Czterdzieści lat temu, tj. 3 grudnia 1967 r. w Kapsztadzie, w Republice Południowej Afryki, kardiochirurg, prof. Christian Barnard, uprzedzając lekarzy amerykańskich, przeprowadził jako pierwszy na świecie udaną operację przeszczepienia ludzkiego serca choremu cierpiącemu na schyłkową postać przewlekłej niewydolności tego narządu. Dawczynią narządu była młoda dziewczyna – ofiara wypadku drogowego z ciężkimi obrażeniami głowy. Biorcą natomiast był 54-letni chory na cukrzycę, po przebytych
3 zawałach serca, ze skrajną niewydolnością serca. Operacja udała się, jednak biorca przeżył po niej tylko 18 dni, umierając z powodu zapalenia płuc. Trzy dni po zabiegu Barnarda, 6 grudnia 1967 roku, nowojorski chirurg Adrian Kantrowitz przeprowadził transplantację serca u noworodka, u którego stwierdzono poważną wrodzoną wadę serca. Noworodek przeżył jednak tylko kilka godzin po zabiegu. Natomiast
2 stycznia 1968 r., a więc miesiąc po pierwszej, prof. Barnard przeprowadził drugą transplantację serca. Pacjent przeżył z nowym sercem ponad 19 miesięcy. Te pierwsze operacje Barnarda stały się wydarzeniami światowymi. Od tej daty zaczęła się nowa era chirurgii – ERA TRANSPLANTACJI SERCA. Warto jednak zaznaczyć, że Christian Barnard, przebywając na stażach w Stanach Zjednoczonych, szkolił się u sławnego kardiochirurga Clarence’a Lilleheia, który jako pierwszy przeprowadzał operację na otwartym sercu oraz
u profesorów Richarda Lowera i Normana Shumwaya, którzy przygotowując się do transplantacji serca, prowadzili na psach doświadczenia nad techniką tego zabiegu. Profesor Barnard uprzedził więc swoich sławnych nauczycieli.
Imponujące i niezwykle szybkie postępy chirurgii rozpoczęły się w 2. połowie XIX wieku, kiedy to do lecznictwa wprowadzono narkozę, umożliwiającą bezbolesne wykonywanie zabiegów oraz postępowania antyseptyczne i aseptykę, zapobiegające zakażeniom po operacjach. W 2. połowie XIX wieku notuje się pierwsze udane zabiegi chirurgiczne na narządach jamy brzusznej: wycinanie zapalnie zmienionego wyrostka robaczkowego, woreczka żółciowego, resekcji żołądka i innych. Pierwsza połowa XX wieku to rozszerzenie zabiegów chirurgicznych na klatkę piersiową, a w szczególności na płuca. Natomiast 2. połowa XX wieku to rozwój chirurgii serca – wbrew przewidywaniom wielkiej znakomitości chirurgicznej XIX wieku, prof. Theodora Billrotha, który przestrzegał swych kolegów, by nie ważyli się przeprowadzać operacji na sercu.
Wraz z szybkim postępem chirurgii na początku XX wieku wśród wielu lekarzy na świecie rodziły się zamierzenia transplantacji narządów, a więc wymiany zniszczonych i uszkodzonych na zdrowe. W 1906 r. austriacki okulista Eduard Zirm pierwszy przeprowadził udaną transplantację rogówki ludzkiej. Jednak największe nadzieje budziły doświadczenia francuskiego chirurga Alexisa Carrela. Pracując w Instytucie Rockefellera w Nowym Yorku, zajmował się on, eksperymentalnie, transplantacją tkanek i narządów u zwierząt. W 1902 r. opublikował technikę zszywania naczyń krwionośnych umożliwiającą zabiegi chirurgiczne na sercu. Carrel opracował również technikę heterotropowego przeszczepiania serca u zwierząt do naczyń szyjnych. Przeszczepiał również eksperymentalnie i inne narządy. Za te swoje osiągnięcia otrzymał w 1912 r. Nagrodę Nobla
w dziedzinie medycyny. Carrel znany był również jako pisarz, autor książki Człowiek – istota nieznana. Szkoda jednak, że ten wielki uczony po powrocie do Francji w 1938 r. zhańbił się w czasie wojny współpracą z hitlerowskim okupantem. Jego śmierć w 1944 r. uchroniła go przed procesem.
