Живое сердце. Лаборатория надежды в Бакулева

Есть моменты, когда жизнь, казалось бы, должна остановиться. Но наука, медицина и мастерство хирурга дарят ей второе дыхание. Зачастую восстановить работу сердца помогает уникальная технология. Представьте себе материал, который может годами храниться в заморозке, а в решающий момент – с его помощью врач дарит человеку шанс. Это не фантастика, а реальность лаборатории гомографтов, где из донорских сосудов создают уникальные трансплантаты. Фактически, это «запчасти» для человеческого организма, не имеющие аналогов по качеству и биосовместимости.

Гомографт – это живой человеческий клапан или сосуд, который проходит через сложнейшую обработку в специальной лаборатории. Его главное преимущество — долговечность и естественность. Этот имплант становится родным для организма, не требуя пожизненного приема лекарств. Создание такого трансплантата — это ювелирная работа на стыке биологии, химии и медицины.

В России сегодня существует всего две лаборатории, владеющих этой технологией высочайшего уровня. Одна из них находится в сердце российской кардиохирургии — в Национальном медицинском исследовательском центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева Минздрава России.

Как работает эта высокотехнологичная кузница внутри главного кардиохирургического центра страны? Как удалось воссоздать эту уникальную методику, доступную лишь в нескольких странах мира и привнести ее в арсенал отечественной медицины? Мы побывали в святая святых и узнали все детали: от истории становления до тонкостей технологического процесса. Своим опытом делятся те, кто стоял у истоков и те, кто развивает эту технологию сегодня.
О работе лаборатории гомографтов (лаборатории аллогенных материалов для сердечно-сосудистой хирургии) НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева рассказывает ее заведующий, врач сердечно-сосудистый хирург Константин М. Джиджихия:
— Наша работа – это мост. Мост между донорством и спасением жизни. Каждый аллографт, который проходит через наши руки, – это бесценный дар. И наша задача – пронести этот дар через сложный, многоэтапный процесс, сохранив его природную структуру и подготовив к новой функции. Это путь, который включает десятки критически важных контрольных точек.

Зачем это нужно? Сегодня кардиохирургию, особенно хирургию врожденных пороков сердца, невозможно представить без пластических материалов. При патологии клапана, врожденной или приобретенной, в большинстве случаев его нужно протезировать. И здесь перед нами всегда стоит выбор между синтетическим или биологическим материалом.
Синтетика – это механические протезы, дакроновые трубки, тефлоновые прокладки и многое другое. Всё, что искусственного происхождения. А биологическое – это то, что создано самой природой, нативное и естественное. Таким образом, у нас есть два столпа в протезировании клапанов сердца. И мы занимаемся производством именно биологических протезов.
Но и они делятся на две принципиально разные категории. Это протезы от доноров животного происхождения – ксенопротезы, например, из свиного перикарда. И протезы от человеческих доноров – аллопротезы. Генетически близкие человеку. Именно их производством, производством аллографтов, мы и занимаемся в этой лаборатории.

Откуда начинается путь?
Всё начинается с дара. Это не донорство для трансплантации сердца. Это человек, у которого, после наступления биологической смерти, забирается сердце. Важнейшее условие – сердце должно быть забрано не более чем через сутки. Если превысить этот лимит, высок риск инфицирования ткани.
И вот этот бесценный дар в стерильном контейнере, помещенный в термосумку, прибывает к нам в лабораторию.

Выделение
Для выделения необходимых клапанов сердца используются лишь те донорские сердца, которые стерильны в микробиологическом отношении. Иными словами, у донора должны быть отрицательные результаты серологических и бактериологических исследований. Работа с каждым отдельным сердцем проводится в специально сконструированных стерильных боксах. Выделение каждого клапана – точная и ответственная работа, требующая специальных мануальных навыков.

Стерилизация или «купание» в антибиотиках
Учитывая аллогенную природу выделенных клапанов сердца, стандартная консервация «грубыми» химическими растворами недопустима, из-за чего их стерилизация проводится растворами антибиотиков, максимально воздействующих на весь спектр потенциально возможных бактериальных возбудителей.

