Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Кожна людина — це історія, що відрізняється від будь-якої іншої.

А. Каррель

§ 55. ТРАНСПЛАНТАЦІЯ ТКАНИН ТА ОРГАНІВ У ЛЮДИНИ

Основні поняття й ключові терміни: ТРАНСПЛАНТАЦІЯ. Трансплантологія.

Пригадайте! Що таке тканини й органи?

Знайомтеся!

Наукову трансплантологію започаткував метод судинних швів, який розробив у 1902 р. французький хірург Алексіс Каррель (1873—1944). Цей метод уможливив трансплантацію органів із збереженням кровообігу. Науковець став засновником експериментальної трансплантації життєво важливих органів й отримав Нобелівську премію з фізіології і медицини (1912). А що таке трансплантація?

ЗМІСТ

Які досягнення сучасної трансплантології?

ТРАНСПЛАНТАЦІЯ (від лат. transplantatio — пересаджування) — це заміщення пошкоджених чи відсутніх тканин або органів власними тканинами або тканинами й органами, що їх взято від іншого організму. Пересадку органів і тканин називають трансплантацією, а науку, що займається вивченням цього процесу, — трансплантологією. Ділянка органа, що пересаджують, називається трансплантатом. Організм, від якого одержують матеріал для трансплантації, називається донором; організм, якому пересаджують трансплантат, — реципієнтом (іл. 123).

Іл. 123. Органи людини — трансплантати

Першу у світі трансплантацію нирки від померлої людини здійснив український лікар Ю. Ю. Вороний (1895—1961). Відбулася ця подія 3 квітня 1933 р.

Пересадка органів і тканин може відбуватися в межах того самого організму (автотрансплантація), між організмами одного виду (алотрансплантація) або між організмами різних видів (ксенотрансплантація).

У клінічній практиці найбільшого поширення набула пересадка тканин і частин органів, наприклад м'язів, сухожилок, шкіри, кісткової, хрящової і жирової тканин, судин, нервових стовбурів, кісткового мозку, печінки, серця. Особливим видом трансплантації є переливання крові, за якого враховуються група крові і резус-фактор донора і реципієнта. В офтальмології широко використовують пересадку рогівки ока за методом, розробленим академіком В. П. Філатовим (1875—1956). З числа органів, що їх трансплантують, найчастіше здійснюють пересадку нирки. Обнадійливі результати отримано в разі трансплантації шкіри, ендокринних залоз, зокрема яєчників, яєчок, щитоподібної та вилочкової залоз.

Отже, успіхи сучасної хірургії дають змогу здійснити технічно пересадку найважливіших для життєдіяльності тканин та органів.

Яким є головне завдання сучасної трансплантології?

Трансплантологія — розділ медицини, що вивчає пересадку тканин, органів або їх штучних замінників. Щорічно в світі здійснюється близько 100 тис. пересадок органів (нирок, серця, печінки, підшлункової залози, легень).

Введення в організм чужорідних білків, не властивих даній особині, викликає імунні реакції, спрямовані на знищення чужорідного білка і збереження сталості власного білкового складу. Відторгнення трансплантата відбувається через антигенну відмінність його від антигенів реципієнта. Реакція відторгнення трансплантата зумовлена антитілами. У цьому полягає трансплантаційний імунітет — надійний захист організму від чужорідних білків. Будь-який організм прагне до збереження імунологічного гомеостазу, тобто сталості антигенного складу тканин. Через те подолання імунологічного бар'єра несумісності тканин — найскладніша проблема трансплантології.

Проте іноді організм може сприймати чужі антигени як свої власні й не виробляти проти них антитіл. Таке явище назване імунологічною толерантністю, тобто толерантністю одного організму до антигенів іншого. Явище імунологічної толерантності було відкрите в 1953 р. чеським ембріологом М. Гашеком і англійським зоологом П. Медаваром (іл. 124). Проведені ними експерименти показали: якщо на ембріональному етапі розвитку ввести в організм чужорідні білки (антигени), то надалі вже дорослі тварини сприйматимуть їх як свої власні. Організм буде до них толерантним. Дослідження М. Гашека і П. Медавара підтвердили гіпотезу Ф. Бернета (1949) про те, що створення імунологічного гомеостазу відбувається в ранній період розвитку організму, коли закладається і формується лімфоїдна тканина.

Іл. 124. П. Медавар (1915—1987)

Для подолання тканинної несумісності під час трансплантації використовують різні методи. До специфічних методів належать: а) добір донора й реципієнта за тканинною сумісністю; б) гальмування трансплантаційного імунітету (наприклад, застосування циклоспорину чи інших препаратів для профілактики реакції відторгнення); в) формування толерантності в реципієнта до антигенів донора. Неспецифічні методи діють на імунну систему всього організму. Вони гальмують не тільки трансплантаційний, а й інфекційний імунітет. Цього досягають різноманітними засобами: гальмуванням активності імунної системи, опроміненням, введенням спеціальної сироватки, гормонів та ін. Проте найважливіше завдання сучасної імунології — не просто загальмувати імунітет, а загальмувати саме трансплантаційний імунітет, зберігши функцію захисту організму від інфекцій.

