Реферат 

ТРАНСПЛАНТОЛОГИЯ 

      по  предмету: «Биология» 
 
 
 
 
 

      Работу выполнил: 

      Класс 10 «б» 
 
 
 
 
 
 

- Петрозаводск 2009 -

Содержание 

Введение

   Пересадка органов воплощает извечное стремление людей научиться "ремонтировать" человеческий организм. И если операции по пересадке кожи, трансплантации почек и даже сердца становятся обычным делом, то операции по трансплантации печени по-прежнему считается одной из самых сложных. К сожалению, кроме хрящей, которые требуются не часто, никакие другие ткани и органы, которые мы хотели бы трансплантировать, не обладают таким преимуществом. Чтобы предотвратить разрушение и отторжение пересаженных почек, сердца, лёгких, печени и так далее, необходимо вмешиваться в нормальную работу иммунной системы.

   Несомненно, что трансплантация органов и  тканей человеческого тела есть значительный успех современной биологии и медицины. Однако, несмотря на достигнутые успехи в этих областях, еще многое предстоит усовершенствовать.

   Трансплантология - это комплекс как медико-биологических мероприятий, включающий в себя решение таких проблем, как:

• устранение биологической несовместимости тканей,
• разработка техники выполнения пересадки органов и тканей,
• установление момента изъятия органа,

     так и уголовно - правовых и морально - этических, направленных на охрану прав донора и пациента, на предупреждение возможных злоупотреблений со стороны медицинских работников.

    Цель  моего реферата изучить особенности  пересадки тканей и трансплантации органов у человека.

    Задачи:

• описать трансплантацию органов;
• рассказать, как проходит отбор доноров;
• выяснить, что такое типирование тканей и как оно осуществляется;
• рассказать, как врачи борются с иммунной системой реципиента после операции;
• рассказать о проблемах в развитии трансплантологии.

   Выбор именно этой темы обоснован актуальностью  проблемы в настоящее время и моим интересом к ней.

Пересадка органов - легенды и практика

     Идея  заменять части тела, пришедшие в негодность, как детали в механизме, возникла очень давно. Согласно апокрифам, в III веке святые Косма и Дамиан успешно пересадили ногу недавно умершего эфиопа своему пациенту. Правда, им ассистировали ангелы. Успешная пересадка донорских органов без помощи ангелов стала возможна лишь в ХХ веке, когда учёные научились подавлять реакцию иммунитета реципиента и предотвращать тем самым отторжение чужого органа.

     Рис.1 Косма и Дамиан пришивают своему пациенту ногу умершего эфиопа.

     Тема  трансплантации увлекала и писателей: профессор Преображенский пересаживал эндокринные железы, доктор Моро пришивал своим пациентам головы животных, а профессор Доуэль — головы трупов.

     В начале прошлого века человеку впервые была успешно пересажена роговица донора. Однако распространению трансплантаций других органов препятствовал недостаток знаний об иммунитете. Организм отторгает пересаженный орган, если он взят не от генетически идентичного организма. Болонский хирург эпохи Возрождения Гаспар Тальякоцци (1545–1599), который с успехом делал аутотрансплантации кожи, ещё в 1597 году отмечал в своём труде «De curtorum chirurgia per insitionem, libri duo», что при пересадке человеку фрагмента чужой кожи всегда происходит отторжение.

     Лишь  к середине ХХ века ученые раскрыли механизмы иммунных реакций и научились их подавлять, чтобы донорский орган нормально приживался. Несмотря на это, вынужденное подавление иммунного ответа остается важной проблемой трансплантаций: во-первых, после пересадки органа реципиент становится уязвимым для инфекций, во-вторых, используемые для подавления иммунитета стероиды обладают тяжелыми побочными эффектами. В последние годы стали разрабатывать и применять альтернативные методы подавления иммунитета без применения стероидов или уменьшать их дозу — например, этим вопросом занимаются учёные Северо-западного университета (Northwestern University) и Висконсинского университета (University of Wisconsin).

