Идея о трансплантации органов рассматривалась с начала XIX века, но, чтобы соединить маленькие кровеносные сосуды, требовались крошечные иглы и тончайшие нити. Кетгут для этой цели не подходил, а иглы с ушком, которые использовали для сшивания кишок, оставляли в сосуде кровоточащие отверстия. Плохой анастомоз означал тромбообразование, закупорку сосуда и неизбежную гибель органа.
К 1905 году Алексис Каррель из Чикагского университета начал использовать для сшивания маленьких кровеносных сосудов иглы из полированной стали вместе с тонкой шелковой нитью или человеческим волосом. Работая вместе с Чарльзом Гатри, профессором физиологии и фармакологии Питтсбургского университета, он пересаживал в лаборатории почки, щитовидную железу, яичники, петли кишечника, ноги, руки, головы и даже всю нижнюю часть тела. Цель исследователей состояла в том, чтобы изучить физиологию трансплантата у животного-реципиента и попытаться установить механизм отторжения органа.
Примечательно, что после пересадки яичников птицы и морские свинки даже не утрачивали способность рожать, в то время как кошки и собаки после трансплантации почки жили не больше нескольких недель. Более того, Каррель и Гатри пересаживали сердце в шею животного-реципиента, соединяя донорскую аорту с головной артерией, а культю донорской верхней полой вены с концом яремной вены реципиента. Как правило, циркуляцию крови в пересаженном сердце можно было возобновить спустя примерно 70 минут после удаления, и уже через час желудочки начинали сильно сокращаться, хотя и гораздо медленнее, чем родное сердце реципиента. Эксперименты обычно обрывались через пару часов, когда кровь сворачивалась в камерах донорского сердца. Каррелю и Гатри даже удалось пересадить взрослой кошке сердце и легкие недельного котенка. Каррель связывал отторжение пересаженных тканей с «биотоксинами» и гадал, можно ли решить эту проблему предварительной иммунизацией пациента донорской кровью. Затем Гатри пришил голову одной собаки к шее другой.
На удивление, этот отвратительный эксперимент в некотором смысле удался. Пересаженная голова какое-то время реагировала на свет и звук элементом сознания.
В 1943 году оксфордский зоолог Питер Медавар доказал, что отторжение кожных трансплантатов связано с иммунологической реакцией, после чего тот же механизм был обнаружен и в других пересаженных органах. Медавар провел обширные исследования кожных трансплантатов у кроликов, охарактеризовав сроки, микроскопические особенности и иммунологические изменения при отторжении, но ему все равно не удалось идентифицировать виновные антитела.
Толчком к трансплантации человеческой почки стали поразительные достижения Виллема Колфа, разработавшего гемодиализ в период нацистской оккупации Голландии в 1943 году. Колф собрал искусственную почку и спас множество жизней, используя грубую диализную мембрану из колбасной оболочки. Исправив технические недостатки своего первого аппарата, Колф использовал его для улучшения состояния пациентов с терминальной почечной недостаточностью, чтобы сделать их достаточно пригодными для трансплантации.
23 декабря 1954 года Джозеф Мюррей в больнице Бригама в Бостоне обошел преграду в виде агрессивного отторжения органа, пересадив пациенту почку от однояйцевого близнеца. Поскольку орган хорошо не отторгся и хорошо функционировал, влияние первой трансплантации от человека к человеку было огромным, и другие хирурги спешили последовать примеру Мюррея. Но как было избежать отторжения органа у реципиента, не имевшего однояйцевого близнеца? Двое ученых, Джоан Мейн и Ричмонд Прен, предложили радикальный подход: иммунную систему мышей ослабляли с помощью сильного облучения, а к пересадке животных готовили путем введения костного мозга донора. Единственная трансплантация, проведенная по такой схеме собаке, оказалась успешной, поэтому в 1958 году Мюррей опробовал эту стратегию на человеке. Двенадцать пациентов с почечной недостаточностью подверглись летальному облучению тела, после чего им ввели донорский костный мозг. Одиннадцать из них скончались в течение месяца. Хорошая новость состояла в том, что единственный выживший, не получивший костный мозг, 20 лет прожил с отлично работающей почкой брата-близнеца.
В 1950-х годах онкологи начали работать с такими препаратами, как азотистые аналоги иприта и 6-меркаптопурин, для лечения злокачественных опухолей и задокументировали у принимавших их пациентов некоторую степень иммуносупрессии. Когда было замечено, что 6-меркаптопурин продлевает срок службы трансплантатов кожи, Рой Калн, хирург-стажер из Лондона, протестировал его на трансплантатах почек у собак и доказал, что он значительно улучшал выживаемость.
Рисунок 11.1: А. Кристиан Барнард в расслабленном состоянии.
В 1960 году Калн опубликовал свои наблюдения в журнале Lancet, положив начало иммуносупрессии в трансплантологии. К сожалению, когда он применил тот же подход к трем людям, почки быстро отказали, и пациенты умерли.