Испытание холодом
Далее начинается этап сохранения. Все готовые протезы хранятся при температуре минус 140 градусов по Цельсию. Вы можете себе это представить? Минус 140.
Здесь, в помещении криохранилища, мы поддерживаем строгий температурный режим, не выше 18 градусов, иначе эта мощная техника просто перестанет функционировать.
Процесс заморозки – это не просто положить в морозилку. Это сложная, программная, ступенчатая процедура. Мы помещаем протез, уже обработанный и помещенный в специальный раствор, в эту камеру, в программируемый замораживатель. Здесь он постепенно, в течение часа, охлаждается до минус 50 градусов. И только после этого он отправляется на постоянное хранение в условия минус 140 градусов.
Вот он, момент истины. Минус 140. Здесь, в этих ячейках криохранилища, в строгом порядке, как в библиотеке, хранятся наши протезы. У каждого есть свой номер, своя история ожидания.

Востребованность и финишная прямая
И вот звонок из операционной – пациенту нужен легочный гомографт, нам говорят какого именно размера. Мы сверяемся с картой, находим нужную ячейку. Если операция назначена, к примеру, на послезавтра, то завтра, накануне, мы начинаем процесс разморозки.
Каждый этап стандартизирован. Разморозка происходит в термостате. Вода охлаждается до строго заданной температуры, и когда она достигает целевого значения, мы помещаем туда пакет с протезом. Примерно за 30 минут он размораживается.

Секрет сохранности
Вы спросите, как ткань выдерживает такой чудовищный перепад? От минус 140 до плюс 5 градусов – это 145 градусов мгновенного скачка! Такой перепад гарантированно разорвал бы любую клетку, если бы не одно "но" – криопротекторная смесь.
Это наша главная магия. Смесь, которая защищает клеточные структуры от образования кристаллов льда при заморозке и от разрыва при разморозке. Она делает ткань эластичной и живой, несмотря на экстремальные условия.
Размороженный кондуит мы извлекаем, аккуратно сушим, помещаем в стерильный контейнер и с хладоэлементами кладем в термосумку... И вот он, финиш пути. Мы несём его в операционную. Несем не просто протез. Мы несём мост к новой жизни. Мы несём бесценный дар, который однажды остановившееся сердце дарит тому, чьё сердце должно продолжать биться.

История подвига – от идеи до реальности

Становление лаборатории гомографтов в НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева – это история настоящего научного подвига. Преодоление бюрократических барьеров, создание методик с чистого листа. Каждый успех давался с трудом, а каждая неудача заставляла искать новые пути. Но упорство команды Центра сделало невозможное – уникальная технология, доступная лишь в нескольких странах мира, была воссоздана в стенах НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева.

О первых шагах в истории создания лаборатории гомографтов и о трудном пути к успеху рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории аллогенных материалов для сердечно-сосудистой хирургии НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева Дмитрий В. Бритиков:
— История нашего дела – это история энтузиастов. Всё начиналось с кабинета, который больше походил на кладовку, и огромной веры в то, что это – будущее. Мы начинали практически с нуля.

Пионеры биопротезирования
Впервые биологическими протезами клапанов сердца в нашей стране начали заниматься в конце 70-х, начале 80-х годов. Пионерами были Борис Александрович Фурсов и Вероника Александровна Быкова. Они были выходцами из отделения приобретенных пороков сердца, где руководителем был Григорий Иосифович Цукерман. Именно из этого отделения их и выделили, чтобы поднять проблему биопротезирования в стране. Вместе с ними наша бессменная старшая сестра, Наталья Викторовна Шитикова, которая помогает мне до сих пор.

Поиск методик: от свиных клапанов до глютарового альдегида
Они начинали своё исследование с изучения биопротезов на основе клапанов свиней и телячьего перикарда. Пробовали разные способы фиксации, отрабатывали методики. В литературе тогда встречались разные методы консервирования: пропиолактон, гамма-лучи. Но лучше всех прижился глютаровый альдегид по методу Карпантье, который впоследствии и лег в основу нашего производства.