    Ещё в ХIХ веке хирурги научились пересаживать отдельные ткани, причиной чему было усовершенствование необходимой для этого хирургической техники. После исследований Н.И. Пирогова и Ю.К. Шимаковского развитие трансплантологии в России было связано с работами Н. Штрауха (1840), Н. Фейгина (1867), которые установили возможность трансплантации роговицы, В. Антоневича – по пересадке зубов (1865), К.М. Сапежко – по трансплантации слизистой оболочки (1892) и многими другими. В 1858 году французский учёный Л. Олье разработал метод пересадки костей, а в 1869 году парижский хирург Ж. Реверден провёл исследования касающиеся трансплантации кожи.

    Значительный  прогресс в техники пересадки кожи, был, достигнут после опытов Эмиля Холмена, которые он начал в 1923-24 г.г., будучи ещё молодым начинающим хирургом. Некоторые аллотрансплантаты (аллотрансплантация – трансплантация между двумя особями одного и того же вида) – органы или ткани – можно разделить на мелкие части или кусочки и свободно пересадить в новый организм, в область, изобилующую кровеносными сосудами. Уже на новом месте эти клетки находят источники снабжения, то есть новые пути притока крови. Таким методом пересаживаются кусочки гипофиза, надпочечника, паращитовидной и щитовидной желёз.

    В наши дни трудно поверить, что многие годы соединение кровеносных сосудов  считалось непостижимым хирургическим таинством. Наконец на рубеже ХХ-ХIХ столетий врачи научились делать это очень просто, с помощью иглы и ниток. Такая возможность была открыта работами французского (много лет работавшего в Америке) хирурга и исследователя Алексиса Карреля, который первый разработал технику сшивания сосудов. Этот метод обладает рядом преимуществ, например он в равной мере подходит как для артерий, так и для вен, для сосудов большого и малого диаметра, он не сложен в исполнении, но требует максимальной аккуратности и тщательности при работе, кроме того, при его применении не нарушается целостность эндотелия сосудов (клеток внутренней поверхности кровеносного сосуда), а главное соединение получается абсолютно непроницаемым и не вызывает сужения сосудов.

    Ни  один из применяемых методов не обладает всеми этими преимуществами. Это превосходство обуславливается применением чрезвычайно тонких игл и особым приёмом, позволяющим расширить сосуд в момент его сшивания, что предупреждает его сужение впоследствии.

    Примерно  в 1950 году в Советском Союзе был  разработан аппарат, скрепляющий стенки кровеносных сосудов мельчайшими металлическими скобами. Сшивание сосудов с его помощью имело известные преимущества перед методом Карреля, но обладало тем  недостатком, что в небольшой разрез приходилось вводить довольно громоздкий механизм.

    Таким образом, в современной хирургической  технике используется как ручное сшивание, так и использование приспособлений, прообразом которых являлся аппарат 1950 года.

     Сегодня хорошо освоены трансплантации кожи, почки, печени, сердца, кишечника, легких, поджелудочной железы, костей, суставов, вен, сердечных клапанов, роговицы. В 1998 году впервые была успешно пересажена кисть руки. Среди недавних достижений можно отметить первую трансплантацию части лица во Франции в 2005 году и трансплантацию пениса в Китае в 2006 году. Мировой лидер по трансплантациям — США: на миллион жителей ежегодно проводится 52 трансплантаций почки, 19 — печени, 8 — сердца.

СОВРЕМЕННАЯ ТРАНСПЛАНТОЛОГИЯ

     Трансплантология (transplantologia) — это отрасль биологии и медицины, изучающая проблемы трансплантации, разрабатывающая методы консервирования органов и тканей, создания и применения искусственных органов.

     Трансплантация  органов и тканей - премещение с одного участка тела на другой или с одного организма другому.

Рис.2 внутренние органы человека.

