إلى متى يمكن للأعضاء البقاء خارج الجسم قبل أن يتم زرعها؟

عندما يتعلق الأمر بجراحة زرع الأعضاء ، فإن الأطباء يتسابقون على مدار الساعة - والوقت ليس إلى جانبهم.

يجب على فريق من الأطباء إزالة العضو أولاً من المتبرع ، ومجموعات من الأيدي القفازات المنسقة لتنظيف الأنسجة بذكاء من الجسم. يقوم الأطباء بعد ذلك بتجهيز العضو المقطوع لنقله إلى المتلقي الذي قد يكون على بعد ساعات بالطائرة. بمجرد وصول العضو إلى وجهته ، يمكن أن تبدأ عملية الزرع أخيرًا ؛ مرة أخرى ، يجب على الجراحين العمل بسرعة لضمان سلامة المريض وحيوية العضو.

قد يجعل هذا الوصف جراحة زرع الأعضاء تبدو وكأنها دراما تلفزيونية ، حيث يمتد الطاقم الطبي عبر ممرات المستشفى التي تحمل مبردات مملوءة بأجزاء الجسم. لكن كل الاندفاع حول هذا الموضوع يثير سؤالًا أهم بكثير من برنامج تلفزيوني: إلى متى يمكن أن يستمر العضو خارج الجسم ويظل صالحًا للزرع؟

يعتمد على العضو. في الوقت الحالي ، يمكن أن تكون الفترة الزمنية بين 4 و 36 ساعة. لكن في يوم من الأيام ، يأمل الأطباء أن يتمكنوا من الحفاظ على الأعضاء لأسابيع متتالية.

أعضاء على الجليد

في عام 2018 ، أجريت أكثر من 36500 عملية زرع أعضاء في الولايات المتحدة وحدها ، وفقًا للشبكة المتحدة لمشاركة الأعضاء (UNOS). حتى الآن ، كانت الكلى العضو الأكثر زراعة ، حيث تم إجراء أكثر من 21000 عملية زرع في العام الماضي. كانت الأعضاء والقلب الأكثر شيوعًا التالية هي الكبد والقلب والرئة ، وبهذا الترتيب ، يليها زرع البنكرياس والأمعاء والأعضاء المتعددة.

يتم وضع معظم الأعضاء في "التخزين البارد الثابت" بعد حصادها ، مما يعني أن العضو يودع في مبرد مليء بالثلج ، وفقًا لتقرير عام 2019 في مجلة الأبحاث الطبية الدولية.

قال الدكتور مينجياو ليو ، مدير معهد العلوم الطبية وأستاذ الجراحة والطب وعلم وظائف الأعضاء في جامعة تورنتو: "الفكرة الأصلية للحفاظ على البرد تشبه إلى حد كبير عندما نضع طعامنا في الثلاجة".

قبل وضع العضو في مخزن بارد ، قام الأطباء أولاً بمسح الأنسجة بـ "محلول حفظ" لحماية العضو من التلف الناتج عن البرد القارس ، حسبما قال ليو لـ Live Science.

في درجة حرارة الجسم ، تضخ الخلايا المواد الكيميائية داخل وخارج أغشيةها من أجل الحفاظ على تركيزات منخفضة من الصوديوم وتركيزات عالية من البوتاسيوم داخل الخلية. لكن الخلايا الباردة لا تستطيع الضخ بكفاءة. تتسرب المواد الكيميائية عبر أغشيتها ، وبمرور الوقت ، تتضخم الخلايا المتسربة بالسوائل الزائدة ، مما يؤدي إلى تلف خطير. تساعد حلول الحفظ على تأخير هذا الضرر عن طريق التحكم في مستويات الصوديوم والبوتاسيوم. وقال ليو إن هذه الحلول يمكن أن تحتوي أيضا على مواد مغذية ومضادات للأكسدة للحفاظ على الخلايا وإخضاع الالتهاب. بالاشتراك مع الثلج والمبرد ، يمكن أن تحافظ حلول الحفظ على الأعضاء قابلة للحياة لساعات بعد الحصاد.

عند درجات حرارة تتراوح بين 32 و 39 درجة فهرنهايت (0 و 4 درجات مئوية) ، ينخفض ​​استقلاب الخلايا إلى حوالي 5٪ من المعدل الطبيعي ، لذلك تحترق الأنسجة من خلال مخازن الطاقة بشكل أبطأ بكثير وتتطلب كمية أقل من الأكسجين للحفاظ على نشاطها. وبسبب هذا ، يساعد تبريد العضو على تأخير ظهور نقص التروية ، وهي الحالة التي تتلف فيها الأنسجة أو تتعطل بسبب نقص الأكسجين.

وفقًا لتقرير عام 2018 في مجلة Yale Journal of Biology and Medicine ، فإن وضع عضو على الجليد يُمدد أيضًا مخازن الطاقة المحدودة لخلاياه ، مما يمنع المستقلبات الضارة من بناء وكسر أنسجة العضو.

