Імунітет навпаки
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Медицина здавна мріяла навчитися повертати втрачені органи тим, хто втратив око, руку або ногу; зберігати життя тим, у кого невиліковно заболіло серце, печінка, нирки. Поки це мрії… Шляхи науки не такі прямі і легкі, як шляху фантастики. Зшивати перерізані поперек кровоносні судини звичайною хірургічною голкою вперше навчилися ще на початку XX століття. Конструктори і лікарі створили нові, досконаліші судиносшивальні пристосування. Ці апарати відмінно з’єднують кровоносні судини під час операцій, але коли вчені спробували з їх допомогою пришивати органи, пересаджені від однієї тварини іншій, нічого не вийшло.
Власне, справа була не в швах, а в самих приживлених органах. Пересаджені органи функціонували на новому місці недовго. Наприклад, серце у собак працювало протягом недовгого часу. А потім вони гинули. Які ж сили в організмі пручаються приживленню чужих тканин? Щоб зрозуміти це, звернімося до історії біології.
«Мисливці за мікробами»… Книга нашого дитинства. Пастер, Кох, Мечников… Ви пам’ятаєте, в чому велич їх відкриття? Не тільки в тому, що вони виявили мікробів – збудників хвороб. Їх величезна заслуга і в тому, що вони відкрили і використовували дивовижну властивість організму: здатність при попаданні в нього сторонніх білків (а мікроби і є сторонні білки) виробляти речовини, що знищують непрошеного ворога – Імунітет. Захисні сили організму.
Завдяки природному імунітету в минулому загасали важкі епідемії, завдяки штучному імунітету, щепленням, люди позбулися багатьох епідемій в сьогоденні.
Але рятівний імунітет виявився несподіваною перешкодою при пересадці тканин, тому що тканини різних людей не тотожні одна одній. Організм при пересадці тканини від іншого організму зустрічає її також… як ворогів – мікробів і бактерій: він виробляє спеціальні речовини, щоб її знищити. І тим самим шкодить собі. Це називається несумісністю тканин.
Ну, а як же з тими тканинами, які все-таки приживаються: з рогівкою, хрящем, кісткою? Що, до них хіба не докладемо закон несумісності? Науковими дослідженнями було встановлено, що при пересадці тканин, як правило, відбувається не дійсне, а уявне приживлення. Тканина, що прижилася спочатку поступово розсмоктується і заміщується власними тканинами господаря. Сприятливий вплив пересадженої тканини полягає в тому, що вона сприяє зростанню місцевих тканин, і вони відновлюються як би по вже готовому каркасу.
«Істинного ж приживлення чужих тканин, як правило, поки отримати не вдається, – авторитетно заявив 49-й Міжнародний конгрес хірургів, – несумісність тканин нездоланна!»
НЕЗРОЗУМІЛА ВДАЧА
Нездоланна? А як же бути тоді з дослідами англійця Швіндта та російського вченого А. Г. Лапчинського, проведені ще в 1940 році? Він пересаджував не рогівку, не кістку, а цілу лапку з м’язами, кістками, судинами від одного новонародженого щурика іншому. І чужа лапка приросла, замінивши власну, ампутовану.
Правда, спершу Лапчинський тимчасово поєднав двох щурят між собою так, що пересаджена лапка спочатку зберігала живлення від щурика-донора. Її не відокремлювали повністю доти, поки вона не приживалася на новому місці. Тільки після етапу спільного кровообігу відокремлювали остаточно приживлену лапку. Пересаджена лапка, таким чином, ні на одну мить не залишалася обезкровленою. Може бути це і визначило успіх пересадки? Або причина була в тому, що операція проводилася на щурах одного посліду?
А. Г. Лапчинському разом з А. А. Малиновським вдався й інший, не менш цікавий дослід: вони пересаджували драглисті грудочки – зачатки зубів новонародженого цуценя в стегнову кістку або в щелепу дорослого собаки. Надалі там виростали нормальні зуби.
Війна завадила Лапчинському знайти розгадку власної вдачі і продовжити ці багатообіцяючі експерименти. Як хірург він був мобілізований і працював у госпіталі. На фронті виявився й інший молодий вчений В. П. Деміхов. Будучи патологоанатомом, Деміхов багато разів стикався з випадками, коли негайна пересадка серця або легень могла б врятувати життя пораненого.