Не испугавшись, Калн получил исследовательскую стипендию у Джозефа Мюррея в Бостоне, который призвал его продолжать эксперименты с облучением. Однако вместо этого Калн решил продолжить эксперименты на собаках с азатиоприном, производным 6-меркаптопурина. Наблюдение, что отторжение трансплантата почки можно значительно отсрочить с помощью азатиоприна, побудило Мюррея и трансплантационную бригаду больницы Бригама начать использовать 6-меркаптопурин и азатиоприн на людях. Мюррей рассказал о первых 10 пациентах на конференции трансплантологов в Вашингтоне в 1963 году. Один из них прожил год, но на момент конференции у него уже развилась почечная недостаточность. Остальные скончались в течение шести месяцев, поэтому результаты были немногим лучше, чем при облучении всего тела. На конференции царила настолько мрачная атмосфера, что многие задались вопросом, целесообразно ли и дальше пытаться пересаживать органы от человека к человеку.
Рисунок 11.1: Б. Передовица газеты Cape Town Argos на следующий день после первой в мире трансплантации сердца.
К счастью, чтобы выпустить джина из бутылки, хватило одной презентации.
Том Старзл из Денвера описал новый иммуносупрессивный режим, сочетающий стероид преднизон с азатиоприном. Этот режим стабильно предотвращал отторжение трансплантата почки. Малоизвестный исследователь, сообщивший о 71-процетном выживании, добился больших успехов, чем все предыдущие хирурги вместе взятые. Публика скептически отнеслась к заявлениям Старлза, но тот принес с собой графики, подробно отражающие ежедневный прогресс каждого пациента. Они включали лабораторные анализы, выработку мочи пересаженной почкой и дозы препаратов. Хотя при приеме одного азатиоприна наблюдались эпизоды отторжения, их обычно можно было устранить введением дозы преднизона. Разумеется, нашлись недоброжелатели, и в формальном отчете о конференции важность открытий Старзла значительно приуменьшили. Однако спустя почти полвека некоторые его пациенты все еще были живы без иммуносупрессии и все с тем же функционирующим органом.
До этой конференции в Северной Америке существовало всего три центра трансплантации почки. За год только в США было запущено 50 новых программ. Все они применяли иммуносупрессивный коктейль Старзла, который оставался стандартом на протяжении почти двух десятилетий. Все изменил Рой Калн, когда они оба впервые провели пересадку печени. Калн стал профессором в Кембриджском университете, где мне повезло обучаться у него общей хирургии и трансплантологии. Технические особенности пересадки печени были относительно простыми, но что насчет сердца?
Хотя на Западе об этом не знали, значительное количество исследований по пересадке сердца велось в Московском государственном университете. Выдающийся Владимир Демихов начал свои эксперименты в 1940-х годах, но они были прерваны войной. Его первоначальная концепция заключалась в том, чтобы использовать донорский орган в качестве вспомогательного насоса в груди, а не удалять больное сердце пациента. Он провел более 250 лабораторных трансплантаций, пробуя множество разных методов. Дольше всего прожила собака по кличке Борзая, которой 4 октября 1956 года пересадили второе сердце. Пес вел максимально активный образ жизни, возможный в лабораторных условиях, пока не умер на 32-й день после операции из-за фибрилляции донорского сердца.
У Демихова не было АИК, и его беспокоил тот факт, что время, которое занимали на многочисленные сосудистые анастомозы, зачастую приводило к повреждению мозга. В итоге он сменил тактику и с поразительной изобретательностью начал пересаживать сердце и легкие как единое целое. Собаки лежали рядом на операционном столе, и Демихов использовал резиновые трубки и временные соединения, чтобы достичь своей цели, не прерывая кровообращения у животных и донорского органа. В 1951 году, спустя 67 попыток, он добился шестидневного послеоперационного выживания собаки по кличке Дамка.
Хотя для того времени результаты были поразительными, другие аспекты его экспериментов были сомнительными и разозлили многих из тех, кто о них узнал. Он провел серию операций по пересадке голов щенков на шеи взрослых собак. Через несколько минут пересаженные головы начинали реагировать на стимулы окружающей среды и лакали воду, когда испытывали жажду. Демихову также удалось пересадить голову так, чтобы она была непрерывным продолжением позвоночника, благодаря чему все четыре лапы совершали беговые движения. Максимальная продолжительность жизни после этих странных экспериментов составила 29 дней, но Демихов после этого трансплантировал желудочно-кишечный тракт целиком, включая поджелудочную железу и печень, а затем и всю нижнюю половину тела.
Хотя его старания были хирургическим достижением, они внесли малый вклад в науку, так как у Демихова не было метода подавления иммунитета животных-реципиентов. Это были эксперименты из серии «Почему? Потому что он существует».