W okresie międzywojennym, głównie w Stanach Zjednoczonych, prowadzone były eksperymentalne próby na zwierzętach heterotropowego przeszczepiania serca i innych narządów. Próby te kończyły się śmiercią zwierząt używanych do doświadczeń. W tym czasie nie znano bowiem jeszcze czynników powodujących odrzucanie przeszczepów. Dopiero po II wojnie światowej, w 1958 r., francuski hematolog Jean Dausset odkrył na białych krwinkach antygeny zgodności tkankowej, które nazwano human lymphocyte antygen (HLA). Antygeny transplantacyjne tworzą układ major histocompability (HMC). Od odkrycia Dausseta zaczęto sprawdzać zgodność tkankową pomiędzy biorcami
i dawcami narządów. W surowicy biorcy sprawdza się, czy nie znajdują się w niej przeciwciała przeciwko antygenom dawcy. Idealna zgodność tkankowa jest możliwa praktycznie jedynie między bliźniakami jednojajowymi. Jeszcze przed odkryciem antygenów zgodności tkankowej udany przeszczep nerek pomiędzy bliźniętami jednojajowymi przeprowadził w grudniu 1954 r. w Bostonie Joseph Murray. Jednak taka idealna zgodność antygenowa jest niezmiernie trudna do uzyskania. Stąd też wszyscy biorcy narządów po transplantacji muszą otrzymywać stale leki immunosupresyjne, przechodząc okresowo badania, czy nie występują u nich objawy odrzucania transplantatu.
W leczeniu immunopresyjnym stosowano początkowo sterydy i antymetabolity – mercaptopurynę i azatioprynę (immuran) hamujące syntezę DNA i RNA, a więc metabolizm tkankowy. Nieco później wprowadzono do tego leczenia cyklosporynę (bloker kalcyneuryny) hamującą rozwój komórkowych reakcji odpornościowych i wytwarzanie limfocytów. Lek ten wykazuje jednak działanie neurotoksyczne. Obok tych leków stosuje się również immunoglobiny, a z biegiem czasu doszły nowsze leki immunopresyjne, takie jak mykofenolan mofetilu, hamujący syntezę nukleotydów, wywierający silniejsze działanie cytotoksyczne na limfocyty niż na inne komórki. Szczególne zainteresowanie wzbudzają obecnie wśród immunosupresorów takie leki jak syrolimus (rapamycyna) czy everolimus – pozbawione efektów neurotoksycznych. Hamują one aktywację limfocytów T przez blokowanie wewnątrzkomórkowego przewodzenia sygnałów zależnych i niezależnych od jonów wapnia. Jest to zupełnie inny mechanizm niż w cyklosporynie czy w takrolimusie. Takrolimus jest to lek z grupy makrolidów. Przyłącza kalcyneurynę, hamując szlak przekazu dla komórek T i powstawanie limfocytów cytotoksycznych (odpowiedzialnych głównie za odrzucanie przeszczepu).
Z nowych leków immunopresyjnych stosuje się daclizumab – humanizowane przeciwciało, które hamuje aktywację limfocytów odgrywających kluczową rolę odpowiedzi komórkowej w reakcji odrzucania przeszczepu. Dzięki odpowiednio kierowanym leczeniom immunopresyjnym chorzy po zabiegu transplantacji serca odzyskują pełne szanse życia. Pierwszy rok po zabiegu przeżywa ok. 80% chorych, 5 lat ok. 65%, a 50% żyje powyżej 9 lat. 90% tych chorych powraca do dawnej pracy. W pierwszym roku u ok. 23% chorych stwierdzano wczesną niewydolność graftu – u 17% jego odrzucanie, a u 17% infekcje. Następstwem długotrwałej immunosupresji jest często występowanie nowotworów. W okresie 5–10 lat po zabiegu transplantacyjnym występują one u 1/3 chorych. Stąd też wynika konieczność prowadzenia u tych chorych stałych badań profilaktycznych dla ich wczesnego wykrywania.
