الأعضاء (نقل وتخزين-)

بحث متقدم

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الأعضاء (نقل وتخزين-)

اعضاء (نقل وتخزين)

Organ storage and transport - Stockage et transport d'organes

الأعضاء (تخزين ونقل-)

محمد فراس الحناوي

تقنيات تخزين الأعضاء البشرية

تقنية التجميد - الإذابة freeze-thaw technology

يحتاج الكثير من المرضى في العالم كل يوم إلى زراعة عضو ليحل محل عضو فشل في عمله بسبب مرض ما أو حادث معين، ومن هنا نشأت عمليات زراعة الأعضاء في كثير من البلدان.

أهم الأعضاء التي يتم زرعها هي: الكلية، الكبد، البنكرياس، الرئة، القلب، الأمعاء الدقيقة.

ويختلف الوقت الفاصل بين لحظة الحصول على العضو من المتبرع ولحظة زرعه بسبب عدم استعداد المتلقي لزراعة العضو، أو الاختلاف الجغرافي أو الزماني بين مكان المتبرع ومكان المتلقي للعضو، ويتطلب عندها تخزين العضو المراد زراعته فترة زمنية لإيصاله إلى مكان المتلقي.

ورغم اختلاف تقنيات حفظ الأعضاء يفضل عدم تجاوز زمن حفظ القلب 5 ساعات بعد نزعه من المتبرع، أما الكلية فيمكنها أن تحافظ على حيويتها بين 40-50 ساعة، ويفضل للبنكرياس بين 5 إلى 15 ساعة، أما الكبد فيفضل وقت يقع بين 6 إلى 12 ساعة.

تقنيات تخزين الأعضاء البشرية:

هناك عدة تقنيات، أولاها:التخزين المنخفض درجة الحرارة من دون الوصول للتجميد

نظراً للتكلفة العالية لعملية زرع الأعضاء تبقى زيادة زمن الحفظ للعضو المراد زرعه ضرورة ملحة حتى تكون العملية ذات جدوى اقتصادية ومن ثَم يمكن تكبير الرقعة الجغرافية التي يمكن أن يصل إليها العضو المنقول. وتُعتمد طريقة التخزين المنخفض الحرارة من دون الوصول للتجميد nonfreezing storage hypothermic للزراعة فيما بعد.

وهناك تقنيتان أساسيتان لحفظ الأعضاء بدرجات حرارة منخفضة بغية نقلها. الأولى هي طريقة التخزين البارد الساكنcold static storage حيث يضخ في العضو لتران أو ثلاثة لترات من محلول حافظ معقم هو محلول مارشال (سيترات مفرطة التوتر) Marshall’s hypertonic citrate ، بعدها يوضع العضو داخل كيس معقم محكم الإغلاق ومملوء بذلك المحلول في داخل صندوق حافظ للحرارة مخصص لنقل العضو بدرجة حرارة 4°س يحوي ثلجاً بغية تخفيف النشاط الاستقلابي قدر الإمكان من دون تشكل بلورات الجليد المؤذية (الشكل1). ويمكن تمييز نوعين من الصناديق الحافظة: الأولى بسيطة لا يوجد فيها أي مراقبة لدرجة الحرارة داخلها (الشكل1). وتتسم هذه التقنية ببساطتها وتوفرها على نحو واسع وسهولة النقل، والثانية التي لها مقياس درجة حرارة له شاشة خارجية يشير إلى درجة الحرارة داخل الصندوق (الشكل2).

الشكل (1): إلى اليمين قلب موضوع في حافظة مملوءة بالثلج بغية نقله إلى مكان المتلقي، وإلى اليسار الحافظة معدة للنقل.

الشكل (2): حافظة لنقل الأعضاء مع مراقبة لدرجات الحرارة في الجهة الأمامية من الحافظة في أثناء نقل العضو إلى مكان المتلقي.

أما التقنية الثانية فهي آلية تتضمن التروية المستمرة للعضو بسائل مبرد في درجة حرارة °10س للتخفيف من النشاط الاستقلابي (حيث إن الاستقلاب ينخفض بمعامل 2) وإزالة المخلفات الضارة. وهذه التقنية مفيدة جداً في حالة نقل الكلى. ويتم بهذه التقنية تزويد العضو بالأكسجين والركائز التي تحافظ على فعاليات المضخة الإيونية والاستقلاب، ومن ذلك تكوين الأدينوزين ثلاثي الفسفات (ATP) وجزيئات أخرى.

