технологиями, команда профессора воскресила предположительно вымерший вирус лошадиной оспы. Однако для того, чтобы понять мотивы исследователей и страхи редакторов Science, нам придется ненадолго отвлечься от этого исследования и обратиться к истории.

Поверженный враг [ ... ]

Читать полностью

Биосфера на вынос

Как покорить другую планету, взяв с собой кусочек своей

Если нам вздумается заселить другую планету, то после того, как проблема транспортировки будет решена (а прогресс в этом отношении определенно есть!), мы столкнемся с другой — той, что там все совсем не так, как здесь. Наш организм приучен дышать земным воздухом и получать энергию из пищи земного происхождения. Поэтому колонистам других миров придется взять кусочек «родной Земли» с собой. О том, как это сделать, «Чердак» поговорил с российскими энтузиастами частной космонавтики, которые работают над созданием одного из ключевых элементов системы жизнеобеспечения — фотобиореактора.
Добавить в закладки
Комментарии

Идея команды «435nm» в том, чтобы создать замкнутую систему жизнеобеспечения на основе фотобиореактора. В реакторе культивируются микроводоросли, которые, как и полагается растениям, поглощают углекислый газ и производят кислород. А заодно могут послужить пищей для более высоких звеньев пищевой цепочки.

Сама идея не нова, но инженеры обещают новый уровень ее воплощения — в частности, они уже подобрали оптимальную длину волны, при которой рост водорослей идет максимальными темпами; название проекта — как раз отсылка к найденной величине. Создан и первый прототип установки для производства водорослей — в данном случае хлореллы. «Чердак» выяснил подробности у создателей проекта — инженера, кандидата технических наук Александра Шаенко и доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института медико-биологических проблем РАН Маргариты Левинских.

[Ch.] Были ли уже подобные проекты в прошлом и чем отличается ваш?

[Маргарита Левинских] Безусловно, были. Это огромный пласт исследований, которые вели ученые в Институте медико-биологических проблем РАН и красноярском Институте биофизики РАН с 60-х годов прошлого века. И надо сказать, «земные» испытания таких систем проходили вполне успешно. Человек по несколько месяцев жил в среде, сформированной водорослями и другими растениями. Представьте, 45 литров суспензии водоросли полностью обеспечивают газообмен человека и регенерацию воды. Особенность «435 нм» — в использовании новых технологий, ведь за полвека многое изменилось, в том числе появилась возможность тонкого подбора спектра, при котором выращиваются водоросли. [ ... ]

Читать полностью