     В экспериментах на животных производилась  пересадка практически всех жизненно важных органов, однако далеко не всегда с успехом. Жизненно важные органы –  те, без которых сохранение жизни практически невозможно. Примером таких органов могут служить сердце и почки. Однако ряд органов, скажем поджелудочную железу и надпочечники, обычно не считают жизненно необходимыми, так как утрату их функции можно компенсировать заместительной терапией, в частности введением инсулина или стероидных гормонов. На рис.2 показаны внутренние органы человека.

     Трансплантация  органов и тканей - относительно новый раздел хирургии, который заключается в изъятие жизнеспособного органа или тканей у одной особи (донора) с перенесением его другой (реципиенту).

     Виды:

• Аутогенная - донор и реципиент являются одним и тем же лицом.
• Изогенная - донор и реципиент однояйцевые близнецы.
• Сингенная - донор и реципиент родственники первой степени.
• Аллогенная - донор и реципиент принадлежат к одному виду (от человека к человеку)
• Ксеногенная - донор и реципиент принадлежат к разным видам.

     При протезировании органов и тканей используются синтетические материалы, металлы или другие неорганические вещества.

     Ксено- и аллотрансплантаты, в отличие  от изотрансплантатов, подвергаются отторжению. Механизм отторжения – несомненно иммунологический, сходный с реакцией организма на введение чужеродных веществ. Изотрансплантаты, взятые у генетически родственных особей, обычно не отторгаются.

Реплантация - поражённые участки пересаживают обратно на прежнее место.

Имплантация - ткани или клетки переносят в близлежащую область.

    Органы  и ткани могут быть трансплантированы, или "пересажены" - от одного человека к другому, или с одного места на другое у одного человека.

    Таблица №1 Пересаживаемые ткани и трансплантируемые органы.

    Первым  успешным и повторяемым обменом  тканями, между двумя людьми была пересадка роговицы глаза. Что самое интересное, так это то, что многие успешные пересадки роговицы были сделаны ещё до того, как были поняты принципы иммунологии. Причина проста, чтобы оставаться прозрачной, роговица не имеет кровеносных сосудов, поэтому, хотя трансплантируемый роговичный диск является чужеродной тканью, которая должна быть отторгнута организмом, клетки и антитела, вызывающие отторжение, не могут достичь донорской ткани, так как перемещаются только по кровеносной системе.

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ  ОРГАНОВ

    Рис.3. Органы для трансплантации.

    Прежде  чем можно будет успешно пересадить органы, от одного человека другому, должны быть решены два различных комплекса  проблем. Первая проблема состоит в воссоединении системы кровообращения реципиента с пересаживаемым органом, чтобы этот орган получал должное обеспечение поставляемыми кровью кислородом и питательными веществами. Это требование сейчас полностью удовлетворяется благодаря великолепной отточенности хирургических методов (техника микрохирургии), разработке миниатюрных хирургических инструментов и исключительно острых и тонких игл, которые соединены с тончайшим, но крепким шовным материалом. Используя микроскоп, хирург теперь способен сшивать мельчайшие артерии и вены, обеспечивая их непротекающие соединения с соответствующими сосудами донорского органа. В большинстве случаев эти органы (особенно почка и сердце) имеют артерии и вены такого размера, что соединение встык или сбоку не представляет слишком большой сложности. На рис.3 показаны органы для трансплантации.

    Второй  тип проблем касается иммунологического  отторжения донорских органов. Несмотря на все достижения, проблема отторжения до конца так и не решена. Когда чужеродная ткань попадает в тело, она сразу же обследуется клетками иммунной системы, и её поверхностные маркеры (антигены) проверяются на соответствие антигенами собственных клеток организма. Если они не подходят, иммунная система немедленно начинает массивную атаку на чужеродную ткань. Миллионы белых кровяных клеток собираются вокруг чужеродной ткани, атакуя её ядовитыми веществами и, пытаясь поглотить. В результате трансплантат сильно воспаляется и болит. Через некоторое время он погибает. Это происходит со всеми трансплантатами (исключая случаи пересадки между однояйцевыми близнецами и пересадки роговицы глаза), которые пытались пересаживать прежде, чем была изучена деятельность иммунной системы.

