Искусственная печень – не совсем верное название. Поскольку воссоздать этот орган современная наука пока еще не может. Печень для этого устроена слишком сложно и выполняет огромное число функций. Например, основная функция почек – выделение лишней воды и веществ из организма. Именно функцию удаления токсичных веществ выполняет искусственная почка. Искусственное сердце выполняет эту функцию насосом, нагнетающим кровь ко всем органам. Печень выполняет более ста функций. Создать прибор, исполняющий столько функций, практически нереально. Однако устройства существуют, производятся в нескольких странах и уже помогли многим людям. Разберемся, что делают аппараты искусственной печени, чем они отличаются друг от друга.
Печеночная недостаточность
Основная патология печени, с которой сталкиваются врачи всего мира, – недостаточность. Главными причинами выступают вирусные поражения – гепатит В и С, алкогольная интоксикация, также вызывать патологию может длительное применение лекарств, в основном парацетамола, и отравление токсинами. Недостаточность печени – состояние, когда орган не может поддерживать постоянство внутренней среды и метаболизм веществ.
Сложность лечения заключается в том, что все мероприятия, которые врач может провести (устранение нарушений свертываемости крови, гипоксии, нормализация водно-солевого баланса и кислотно-щелочного состояния), не улучшает состояния больного. Основой течения болезни является накопление токсических веществ, разных по химическому составу, растворимости и органам-мишеням. Все эти вещества не попадают периодически в организм, а являются продуктами жизнедеятельности самого организма. Это означает, что токсины беспрерывно накапливаются, и для поддержания жизни больного необходимо постоянно их удалять.
Современные способы лечения печеночной недостаточности
Единственным радикальным способом устранения печеночной недостаточности является пересадка печени. Однако даже в Европе ежегодно погибает около 15 тыс. человек, не дождавшись этой операции: количество доноров и реципиентов печени совершенно разное.
В основе течения печеночной недостаточности лежит гибель клеток печени (гепатоцитов) под действием повреждающих факторов (вирусов, лекарств и т. д.). Появление клинических признаков недостаточности печени говорит о том, что не функционирует уже 80 % гепатоцитов. Клетки печени хорошо восстанавливаются, но для этого с них нужно временно снять нагрузку и взять на себя их функции. То есть основная задача лечения больных – создание условий для регенерации гепатоцитов. Для этого в современной медицине применяется несколько экстракорпоральных (то есть «вне тела») методов лечения. Эти методы можно разделить на две группы: биологические и небиологические.
Биологические методы поддержания функции печени
Подразумевают использование живых гепатоцитов, взятых от животных, стволовых или раковых клеток. Устройства перерабатывают такие токсические продукты жизнедеятельности, как аммиак, желчные кислоты, билирубин. На клеточном принципе созданы несколько систем поддержки печени: «вспомогательная печень» Н. Ю. Корухова, «вспомогательная искусственная печень», «биоискусственная поддерживающая система печени» и другие биологические системы.
Аппараты представляют собой полые трубки с гепатоцитами, через которые проходит кровь или плазма пациента. Кровь за время прохождения по трубке контактирует с гепатоцитами, которые обезвреживают ее. Затем очищенная кровь возвращается в организм человека.
Источник клеток – самая обсуждаемая тема. Самые перспективные варианты:
- клетки печени, взятые от живых свиней, имеют короткую продолжительность жизни;
- стволовые клетки, взятые у плода человека, вызывают этические вопросы;
- раковые клетки – перспективный вариант.
Преимуществом биологических систем искусственной печени является то, что они не только обезвреживают токсины, но и выполняют другие функции печени: участвуют в метаболизме, синтезируют ряд веществ, депонируют кровь, участвуют в антибактериальной защите. Недостатки использования живых клеток заключаются в сложности работы с ними и, соответственно, высокой цене систем, в необходимости включать в устройство дополнительные приборы для обеспечения клеток кислородом.
В настоящее время в нескольких странах используют устройство искусственной печени, работающее на основе раковых клеток и разработанное в США, – ELAD.
