Что делать, если по той или иной причине сердце перестало справляться со своей работой? Насос ослаб и больше не может перекачивать необходимый для нормальной жизни объем крови. Сила тяжести противодействует нормальному продвижению крови, лишняя жидкость скапливается в тканях и полостях нашего организма, нарастают симптомы сердечной недостаточности. Очень часто с ситуацией удается справиться с помощью лекарств. Но бывают случаи, когда таблетки уже «не работают».

Именно тогда у человека остается одна надежда: новое сердце. Донорское или искусственное. Современная медицина активно работает по обоим направлениям, причем путь к искусственному миокарду оказался более длинным и интересным. Несмотря на то что полноценное искусственное сердце до сих пор не создано, различные методики, разработанные по пути к великой цели, активно применяются уже сегодня.

Первые попытки создать искусственный аналог главного человеческого органа датированы серединой 30-х годов прошлого века. Причем пионером данного направления стал российский ученый Владимир Демихов, в далеком 1937 году вжививший лабораторной собаке пластиковый насос с электродвигателем. Собака прожила с искусственным сердцем два с половиной часа – и открыла в медицине новую эру.

Сегодня в арсенале врачей есть множество приборов, позволяющих снять нагрузку с сердца, пока пациент находится на операционном столе, или поддержать работу сердца во время пребывания его в реанимации.

Искусственное кровообращение

«Сердце на пару часов» сегодня рутинно применяется во время кардиологических операций – например, при аортокоронарном шунтировании или протезировании клапанов. В качестве механического сердца выступает аппарат искусственного кровообращения, он же «аппарат сердце – легкие». Собственное сердце пациента во время операции может быть остановлено, а может и продолжать работать, при этом практически не испытывая нагрузки. Минусы аппарата – он в 2 раза больше стиральной машины, его трудно вывезти из операционной, а работа насоса по возможности не должна продолжаться больше 3 часов – в дальнейшем с каждым часом риск серьезных осложнений возрастает в геометрической прогрессии.

ЭКМО

Если сердце после операции еще слабое и не может работать в полную силу, то после отключения аппарата искусственного кровообращения пациента переводят на экстракорпоральную мембранную оксигенацию. В этом случае аппарат подключают уже не непосредственно к сердцу, а к артериям и венам – например, на бедре. Поэтому пациент на ЭКМО может находиться в отделении реанимации несколько дней. Аппарат насыщает кровь кислородом, разгружает легкие, тем самым облегчая работу сердца и улучшая его питание. Через несколько суток, когда функции сердца и легких восстановятся, аппарат отключают, органы продолжают нормально работать без механической поддержки. Благодаря этому аппарату, несколько дней трудящемуся за легкие и сердце, многие тяжелые больные переносят спасительную кардиохирургическую операцию.

Контрпульсатор

Это устройство размещается внутри аорты и раздувается при каждом сердечном сокращении, давая крови дополнительный толчок. К тому же оно улучшает кровоснабжение самого сердца. Конечно, ВАБК (внутриаортальный баллонный контрпульсатор) не заменяет сердце, но оказывает ему значительную поддержку во время операций или при острой сердечной недостаточности после инфаркта.

Обход левого или правого желудочка

Еще один способ поддержать работу ослабшего сердца, который обычно применяется во время операции, а затем служит несколько дней после ее завершения. Если пациента пора отключать от аппарата искусственного кровообращения, а его сердце пока не может полностью выполнять свои функции, то к нему подключается насос, помогающий проталкивать кровь. Когда состояние пациента стабилизируется и сердце сможет работать самостоятельно, а это может занять несколько дней, хирурги отключат систему.

Поддержка надолго искусственное сердце

Искусственный желудочек первоначально был разработан, чтобы помочь людям с сердечной недостаточностью дожить до трансплантации донорского органа. Но со временем технологии так усовершенствовались, что сегодня с «механическим сердцем» можно жить несколько лет. Это особенно важно для тех, кому трансплантация противопоказана.

Речь не идет о полной замене сердца на искусственную конструкцию – они работают совместно. Искусственный желудочек – это насос, который с помощью трубок соединяется с левым желудочком и аортой или находится непосредственно в левом желудочке. «Умная» конструкция дает возможность максимально увеличить производительность, при этом лучше других сберегая клетки крови, ведь случайное разрушение эритроцитов и лейкоцитов – одна из основных опасностей применения механического сердца. Чтобы кровь не сворачивалась и не разрушались ее форменные элементы, внутренний контур канюль и насоса покрыт специальным веществом, разработкой которого занималась космическая промышленность. После установки механизма и отладки системы часть поступившей крови выбрасывает в аорту сам левый желудочек, а часть – насос искусственного сердца.