«Пересадка органів можлива, – думав Деміхов, – але, для їх приживлення необхідна висока хірургічна техніка!»
Скінчилася війна, і Деміхов почав свої зухвалі пересадки. У маленькій лабораторії, один на один з вічними «мучениками за науку» – собаками, він пересаджував то серце, то нирки; перерізав і зшивав судини; одному собаці прирощується голова іншої. Кожен експеримент був заздалегідь вивірений, розрахований, продуманий. Він робив операцію з мистецтвом і ретельністю ювеліра… І все ж тварини гинули. Але Деміхов продовжував оперувати. Він був впевнений, що рано чи пізно обов’язково доб’ється успіху.
«Несумісність тканин не так глибока, як здається багатьом», – не раз повторював Володимир Петрович.
Лапчинський дотримувався дещо іншої точки зору. Незважаючи на те, що під його майстерними руками приживалися у щурят чужі лапки, він вважав, що несумісність тканин – основна перешкода при пересадках. Він знав про досліди Мазаева і Чепова по приживленню собакам їх же власних раніше ампутованих лап. Він сам неодноразово повторював ці експерименти. Крім цього, Лапчинський намагався пересаджувати лапи від одного собаки до іншої. «Якщо справа в техніці операції, – думав Лапчинський, – гинути повинні і ті й інші лапи. Адже техніка операції в обох випадках була однакова. Якщо справа в несумісності, то приживеться лише своя лапа, чужа не приживеться».
Три тижні хвилювань, безсонних ночей. І ось експеримент підтверджує теоретичне припущення. Чужа лапа нерухома, холодна… вона гине. Собака зі своєю лапою – здорова, весела. Вона лише трохи накульгує, а потім і це майже проходить.
Дослід повторюється багато разів, але стійко приживаються у собак тільки власні лапи. Під руками Лапчинського вони приживаються навіть тоді, коли зберігаються відокремленими від організму собаки (у спеціальній сконструйованій Лапчинським і Тярасовим установці з штучним кровообігом) до 28 годин. Анастас Георгійович робить звідси два дуже важливих висновки. Перший: якщо людина в результаті нещасного випадку втратить руку або ногу і якщо допомога виявиться своєчасною, її можна приживити. І другий, дуже важливий висновок: несумісність тканин – це реальний факт, і потрібно шукати способи подолати її.
Але чому ж тоді щури з чужими, пересадженими Анастасом Георгійовичем лапами доживали до глибокої старості? Дуже близько підійшов Лапчинський до пояснення цього феномена, але не розгадав його.
РОЗГАДКА ПРИЙШЛА ПІЗНІШЕ
Те, що у багатьох нижчих тварин при пересадках органів менш виражена несумісність тканин, було відомо ще в XVIII і XIX століттях. Це показали експерименти Трамблея, Коршельта, Гаррісона і більш пізні Сініцина зі зрощенням попарно гідр або дощових черв’яків, пересадкою хвостів і лап тритонів і жаб, серця однієї жаби до іншої і т. п.
Під час свого внутрішньоутробного розвитку зародок, як відомо, повторює всі стадії розвитку виду тварин. А так як вищі тварини походять від нижчих, то може бути в ембріональному стані вони володіють і такою ознакою, як відсутність тканинної несумісності? Можливо, на якійсь стадії розвитку бар’єру несумісності ще не існує?
Це припущення виникло одночасно у ряду біологів. І ось, в 1952 році чеський вчений Мілан Гашек взяв звичайні курячі яйця, зробив в їх шкаралупі отвори і з’єднав зародків між собою таким чином, що під час інкубації у курчат утворився загальний кровообіг. Власне кажучи, тут був застосований той же прийом створення загального кровообігу, який використаний в дослідах на щурах Швіндта та Лапчинського. Після вилуплення курчат з яйця він став пересаджувати шкіру від одного курча іншому, і вона відмінно приживалась.
Завдяки біологічному зближенню двох організмів в ембріональному періоді, їх взаємний імунітет був подоланий. Виявилося, що, ставши дорослим, організм не виробляє імунітет до тих білків, які потрапляли в нього ще тоді, коли він перебував в ембріональному стані. Вийшло щось на зразок «імунітету навпаки». Гашек робив щеплення, що не посилювало, а як би знімало імунологічний захист організму проти введених білків.