Небиологические методы поддержания функции печени
Подразумевают использование методов на основе адсорбции и фильтрации, замещающих обезвреживающую функцию печени. Сюда относятся:
- гемодиализ;
- гемофильтрация;
- гемосорбция;
- плазмообмен;
- молекулярная адсорбирующая рециркулирующая система ("МАРС");
- сепарация и адсорбция фракционированной плазмы ("Прометеус").
Эти методы имеют свои недостатки: первые три способа замещения функции печени снижают концентрацию отдельных токсинов в крови, однако в целом не обеспечивают выживание пациентов. Более эффективным оказывается палазмообмен, но он требует большого количества донорской плазмы, что приводит к риску инфицирования вирусами, в том числе иммунодефицита и гепатитов. Кроме того, незначительно снижает смертность. Стоит отметить, что первые четыре метода оказывают много негативных эффектов на организм больного.
Предпосылки создания "МАРСа" и "Прометеуса"
Главной причиной смертности пациентов с печеночной недостаточностью является интоксикация больного продуктами жизнедеятельности, вызывающая желтуху, печеночную энцефалопатию (повреждение головного мозга), гепаторенальный синдром (одновременное поражение печени и почек), нарушение гемодинамики и во многих случаях недостаточность работы многих органов и систем. Летальность при острой печеночной недостаточности достигает 90 %.
Токсичные продукты можно разделить на две группы:
- водорастворимые – аммиак, тирозин, фенилаланин;
- водонерастворимые, обычно связанные с альбумином: билирубин, желчные кислоты, жирные кислоты, ароматические соединения.
Причем печень синтезирует преимущественно вещества второй группы.
Существовавшие методы экстракорпоральной поддержки работы печени – гемодиализ, плазмообмен, гемофильтрация и гемосорбция – позволяют удалять из крови только преимущественно водорастворимые вещества. В крови, таким образом, остаются водонерастворимые токсические вещества, связанные с альбуминами.
Развитие современной медицины позволяет объединить применяемые экстракорпоральные методы терапии и создать искусственную печень нового поколения. Именно эти системы поддержания жизни и применяют сейчас во многих странах.
Система Prometheus
В 1999 году в Германии была разработана система искусственной печени, названная Prometheus. Принцип ее работы основан на сочетании двух способов экстракорпорального лечения:
- гемадсорбция – разделение плазмы крови на отдельные фракции (сепарация) и адсорбция токсинов на альбуминовой фракции;
- гемодиализ – очищение крови фильтром.
Сепарация идет с помощью фильтра, проницаемого для альбумина, имеющего малые размеры и не пропускающего клетки и крупные молекулы. Далее отделенный от крови альбумин с токсинами проходит через систему адсорбентов, где эти токсины остаются, а сам альбумин возвращается в кровь больного. Таким образом, водорастворимые вещества удаляются гемодиализом, связанные с альбумином – гемадсорбцией. Так, система искусственной печени "Прометеус" поддерживает обезвреживающую функцию органа, облегчая тем самым регенерацию гепатоцитов.
Аппараты "Прометеус" применяют во многих странах, в том числе и в России. Например, его используют в Центре хирургии Минздрава России.
Система Mars
Искусственная печень "МАРС", разработанная в 90-х годах в Германии, как и "Прометеус" сочетает сорбцию и диализ. Но методика очищения другая. Кровь пациента попадает на мембрану, проницаемую только для мелких молекул токсинов. Они проходят сквозь мембрану и связываются с донорским альбумином. Очищенная кровь возвращается в организм пациента. Альбумин, связанный с токсинами, очищается, проходя через комплекс адсорбентов, и возвращается в систему. Таким образом, отличие и главное преимущество искусственной печени Mars в том, что альбумин может многократно использоваться.
"МАРС" успешно применяется в России с 2002 года. Аппараты искусственной печени в Москве есть в нескольких клиниках, например в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева есть и "Прометеус", и "МАРС".
Несмотря на постоянные поиски новых методик создания аппаратов искусственной печени, некоторые из них уже доказали эффективность работы и успешно применяются во многих странах, в том числе и в России.