    Теперь, когда мы рассмотрели все проблемы и трудности связанные с трансплантацией органов, можно проследить, как осуществляется пересадка конкретного органа, начнём с наиболее простой, операции по трансплантации почки.

    Почка

    Почки – наш главный выделительный  орган. Они выводят из организма все шлаки – азотистые соединения, продукты распада белков, соли и так далее. За одни сутки почечный фильтр пропускает не менее 140 литров крови. Почки регулируют водный обмен, ионный состав и кислотно-щелочное равновесие плазмы крови. Нарушилась работа почек, и сразу же в организме возникают серьёзные, подчас угрожающие жизни расстройства.

    Большого  успеха в пересадке почки в 1954 году добился Д. Мюррей. Но донор  и реципиент были однояйцевыми близнецами, а их ткани, как теперь известно, абсолютно тождественны и не вызывают иммунологического конфликта.

    Операция по пересадке почки от живого донора осуществляется сразу на двух столах. Помимо высокого мастерства хирургов, здесь требуется строжайшая стерильность.

    Пересадка почки прочно вошла в хирургическую  практику, как метод спасения больных с необратимыми поражениями этого органа. Успех во многом связан с тем, что разработана машина – искусственная почка. Больных можно "подключить" к этой машине и они в течение нескольких дней, недель или даже месяцев могут жить при абсолютной остановке функций своих собственных или пересаженных почек. За этот промежуток времени можно подготовиться к операции, вывести пересаженную почку из кризиса, если началось отторжение, вывести больного из тяжёлого состояния, пересадить ему вторую или даже третью почку. Уже сейчас многие мужчины и женщины стали родителями после пересадки им почек. В будущем эта операция станет для большинства хирургических клиник перспективным способом лечения ряда врождённых дефектов этого органа, травм, опухолей, и воспалительных заболеваний – нефритов, если конечно не будет найдено их терапевтического лечения. Трудности, которые необходимо будет преодолеть связаны с двумя проблемами.

    Во-первых, проблема консервации почек и  их длительного сохранения в банках органов. После её решения отпадёт одна из самых главных организационных трудностей наших дней – получение почки для человека, состояние которого требует немедленной трансплантации этого органа.

    Вторая  проблема заключается в иннервации (восстановлении, регенерации) пересаженного органа. Дело в том, что во время операции перерезаются все нервы, идущие в почку, а восстановление волокон идёт медленно и не совершенно. Поэтому проблема регенерации нервов, одна из самых важных проблем в трансплантологии, применяемая не только к почке. Почка всё-таки может функционировать без иннервации, а многие органы, например глаза или рука, не в состоянии.

    В результате пересадка почки прочно вошла в хирургическую практику, как метод спасения больных с необратимыми поражениями этого органа. Успех во многом связан с изобретением искусственной почки. Но по-прежнему присутствует ряд проблем, таких как проблема консервации почек, а так же проблемы иннервации этого органа. Есть надежда, что в скором времени они найдут своё решение.

Сердце

     Рис.4 Сердце

    Сердце – полый мышечный орган (см. рисунок № 4). Его масса у взрослого человека составляет 250-300 грамм. Сокращаясь, сердце работает как насос, проталкивая кровь по сосудам и обеспечивая её непрерывное движение. При остановке сердца наступает смерть, потому что прекращается доставка тканям питательных веществ, а так же освобождение тканей от продуктов распада.

    Впервые пересадка сердца была произведена Клодом Бернаром в 1967 году, больной прожил всего 17 дней, но, тем не менее, это было началом. В 1968 году было сделано 100 операций.

    В 1986 году, в декабре, в больнице "Папуорт" неподалёку от Кембриджа группой британских медиков под руководством известного хирурга-трансплантолога Джона Уолпорка была произведена ещё более сложная операция: Давине Томпсон 32 лет одновременно были трансплантированы сердце, лёгкие и печень. Донором послужила девочка 14 лет, погибшая в автомобильной катастрофе. Операция выполнялась в одной операционной тремя бригадами в составе 15 человек и длилась семь часов. Чтобы избежать возможности заражения инфекцией, больная находилась под стеклянным колпаком. Операция оказалась чрезвычайно удачной и Давина до сих пор живёт с заимствованными органами, которые прекрасно функционируют.