Англієць П. Медавар, який отримав за свої роботи Нобелівську премію, майже одночасно з Гашеком проробив схожі досліди на мишах. Незадовго до народження мишенят він через черевну стінку матері вводив ембріонам рідку суміш клітин, взятих від майбутнього донора. А після того як мишеня з’являлося на світло і підростало, йому пересаджували шкіру від того ж донора, від якого раніше брали тканину. Шкіра служить найнадійнішим способом перевірки несумісності. І Медавар і Гашек домоглися справжнього приживлення шкіри.
Надалі молодий вчений чех Олександр Пуза встановив, що такий же результат можна отримати не тільки в ембріональному періоді, а й після появи новонародженого на світ. Виявилося, що в перші дні після народження захисні механізми тварини дуже слабкі, і бар’єру несумісності ще немає. Ось коли відкрилася причина вдачі дослідів Лапчинського! У його давніх пересадках, можливо, позначилася не стільки висока операційна техніка або безперервне кровопостачання пересаджуваного органу, а, мабуть, те, що для експерименту були взяті новонароджені щурята.
НЕСУМІСНІСТЬ ПЕРЕБОРНА, АЛЕ …
Роботи Гашека, дослідження Медавара, досліди Лапчинського показали, що штучними прийомами, застосованими в останні дні ембріонального розвитку або перші дні появи тварини на світло, можна зробити організм не ворожим до тканин іншого.
Організм, якому в ембріональному періоді пересадили тканину від іншої тварини, на все життя стає сприйнятливим до тканин цього донора. Значить, в дорослому стані від цього ж донора йому можна буде пересаджувати цілі органи: серце, нирки. Олександр Пуза ось вже два роки веде спостереження за собакою, яка живе з пересадженою ниркою.
Новонародженому цуценяті Пуза повністю замінив власну кров на взяту від дорослого собаки. А через якийсь час пересадив від неї ж нирку. Операція пройшла успішно, чужа нирка повністю замінила їй власну. Можливість імунологічного зближення організмів – відкриття великої ваги. Колись люди навчилися штучно викликати імунітет. Тепер, завдяки новим дослідженням Гашека, Медавара та інших вчених вони вчаться придушувати його.
Але кому з мільйонів новонароджених знадобиться протягом подальшого життя операція з пересадки органів? І з яким донором провести його імунологічне зближення? Чи життєві подібні експерименти або вони мають чисто теоретичний інтерес?
Роботи Медавара і Гашека безумовно відкривають нові перспективи в хірургії. З часом може виявитися, що груп тканин (аналогічних групам крові) у людини не так вже й багато. Якщо так, то новонародженому можна зробити «щеплення», що зближує його відразу з декількома донорами, а не з одним. Крім того, методи консервації, зберігання тканин, необхідних для пересадки, постійно вдосконалюються. У багатьох містах світу відкриті навіть спеціальні «склади» тканин. Вони призначені для зберігання запасної крові, рогівки, кісток і т. д.
А може бути, є й інші шляхи подолання бар’єру несумісності? Якісь практичні перспективи відкрила одна трагічна подія. У 1958 році в Югославії в результаті нещасного випадку – вибуху атомного реактора – кілька вчених отримали смертельну дозу опромінення. Їх привезли в Париж. З часів Хіросіми лікарі знали, що першим при опроміненні страждає кістковий мозок – та природна лабораторія, в якій виробляються клітини крові. Вона ж має саме безпосереднє відношення до вироблення антитіл, тобто до імунітету. Якщо це так, то реакція несумісності має бути відсутня у постраждалих від опромінення: адже їм нічим захищатися від чужої тканини, так як кістковий мозок їх зруйнований.
Значить, якщо пересадити опроміненим чужий кістковий мозок, то він приживеться? І вченими була зроблена пересадка. З трепетом чекали хірурги третього тижня після операції. Вони знали те, чого не знали пацієнти: саме в цей час повинна проявитися реакція несумісності, якщо вона взагалі виявиться. Але небезпечний період минув успішно, і постраждалих вчених врятували!
Автори: Н. Шиллер, Ю. Шишина.