Отже, головним завданням трансплантології є подолання бар'єра біологічної несумісності.

Якими є основні напрями трансплантології?

В останні десятиліття розвиваються три основні напрями трансплантології: 1) отримання штучних органів; 2) вирощування органів й тканин методом клонування; 3) використання трансплантатів від тварин (іл. 125).

Іл. 125. Тканини й органи свині, що їх використовують для трансплантації

Новим у трансплантології є розділ, пов'язаний зі створенням і застосуванням штучних органів для тимчасової або постійної заміни того чи іншого органа людини (імплантація). Так, наприклад, імплантованим органом можуть слугувати штучні клапани серця, що ними заміняють уражені. Застосовують трансплантацію протезів судин, кришталика ока, зроблених із синтетичних матеріалів. Є моделі мініатюрних мембранних оксигенаторів, легень, підшлункової залози, печінки, нирок, серця. Перспективним є отримання органів за допомогою 3D-принтерів.

Вирощування окремих клітин, тканин і органів поза організмом на живильних середовищах і за певних умов називається експлантацією. Цей метод використовують у наукових дослідженнях для з'ясування багатьох питань теоретичної і практичної біології та медицини. Клітинні культури використовують для отримання ділянок шкіри, деяких ферментів, антитіл. Останнім часом велике практичне значення має метод культивування клітин кісткового мозку. Культивувати в певних умовах можна також цілі ізольовані органи, узяті від живого або загиблого організму. Для цього використовують спеціальні камери, в яких створюють відповідні умови. Через судини органа пропускають кров або спеціальні розчини, насичені киснем, для підтримання його життєдіяльності. Досліди з відновлення функцій таких ізольованих органів, як серце і головний мозок, мали величезне значення для розвитку реаніматології.

Дуже подібними до людських є органи свині, кози, приматів. На сьогодні дослідники вже успішно видаляють ендогенні ретровіруси з геному свині, використовуючи техніку редагування генів CRISPR-Cas9, і вирощують свиней, позбавлених вірусів. Це, у свою чергу, усуває одну з найбільших перешкод для трансплантації органів від свиней до людини.

Отже, перспективи трансплантології пов'язують із вирощуванням органів й тканин, отриманням штучних органів і використанням органів і тканин від організмів інших видів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Розв'язування кросворда

Сучасний стрімкий розвиток біології сприяв появі принципово нових методів регенерації й трансплантації, що є однією з причин розвитку науки про моральність поведінки людини у біологічно-медичній галузі й в сфері охорони здоров’я. Розв'язавши кросворд, ви отримаєте у виділених клітинках назву цієї науки. Підготуйте про неї коротке повідомлення.

1. Вид Tolypocladium inflatum, з продуктів життєдіяльності якого добувають природний циклоспорин — це паразитичний...

2. Більмо — це помутніння...

3. Організм, від якого отримують органи чи тканини.

4. Науковець, який започаткував у трансплантології метод судинних швів.

5. Речовини, що спричиняють відторгнення.

6. Український лікар, який здійснив першу у світі трансплантацію нирки.

7. Орган, що його найчастіше трансплантують у сучасній практичній медицині.

8. Науковець, один із авторів відкриття імунологічної толерантності.

Біологія + Наукова фантастика. Перспективи трансплантології

Фантастика — жанр художньої літератури, в якому за допомогою додавання вигаданих, уявних елементів створюється світ, відмінний від сьогоденного, реального. Тему трансплантації органів розглядали у своїх фантастичних творах О. Беляєв («Голова професора Доуеля», «Людина-амфібія»), М. Булгаков («Собаче серце»), М. Ренар («Доктор Лерн»), К. Грунерт («Голова містера Стейла»). Що ж такого неможливого є в сучасній трансплантології? Оцініть найближчі перспективи цього розділу.

СТАВЛЕННЯ

Чому А. Шварценеггер завів міні-свинок?

Кілька років тому назад актору Арнольду Шварценеггеру замінили один із клапанів серця. Трансплантацію здійснили успішно, і що цікаво, донором для актора стала свиня. Їй ще в зародковому стані було введено гени людини, що допомогли уникнути проблем відторгнення. З того часу Шварценеггер виключив з раціону свинину і його домашніми улюбленцями стали міні-свинки. Сформулюйте власні судження щодо цього напряму трансплантації тканин й органів.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке трансплантація? 2. Які є види трансплантації? 3. Як називається наука про трансплантацію? 4. Назвіть основну проблему сучасної трансплантології. 5. Що таке експлантація? 6. Наведіть приклади органів і тканин, що їх трансплантують у людини найчастіше.

7—9

7. Якими є досягнення сучасної трансплантології? 8. Яким є головне завдання сучасної трансплантології ? 9. Назвіть основні напрями розвитку науки про трансплантацію.

10—12

10. Оцініть перспективи трансплантології.