عندما يتعلق الأمر بجراحة زرع الأعضاء، فإن الأطباء يسابقون عقارب الساعة – والوقت ليس في صالحهم.
يقوم فريق من الأطباء أولا بإزالة العضو من المتبرَّع به، من خلال شق أنسجة الجسم بشكل ماهر، ثم يقوم الأطباء بإعداد العضو لنقله إلى المتلقي، الذي قد يكون على بعد ساعات بالطائرة، وبمجرد وصول العضو إلى وجهته، يمكن أن تبدأ عملية الزرع؛ ومرة أخرى، يجب أن يعمل الجراحون بسرعة لضمان سلامة المريض وصلاحية العضو.
ولكن كم من الوقت يمكن أن يستمر العضو خارج الجسم ويبقى لائقا للزراعة؟
ذلك يعتمد على الجهاز، ففي الوقت الحالي، يمكن أن تتراوح المدة الزمنية بين 4 و 36 ساعة، لكن الأطباء يأملون في أن يكونوا قادرين على الحفاظ على الأعضاء لأسابيع متتالية مستقبلا.
تقنية حفظ الأعضاء على الجليد
في عام 2018، تم إجراء أكثر من 36،500 عملية زراعة للأعضاء في الولايات المتحدة وحدها، وفقا للشبكة المتحدة لمشاركة الأعضاء (UNOS)، وقد كانت الكليتان العضو الأكثر شيوعا في عمليات الزرع، حيث تم إجراء أكثر من 21000 عملية زرع في العام الماضي، يليها الكبد والقلب والرئة، بهذا الترتيب، يليها البنكرياس والأمعاء وزراعة الأعضاء المتعددة.
يتم وضع معظم الأعضاء في “صندوق تخزين بارد” بعد إزالته من المتبرع، ويتم الاحتفاظ به في مكان بارد ممتلئ بالجليد، وفقا لتقرير صدر عام 2019 في مجلة البحوث الطبية الدولية.
وقال الدكتور مينجياو ليو، مدير معهد العلوم الطبية وأستاذ الجراحة والطب والفسيولوجيا بجامعة تورنتو: “الفكرة الأصلية لحفظ الأعضاء في بيئة باردة تشبه إلى حد كبير وضع الطعام في الثلاجة”.
قبل وضع عضو في التخزين البارد، يقوم الأطباء أولا بمسح الأنسجة باستخدام “محلول الحفاظ” لحماية العضو من الضرر الناجم عن البرد الشديد، وفقا لما قاله Liu لموقع Live Science.
في درجة حرارة الجسم، تقوم الخلايا بضخ المواد الكيميائية من وإلى أغشيتها للحفاظ على تركيزات منخفضة من الصوديوم وتركيزات عالية من البوتاسيوم داخل الخلية، لكن الخلايا الباردة لا يمكنها الضخ بكفاءة، حيث تتسرب المواد الكيميائية عبر الأغشية، ومع مرور الوقت، تنتفخ الخلايا المتسربة مع السوائل الزائدة، مما يتسبب في أضرار جسيمة.
تساعد حلول المحافظة على تأخير هذا الضرر عن طريق الحفاظ على مستويات الصوديوم والبوتاسيوم قيد الفحص، وقال ليو إن هذه المحاليل يمكن أن تحتوي أيضا على مواد مغذية ومضادات للأكسدة للحفاظ على الخلايا ومنع الالتهابات، من خلال الاقتران مع الثلج والبرودة، يمكن للمحاليل المحافظة على بقاء الأعضاء قابلة للحياة لساعات بعد الحصاد.
في درجات حرارة تتراوح بين 32 و 39 درجة فهرنهايت (0 و 4 درجات مئوية)، ينخفض معدل الأيض في الخلية إلى حوالي 5 ٪ من معدلها الطبيعي، وبالتالي فإن الأنسجة تحرق الطاقة ببطء أكبر وتتطلب كمية أقل من الأكسجين للحفاظ على نشاطها، ولهذا السبب، فإن تبريد العضو يساعد في تأخير ظهور نقص التروية ويعرف أيضا بـ “الإقفار” أو “الإسكيمية”، وهي حالة تلف الأنسجة أو اختلال وظيفي بسبب نقص الأكسجين.
إن وضع عضو على الجليد يمد أيضا مخازن الطاقة المحدودة في الخلايا، ويمنع الأيضات الضارة من بناء وتحطيم أنسجة العضو، وفقا لتقرير صدر عام 2018 في مجلة Yale Journal للبيولوجيا والطب.
