МИР

В 1964 г. в Эквадоре хирург по имени Роберто Жильберт Элисальде нашел идеального кандидата для проведения смелой процедуры, которая разрабатывалась в его лаборатории. Хулио Луна был 28-летним моряком, потерявшим правую руку при взрыве гранаты. Элисальде, воодушевленный историей про успешную трансплантацию почки от трупа в США, решил снабдить моряка Луну донорской конечностью.

 

Первый опыт

Используя недавно разработанные методы микрохирургии, Жильберт Элисальде и его команда за девять долгих часов подготовили поврежденную конечность Луны и умело соединили его кости, сухожилия, кровеносные сосуды, мышцы и кожу с предплечьем рабочего, умершего от кровотечения из-за язвы желудка. Это было очень рискованное предприятие.

Измученная команда наблюдала, как после снятия хирургических зажимов кровь Луны наполнила жизнью его новую бледную руку. Посыпались поздравительные междугородние звонки. Новость попала в «New York Times» подзаголовком «Пересадка руки от мертвеца».

В первую неделю казалось, что скептики, говорившие о ничтожных шансах на окончательный успех эксперимента – не правы. Когда Луна напряг мышцы предплечья, сухожилия на новой руке согнули пальцы. Врачи дали Луне ранний иммунодепрессант азатиоприн, чтобы его организм не отторгал чужеродную конечность. Однако на второй неделе стало ясно, что этого иммунодепрессанта недостаточно. Когда появились признаки гангрены, Луну отправили самолетом в Бостон, но и там отчаянные попытки спасти руку не увенчались успехом. Через 23 дня после пересадки кисть ампутировали.

В медицинском сообществе проведенную Жильбертом Элисальде рискованную операцию и хвалили, и осуждали. Критики называли эту процедуру неэтичной, опасной и неоправданной, поскольку она проводилась не для спасения жизни. Некоторые эксперты и сегодня придерживаются такой позиции по отношению к трансплантации кисти.

 

b_600_442_16777215_00_images_world_2020_12-03-2021-3.png

Ощущать касание паутины или маленькие выпуклости, отмечающие на клавиатуре буквы F и J, или небольшие изменения температуры чашки с кофе – ради этого те, кто потерял свою руку, готовы на трансплантацию чужой.

 

Мир двуруких

Прошло еще три десятилетия, прежде чем удалось вновь вернуться к теме пересадки руки. За это время изменились хирургические методы, а разработка более эффективных иммунодепрессантов позволила сделать трансплантацию некоторых цельных органов, таких как почки, печень и сердце, почти обычной процедурой. К 90-м годам возродилась надежда, что удастся предотвратить отторжение трансплантатов, состоящих из тканей разных типов – из мышц, кожи, костей, нервов и сосудов. Появилась композитная аллотрансплантация.

В 1998 г. команда из Франции провела вторую в истории трансплантацию кисти, а вскоре за ней последовала группа из луисвилльского Еврейского госпиталя в Кентукки. Мэттью Скотт, получивший руку в результате этой третьей операции, вскоре отметит 22-ю годовщину успешной трансплантации.

Тем не менее, пересадка кистей рук остается экспериментальной процедурой и в некоторых кругах ее считают спорной. Во всем мире такую трансплантацию выполнили всего лишь около 100 раз. В отличие от пересадки других органов трансплантация кисти не спасает жизнь. Получающим кисть пациентам необходимо пожизненно применять иммунодепрессанты, которые могут плохо влиять на внутренние органы и повышать риск развития некоторых форм рака, инфекций и других заболеваний.

Так почему бы просто не воспользоваться протезами? Когда этот вопрос задали одному из переживших трансплантацию кисти, он ответил просто: «Это мир двуруких». Протезы – нечувствительные орудия, вы не можете с их помощью ощутить касание паутины, или маленькие выпуклости, отмечающие на клавиатуре буквы F и J, или небольшие изменения температуры чашки с кофе.

И всё же в области операций по пересадке рук и предотвращения их отторжения достигнуты впечатляющие результаты: примерно в 80% случаев кисть сохраняется по крайней мере в течение пяти лет. По мере совершенствования методов подбора иммунологически совместимых доноров и реципиентов это значение будет расти, как и число трансплантаций. Соответственно, успешной считается уже не просто та трансплантация, после которой не было отторжения. Все чаще успех определяется тем, насколько люди после пересадки смогут использовать свои руки. А это именно то, чем занимается наука о мозге.

 

«Фантомные» конечности

Значительная часть нашего мозга занимается планированием и контролем движений рук. При изучении нейронных механизмов движений рук с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) можно неинвазивно наблюдать работу мозга.

На практике фМРТ работает следующим образом. Представьте себе, что вы добровольно участвуете в эксперименте с фМРТ, в котором чередуются периоды постукивания пальцами с периодами отдыха. Каждое полушарие мозга контролирует движения и обрабатывает ощущения противоположной стороны тела. Сигналы из левого полушария проходят через подкорковые структуры головного мозга и идут вниз по спинному мозгу, а затем передаются нервам, которые вызывают сокращение соответствующих мышц в ваших правых предплечье и кисти. Процесс обратим: рецепторы в коже, сухожилиях и суставах стимулируются при движении пальцев и посылают сигналы в спинной мозг, а оттуда в кору мозга. Во время эксперимента с постукиванием мизинцем связанные с кистью области в сенсорной и моторной коре левого полушария будут светиться на мониторе томографа.

С помощью фМРТ можно обнаружить такую мозговую активность и у некоторых людей с ампутированными кистями. Если исследователь просит такого человека пошевелить «фантомными пальцами» – то есть, пальцами руки, которой нет – фМРТ показывает повышенную активность в областях, которые раньше были связаны с кистью. Это значит, что у некоторых людей после ампутации мозг сохраняет представление о руке, которой физически больше не существует.

