Od eksperymentu do postępu. Tego nie wiedzieliście o rozwoju medycyny

Eksperyment to słowo mające swój źródłosłów w łacinie (experimentum), a oznacza badanie, doświadczenie. Celem eksperymentu jest dowiedzenie jakiejś teorii, sprawdzenie prawdziwości poczynionej wcześniej hipotezy. Eksperymenty wykonuje się w ściśle określonych, kontrolowanych warunkach, zazwyczaj w dobrze do tego przygotowanych i wyposażonych laboratoriach (choć istnieją od tego pewne wyjątki, które również przyczyniły się do fascynujących odkryć naukowych). Eksperymentując, sprawdzamy, czy nasze założenia i wyobrażenia mogą się urzeczywistnić. Czy przeprowadzany proces (reakcja, zabieg, operacja) mają jakiekolwiek szanse na powodzenie. Bez eksperymentów nie byłoby postępu w nauce, w tym w medycynie. O eksperymentach, które pozwoliły później na chronienie ludzkiego mózgu podczas operacji oraz o ich autorze przeczytamy w książce Brandy Schillace Doktor White i jego głowy, czyli śmiałe eksperymenty w transplantologii, opublikowanej nakładem Wydawnictwa Uniwersytetu Jagiellońskiego. Poznajcie kilka ciekawostek związanych z eksperymentami medycznymi, eksperymentami prowadzonymi na zwierzętach i z transplantologią.

1. Jak zszyć naczynia krwionośne?

Mówiąc o przeszczepach narządów, musimy pamiętać, że niezbędne w tym celu jest połączenie naczyń krwionośnych danego organu (serca, nerki) z żyłami i tętnicami biorcy. Zszywanie naczyń krwionośnych było dla pierwszych transplantologów sporym wyzwaniem. Żyjący na przełomie XIX i XX wieku francuski chirurg i pionier transplantologii, Alexis Carrel, aby zszyć naczynia krwionośne, brał lekcje u hafciarki. By zszyć żyły i tętnice, używał on jedwabnych nici o bardzo cienkich włóknach i tworzył szwy tak drobne, że były one niewidoczne gołym okiem.

2. Początki transplantologi sięgają zabiegów przeszczepów skóry.

Doktor Joseph Murray przeszczepił skórę młodemu lotnikowi, który doznał poważnych obrażeń podczas drugiej wojny światowej. Dwudziestodwulatek miał oparzone ponad 70% powierzchni ciała, w tym spalony nos, uszy, powieki i usta. Doktor Murray wykorzystał skórę nieboszczyka ze szpitalnej kostnicy, w której ciała objęte były programem dawstwa.

3. Joseph Murray był pierwszym lekarzem, który dokonał udanego przeszczepu nerki.

Wydarzyło się to w 1954 roku, a przeszczep wykonano między dwójką braci-bliźniaków. Był to pierwszy raz w historii medycyny, kiedy zdrowy człowiek – dawca narządu – został poddany inwazyjnemu zabiegowi chirurgicznemu, który jemu samemu nie dostarczył żadnych korzyści.

4. Jeden z rosyjskich eksperymentatorów, Władimir Demichow prowadził swoje badania na psach.

Podczas jednego z eksperymentów doprowadził do zatrzymania akcji serca psa, po czym usunął serce z klatki piersiowej zwierzęcia, zaś tętnice i aortę podłączył z kaniulami i z zewnętrznym urządzeniem mechanicznym pompującym krew. Po chwili pies otworzył oczy i zaczął oddychać. Podłączony do mechanizmu pies bez serca przeżył jeszcze pięć godzin.

Z kolei doktor Robert White przeprowadził kiedyś eksperyment na psie, którego temperaturę ciała obniżył do 10 st. Celsjusza, a następnie w całości spuścił z niego krew. Po kilku chwilach z powrotem wpuścił krew do naczyń krwionośnych psa, ogrzał go do normalnej temperatury, a po godzinie pies otworzył oczy i zaczął chodzić po laboratorium.

5. Czy mózg może żyć poza ciałem?

Jednym z problemów doktora Roberta White'a, amerykańskiego neurochirurga, było udowodnienie, że mózg może żyć poza ciałem. Jego przeciwnicy twierdzili, że owszem, pozostający poza poza ciałem mózg (do którego dostarczany jest przepływ krwi) przejawia aktywność i daje sygnały EEG, ale nie spełnia dotychczasowych norm i kryteriów „życia": nie wykazuje ruchu źrenic (bo nie ma oczu), nie oddycha (bo nie ma płuc), nie istnieje też krążenie – poza tym sztucznym, odżywiającym mózg. Aby udowodnić, że wyizolowany mózg żyje, doktor White wszczepił go do organizmu psa (jako drugi mózg, w kieszonce na szyi). Pomiary EEG na wszczepionym, drugim mózgu udowodniły, że pojawiają się odruchy, gdy doktor stymulował go dźwiękiem.