Минус механического сердца в том, что до сих пор пациент вынужден носить на плече или поясе сумку с батареей и «мозговым центром» насоса. Говорят, что своя ноша не тянет, но если учесть, что вес сумочки составляет несколько килограммов, становится очевидной потеря мобильности. Тем не менее многие пациенты смогли практически полностью вернуться к активной жизни: водят автомобиль, работают, отдыхают на море. Ведь благодаря помощнику нагрузка на сердце падает более чем в 2 раза, значительно уменьшаются симптомы сердечной недостаточности.

Сердце из принтера

И все-таки большинство ученых уверены, что будущее трансплантологии не за механическим сердцем, и даже не за донорскими органами. Новые горизонты в пересадке органов открывает тканевая инженерия – наука на стыке генетики, анатомии, физиологии и механики. Если удастся вырастить сердце из собственных стволовых клеток человека, это будет лучшим возможным решением. С одной стороны, исчезают проблемы, связанные с отторжением трансплантата и необходимостью постоянной иммуносупрессии, которая резко ослабляет возможности организма защищаться не только от инфекционных заболеваний, но и от рака. С другой стороны, в отличие от механических сердец выращенный орган не повышает риск инфекционных осложнений и тромбообразования.

Ни один орган, напечатанный на 3D-биопринтере, еще не был имплантирован человеку. Зато есть более 10 разных случаев успешной пересадки таких органов животным.

Ученым уже удалось вырастить из стволовых клеток пациента мочевой пузырь и трахею, которые были удачно пересажены самим же донорам клеток. Осенью 2006 года исследователи из Университета Цюриха впервые в мире вырастили сердечные клапаны из стволовых клеток околоплодных вод беременной. Такой подход позволит пересаживать новый клапан ребенку после рождения, если он страдает врожденным пороком сердца. Весной 2007 года группе британских ученых под руководством Магди Якуба удалось вырастить из стволовых клеток фрагмент соединительной ткани сердца. А в 2013 году японские ученые из Киотского университета вырастили из столовых клеток настоящий миокард. Мало того, что он был полностью идентичен натуральному, но еще и сокращался с частотой 50–70 ударов в минуту.

Уже сегодня сделан и следующий шаг для полноценного производства органов – разработана методика укладки дифференцирующихся стволовых клеток в трехмерную структуру, полностью повторяющую границы создаваемого органа.

Ученые уверены: к 2030 году человеку будет пересажена первая почка, напечатанная на 3D-биопринтере.

Речь идет о так называемых биологических принтерах, успешно «напечатавших» фрагменты мочевого пузыря, почки и некоторых других органов. Сначала в виде каркаса ученые использовали выщелоченные (лишенные клеток) трупные органы, затем предпочли применять в качестве основы специальный гидрогель. При этом на каркас из геля напыляются стволовые клетки, а затем, по аналогии с рассасывающимся шовным материалом, каркас растворяется.

А с недавних пор ученые начали применять 3D-биопринтер, которому вообще не нужен каркас органа. Этот прибор использует компьютерную трехмерную модель органа и печатает ее – не чернилами, а клетками. Он точно знает, в какую точку пространства положить каждую клетку. Исследователи полагают, что уже в ближайшие 20 лет с помощью 3D-биопринтера будут «напечатаны» все основные органы человека, пригодные для пересадки.

Уже сегодня у россиянина, столкнувшегося с проблемой изношенного сердца, есть реальный шанс выжить. Работает система подбора доноров для трансплантации (за 2013 год только в НИИ трансплантологии и искусственных органов в Москве выполнено 100 пересадок сердца), а тем, кто не может ждать, на время вживляют искусственные сердца. Главное – при возникновении проблемы как можно быстрее обращаться в ведущие профильные учреждения, там обязательно помогут. Подобное лечение проводится в нашей стране совершенно бесплатно, работает система квот на высокотехнологичную медицинскую помощь.
Мы живем в эпоху бурного развития биотехнологий. Если вам сейчас 30, то вы вполне можете надеяться, что, когда ваше собственное сердце износится, медицина уже сможет предложить вам полноценную замену – орган, выращенный из ваших стволовых клеток. Главное – вести пока здоровый образ жизни, чтобы сердце не износилось быстрее, чем будут внедрены новые технологии.