    Сегодня пересадка сердца вполне обыденная операция.

    Печень

    Печень  – это самая крупная пищеварительная железа, расположенная за пределами пищеварительного канала. Она выделяет желчь, которая по специальным протокам поступает в двенадцатиперстную кишку, где происходит переваривание белков, липидов и углеводов, а так же сама эмульгирует жиры.

    Одна  из наиболее сложных и ответственных  операций в трансплантологии – пересадка печени. Показаниями к ней служат не излечимые обычным путём заболевания, такие, как врождённое недоразвитие желчных путей, рак печени и желчных протоков, запущенные формы цирроза печени и другие. Людей с подобными заболеваниями очень много.

    В настоящее время применяют три  метода: пересадку донорской печени на место собственной печени реципиента (ортотопическая пересадка), пересадку донорской печени к сосудам в брюшную полость на место удалённой почки, селезёнки и оставление собственной печени реципиента (гетеротопическая пересадка) и, наконец, временное подключение донорской печени к кровеносным сосудам нижних или верхних конечностей.

    Последний метод пригоден лишь для тех больных, у кого расстройства собственной печени носит обратимый характер, а временная очистка крови с помощью трансплантата может разгрузить больную печень и дать ей возможность восстановить свою деятельность.

    Наиболее  распространённой моделью трансплантации печени является ортотопический метод, так как он создаёт для трансплантата нормальные анатомические условия, обеспечивает возможность восстановления оттока желчи в кишечник.

    Донорская печень способна длительно и нормально функционировать, а, кроме того, отторгаться организмом гораздо реже, чем почки, сердце и большинство других органов.

    При гетеротопической пересадке собственная  печень больного сохраняется, а добавочную помещают либо в левое подреберье (селезёнка, а иногда и почка реципиента удаляются), либо в подпочечное пространство, либо в полость таза. Такая пересадка технически легче осуществима, сопровождается значительно меньшим операционным риском и не связана с резким нарушением обменных процессов. В тоже время она имеет значительные недостатки. Прежде всего, две печени в организме начинают "соперничать"… Возникает так называемая "субстратная конкуренция" между трансплантатом и собственной печенью больного. В результате одна из печеней полностью перестаёт функционировать, атрофируется и замещается соединительной тканью.

    Кроме того, в брюшной полости трудно найти место для второй печени, и поэтому приходиться удалять  селезёнку или почку. Необходимо так же чтобы донор был гораздо  меньше реципиента, и его печень была небольших размеров. Наконец  ненормальное положение печени в брюшной полости приводит к лёгочным осложнениям, нарушению функции печени из-за перегибов сосудов. Развиваются тромбы, резко ухудшающие результаты трансплантации.

    Значительные трудности орто- и гетеротопических пересадок печени сопряжены с поиском подходящего донора. Высокая чувствительность печени обуславливает то, что трансплантация может быть успешной, лишь, когда орган взят у донора с ещё бьющимся сердцем, то есть гибель установлена по критерию "мозговой смерти".

    Железы  внутренней секреции

    В XVIII веке английский врач Д. Гюнтер, нарушив запрет церкви, начал изучать строение, функцию и роль желёз секреции в процессах жизнедеятельности организма. Он сделал опыт: пересадил половую железу петуха курице. Результат был поразительным: у курицы вырос гребень, а её поведение стало напоминать петушиное.