W latach 50. i 60. XX wieku prowadzone były na psach eksperymenty nad ortotopowym przeszczepieniem serca, a więc na miejsce usuniętego. W Richmond w stanie Wirginia w Stanach Zjednoczonych chirurdzy Richard Lower i Norman Shumway opracowali metodę tego zabiegu z małą liczbą technicznie łatwych zespoleń naczyniowych. Metoda ta znalazła, z pewnymi modyfikacjami, powszechne zastosowanie. Wykorzystali ją również polscy kardiochirurdzy. Przedstawione poniżej ryciny ilustrują technikę przeszczepiania serca metodą Shumwaya.
W sercu dawcy wycina się okienko w przedsionku lewym i prawym. Prawy przedsionek rozcina się skośnie
w kierunku uszka prawego, aby ominąć węzeł zatokowy
i włókna Purkinjego w przegrodzie między przedsionkami. Ważne jest również zachowanie węzła zatokowego dla zapewnienia jego czynności po operacji.
W Polsce, trzynaście miesięcy po zabiegu Christiana Barnarda, 4 stycznia 1969 r. w Klinice Chirurgicznej w Łodzi, prof. Jan Moll wraz ze swoim zespołem przeprowadził pierwszą transplantację serca u 32-letniego rolnika z 16-letnim procesem zapalnym wsierdzia, z wadą zastawki mitralnej i trójdzielnej oraz utrwalonym nadciśnieniem płucnym. Dawcą był 26-letni mężczyzna z objawami śmierci mózgowej w przebiegu zapalenia ucha wewnętrznego. Po operacji przeszczepione serce podjęło swoją czynność. Jednak po 3 godzinach z powodu istniejącego nadciśnienia płucnego wystąpiła rozstrzeń prawej komory i asystolia, powodując zgon chorego.
Dopiero 16 lat później podobnego zabiegu podjął się, 5 listopada 1985 r., zespół lekarzy w Klinice Kardiochirurgii w Zabrzu pod kierownictwem prof. Zbigniewa Religi. Biorcą był 62-letni rolnik w stanie skrajnej niewydolności krążenia z powodu kardiomiopatii. Chory przeżył ten zabieg 6 dni. Kolejno w następnych miesiącach zespół prof. Religi wykonał 4 dalsze transplantacje serca. Najbardziej szczęśliwa okazała się 4. z nich. Chory po 4 tygodniach pobytu w klinice został wypisany do domu w stanie ogólnym bardzo dobrym.
Wykonywanie transplantacji serca odpowiednio do istniejących potrzeb chorych napotyka jednak szereg poważnych barier. Niektóre z nich okazały się nie do usunięcia. W dużym stopniu, dzięki coraz lepszym lekom immunosupresyjnym, uporano się z barierą immunologiczną. Zasadniczą przeszkodą jest nadal bariera dawców narządowych, obecnie niemożliwa do przełamania. Serca potrzebne do transplantacji, odpowiednio do potrzeb, pozyskuje się najczęściej od ludzi zdrowych, raczej młodych, którzy
w następstwie doznanych urazów głowy (głównie w wypadkach drogowych) i mimo prób ratowania życia umierają w szpitalach. W sposób niepodważalny stwierdza się u nich śmierć mózgowia, nieodwracalne uszkodzenie wszystkich funkcji mózgu łącznie z pniem przy utrzymywaniu funkcji innych narządów. W Polsce na niewydolność serca choruje ok. 750 tysięcy ludzi, z tego ok. 150 tysięcy rocznie umiera. Około 6 tysięcy z nich znajduje się w stanie skrajnej niewydolności serca, a co najmniej 500 kwalifikuje się do zabiegu transplantacji. Przeciwwskazaniami do tego zabiegu są: podeszły wiek (powyżej 65. r.ż.), współistniejące poważne choroby, jak: nadciśnienie płucne, organiczne choroby mózgowia, nowotwory, niewydolność wątroby, nerek, zaawansowany zespół metaboliczny, istniejące przewlekłe stany zapalne w organizmie. Od kilku lat w Polsce wykonuje się zaledwie 100–130 transplantacji serca rocznie w 4 dobrze przygotowanych ośrodkach kardiologicznych, a zapotrzebowania sięgają minimalnie 500 takich operacji. Zabiegów takich można by wykonać więcej, zgodnie z potrzebami, ale nie robi się tego z powodu braku dawców narządowych. W wypadkach różnego rodzaju ginie w Polsce ok. 10 tysięcy ludzi rocznie.