وقال الدكتور برايان ليما، مدير جراحة زرع القلب في مستشفى جامعة نورث شور في مانهاسيت، نيويورك: “من بين الأعضاء التي يتم زرعها بشكل شائع، يعتبر القلب الأسرع تلفا عند تخزينه في البرودة”.
وقال إنه من الناحية المثالية، لا ينبغي وضع القلب في مخزن بارد ثابت لأكثر من 4 إلى 6 ساعات، وعند علامة 4 ساعات، تبدأ وظيفة خلايا القلب في الفشل ويزيد احتمال حدوث خلل وظيفي في العضو المتلقي بشكل كبير.
وقال ليما إن فشل الأعضاء المزروعة، والمعروف باسم خلل عملية زرع الأعضاء الأولية، هو من أكثر المضاعفات المرعبة المرتبطة بزراعة الأعضاء.
وقال ليما: “القلب … هو الأكثر حساسية لنقص تدفق الدم، بينما الكلى، من ناحية أخرى، مرنة جدا”، ويمكن أن تظل الكلى التي يتم حصادها قابلة للحياة لمدة 24 إلى 36 ساعة في التخزين البارد، أطول من أي من الأعضاء الأربعة الأخرى المزروعة.
أما الرئتين فيمكن أن تظلا قابلتين للحياة لمدة 6 إلى 8 ساعات، ويمكن أن يظل الكبد في مكان بارد لمدة 12 ساعة، وفقًا للدكتور جيمس ماركمان، رئيس قسم زراعة الأعضاء في مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن.
مقالات شبيهة:
طريقة بديلة
على الرغم من أنها ذات تقنية منخفضة، إلا أن طريقة تبريد الجليد “توفر طريقة بسيطة وفعالة لحفظ ونقل الأعضاء”، وقد تم استخدامها على نطاق واسع منذ الستينيات، وفقا لتقرير 2018 الصادر عن ليو.
لكن التقنية لا تخلو من عيوبها، وقال ليو إن الأمر لا يقتصر على فقدان الأجهزة الموجودة في التخزين البارد قدرتها على العمل في غضون ساعات، ولكن الأطباء أيضا ليس لديهم طريقة لتقييم جودة الأعضاء المبردة.
في الأساس، لا يمكن لأي اختبار موضوعي أن يخبر الأطباء ما إذا كان العضو لا يزال يعمل عندما يُحفظ في بيئة شديدة البرودة، وينتهي استقلاب الخلية بحركة بطيئة، ومع ذلك، فإن أحد البدائل للتخزين البارد يسمح للأطباء بفحص الأعضاء قبل زرعها، وقد يصبح هذا الخيار قريبا أكثر شيوعا، وفقا لما قاله الخبراء لـ Live Science.
تتضمن طريقة الحفظ البديلة هذه، المعروفة باسم الإرواء، ربط العضو المحصود بآلة تضخ السائل الغني بالأكسجين والمواد المغذية عبر أنسجة العضو، كما يفعل القلب في الجسم، وفقا لتقرير 2018 الصادر عن مجلة Yale.
بينما يتم توصيله بالآلة، حيث يستقطب العضو الطاقة وينتج النفايات، يتم تجديد مخزونه من السكر وتطهير الأيضات السامة.
قبل أن يقوم الجراحون بحصاد أحد الأعضاء، يتوقف قلب المتبرع عن ضخ الدم المؤكسج في الأنسجة لفترة من الزمن، مما يسبب الضرر، وقال ماركمان إن وضع عضو في جهاز نضح قد يعطي الأنسجة فرصة للتعافي.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأطباء التحقق من الجهاز من خلال مراقبة مستويات اللاكتات (lactate) المستقلب المتداولة في النظام، وقال ماركمان إن الخلايا تستخدم اللاكتات أثناء وظائف التمثيل الغذائي الطبيعية، لذلك “إذا كان العضو يعمل بشكل جيد، فيجب تطهير اللاكتات” بمرور الوقت.
واعتمادا على العضو، يمكن للأطباء أيضا تقييم صحة الأنسجة عن طريق قياسات أخرى، مثل إنتاج الصفراء بواسطة الكبد.
هل يمكن أن يحافظ التروية على صحة الأعضاء لفترة أطول؟
لا تزال بعض أنظمة التروية تتطلب تبريد العضو كجزء من عملية الحفظ، ولكن خلال العشرين عاما الماضية، اختارت عدة مجموعات بحثية إبقاء العضو دافئا وإغراق الأنسجة بدم دافئ.
