Sztuczna wątroba to nie do końca właściwa nazwa. Ponieważ współczesna nauka nie może jeszcze odtworzyć tego organu. Wątroba jest na to zbyt złożona i spełnia ogromną liczbę funkcji. Na przykład główną funkcją nerek jest wydalanie nadmiaru wody i substancji z organizmu. Jest to funkcja usuwania substancji toksycznych, którą pełni sztuczna nerka. Tę funkcję spełnia sztuczne serce, pompując krew do wszystkich narządów. Wątroba spełnia ponad sto funkcji. Stworzenie urządzenia, które spełnia tak wiele funkcji, jest prawie niemożliwe. Jednak urządzenia istnieją, są produkowane w kilku krajach i pomogły już wielu ludziom. Zastanówmy się, co robią maszyny do sztucznej wątroby, czym się od siebie różnią.
Niewydolność wątroby
Główną patologią wątroby, z którą borykają się lekarze na całym świecie, jest niewydolność. Głównymi przyczynami są zmiany wirusowe - zapalenie wątroby typu B i C, zatrucie alkoholem, długotrwałe stosowanie leków, głównie paracetamolu, a także zatrucie toksynami może również powodować patologię. Niewydolność wątroby to stan, w którym narząd nie może utrzymać stałego środowiska wewnętrznego i metabolizmu substancji.
Złożoność leczenia polega na tym, że wszelkie środki, jakie może podjąć lekarz (eliminacja zaburzeń krzepnięcia krwi, niedotlenienie, normalizacja równowagi wodno-solnej i kwasowo-zasadowej) nie poprawiają stanu pacjenta stan. Podstawą przebiegu choroby jest nagromadzenie substancji toksycznych, różniących się składem chemicznym, rozpuszczalnością i narządami docelowymi. Wszystkie te substancje nie dostają się okresowo do organizmu, ale są produktami odpadowymi samego organizmu. Oznacza to, że toksyny stale się gromadzą i aby utrzymać pacjenta przy życiu, należy je stale usuwać.
Nowoczesne metody leczenia niewydolności wątroby
Jedynym radykalnym sposobem wyeliminowania niewydolności wątroby jest przeszczep wątroby. Jednak nawet w Europie umiera co roku około 15 tysięcy osób, nie czekając na tę operację: liczba dawców i biorców wątroby jest zupełnie inna.
Przebieg niewydolności wątroby opiera się na obumieraniu komórek wątroby (hepatocytów) pod wpływem szkodliwych czynników (wirusy, leki itp.). Pojawienie się klinicznych objawów niewydolności wątroby wskazuje, że 80% hepatocytów już nie funkcjonuje. Komórki wątroby dobrze się regenerują, ale w tym celu muszą tymczasowo usunąć obciążenie i przejąć ich funkcje. Oznacza to, że głównym zadaniem leczenia pacjentów jest stworzenie warunków do regeneracji hepatocytów. Do tego w nowoczesnymmedycyna stosuje kilka zabiegów pozaustrojowych (czyli poza ciałem). Metody te można podzielić na dwie grupy: biologiczne i niebiologiczne.
Biologiczne metody utrzymania funkcji wątroby
Sugeruje użycie żywych hepatocytów pobranych od zwierząt, komórek macierzystych lub rakowych. Urządzenia przetwarzają takie toksyczne produkty odpadowe jak amoniak, kwasy żółciowe, bilirubina. Kilka systemów wspomagających wątrobę zostało stworzonych na zasadzie komórkowej: „wątroba pomocnicza” N. Yu Koruchowa, „pomocnicza sztuczna wątroba”, „system wspomagania biosztucznej wątroby” i inne systemy biologiczne.
Aparaty to puste rurki z hepatocytami, przez które przepływa krew lub osocze pacjenta. Krew przechodząc przez rurkę wchodzi w kontakt z hepatocytami, co czyni ją nieszkodliwą. Oczyszczona krew jest następnie zwracana do ludzkiego ciała.
Cell Source to najczęściej omawiany temat. Najbardziej obiecujące opcje:
- komórki wątroby pobrane od żywych świń mają krótką żywotność;
- komórki macierzyste płodu ludzkiego rodzą pytania etyczne;
- komórki rakowe są obiecującą opcją.
Zaletą sztucznych systemów biologicznych wątroby jest to, że nie tylko neutralizują toksyny, ale także pełnią inne funkcje wątroby: uczestniczą w metabolizmie, syntetyzują szereg substancji, odkładają krew, uczestniczą w ochronie antybakteryjnej. Wady korzystania z żywych komórekto złożoność pracy z nimi, a co za tym idzie wysoka cena systemów, konieczność włączenia w urządzenie dodatkowych urządzeń do dostarczania tlenu do komórek.
Obecnie opracowane w USA urządzenie do sztucznej wątroby oparte na komórkach rakowych, ELAD, jest używane w kilku krajach.