Несмотря на это, десятилетиями в фундаментальных биологических исследованиях на животных собирались доказательства, что организация коры головного мозга сильно изменяется, если в результате повреждения нервов нарушается связь с конечностью. Отчасти это верно и для людей. Когда переживший ампутацию человек выполняет задачу с помощью оставшейся руки, у него отмечается повышенная активность в зонах коры, которые ранее были связаны с отсутствующей рукой.

 

b_600_337_16777215_00_images_world_2020_12-03-2021-4.jpeg

Исследователи зафиксировали случаи, когда после ампутации мозг сохраняет представление о руке, которой физически больше не существует.

 

Благодаря этим аспектам трансплантация кисти представляет большой интерес для исследователей мозга. Сохраняет ли мозг взрослого человека спустя годы и даже десятилетия после ампутации достаточную пластичность в зонах, отвечавших за утраченную кисть, чтобы взять на себя контроль над рукой после трансплантации? От ответа на этот вопрос зависит возможность восстановления функций после повреждений тела, спинного или даже головного мозга.

 

Последние достижения

Дэвид Сэвидж потерял правую руку еще в молодости, в результате несчастного случая в магазине, и почти 35 лет прожил без кисти. Спустя долгие годы, ему пересадили руку в Еврейском госпитале в Луисвилле. Уже на раннем этапе восстановления Сэвидж мог уловить легкое прикосновение к основанию большого пальца и определить место касания. Это значит, что его мозг стал получать информацию от периферических нервов, которые до этого в последний раз передавали сигналы более трёх десятков лет назад.

Ни один микрохирург не может проконтролировать, куда именно в донорскую руку прорастут отростки периферических нервов. Именно поэтому практически невозможно исключить ошибки в прорастании нервов. Однако мозг Сэвиджа каким-то образом за короткий промежуток времени научился правильно интерпретировать новую информацию. Как именно мозг решает подобную задачу, пока остается неясным. Но существует рабочая гипотеза, что благодаря многократному сочетанию зрительной и тактильной обратной связи, когда человек, используя руку, видит ее и ощущает прикосновение, мозг учится исправлять те самые ошибки.

Дэвид Сэвидж в итоге скончался от рака, спустя несколько лет. Возможно, это связано с иммунодепрессантами, которые он был вынужден принимать в период восстановления, чтобы организм не отвергал инородную часть тела. Однако в других случаях пересаженная кисть может сохраняться десятилетиями без каких-либо явных последствий.

Например, Мэттью Скотт живет со своей пересаженной кистью уже более 21 года, и это пока рекорд длительности. Потеряв ведущую левую руку в 20-летнем возрасте в результате несчастного случая с фейерверком, он 13 лет прожил без руки, а затем решился на трансплантацию. Через 9 лет после трансплантации его чувствительность полностью восстановилась во всей кисти, следовательно, регенерация сенсорных волокон была завершена. Он определял место прикосновения в любом участке своей новой руки, причем лишь на несколько миллиметров менее точно, чем при касании его родной руки.

 

12-03-2021-5.png

Ловким движением пересаженной кисти Дональд Рикельман легко застёгивает рубашку.

 

Другой пример. Дональд Рикельман потерял левую руку во время аварии на производстве и жил без нее 14 лет. Спустя 26 месяцев и 41 месяц после получения трансплантата у Рикельмана, как и у других людей с пересаженными руками, наблюдались признаки непрерывной реорганизации в моторных и сенсорных связанных с кистью областях. Неудивительно, что ему было сложно выполнять кистью некоторые основные действия. При детальном анализе движений, снятых с высоким разрешением в то время, когда он дотягивался до предметов и брал их, были выявлены существенные улучшения координации за этот период. Каким образом он компенсировал свои сенсорные и моторные нарушения?

Чтобы это выяснить, исследователди создали специальную установку, которая позволяла ответить на этот вопрос с помощью фМРТ. Когда Рикельман брал предметы через 26 месяцев после трансплантации, в его мозге наблюдался слабый уровень связанной с хватанием активности по сравнению с людьми с неповрежденными конечностями. К 41-му месяцу связанная с захватом активность усилилась и стала более похожа на ту, что наблюдалась у контрольных участников исследования. Возможно, улучшение со временем способности дотягиваться и брать предмет с помощью пересаженной руки может обеспечиваться этими высокоуровневыми областями, взявшими на себя те задачи, с которыми слабо справлялись реорганизованные моторные и сенсорные зоны.

У периферических нервов есть сверхспособность восстанавливаться после повреждения, а у мозга – перестраиваться в ответ на изменение стимуляции. Оба этих свойства взаимодополняют друг друга при восстановлении после травм. И пусть исследования людей, переживших трансплантацию кисти, еще только начинаются, но уже показано, что человеческий мозг может реагировать на возобновление стимуляции даже спустя много лет. Эти результаты противоречат общепринятым представлениям о слабой нейропластичности у взрослых людей и дают надежду тем, кто пытается преодолеть последствия ампутации и других разрушительных повреждений. Действительно возможно восстановить способности к хватанию и осязанию, которые были утрачены несколько десятков лет назад.

 

По материалам статьи Скотта Фрея «Новые связи…»

в научно-информационном журнале «В мире науки» в переводе М.С.Багоцкой

(выпуск 1/2 2021)

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Оставить комментарий от имени гостя

0 / 1000 Ограничение символов
Размер текста должен быть меньше 1000 символов

Комментарии

  • Комментарии не найдены