29.01.2014 10:40
Общество

Искусственная почка: эволюция и принципы работы

Текст:  Екатерина Призова
По данным ВОЗ, более чем у 500 миллионов человек во всем мире - то есть примерно у каждого десятого взрослого - отмечаются признаки нарушения функции почек. К развитию почечной недостаточности приводят сахарный диабет и повсеместно распространенная артериальная гипертония. Иметь железное здоровье - это ли не предел мечтаний? Не исключено, что выращивание и имплантация человеческих органов будут возможны уже в обозримом будущем. Пока же функции организма поддерживают различные аппараты. Например, искусственная почка.
Читать на сайте RG.RU
Аппарат "Искусственная почка" в центре амбулаторного диализа в Калининграде

Все началось с пиявок

Еще ученых античности интересовала процедура гемодиализа, но толчком к появлению современного метода очистки крови стало развитие биохимии в начале XIX века.

С. В. Лашутин в книге "История гемодиализа в мире" отмечает несколько основных вех становления этого направления медицины.

В 1854 году был описан метод изготовления полупроницаемых пергаментных мембран: шотландский профессор химии Томас Грэхэм спроектировал диализатор в форме "обруча", экспериментально доказав законы диффузии и осмоса (от греческого "давление"), ставшие классическими и заложившие основы современного диализа.

Первый гемодиализ был проведен в октябре 1924 года. Врач из Германии Джордж Хаас в качестве антикоагулянта использовался гирудин: вещество, которое содержится в слюнных железах пиявок и в некоторых видах змеиного яда. В 1925 году Хаас после нескольких неудачных попыток смог произвести свою первую партию гепарина из печени и в 1927 году впервые использовал его в лечении больного гемодиализом.

3 сентября 1945 года голландскому медику Вильяму Кольфу удалось с помощью гемодиализа снизить концентрацию мочевины в крови пациентки и вывести ее из комы. Таким образом, первой больной, которая выжила благодаря лечению искусственной почкой, считается эта 67-летняя женщина.

В условиях больницы

Ученые собрали первого бионического человека

За десятилетия своего существования гемодиализ стал вполне самостоятельной медицинской специальностью. На сегодня именно внепочечное очищение крови при всех своих побочных эффектах, таких как болезненность процедуры, повышенная утомляемость и кожный зуд, считается наиболее универсальным и доступным методом лечения заболеваний почек.

Современная искусственная почка представляет собой довольно громоздкое устройство весом несколько десятков килограммов. Для очищения крови от продуктов метаболизма пациентам амбулаторно проходятся проходить 2-3 сеанса в неделю по 4-8 часов каждый. Так, в 2008 году в Свердловской области, жительница Новоуральска, страдающая почечной недостаточностью и пытавшаяся родить ребенка, проводила подключенной к аппарату по нескольку часов каждый день.

Современные данные говорят о том, что на каждой процедуре гемодиализа должно достигаться очищение крови от мочевины не менее чем на 65 процентов.

Диализатор имеет две части: одну - для крови пациента, вторую - для специального раствора. Эти две части разделяет тонкая мембрана, отверстия в которой имеют такой размер, что клетки крови, белок и другие важные компоненты крови не могут пройти через мембрану и остаются в организме, а шлаки, такие как мочевина, калий и лишняя жидкость, удаляются.

"Диализ снижает концентрацию уремических токсинов в плазме крови, нормализует кислотно-щелочной равновесие крови и ее электролитный состав, удаляет из крови избыточную жидкость, создает предпосылки для нормализации артериального давления и коррекции анемии. Очищенная таким образом кровь возвращается в ткани тела и принимает на себя снова находящиеся в них уремические токсины - цикл повторяется", - описывает процесс в своей книге специалист в области гемодиализа Е. А. Стецюк. И добавляет, что по сути своей гемодиализ не является методом лечения заболеваний почек - это лишь способ частичного замещения утраченной функции внутренних органов.

Портативная помощь

В 2007 году американские доктора выступили с заявлением, что разработали переносную искусственную почку. Испытания нового устройства в 2009 показали неплохие результаты. Аппарат, в отличие от своего стационарного предшественника, небольшой: весит всего около 4 килограммов, легко помещается в сумке и работает от батареек в течение 6-8 часов.

Процедура подключения устройства к пациенту занимает несколько минут: врач соединяет аппарат с веной в области предплечья или бедра, и почка начинает функционировать. Человек может носить устройство при себе круглосуточно, занимаясь текущими делами. Правда, по данным специалистов, процедура очистки крови в портативной искусственной почке происходит несколько медленнее, чем в стационарном аппарате.

Первый аппарат мобильной искусственной почки был протестирован в лабораторных условиях в 2004 году американским ученым Чарльзом Дженнингсом. В сопроводительных документах, зарегистрированных в патентном бюро США в 2006 году, аппарат описывается как "устройство, подсоединяемое к подвздошной артерии пациента". Очистка проходит как при стационарном диализе: с помощью мембранных картриджей молекулы воды, магния, натрия, калия, кальция, мочевина и так далее удаляются из крови согласно их атомной массе.

Эффективность такого подхода даже у самых тяжелых больных была подтверждена исследованиями.

На Урале запущено автоматизированное производство диализного концентрата для искусственной почки

Имплантат будущего

В 2010 году калифорнийские светила медицины разработали имплантируемый гемодиализный аппарат, размерами сопоставимый с человеческой почкой. Уже в сентябре 2013 года американская корпорация заявила, что заканчивает работу над новым устройством, которое может стать настоящим прорывом в лечении почечной недостаточности. По некоторым оценкам, диализ с помощью этого устройства настолько эффективен, что может заменить трансплантацию донорской почки.

Тестирование мобильной почки продолжается и если проверка пройдет успешно, то уже через год начнутся ее испытания на свиньях. Устройство размером с мобильный или пачку сигарет можно будет и трансплантировать, и просто носить на теле, если трансплантация противопоказана.

Принцип работы такой почки отличается от обычных диализных аппаратов: помимо микрофильтров в ней есть биореактор с клетками почечных канальцев. "Новое устройство для диализа состоит из волокон, выстланных почечными клетками, которые отвечают за обратное всасывание воды, глюкозы и других необходимых организму веществ, а также выработку молекул, обеспечивающих иммунитет", - передает BBC News.

То есть по сути своей аппарат выполняет метаболические функции почек. Существенное преимущество прибора в том, что он не требует дополнительного питания - фильтрация в нем происходит за счет энергии кровотока.

Кстати

В апреле 2013 года биологи из США впервые вырастили полноценную искусственную почку и успешно пересадили ее в тело крысы.

Справка "РГ"

Хроническая почечная недостаточность - состояние больного в результате сокращения, а затем и полного прекращения функции почек. В крови накапливаются вредные вещества, избыток жидкости. Если не принять срочные меры, то человек погибнет.

Здоровье Наука