Трънливият път до успешната трансплантация на трахея

Трахеята е част от дихателната система. Има тръбеста форма, провежда атмосферния въздух от ларинкса до двата главни бронха и е разположена пред хранопровода. Може да се засегне от инфекции, възпаления, травми и туморни образувания. Пациентите със стеснение на трахеята (стеноза), което не може да се оперира, биха могли да подобрят качеството си на живот чрез трансплантация на органа.

Пътят на въздуха към белите дробове

Основната функция на трахеята е да транспортира въздух от и към белите дробове. Този орган също така възпрепятства навлизането на микроорганизми, прах и прекалено студен или топъл въздух. Трахеята е с тръбоподобна структура, започва от ларинкса и стига до бронхите, които я свързват с белите дробове. Средната дължина на трахеята е около 11,8 см, като тя е обвита от мукозна лигавица, подобна на тази в носната кухина. Клетките, изграждащи мукозата, са бариерата срещу микроорганизмите и праха, спираща ги да навлязат към долните дихателни пътища. Трахеята е изградена и от други клетки – реснички. Ресничките спомагат за придвижването на замърсения мукус извън органа. Трахеята в по-голямата си част е изградена от меки тъкани, а хрущялът служи като допълнителна опора. Тъй като ларинксът и трахеята са близко разположени, малка част хрущял от ларинкса покрива отвора на трахеята с цел предпазване от навлизането на храна и вода.

Редица заболявания могат да засегнат този орган. В най-спешните случаи състоянието възпрепятства дишането на пациента и изисква незабавни медицински грижи. При трахеомалацията е увреден хрущялът на трахеята, което води до слабост на органа и съответно до затруднено дишане. При трахеалната стеноза може да се стигне до изтъняване, което би породило сериозни дихателни проблеми. В такива случаи може да се наложи и поставянето на трахеална тръба.

Пречки пред успешната трансплантация на трахея

Трансплантацията би могла да бъде единствената възможност за подобряване на качеството на живот при пациенти със стеноза на голяма част от трахеята. Въпреки това подобни интервенции не са разпространена практика. Описани са хирургични техники, при които се прави трансплантация на трахея от трупен донор и обвиване на донорския орган с кръвоснабдена (васкуларизирана) тъкан от реципиента. Тези трансплантации са неуспешни, тъй като са последвани от усложнения, например рецидив на стенозата, или дори от смърт. Основните пречки при трансплантацията на трахея при човека са свързани с трудното осигуряване на кръвен поток към органа.

Трансплантация на биосинтетична трахея

Гръдният хирург д-р Паоло Макиарини, който някога е смятан за пионер в приложението на стволови клетки в медицината, е обвинен и осъден след смъртта на трима от пациентите му, месеци след проведената трансплантация на биосинтетична трахея. През 2023 г. Апелативният съд в Стокхолм осъжда Макиарини на 2 години и 6 месеца затвор.

Историята на Макиарини започва през 2008 г. Оттогава до 2014 г. той провежда експериментални операции на трима пациенти, докато работи в Каролинския институт в Швеция. Имплантира им синтетични трахеи от полимерен материал, „посети“ със стволови клетки, които са извлечени от костния мозък на пациентите. Идеята му е била, че клетките ще се размножат и ще „облекат“ синтетичния имплант, а той ще се превърне в идеалния заместител, защото тялото на пациента няма да реагира с отхвърляне на присадката – такъв риск е налице при трансплантации на органи от донори.

За съжаление обаче, всички пациенти умират, тъй като имплантираният орган не може да се кръвоснабди правилно. Единият пациент умира, след като имплантът причинява обилно кървене само 4 месеца след операцията. Другите двама оцеляват между 2 и 5 години, но страдат от болезнени усложнения през цялото време.

Макиарини е провеждал операциите за присаждане на изкуствена трахея на хора, без преди това да са били направени тестове върху моделни животни, и не е проследявал следоперативното състояние на пациентите си.

Той е съавтор на три научни публикации, свързани с трансплантациите на биосинтетични трахеи. В една от статиите е описано състоянието на пациент в продължение на 12 месеца, но се оказва, че реално такива данни не са събирани, а самият Макиарини не е посещавал пациента след операцията. В друга научна статия се описва здравословното състояние на пациент, проследяван в продължение на 5 месеца, но отново впоследствие се доказва, че такива данни не са налични. И трите статии са изтеглени от медицинското научно списание The Lancet, съответно през 2016, 2019 и 2023 г.

Първата успешна трансплантация на трахея

През 2021 г. екип хирурзи от болница Mount Sinai в Ню Йорк осъществяват първата в света успешна трансплантация на трахея от трупен донор. Тази процедура с историческо значение е резултат от 30 години проучвания на кръвоснабдяването на трахеята. Операцията е с продължителност 18 часа, ръководи се от д-р Ерик Дженден и в нея участва екип от 50 специалисти. Протоколът за трансплантацията и реваскуларизацията е технически ясен и възпроизводим.

Трансплантацията на трахея е направена на 56-годишна жена със сериозно увреждане на трахеята поради неколкократни интубирания след претърпени астматични пристъпи. Проведени са и няколко неуспешни опита за реконструкция на трахеята ѝ, които водят до още повече усложнения. Преди успешната трансплантация тя е дишала чрез трахеостома – хирургично направен отвор в областта на врата ѝ, и е била с висок риск от задушаване поради колапс на трахеята. След трансплантацията пациентката няма усложнения и симптоми на отхвърляне на присадения орган.

Поглед към бъдещето

След тази успешна трансплантация надеждите за присадки от собствени тъкани нарастват, особено след като предклинични изследвания показват успешно имплантиране и неоваскуларизация. За съжаление, все още се търси най-подходящата тъкан от собственото тяло на човек, която може да служи като заместител на трахеята. Техниките с използването на изкуствени материали все още не бележат особен успех поради усложнения, като хронични инфекции, отхвърляне и малация (размекване на тъканите). Въпреки всичко иновациите в технологиите на регенеративната медицина дават повод да виждаме обещаващо бъдеще за възстановяване на дълги сегменти с дефекти на трахеята.

Учените разглеждат и потенциалното приложение на частично децелуларизираните присадки на трахея в популации, където заболяванията на дихателната система са с по-висока честота. Децелуларизирането е ензимно или химично отстраняване на клетъчни компоненти от органа, за да се премахне имуногенният фактор и така да се намали рискът от отхвърляне. Усилията са насочени към изясняването на въпроса как предходни операции на дихателните пътища са засегнали стволовите клетки и регенерационните способности на тъканите. Например екипът на д-р Сюзън Рейнолдс от една от най-големите педиатрични болници в САЩ изследва стволовите клетки, които изграждат епитела на органите на дихателната система. Изследователите от Raynolds Lab установяват, че заболяванията на белите дробове водят до биологично остаряване на популацията от стволови клетки в дихателните пътища. Учените се надяват, че тази информация ще спомогне за подбора на пациенти, чието състояние ще се подобри значително след трансплантирането на частично децелуларизирана присадка на трахея.

Въпреки провала на Макиарини с биосинтетичните трахеи, изследванията в областта на органните трансплантации продължават да се развиват, а възможностите за лечение на пациенти с увреждане на трахеята ще стават все повече.