وقال الدكتور برايان ليما ، مدير جراحة زرع القلب في مستشفى نورث شور الجامعي في مانهاست ، نيويورك ، إنه من بين الأعضاء التي يتم زرعها بشكل شائع ، فإن القلوب تفقد الصلاحية بشكل أسرع عندما يتم تخزينها في المبرد. من الناحية المثالية ، لا ينبغي وضع القلب في مخزن بارد ثابت لأكثر من 4 إلى 6 ساعات ، على حد قوله. عند علامة 4 ساعات ، تبدأ وظيفة خلايا القلب في الفشل ويزداد احتمال حدوث خلل في العضو في المتلقي بشكل كبير. وقالت ليما إن فشل الأعضاء المزروعة ، والمعروف باسم الخلل الأساسي في التطعيم ، هو "المضاعفات الأكثر خوفًا" المرتبطة بعمليات زرع الأعضاء الصلبة.

قالت ليما: "القلب ... هو الأكثر حساسية لنقص تدفق الدم". "الكلى ، من ناحية أخرى ، مرنة للغاية." يمكن أن تظل الكلى المحصودة قابلة للاستمرار لمدة 24 إلى 36 ساعة في التخزين البارد ، لفترة أطول من أي من الأعضاء الأربعة الأعلى الأخرى المزروعة. قال ليما إن الرئتين يمكن أن تبقى قابلة للحياة لمدة 6 إلى 8 ساعات ، ويمكن أن يبقى الكبد في التخزين البارد لمدة 12 ساعة تقريبًا ، وفقًا للدكتور جيمس ماركمان ، رئيس قسم الزرع في مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن.

طريقة بديلة

على الرغم من أنها منخفضة التقنية ، إلا أن طريقة مبرد الثلج "تقدم طريقة بسيطة وفعالة للحفاظ على الأعضاء ونقلها" ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع منذ الستينيات ، وفقًا لتقرير 2018 الصادر عن Liu. لكن هذه التقنية لا تخلو من عيوبها. وقال ليو إن الأعضاء في التخزين البارد لا يفقدون صلاحيتهم في غضون ساعات فحسب ، ولكن أيضًا ، لا توجد طريقة لدى الأطباء لتقييم جودة الأعضاء المبردة.

في الأساس ، لا يمكن لأي اختبار موضوعي أن يخبر الأطباء إذا كان العضو لا يزال يعمل عندما يجلس العضو المعني في مبرد شديد البرودة ، وينتهي استقلاب الخلية في الحركة البطيئة. ومع ذلك ، فإن أحد البدائل للتخزين البارد يسمح للأطباء بفحص الأعضاء قبل زرعها ، وقد يصبح هذا الخيار أكثر شيوعًا قريبًا ، حسبما قال الخبراء لـ Live Science.

يتضمن أسلوب الحفظ البديل هذا ، المعروف باسم الإرواء ، ربط عضو محصود في آلة تضخ السوائل الغنية بالأكسجين والمغذيات عبر أنسجة العضو ، كما يفعل القلب في الجسم ، وفقًا لتقرير 2018 من مجلة Yale. . أثناء توصيل الجهاز بالآلة ، حيث يقوم العضو باستقلاب الطاقة وينتج النفايات ، يتم تجديد مخزونه من السكر وإزالة مستقلباته السامة.

قبل حصاد الجراحين عضوًا ، يتوقف قلب المتبرع عن ضخ الدم المؤكسج إلى الأنسجة لفترة من الزمن ، مما يسبب الضرر. وقال ماركمان إن وضع عضو في آلة التروية قد يعطي الأنسجة فرصة للتعافي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأطباء تسجيل الوصول إلى العضو من خلال مراقبة مستويات اللاكتات المستقلبة المنتشرة في النظام. وقال ماركمان إن الخلايا تستخدم اللاكتات أثناء وظائف التمثيل الغذائي العادية ، لذا "إذا كان العضو يعمل بشكل جيد ، فيجب مسح اللاكتات" بمرور الوقت.

وأضافت ليما: "تعد اللاكتات في أحسن الأحوال مقياسًا استقلابيًا خامًا للتروية عبر الجسم" ، لكنها لا تزال تعمل كإجراء فائق مقارنةً بمناخية الأعضاء شبه المجمدة قبل الزرع. اعتمادًا على العضو ، يمكن للأطباء أيضًا تقييم صحة الأنسجة عن طريق قياسات أخرى ، مثل إنتاج الصفراء عن طريق الكبد.