6. Doktor Robert White wierzył, że inteligencja i osobowość mieszczą się w mózgu. Że mózg jest siedliskiem jaźni i duszy.

White uważał, że przeszczepiając mózg (głowę), przeszczepiamy kwintesencję danej jednostki. Lekarz w 1970 roku udowodnił, że przeszczep głowy jest możliwy. Dokonał tego, przeszczepiając całą głowę małpy A do ciała małpy B. White przeprowadził kilka takcich przeszczepów. Małpy żyły po nich nawet przez niespełna tydzień, mrugały oczami, marszczyły nos i gryzły. Jednoznaczne były też impulsy na EEG. Nie ulegało wątpliwości, że małpy po przeszczepie żyły i były świadome swojego otoczenia. Podstawowym jednak zarzutem kierowanym do White'a był fakt, że po transplantacji głowy – a tym samym po przecięciu rdzenia kręgowego – każda z małp była sparaliżowana od szyi w dół.

7. Ważnym odkryciem doktora Roberta White'a było wychładzanie mózgu (do temperatury poniżej 15 st. Celsjusza), które nie powodowało niszczenia funkcji poznawczych.

Po ogrzaniu mózg zaczynał pełnić swoje funkcje jak wcześniej. Jego odkrycie zaczęto stosować na przykład w przypadku ofiar zawałów serca. Chłodzony mózg takiej osoby ma mniejsze zapotrzebowanie na tlen, nie obumiera i daje szanse lekarzom na udrożnienie tętnic i przywrócenie krążenia do mózgu.

8. Wraz z rozwojem transplantologii coraz większą rolę odgrywały dostępność materiałów do przeszczepów i ich jakość.

Lekarze twierdzili, że im narząd świeższy, tym lepszy. Konieczne okazało się w związku z tym zdefiniowanie śmierci. Po wielu debatach uznano ją za śmierć mózgową. Po ustaniu funkcji mózgowych (wykresu na EEG) człowiek zostawał uznany za martwego – nawet jeśli jego pozostałe organy jeszcze pracowały. Zatem, według prawa, życie mieści się w mózgu. Dzięki temu ustaleniu transplantolodzy zaczęli mieli dostęp do bardzo świeżych narządów. Choć, oczywiście, nie obyło się bez wielu spraw sądowych, w których rodzina oskarżała lekarzy, że ci pobrali narządy ich bliskiego, gdy jeszcze ten – ich zdaniem – żył.

Do transplantacji kierowani są pacjenci o względnie dobrym stanie zdrowia. Wynika to z faktu, że zbyt mało jest dostępnych narządów do przeszczepów. Lekarze twierdzą też, że proces rehabilitacji sprzyja ludziom, którzy poza przeszczepionym narządem są zdrowi. Raczej do przeszczepów nie kwalifikuje się osób sparaliżowanych, u których proces przyjęcia narządu może być zaburzony z uwagi na zakłóconą sygnalizację z mózgu do ciała.

9.Przeszczepy a nierówności rasowe

W latach sześćdziesiątych, gdy transplantologia zaczynała odnosić coraz większe sukcesy na arenie medycznej, dla wielu osób kontrowersyjny okazał się przeszczep serca czarnoskórego mężczyzny białemu Amerykaninowi. Były to bowiem czasy, gdy Stany Zjednoczone żyły kwestiami nierówności rasowych. Jeśli zaś chodzi o statystyki, to pod koniec lat sześćdziesiątych zaledwie 25% pacjentów po przeszczepie nerki żyło dłużej niż rok.

10. Wszystkie odkrycia, a w konsekwencji udane przeszczepy i operacje, wiedza na temat antyseptyki czy szczepionek nie udałyby się, gdyby naukowcy nie eksperymentowali wcześniej na zwierzętach.

Szacuje się, że w latach 70. ubiegłego wieku eksperymentom medycznym corocznie poddawano 80 milionów zwierząt; w tym m.in. 200 tys. kotów, 500 tys. psów, 700 tys. królików i 45 milionów szczurów. Doktor White wykorzystywał mózg małpy nie tylko do przeszczepów, ale też do poznawania jego funkcji i reakcji: na insulinę, estrogen czy progesteron. Tłumaczył, że wszystkie informacje, jakie uzyska dzięki takim eksperymentom, będzie mógł w bezpieczny sposób wykorzystać w terapii ludzi.

Więcej ciekawostek, informacji o transplantologii, a przede wszystkim sylwetkę doktora White'a, pierwszego człowieka, który dokonał przeszczepu małpiej głowy, znajdziecie w książce Brandy Schillace Doktor White i jego głowy, czyli śmiałe eksperymenty w transplantologii, która ukazała się nakładem Wydawnictwa Uniwersytetu Jagiellońskiego. Publikację kupicie w popularnych księgarniach internetowych: