Khi nói đến phẫu thuật cấy ghép nội tạng, các bác sĩ đang chạy đua với thời gian - và thời gian không đứng về phía họ.
Một nhóm các bác sĩ lâm sàng trước tiên phải loại bỏ nội tạng khỏi người hiến tặng, bộ bàn tay đeo găng phối hợp để khéo léo tách mô ra khỏi cơ thể. Các bác sĩ sau đó chuẩn bị nội tạng thu hoạch để vận chuyển đến người nhận, người có thể cách xa hàng giờ bằng máy bay. Khi cơ quan đến đích, hoạt động cấy ghép cuối cùng có thể bắt đầu; một lần nữa, các bác sĩ phẫu thuật phải làm việc nhanh chóng để đảm bảo an toàn cho cả bệnh nhân và khả năng sống của cơ quan.
Mô tả này có thể làm cho phẫu thuật cấy ghép nội tạng nghe giống như một bộ phim truyền hình, với nhân viên y tế chạy nước rút qua hành lang bệnh viện mang theo máy làm mát chứa đầy các bộ phận cơ thể. Nhưng tất cả sự vội vã đặt ra một câu hỏi quan trọng hơn nhiều so với một chương trình truyền hình: một cơ quan có thể tồn tại bên ngoài cơ thể trong bao lâu và vẫn phù hợp để ghép?
Nó phụ thuộc vào cơ quan. Hiện tại, cửa sổ thời gian có thể từ 4 đến 36 giờ. Nhưng một ngày nào đó, các bác sĩ hy vọng có thể duy trì các cơ quan trong nhiều tuần liên tục.
Các cơ quan trên băng
Năm 2018, hơn 36.500 ca cấy ghép nội tạng đã diễn ra chỉ riêng ở Hoa Kỳ, theo United Network for Organ Sharing (UNOS). Cho đến nay, thận là cơ quan được cấy ghép phổ biến nhất, với hơn 21.000 ca cấy ghép diễn ra vào năm ngoái. Các cơ quan được cấy ghép phổ biến tiếp theo là gan, tim và phổi, theo thứ tự đó, tiếp theo là ghép tụy, ruột và multiorgan.
Hầu hết các cơ quan được đặt trong "kho lạnh tĩnh" sau khi chúng được thu hoạch, có nghĩa là nội tạng được gửi trong một tủ lạnh đầy đá, theo báo cáo năm 2019 trên Tạp chí Nghiên cứu Y khoa Quốc tế.
Tiến sĩ Mingyao Liu, giám đốc Viện Khoa học Y khoa và là giáo sư phẫu thuật, y học và sinh lý học tại Đại học Toronto, cho biết: "Ý tưởng ban đầu về bảo quản lạnh rất giống như khi chúng ta để thức ăn vào tủ lạnh".
Trước khi đặt một cơ quan vào kho lạnh, trước tiên, các bác sĩ rửa mô bằng "dung dịch bảo quản" để bảo vệ cơ quan khỏi bị hư hại do cảm lạnh cực độ, Liu nói với Live Science.
Ở nhiệt độ cơ thể, các tế bào bơm hóa chất vào và ra khỏi màng của chúng để duy trì nồng độ natri thấp và nồng độ kali cao trong tế bào. Nhưng các tế bào lạnh không thể bơm hiệu quả. Hóa chất rò rỉ qua màng của chúng, và theo thời gian, các tế bào bị rò rỉ phồng lên với chất lỏng dư thừa, gây thiệt hại nghiêm trọng. Các giải pháp bảo quản giúp trì hoãn thiệt hại này bằng cách kiểm tra nồng độ natri và kali. Những giải pháp này cũng có thể chứa các chất dinh dưỡng và chất chống oxy hóa để duy trì các tế bào và giảm viêm, Liu nói. Kết hợp với nước đá và máy làm mát, các giải pháp bảo quản có thể giữ cho các cơ quan tồn tại trong nhiều giờ sau khi thu hoạch.
Ở nhiệt độ từ 32 đến 39 độ F (0 đến 4 độ C), quá trình trao đổi chất của tế bào giảm xuống khoảng 5% so với tốc độ bình thường của nó, do đó các mô đốt cháy qua kho dự trữ năng lượng chậm hơn và cần ít oxy hơn để duy trì hoạt động. Bởi vì điều này, làm mát một cơ quan giúp trì hoãn sự khởi phát của thiếu máu cục bộ, một tình trạng mô bị tổn thương hoặc rối loạn chức năng do thiếu oxy.
Theo một báo cáo năm 2018 trên Tạp chí Sinh học và Y học Yale, việc đặt một cơ quan lên băng cũng giúp kéo dài các kho dự trữ năng lượng hạn chế của tế bào, ngăn chặn các chất chuyển hóa có hại xây dựng và phá vỡ các mô của cơ quan này.