هل يمكن أن يحافظ التروية على صحة الأعضاء لفترة أطول؟

لا تزال بعض أنظمة التروية تتطلب تبريد الجهاز كجزء من عملية الحفظ ، ولكن خلال العشرين عامًا الماضية ، اختارت العديد من المجموعات البحثية إبقاء العضو دافئًا وغمر الأنسجة بدم دافئ. عند درجات حرارة تتراوح بين 68 و 92 فهرنهايت (20 و 33 درجة مئوية) ، تعمل الأعضاء المعزولة مثلما تفعل في جسم الإنسان. يتم استخدام كل من أنظمة التروية الباردة والدافئة على نطاق واسع الآن في أستراليا والمملكة المتحدة ، ولكن معظم هذه الأجهزة لا تزال في التجارب السريرية في الولايات المتحدة.

ومع ذلك ، احتل أحد أنظمة التروية في الولايات المتحدة عناوين الصحف في ديسمبر كجزء من أول عملية زرع قلب من نوعها. قام الأطباء في المركز الطبي بجامعة ديوك في دورهام بولاية كارولاينا الشمالية بإزالة قلب المريض بعد توقفه عن الخفقان. وذكرت شبكة سي إن إن أنهما قاما بعد ذلك "بإعادة تنشيط" العضو باستخدام نظام التروية الدافئة. عادة ، يتم إزالة القلوب من المتبرعين الذين ماتوا بالدماغ قبل أن يتوقف العضو عن الضرب ، لتجنب الأضرار الشديدة من نقص التروية. قام الأطباء سابقًا "بإعادة إحياء" قلوب الأطفال في الولايات المتحدة ، لكنهم لم يستخدموا النظام أبدًا على عضو بالغ. وقالت ليما إن البلدان التي استخدمت النظام لسنوات توسعت مجموعة المانحين من القلوب المقبولة بنحو 30٪ إلى 40٪.

وأضاف "إذا ترجم ذلك إلى الولايات المتحدة ، فإننا نتحدث عن أعداد كبيرة وكبيرة".

وقال الدكتور جاكوب شرودر ، أستاذ الجراحة المساعد في جامعة ديوك وأحد الجراحين الذين ساعدوا في إجراء عملية زرع القلب البارزة ، لشبكة CNN أن استخدام النظام على الصعيد الوطني "يمكن أن يزيد من عدد المتبرعين وعدد عمليات الزرع بنسبة 30٪".

على الرغم من أن تجمع المانحين قد يتوسع ، هل ستتحسن حالة الأعضاء؟ حتى الآن ، قارنت القليل من الدراسات بشكل مباشر التخزين المبرد بالنضح ، ولكن يبدو أن الأعضاء المروية أفضل بشكل عام.

على سبيل المثال ، في إحدى التجارب التي قارنت نظام تروية الكبد مع التخزين البارد القياسي ، رفض الأطباء 16 كبدًا فقط ، مقارنة بـ 32 من المبردات ، وبدا أن الأعضاء المروية أقل تلفًا ، وفقًا لـ Stat News. قال ليو إنه لاحظ اتجاهات مماثلة في عمله مع زراعة الرئة. قام ليو وزملاؤه بتطوير "نظام تروية خارج الجسم الحي" للرئتين. قبل تقديمه ، تم زرع أقل من 20 ٪ من الرئتين المانحة بنجاح في مستشفى جامعته. الآن ، وسع البرنامج نشاطه بنسبة 70٪ ، "بنتائج ممتازة" ، بحسب تقرير عام 2018.

وقال ليو إن الرئتين عادة ما تظلان متصلتان بنظام التروية لمدة 4 إلى 6 ساعات ، لكن العمل التجريبي مع الأعضاء الحيوانية يشير إلى أن الرئتين المشبعة يمكن أن تظل صالحة لمدة 12 إلى 18 ، وربما حتى 36 ساعة. وأضاف أنه في يوم من الأيام يمكن تروية العضو لأسابيع. كلما طالت فترة بقاء الأعضاء على النظام ، زاد الوقت الذي سيحتاجه الأطباء لإصلاح الأنسجة التالفة. يحقق ليو وزملاؤه الآن في كيفية تثبيط الالتهاب وموت الخلايا في الرئتين المرويتين. ولكن في المستقبل ، ربما يمكن علاج الأعضاء بالعلاجات الجينية أو بالخلايا الجذعية أثناء ربطها بآلة التروية ، على حد قوله.

ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لا تزال معظم الأعضاء المتبرع بها تنتقل إلى متلقيها المحتضنين في مبردات الجليد الذائب. لماذا ا؟

وقالت ليما "بصراحة ، العقبة هي التكلفة". وقال إن نظام التروية لجهاز واحد يمكن أن يكلف عدة آلاف من الدولارات ، وهو ما يتجاوز بوضوح سعر المبرد القياسي. نظرًا لقلة الدراسات التي قارنت الإرواء مع التخزين البارد القياسي ، لا توجد "بيانات مدمرة" يمكن أن تقنع المستشفيات بالتبديل على الصعيد الوطني.

ولكن بالنظر إلى النجاح الأخير لعملية زرع قلب دوق ، قالت ليما أن التروية قد تصبح قريبًا معيار الرعاية.