    Позднее основываясь на гюнтеровском опыте, учёные стали производить пересадку  половых желёз, пытаясь добиться "омоложения" организма. Учёный физиолог Ш. Броун-Секар проделывал следующие опыты. Считая, что старение является следствием ослабления функций желёз внутренней секреции, которые вырабатывают жизненно важные гормоны, он приготовил экстракт-вытяжку из семенных желез животных и вводил её себе. Казалось желаемый эффект достигнут: самочувствие намного улучшилось, повысилась и половая способность. Но, увы! Действие препарата оказалось крайне непродолжительным, а повторные впрыскивания даже ухудшали состояние здоровья. Тем не менее, ученые разных стран продолжали подобные эксперименты.

    Впервые в мировой практике пересадка яичка на артериально-венозной ножке с применением иммунодепрессивной терапии и типированием тканей была выполнена профессором И. Кирпатовским. Этим был положен конец длительному заблуждению, что эндокринные железы не нуждаются в подавлении реакции трансплантационного иммунитета.

    Но  можно ли считать это полной победой? К сожалению, нет. Через некоторый  период после операций половые железы всё-таки рассасывались. Причина, видимо, в том, что учёные, производя трансплантацию, не учитывали в достаточной мере, что для него, как и для любого органа, необходимо тщательно выполнять все требования, выдвигаемые трансплантологией. При использовании яичка трупа следует учитывать группу крови (она должна совпадать с группой крови больного), определять степень соответствия тканей трупа тканям больного. Взятие яичка должно производиться в строго ограниченные сроки, пока оно ещё жизнеспособно. Сохраняют его в специальном стерильном, питательном растворе до момента операции, соблюдая срок хранения.

    Пересадка яичек на артериально-венозной ножке  обеспечивает восстановление лишь эндокринной (гормональной) функции органа. Чтобы  человеку, которому пересадили половую железу, вернуть способность к деторождению, необходимо, восстановить непрерывность, путей для выброса спермы, то есть наложить сосудистые швы на семявыносящие протоки. Это возможно осуществить только с помощью микрохирургической техники, так как диаметр семявыводящего протока составляет 0.3 – 0.5 мм.

    Отдельные успешные результаты уже получены в опытах на крысах и обезьянах. Перенос метода в клинику требует пересмотра ряда положений, а именно: взятие яичка лишь у молодых доноров, очень тщательная его консервация, помещение при трансплантации в естественное для этого органа место, строгий подбор по системе тканевой совместимости.

    Итак, есть основания думать, что наступит время, когда врачи смогут эффективно помогать больным страдающим тяжёлым недугом, таким как бесплодие, путём трансплантации яичек, но пока успех был, достигнут только в опытах на животных, должно пройти время, прежде чем метод будет перенесён в клинику.

    Не  смотря на ряд проблем, связанных  с трансплантацией этого органа, эта операция не представляет особых трудностей и является одной из самых успешных и благополучных.

    Мозг

    Американскому профессору-нейрохирургу Р. Уайту удалось в течение трёх дней сохранять живым изолированный мозг обезьяны. Уайту удалось доказать, что можно создать в эксперименте условия, при которых изолированный мозг на некоторое время остаётся живым. Как это достигается?

    Наиболее  распространённая экспериментальная  модель трансплантации головного мозга собаки заключается в его изоляции из черепной коробки и подсадке в предварительно приготовленный подкожный карман на шеи собаки-реципиента.

    Операция  происходит в условиях охлаждения животного до плюс 28° – 29°С. Широко вскрывается черепная коробка, пересекается спинной мозг, извлекается и фиксируется на специальные приспособления головной мозг. Центральный конец общей сонной артерии реципиента соединяется с U-образной канюлей (трубкой) с сонными артериями трансплантата, а другая канюля соединяется с сердечным концом яремной вены. На протяжении всего эксперимента в тело реципиента вводят лекарства, не допускающие свёртывания крови.

    Проблема  пересадки мозга особенно сложна. Над всеми сложностями довлеют в этом случае две. Первая – регенерация нервов. Так уж устроила природа, что нервные клетки взрослого человека не способны к делению, а нервные волокна весьма ограниченно реагируют. Если не найти путей преодоления этого препятствия, то пересаженный мозг окажется отключенным от остального тела, информация не будет поступать ни туда, ни обратно.