Первые шаги с человеческими клапанами и переход к криосохранению
Параллельно, в конце 80-х, в том же отделении приобретенных пороков под началом Григория Иосифовича Цукермана, была начата работа с аллогенными, человеческими клапанами, которые, после обработки антибиотиками, пытались имплантировать. Но результаты этих операций оказались, прямо скажем, не блестящими. Клапаны прорастали микрофлорой, быстро кальцинировались, подвергались резорбции – иммунный ответ их разрушал.
Тогда, по примеру мирового опыта, возникла идея использовать криосохранение. Этим занялся Владимир Валентинович Зайцев вместе с Борисом Александровичем Фурсовым. Они организовали лабораторию на базе 6-го корпуса Первой Градской больницы. Было закуплено криогенное оборудование Харьковского завода – огромная бочка, в которой на ниточке пакеты привязывали и опускали в пары жидкого азота. Сейчас это кажется смешным, но тем не менее, метод оправдал себя – можно было хранить ткани долго.

Практика и первые имплантации
Шла отработка методик: с какой скоростью надо охлаждать? У нас не было программного замораживателя, который мог бы равномерно снизить температуру и избежать растрескивания. В общем, половина изготовленных клапанов при разморозке трескалась.
И тем не менее, в 1990 году случился прорыв: Владимир Петрович Подзолков поставил первый аортальный аллографт в лёгочную позицию при тетраде Фалло. Он стал пионером этого дела у детей. А в 1992 году Григорий Иосифович Цукерман имплантировал такой клапан взрослому в аортальную позицию. Дальше Владимир Петрович использовал около 20 таких аортальных протезов в легочную позицию, но они оказались «не у дел» – ведь аорта должна ставиться в аорту, а легочная – в легочную, у каждого сосуда свои естественные изгибы. Когда подвели итоги, оказалось, что примерно 30% дисфункций. Это нельзя было назвать хорошим результатом. Нужно было понять, как улучшить методику.

Научный прорыв: борьба с кальцинозом
В 1996 году Равиль Муратович Муратов, заведующий отделением неотложной хирургии приобретенных пороков сердца и ученик Григория Иосифовича Цукермана, обратился в Пущинский институт теоретической и экспериментальной биофизики –признанный центр по биологическим исследованиям. Мы начали совместный цикл исследований, в частности, изучали жизнеспособность клапанов, что происходит с клетками, как развивается кальциноз. Была подобрана новая схема антибиотиков, новая схема замораживания-размораживания. И начались ключевые исследования по удалению клеток донора из ткани – дивитализации, как мы это назвали, чтобы снизить иммунный ответ. В иностранной литературе это фигурирует как децеллюляризация, но мы удаляли не полностью, поэтому термин «девитализация» был точнее. Мы делали клетки мертвыми, а после имплантации организм сам, с помощью макрофагов, убирал их остатки, сводя иммунный ответ к минимуму.
И обнаружилась интереснейшая особенность: наша схема дивитализации с использованием дигитанина и ДТА, которая применяется до сих пор, снижает кальциноз примерно в 10 раз! В опытах на крысах он сошел почти к нулю. Как писал Кирклин (Кирклин, Джон Уэбстер — американский кардиохирург, профессор хирургии в Университете Алабамы), причин поздней дисфункции аллографтов только две: тканевая дегенерация и кальциноз. И вот с кальцинозом мы смогли справиться. Конечно, я не могу назвать это открытием, во всем мире этим занимались, но у нас получилось. Мы апробировали зарубежные методики – они оказались неэффективными, а наша, собственная, запатентованная, – сработала.
Позже исследования продолжались: мы начали использовать дезоксихолат, другие детергенты. Сейчас в ходу сверхкритическая обработка углекислым газом. Совсем недавно мы завершили большой цикл исследований по различным методикам децеллюляризации.

Эволюция технологии: четыре поколения аллографтов:

• Первое поколение: просто «взял и поставил» – живые клапаны влажного хранения.
• Второе поколение: криосохраненные, но еще жизнеспособные аллографты.
• Третье поколение: нежизнеспособные, девитализированные и криосохраненные – это то, что мы используем сейчас, и чем довольны.
• Четвертое поколение: это будущее – нежизнеспособные, криосохраненные, но модифицированные, «запрограммированные» специальными агентами для придания им нужных свойств. Над этим мы и работаем сегодня, чтобы сделать результаты еще лучше.

Вот такой путь – от кабинета-кладовки и клапанов на ниточке до патентов и поиска материалов будущего. Всё это – ради одной цели: чтобы у каждого пациента был шанс.