В трансплантации бывают случаи, когда можно обойтись тканями самого больного, и тогда говорят об аутологичной трансплантации. Например, когда необходимо восстановить нормальное кровообращение в некоторых областях сердца, делают шунтирование: в обход испорченного кровеносного сосуда вставляют новый, и этот новый берут из какой-нибудь части тела.

Скажем, артерию можно безопасно взять из руки, потому что в руке их две: лучевая и локтевая, и оставшаяся вполне обеспечит кровоснабжение пальцев и мышц рук. Понятно, в чем огромный плюс аутологичной трансплантации – нет никаких проблем с иммунным отторжением, «запчасти» все свои собственные, и у иммунитета к ним нет никаких вопросов.

Но такую трансплантацию можно провести далеко не всегда. Например, если речь идет о замене сердечного клапана, то у человека для этого никаких запасных материалов нет, и клапан нужно брать где-то еще – либо у других людей, либо у животных. Если выбор падает на животных, то появляются новые сложности: клапаны сердца человека и клапаны сердца животного работают при разных нагрузках и анатомически заметно отличаются друг от друга. Так что в результате вместо того, чтобы взять готовый клапан, его сшивают из разных животных тканей.

И, конечно, тут возникают проблемы с иммунитетом, который реагирует, во-первых, на бактерии, попавшие на пересаживаемые ткани, и, во-вторых, на чужеродные белки животных клеток. В значительной мере иммунную реакцию можно ослабить, если пересаживаемые ткани дезинфицировать и удалить из них животные клетки.

Каркас ткани образован волокнами, сделанными из коллагена, эластина и других белков; в этой сетке сидят клетки, которые белковый каркас синтезируют и обслуживают. Если обработать пересаживаемый клапан некоторыми специальными веществами (например, глутаровым альдегидом), то бактерии исчезнут, а белковая сеть станет прочнее благодаря сопутствующим химическим модификациям. Кроме того, альдегид убивает не только бактерии, но и многие животные клетки, что опять же снижает вероятность быстрого отторжения.

Волокна коллагена под электронным микроскопом
Волокна коллагена под электронным микроскопом

Но тут возникает следующая сложность: среди погибших животных клеток оказываются и те, которые создают внеклеточный каркас и обновляют его при повреждениях. Мало того, что их работу теперь больше никто не выполняет – на их место приходят соли кальция. В результате в соединительно-тканной структуре появляются кальциевые отложения, и, как следствие, пересаженный сердечный клапан становится плотнее и жестче, и перестает нормально работать. Это происходит у всех без исключения, у взрослых – медленнее, у детей – быстрее из-за более активного обмена веществ, и в итоге требуется новая трансплантация.

Исследователи из Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е. Н. Мешалкина нашли выход: уничтоженные клетки в ткани трансплантата они заменили биосовместимым материалом, который не дает накапливаться кальциевым солям. Какой именно материал тут можно использовать, подсказали сотрудники Новосибирского института органической химии (НИОХ) имени Н. Н. Ворожцова – это хитозан, один из компонентов хитина (а из хитина, как мы знаем, сделан экзоскелет насекомых, пауков, раков и еще целого ряда других беспозвоночных животных). Хитозан представляет собой длинную молекулу, по физическим параметрам напоминающую коллаген; более того, хитозан может образовывать связи с белками, из которых состоят пересаживаемые ткани.

Из хитозана сделали микроклубочки, соответствующие по размерам уничтоженным клеткам, и раствор с хитозановыми микроклубочками ввели в ткани яремных вен, взятые у коров. Затем эти ткани – как обработанные, так и необработанные хитозаном – пересадили под кожу крысам. И если в тканях, не обработанных хитозаном, вскоре появлялись уплотнения, то в тканях с хитозаном никаких уплотнений не было, более того, они практически не отторгались: ткань так тесно скооперировалась с подкожно-жировой клетчаткой, что стала фактически естественной частью кожи.

Только после специальных гистологических исследований можно было заметить, где собственные ткани крысы, а где – пересаженные. То есть, как говорит заведующий лабораторией экспериментальной хирургии и морфологии, кандидат биологических наук Д. С. Сергеевичев, «если взять ткани и обработать хитозолем, они не будут так быстро отторгаться организмом или подвергаться кальцификации. Отторжение, скорее всего, рано или поздно произойдет, но его можно значительно отсрочить».

Можно ли будет использовать «хитозанированные» трансплантаты в клинике, покажет время. В ближайшем будущем исследователи поставить уже настоящий трубчатый протез с хитозаном карликовым домашним свиньям (мини-пигам); а потом сделать уже сердечный клапан из яремной вены. Будущее разработки зависит от того, будут ли успешными эти эксперименты.