Niebiologiczne metody wspomagające pracę wątroby
Implikuje zastosowanie metod opartych na adsorpcji i filtracji, zastępujących neutralizującą funkcję wątroby. Należą do nich:
- hemodializa;
- hemofiltracja;
- hemosorpcja;
- wymiana plazmy;
- system recyrkulacji adsorbentu molekularnego („MARS”);
- separacja i adsorpcja frakcjonowanego osocza („Prometeusz”).
Te metody mają swoje wady: pierwsze trzy metody zastępowania funkcji wątroby zmniejszają stężenie niektórych toksyn we krwi, ale generalnie nie zapewniają przeżycia pacjentów. Palazmoobmen jest skuteczniejszy, ale wymaga dużej ilości osocza dawcy, co prowadzi do ryzyka infekcji wirusami, w tym niedoboru odporności i zapalenia wątroby. To również nieznacznie zmniejsza śmiertelność. Warto zauważyć, że pierwsze cztery metody mają wiele negatywnych skutków dla organizmu pacjenta.
Warunki tworzenia „MARS” i „Prometeusz”
Główną przyczyną śmierci pacjentów z niewydolnością wątroby jest zatrucie pacjenta produktami przemiany materii, powodujące żółtaczkę,encefalopatia wątrobowa (uszkodzenie mózgu), zespół wątrobowo-nerkowy (jednoczesne uszkodzenie wątroby i nerek), zaburzenia hemodynamiczne oraz, w wielu przypadkach, niewydolność wielu narządów i układów. Śmiertelność w ostrej niewydolności wątroby sięga 90%.
Toksyczną żywność można podzielić na dwie grupy:
- rozpuszczalny w wodzie - amoniak, tyrozyna, fenyloalanina;
- Nierozpuszczalny w wodzie, zwykle związany z albuminą: bilirubina, kwasy żółciowe, kwasy tłuszczowe, związki aromatyczne.
Ponadto wątroba syntetyzuje głównie substancje z drugiej grupy.
Istniejące metody pozaustrojowego wspomagania wątroby – hemodializa, wymiana osocza, hemofiltracja i hemosorpcja – pozwalają na usunięcie z krwi wyłącznie substancji rozpuszczalnych w wodzie. W ten sposób nierozpuszczalne w wodzie toksyczne substancje związane z albuminą pozostają we krwi.
Rozwój współczesnej medycyny umożliwia połączenie stosowanych pozaustrojowych metod terapii i stworzenie nowej generacji sztucznej wątroby. To właśnie te systemy podtrzymywania życia są obecnie używane w wielu krajach.
System Prometheus
W 1999 roku w Niemczech opracowano sztuczny system wątroby o nazwie Prometheus. Zasada jego działania opiera się na połączeniu dwóch metod leczenia pozaustrojowego:
- hemadsorpcja - rozdział osocza krwi na oddzielne frakcje (separacja) i adsorpcja toksyn na frakcji albuminy;
- hemodializa – oczyszczanie krwi filtrem.
Oddzielanie odbywa się za pomocą filtra przepuszczającego albuminę, który jest niewielkich rozmiarów i nie przepuszcza komórek i dużych cząsteczek. Ponadto albumina z toksynami oddzielonymi od krwi przechodzi przez system adsorbentów, gdzie te toksyny pozostają, a sama albumina powraca do krwi pacjenta. W ten sposób substancje rozpuszczalne w wodzie są usuwane przez hemodializę związaną z albuminą - hemadsorpcję. W ten sposób sztuczna wątroba „Prometeusz” wspiera funkcję neutralizującą narządu, ułatwiając tym samym regenerację hepatocytów.
Urządzenia Prometheus są używane w wielu krajach, w tym w Rosji. Na przykład jest używany w Centrum Chirurgii Ministerstwa Zdrowia Rosji.
System Mars
Sztuczna wątroba „MARS”, opracowana w latach 90. w Niemczech, podobnie jak „Prometeusz” łączy w sobie sorpcję i dializę. Ale metoda czyszczenia jest inna. Krew pacjenta dostaje się do błony przepuszczalnej tylko dla małych cząsteczek toksyn. Przechodzą przez błonę i wiążą się z albuminą dawcy. Oczyszczona krew wraca do organizmu pacjenta. Albumina związana z toksynami jest oczyszczana poprzez przechodzenie przez kompleks adsorbentu i zawracana do systemu. Tak więc różnica i główna zaleta sztucznej wątroby na Marsie polega na tym, że albumina może być ponownie wykorzystana.
"MARS" jest z powodzeniem używany w Rosji od 2002 roku. Urządzenia sztucznej wątroby w Moskwie znajdują się w kilku klinikach, na przykład w Centrum Naukowym Chirurgii Sercowo-Naczyniowejich. Bakulev ma zarówno Prometeusza, jak i MARSA.
Pomimo nieustannych poszukiwań nowych metod tworzenia sztucznych urządzeń wątrobowych, niektóre z nich dowiodły już swojej skuteczności i są z powodzeniem stosowane w wielu krajach, w tym w Rosji.