في درجات حرارة تتراوح بين 68 و 92 فهرنهايت (20 و 33 درجة مئوية)، تعمل الأعضاء المعزولة بقدر ما تعمل في جسم الإنسان، وتستخدم كلا من أنظمة التروية الباردة والدافئة على نطاق واسع في أستراليا والمملكة المتحدة، ولكن تبقى معظم هذه الأجهزة في تجارب سريرية في الولايات المتحدة.
ومع ذلك، احتل نظام نضح واحد في الولايات المتحدة عناوين الصحف في شهر ديسمبر كجزء من عملية زرع القلب الأولى من نوعها، فقد قام الأطباء في المركز الطبي بجامعة ديوك في دورهام بولاية نورث كارولينا بإزالة قلب المريض بعد توقفه عن النبض؛ ثم قاموا “بإعادة تنشيط” العضو باستخدام نظام نضح دافئ.
عادة، تتم إزالة القلوب من المتبرعين الذين ماتوا دماغيا قبل أن يتوقف العضو عن النبض، لتجنب الأضرار الشديدة الناجمة عن نقص التروية، وقد سبق للأطباء “إعادة تنشيط” قلوب الأطفال في الولايات المتحدة، لكنهم لم يستخدموا النظام أبدا على عضو شخص بالغ.
وفي البلدان التي استخدمت هذا النظام لسنوات، ازداد عدد القلوب المقبولة بحوالي 30 ٪ إلى 40 ٪ ، وفقا لـ “ليما”، وأضاف “إذا تحول ذلك إلى الولايات المتحدة، فإننا نتحدث عن أعداد كبيرة وكبيرة”
قال الدكتور جاكوب شرودر، أستاذ مساعد بجامعة ديوك للجراحة وأحد الجراحين الذين ساعدوا في إجراء عملية زرع القلب البارزة، لشبكة سي إن إن إن استخدام النظام على مستوى البلاد يمكن أن “يزيد من عدد المتبرعين وعدد عمليات زرع [القلب] بنسبة 30 ٪”.
على الرغم من أن مجموعة الجهات المانحة قد تتوسع، هل ستتحسن حالة الأعضاء؟
حتى الآن، قارنت دراسات قليلة بشكل مباشر التخزين البارد بالتروية، لكن من الناحية النظرية، يبدو أن الأعضاء أفضل حالا بشكل عام.
على سبيل المثال، في إحدى التجارب التي قارنت نظام نضح الكبد مع التخزين البارد القياسي، رفض الأطباء فقط 16 كبدا نائما، مقارنة بـ 32 كبدا جاءت من مبردات، وبدا أن الأعضاء الموصولة أقل تضررا، وفقا لستات نيوز، وقال ليو إنه لاحظ اتجاهات مماثلة في عمله مع عمليات زرع الرئة.
طور ليو وزملاؤه “نظام نضح خارج الجسم الحي” للرئتين؛ وقبل تقديمه، تم زراعة أقل من 20٪ من رئة المتبرعين بنجاح في مستشفى جامعته، واليوم وسع البرنامج نشاطه بنسبة 70 ٪ ، “مع نتائج ممتازة”، وفقا لتقرير عام 2018.
وقال ليو: عادةً ما تظل الرئتان مدمجة في نظام الإرواء لمدة 4 إلى 6 ساعات، لكن العمل التجريبي مع الأعضاء الحيوانية يشير إلى أن الرئتين المدللتين يمكن أن تظل قابلة للحياة لمدة 12 إلى 18، وربما حتى 36 ساعة، وأضاف أنه في يوم من الأيام، يمكن تروية العضو لمدة أسابيع.
كلما طالت مدة بقاء الأعضاء في النظام، كلما اضطر الأطباء إلى إصلاح الأنسجة التالفة، ويدرس ليو وزملاؤه كيف يمكن تثبيط الالتهاب وموت الخلايا في الرئتين، لكن في المستقبل، ربما يمكن علاج الأعضاء بالجينات أو بالخلايا الجذعية في حين يتم ربطها بآلة نضح.
ومع ذلك، لماذا لا تزال معظم الأعضاء المتبرع بها تسافر إلى متلقيها وهي محفوظة في مبردات؟
قال ليما: “بصراحة، فإن العقبة التي تواجهها (الإرواء) هي التكلفة”، وقال إن نظام الإرواء لجهاز واحد يمكن أن يكلف عدة آلاف من الدولارات، وهو ما يتجاوز بوضوح سعر المبرد القياسي.