Trong số các bộ phận thường được ghép, tim mất khả năng sống nhanh nhất khi được bảo quản trong tủ lạnh, bác sĩ Brian Lima, giám đốc phẫu thuật ghép tim tại Bệnh viện Đại học North Shore ở Manhasset, New York cho biết. Lý tưởng nhất, một trái tim không nên được đặt trong kho lạnh tĩnh trong hơn 4 đến 6 giờ, ông nói. Ở mốc 4 giờ, chức năng tế bào tim bắt đầu thất bại và khả năng cơ quan này sẽ gặp trục trặc ở người nhận tăng lên đáng kể. Thất bại nội tạng cấy ghép, được gọi là rối loạn chức năng ghép chính, là "biến chứng đáng sợ nhất" liên quan đến cấy ghép nội tạng rắn, Lima nói.
"Trái tim rất nhạy cảm với việc thiếu lưu lượng máu", Lima nói. "Mặt khác, thận rất kiên cường." Thận thu hoạch có thể tồn tại trong vòng 24 đến 36 giờ trong kho lạnh, lâu hơn bất kỳ cơ quan cấy ghép nào thuộc top bốn khác. Phổi có thể tồn tại trong vòng 6 đến 8 giờ, Lima cho biết và gan có thể nằm trong kho lạnh trong khoảng 12 giờ, theo bác sĩ James Markmann, trưởng khoa cấy ghép tại Bệnh viện đa khoa Massachusetts ở Boston.
Một phương pháp thay thế
Mặc dù công nghệ thấp, phương pháp làm lạnh băng "cung cấp một cách đơn giản và hiệu quả để bảo quản và vận chuyển các bộ phận cơ thể" và đã được sử dụng rộng rãi từ những năm 1960, theo báo cáo năm 2018 của Liu. Nhưng kỹ thuật không phải là không có nhược điểm của nó. Không chỉ các cơ quan trong kho lạnh mất khả năng sống sót trong vài giờ, mà còn, các bác sĩ không có cách nào để đánh giá chất lượng của các cơ quan ướp lạnh, Liu nói.
Về cơ bản, không có xét nghiệm khách quan nào có thể cho bác sĩ lâm sàng biết nếu một cơ quan vẫn còn hoạt động khi cơ quan được đề cập nằm trong một máy làm mát lạnh, quá trình chuyển hóa tế bào của nó cuộn lại trong chuyển động chậm. Tuy nhiên, một giải pháp thay thế cho kho lạnh cho phép các bác sĩ kiểm tra nội tạng trước khi được cấy ghép và tùy chọn này có thể sớm trở nên phổ biến hơn, các chuyên gia nói với Live Science.
Phương pháp bảo quản thay thế này, được gọi là tưới máu, bao gồm nối một cơ quan được thu hoạch vào một máy bơm chất lỏng giàu oxy và chất dinh dưỡng qua các mô của cơ quan, như trái tim sẽ làm trong cơ thể, theo báo cáo năm 2018 từ tạp chí Yale . Trong khi cắm vào máy, khi cơ quan chuyển hóa năng lượng và tạo ra chất thải, các cửa hàng đường của nó được bổ sung và các chất chuyển hóa độc hại của nó bị loại bỏ.
Trước khi các bác sĩ phẫu thuật thu hoạch một cơ quan, trái tim của người hiến tặng ngừng bơm máu oxy đến mô trong một khoảng thời gian, điều này gây ra thiệt hại. Đặt một cơ quan trong máy tưới máu có thể cho mô cơ hội phục hồi, Markmann nói. Ngoài ra, các bác sĩ lâm sàng có thể kiểm tra trên cơ quan bằng cách theo dõi mức độ của chất chuyển hóa sữa mẹ lưu hành trong hệ thống, ông nói. Các tế bào sử dụng lactate trong các chức năng trao đổi chất bình thường, vì vậy "nếu cơ quan hoạt động tốt, thì nên loại bỏ sữa mẹ" theo thời gian, Markmann nói.
"Lactate tốt nhất là một biện pháp trao đổi chất thô của tưới máu qua cơ thể", nhưng nó vẫn đóng vai trò là một biện pháp ưu việt so với việc đánh mắt một cơ quan gần như đông lạnh trước khi ghép, Lima nói thêm. Tùy thuộc vào cơ quan, các bác sĩ cũng có thể đánh giá sức khỏe của mô bằng các phép đo khác, chẳng hạn như sản xuất mật của gan.
Có thể tưới máu giữ cho các cơ quan khỏe mạnh lâu hơn?
Một số hệ thống tưới máu vẫn yêu cầu nội tạng được làm mát như một phần của quá trình bảo quản, nhưng trong vòng 20 năm qua, một số nhóm nghiên cứu đã chọn giữ ấm nội tạng và làm ngập các mô bằng máu ấm. Ở nhiệt độ từ 68 đến 92 F (20 và 33 C), các cơ quan bị cô lập hoạt động nhiều như chúng làm trong cơ thể con người. Cả hai hệ thống tưới máu lạnh và ấm hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Úc và Hoa Kỳ, nhưng hầu hết các thiết bị này vẫn còn trong các thử nghiệm lâm sàng ở Hoa Kỳ.