Wielu z nich umiera przed przybyciem pomocy medycznej lub też w czasie transportu do szpitala. Wiele z tych osób, ze względu na wiek czy współistniejące choroby, nie kwalifikuje się na dawców narządowych. Tak więc potrzeby na transplantację serca zaspokaja się zaledwie w 20–25%. Trudno jest przełamywać tę barierę wobec okrutnej zasady ex morte vita. Wielu kardiochirurgów wiąże pewne nadzieje z wykorzystaniem dla tego celu serc zwierzęcych. Okazało się to, jak dotąd, niestety, zawodne. 23 stycznia 1964 r.,
a więc przed zabiegiem prof. Barnarda, w ośrodku medycznym w Missisipi James Hardy dokonał przeszczepienia serca pobranego od szympansa u 68-letniego mężczyzny.
Zabieg wykonany był prawidłowo. Jednak wynik operacji był niepomyślny. Niepowodzenie tłumaczono małym sercem szympansa. Podobne operacje wykonywano
u 2 dalszych pacjentów. Wszyscy umierali z tych samych przyczyn. 26 października 1984 r. Leonard Bailey wszczepił noworodkowi serce ośmiomiesięcznego pawiana. Dziecko zmarło 21 dni po operacji. Zabiegi te wywołały powszechne oburzenie w społeczeństwie amerykańskim. Serce bowiem powszechnie utożsamiane jest z narządem spełniającym podstawową rolę uczuciową u ludzi. Jednak obecnie, wraz z rozwojem inżynierii genetycznej, odżywają ponownie nadzieje wykorzystywania odpowiednio zmodyfikowanych genetycznie zwierząt dla celów transplantacyjnych. Okazało się bowiem, że genom ludzki niewiele różni się od świńskiego, a serca tych zwierząt idealnie spełniać mogą funkcje, jakie wykonuje serce ludzkie. Przypomnijmy, że w styczniu 1964 r. Muriel Roger z Instytutu Rockefellera dokonał wszczepienia pojedynczego genu do obcej komórki, która stosownie do otrzymanej informacji zmieniała swe działania. Niedawno Craig Venter, współpracujący z laureatem Nagrody Nobla z 1962 r., Jamesem Watsonem (otrzymał ją za odkrycie struktury molekularnej kwasów nukleinowych), dokonał przeszczepienia genomu z jednej bakterii do drugiej. Potrafimy zmieniać DNA bakterii, by produkowały przydatne dla ludzi substancje. Transformacje genetyczne mają więc wielką przyszłość.
Gdyby więc udało się w przyszłości dokonać w materiale genetycznym niektórych zwierząt takich transformacji, że ich narządy nadawały się do wykorzystywania dla celów transplantacyjnych, to udałoby się z pewnością przełamać barierę niedoboru narządów. Jest to więc pewną nadzieją dla ludzkości. Czy realną?
Przełamano już z pewnością barierę techniczną transplantacji serca. 50% pacjentów poddanych temu zabiegowi przeżywa 10 lat, a zdecydowana większość z nich powracała nawet do pracy, a przecież bez tej operacji musieliby umrzeć. Dzięki wprowadzeniu w wielu cywilizowanych krajach odpowiednich ustaw dotyczących transplantacji, a więc uznawania śmierci mózgowej za równoznaczną ze zgonem, ustalenia prawnych zasad pobierania narządów od zmarłych dla celów transplantacyjnych, przełamuje się inne przeszkody prawne. Przykładem jest możliwość pobierania narządów do transplantacji bezpośrednio po stwierdzeniu zgonu i bez zgody rodziny zmarłego.