Tuy nhiên, một hệ thống tưới máu ở Hoa Kỳ đã trở thành tiêu đề vào tháng 12 như là một phần của ca ghép tim đầu tiên. Các bác sĩ tại Trung tâm Y tế Đại học Duke ở Durham, Bắc Carolina, đã loại bỏ trái tim của một bệnh nhân sau khi nó ngừng đập; về cơ bản họ đã "tái hợp" cơ quan này bằng hệ thống tưới máu ấm, CNN đưa tin. Thông thường, trái tim được loại bỏ khỏi các nhà tài trợ chết não trước khi cơ quan ngừng đập, để tránh thiệt hại nặng do thiếu máu cục bộ. Các bác sĩ trước đây đã "hồi sinh" trái tim nhi khoa ở Hoa Kỳ, nhưng họ chưa bao giờ sử dụng hệ thống này trên một cơ quan người lớn. Ở các quốc gia đã sử dụng hệ thống này trong nhiều năm, nhóm các nhà tài trợ của những trái tim chấp nhận được đã mở rộng khoảng 30% đến 40%, Lima nói.
"Nếu điều đó dịch sang Hoa Kỳ, chúng ta đang nói về những con số lớn, lớn", ông nói thêm.
Tiến sĩ Jacob Schroder, trợ lý giáo sư phẫu thuật của Đại học Duke và là một trong những bác sĩ phẫu thuật đã giúp thực hiện ca ghép tim, nói với CNN rằng sử dụng hệ thống trên toàn quốc có thể "tăng số lượng người hiến và số ca ghép lên 30%".
Mặc dù các nhà tài trợ có thể mở rộng, liệu tình trạng của các cơ quan có cải thiện? Cho đến nay, một số nghiên cứu đã so sánh trực tiếp việc lưu trữ mát hơn với tưới máu, nhưng về mặt thông thường, các cơ quan được tưới máu thường có vẻ tốt hơn.
Chẳng hạn, trong một thử nghiệm so sánh hệ thống tưới máu gan với kho lạnh tiêu chuẩn, các bác sĩ chỉ từ chối 16 gan được tưới máu, so với 32 đến từ máy làm mát và các cơ quan được tưới máu có vẻ ít bị tổn thương hơn, theo Stat News. Liu nói rằng anh đã quan sát xu hướng tương tự trong công việc của mình với cấy ghép phổi. Liu và các đồng nghiệp đã phát triển một "hệ thống tưới máu ex vivo" cho phổi; trước khi được giới thiệu, ít hơn 20% phổi của người hiến đã được ghép thành công tại bệnh viện của trường đại học. Giờ đây, chương trình đã mở rộng hoạt động lên 70%, "với kết quả tuyệt vời", theo báo cáo năm 2018.
Thông thường, phổi vẫn được nối với hệ thống tưới máu trong 4 đến 6 giờ, nhưng công việc thử nghiệm với các cơ quan động vật cho thấy phổi được tưới máu có thể tồn tại trong 12 đến 18, và thậm chí có thể lên đến 36 giờ, Liu nói. Ông nói thêm rằng, một ngày nào đó, một cơ quan có thể được tưới máu trong nhiều tuần. Các cơ quan có thể để lại trên hệ thống càng lâu, các bác sĩ lâm sàng càng phải sửa chữa các mô bị hỏng. Liu và các đồng nghiệp của ông hiện đang điều tra làm thế nào viêm và chết tế bào có thể bị ức chế trong phổi được tưới máu. Nhưng trong tương lai, có lẽ các cơ quan có thể được điều trị bằng liệu pháp gen hoặc tế bào gốc trong khi nối với máy tưới máu, ông nói.
Tuy nhiên, cho đến nay, hầu hết các cơ quan được hiến tặng vẫn di chuyển đến người nhận của họ nép mình trong những chiếc máy làm lạnh băng. Tại sao?
"Thành thật mà nói, trở ngại với chi phí là", Lima nói. Một hệ thống tưới máu cho một cơ quan duy nhất có thể có giá vài nghìn đô la, rõ ràng là vượt qua giá của một bộ làm mát tiêu chuẩn, ông nói. Vì một số nghiên cứu đã so sánh tưới máu với kho lạnh tiêu chuẩn, không có "dữ liệu rung chuyển trái đất" nào có thể thuyết phục các bệnh viện thực hiện chuyển đổi trên toàn quốc.
Nhưng với thành công gần đây của ca ghép tim Duke, Lima nói rằng tưới máu có thể sớm trở thành tiêu chuẩn chăm sóc.