W ciągu 40 lat od pierwszej udanej transplantacji serca pokonano duże trudności organizacyjne związane z tym zabiegiem, a więc zbierania informacji o potencjalnych dawcach i biorcach, ich zgodności tkankowej, sposobie pobierania narządów, przechowywania ich i przesyłania do ośrodków transplantacyjnych, w których utrzymuje się stałą pełnodobową gotowość do zabiegów. Narządy do transplantacji są obecnie przesyłane często na duże odległości. Ich wartość biologiczna, mimo przechowywania w niskich temperaturach i przepłukiwaniu przy pobieraniu odpowiednimi roztworami (kardioplegina), pomniejsza się wraz
z upływem czasu. Dopuszczalna liczba godzin przechowywania transplantatu sercowego wynosi obecnie 4–8 godzin. Jedną z przyczyn występujących zaburzeń hemodynamicznych po ortotopowym przeszczepieniu serca jest niewydolność transplantatu uszkodzonego w okresie niedokrwienia po zatrzymaniu krążenia, pobraniu i przechowywaniu.
Praktyka pokazała, że perfuzja wieńcowa transplantatu płynem kardioplegicznym (z glukozą i albuminą) i przechowywanie go w temperaturze 4ºC zabezpiecza skutecznie do 3 godzin przed niedokrwieniem. Powstaje jednak pytanie, czy transplantaty odpowiednio pobrane i przechowywane w ciekłym azocie, a więc w temperaturze –196°C, pozostałyby żywotne przez czas znacznie dłuższy. Dotychczas takie postępowanie powodowało powstawanie w komórkach organu zamrażanego kryształów nieodwracalnie uszkadzających ich funkcje. Obecnie przeprowadza się eksperymenty ze środkami chroniącymi tkanki przed szkodliwym działaniem zamrażania w bardzo niskich temperaturach.
Być może w przyszłości uda się przechowywać pobrane do transplantacji narządy w ciekłym azocie przez dłuższe okresy bez pozbawiania ich żywotności. Pozwoliłoby to na lepszy dobór biorców do dawców i przewożenie transplantatów między kontynentami. Są to oczywiście tylko nadzieje. Wobec nikłej obecnie podaży narządów do transplantacji nie zachodzi obecnie potrzeba przechowywania transplantatów. Nie ma bowiem ich nadmiaru, a przeciwnie, występuje ich niedobór. Jeżeli jednak w przyszłości drogą inżynierii genetycznej uda się hodować zwierzęta zmodyfikowane dla celów wykorzystania ich narządów do transplantacji, to będą one występować nawet w nadmiarze. Wówczas pokonana zostanie całkowicie bariera braku narządów do transplantacji, ich przechowywania i trafnego doboru. Ta przyszłościowa technika produkcji narządów do transplantacji obniży zapewne również i koszty takiego zabiegu. Obecnie zabieg transplantacji serca kosztuje ok. 300 tysięcy złotych. Przy wielkiej i wzrastającej liczbie chorych wymagających takiego zabiegu powstaje przy ich wykonywaniu ekonomiczna bariera. Wykonanie takich zabiegów u wszystkich potrzebujących musiałoby wiązać się ze znacznymi kosztami. Transplantaty pochodzące od zwierząt genetycznie zmodyfikowanych i łatwych do hodowli, jak np. świń – mogłyby znacznie obniżyć koszty transplantacji i zlikwidować obecne bariery ekonomiczne. Czy jednak stanie się tak w przyszłości?
Postępy techniki są imponujące i zachodzą niezwykle szybko. Można więc żywić nadzieję, że i oczekiwania medycznych futurologów w odniesieniu do transplantacji narządowych spełnią się i to może nawet w nie tak odległej przyszłości. Obecnie jednak nadal przeżywamy kryzys zabiegów transplantacyjnych na całym świecie. Na skutek istniejących barier transplantacje to wciąż medycyna elitarna. Nieliczni tylko chorzy potrzebujący przeszczepów mają to szczęście doczekania się zabiegu ratującego im życie. Obecnie stwierdza się nawet w krajach wykonujących te zabiegi spadek liczby wykonywanych transplantacji serca. Dotychczas wykonano ich na świecie do 2006 r. ok. 75 tysięcy. (Obecnie wykonuje się ok. 2 tysiące rocznie przy zapotrzebowaniu wielokrotnie wyższym). Na świecie wykonywano: w 1982 r. – 189, w 1990 r. – 3980, w 1997 r. – 4428, w 2000 r.
– 3396, w 2004 r. – 2954 transplantacje serca, a w Polsce odpowiednio: w 2001 r. – 129, w 2002 r. – 111, w 2003 r. – 122, w 2004 r. – 105, w 2005 r. – 95, w 2006 r. – 95.
W okresie wyczekiwania na transplantację serca umiera większość chorych. W zasadzie powinno się w tym okresie zapewnić im wspomaganie krążenia za pomocą specjalnych aparatów. Stosuje się do tego celu urządzenia krótkoterminowe – do 7 dni, średnioterminowe – do 3 miesięcy i długoterminowe od kilku miesięcy nawet do kilku lat,
a czasami jako leczenie ostateczne. Są to jednak wciąż aparaty niedoskonałe technicznie, a muszą być przecież niezawodne. Serce to w istocie pompa ssąco-tłocząca, jednak niezwykle sprawna. Nieprzerwanie, cicho i bezawaryjnie wykonuje u większości ludzi przez kilka dziesiątek lat bez przerwy swoją pracę. Niezmiernie trudno jest, nawet przy obecnej imponującej technice, opracować równie skuteczny zastępujący ten narząd aparat. Jest jednak rzeczą pewną, że idealne sztuczne serce mogłoby milionom ludzi na świecie zapewniać dłuższe życie. Na razie jest to jednak wciąż tylko nieziszczalne marzenie, choć potencjalnie wydające się
w pełni możliwe do zrealizowania.
Przy doborze narządu do przeszczepienia należy szczególną uwagę zwrócić również na stan zdrowia dawcy. Jak ważny jest ten aspekt, ilustruje następujący przypadek: Niedawno w Bydgoszczy 35-letniej kobiecie cierpiącej od kilkunastu lat na schyłkową niewydolność nerek i z tego powodu dializowanej – przeszczepiono nerkę. Dawcą nerki okazał się młody człowiek, który poniósł śmierć w wypadku drogowym. Jak okazało się po transplantacji, cierpiał on na nowotwór złośliwy nadnerczy, o czym i on, i nikt z jego otoczenia nie wiedział. Chirurg pobierający jego nerkę zwrócił uwagę na konsystencję jego nadnercza. Pobrał je i skierował do badania histopatologicznego, które wykazało istnienie w nim nowotworu złośliwego. Chorej, już po udanej transplantacji nerki zaproponowano usunięcie przeszczepionej nerki, przejście powtórnie na dializowanie i wyczekiwanie na następną transplantację. Chora nie wyraziła na to zgody. W dalszej obserwacji stwierdzono u tej chorej wystąpienia procesu nowotworowego. Finał tej transplantacji okazał się więc dla niej tragiczny. Czy można było to przewidzieć i temu zapobiec? Z uwagi na pewien pośpiech przy zabiegach transplantacyjnych, prawdopodobnie nie. Ten niezwykły przebieg wskazuje na to, jak wiele należy dokładać starań, by jedne z największych osiągnięć współczesnej medycyny, jakimi są transplantacje, kończyły się szczęśliwie dla nieszczęśliwych chorych, dotkniętych skrajnymi niewydolnościami ważnych dla życia narządów.
Rozważając problemy transplantologii, należy również pamiętać, że w większości przypadków jest to leczenie tylko objawowe, a nie przyczynowe. Tylko w odniesieniu do wad wrodzonych jest to leczenie w pełni przyczynowe. Usuwa bowiem całkowicie przyczynę powodującą niewydolność określonego narządu, np. serca czy nerek. W innych przypadkach jest to bardzo ważne leczenie objawowe. W odniesieniu do serca przyczynami skrajnej niewydolności tego narządu są: miażdżyca naczyń wieńcowych i przebyte zawały, długotrwałe nadciśnienie tętnicze, przewlekłe i ostre zapalenia mięśnia serca, nabyte wady serca, kardiomiopatie różnego rodzaju. Przeprowadzając w tego rodzaju przypadkach transplantacje serca, należy pamiętać o konieczności leczenia przyczyny powodującej skrajną niewydolność serca. Zaniechanie tego postępowania powoduje, niestety, ponowne występowanie niewydolności transplantowanego serca. Leczenie objawowe nie powinno nigdy zastępować przyczynowego, a tylko je wspomagać.