يُستخدم في هذه التقنية سائل تروية هو سائل جامعة ويسكونسن University of Wisconsin solution (UW solution) ، وهو يحاكي التركيب الإيوني لداخل الخلية للعضو، ويضاف إليه مواد مذابة مثل ثنائي ميثيل أكسيد الكبريت dimethyl sulfoxide (DMSO) التي تثبط تشكل الهدروكسيدات لمنع تورم الخلايا (الشكل 3).

الشكل (3): حافظة لنقل الكلى، يتم فيها إبقاء تروية الكلية وتبريدها مع مراقبة تغير درجات الحرارة في أثناء نقل العضو إلى مكان المتلقي.

يفضل استخدام تقنية الحفاظ على التروية التي تُستعمل فيها بلاسما معدّلة أو محاليل شبيهة بتركيب البلاسما. ويعود ذلك إلى درجات الحرارة العليا المستخدمة ولو قليلاً في هذه التقنية، وهذا يسمح بحدوث درجة معينة من الأيض خلال التخزين.

يعد التخزين باستخدام التروية المستمرة أفضل من التخزين البارد الساكن؛ لأن ذلك يؤدي إلى زيادة مدة التخزين زيادة كبيرة بفضل التطوير الذي قدمه سائل جامعة ويسكونسن - ففي حالة تخزين الكبد مثلاً ازدادت مدة التخزين من 10 ساعات إلى 30 ساعة، وهذا ما زاد الحاجة إلى التخزين بالتروية المستمرة. وبينت الدراسات أن المادة الأساسية في سائل ويسكونسن - وهي مادة لاكتوبايونيت البوتاسيوم potassium lactobionate - تؤدي دور وسيط تروية وتمنع الخلايا من التورم.

كما أظهرت الدراسات أن حفظ الكلى بطريقة التخزين البارد الساكن قد أخر عودتها للعمل بعد الزرع بنسبة 25 % إلى 30 % ، على حين انخفضت هذه النسبة إلى نحو 10 % في تلك المعتمدة في تخزينها على التخزين البارد باستخدام التروية المستمرة.

تقنية التجميد - الإذابة freeze-thaw technology

تستخدم هذه التقنية لحفظ الخلايا والنسج الحية، وهي تقنية مهمة في آلية الحفظ.

ففي عام 1949 توصل العالم بولج Polge إلى حدث مهم في حفظ النطاف، إذ اكتشف عوامل حافظة في درجات حرارة شديدة البرودة cryoprotectant agents (CPAs) تضاف لحماية الخلايا في أثناء تبريدها.

ولهذه المادة المضافة أربع مهام:

1 - تعمل على استقرار بروتينات المواد الحيوية تحت درجات الحرارة المنخفضة. وقد دلت التجارب على أن ذلك ناجم عن تفاعل السكر مع الدهون الفسفاتية phospholipids.

2 - تخفيض تركيز الإلكتروليتات (الشوارد الإيونية) في الوسط المعلق في الخلية في درجة حرارة معينة بتغيير العلاقة الطورية في أثناء التبريد.

3 - قيامها بتخفيض درجة الحرارة التي يتم فيها تشكل الجليد القاتل داخل الخلية.

4 - تعزيز تشكيل الطور الزجاجي عن الطور البلَّوري داخل الخلية في أثناء التبريد، وتساعد في منع تشكل الجليد داخل الخلية. لكن تبقى المشكلة الأساسية في هذه التقنية هي إضافة المادة المضافة الحامية وإزالتها.

منظومة العناية بالعضو بدرجات حرارة مشابهة لحرارة الجسم البشري:

تعتمد منظومة العناية بالعضو Organ Care System (OCS) تقنية التروية الآلية بدرجة حرارة الجسم نفسها من خلال نظام آلي يقوم على حفظ القلب أو الرئة أو الكبد في أثناء النقل بحيث يتم ضخ دم المتبرع الغني بالأكسجين والأغذية داخل القلب المتبرَّع به بشكل دفقات نبضية بدرجة حرارة قريبة من الجسم، وهذا يبقيه نابضاً بعد إضافة بعض المواد التي تمنع تخثر الدم (مثل الهيبارين heparin) عند تماسه مع أنابيب الجهاز. يتألف الجهاز من ثلاثة أقسام: القسم الأول هو جهاز مراقبة لاسلكي wireless monitor يمَكن الطبيب من مراقبة عمل الجهاز والقلب، والتحكم في معدل تدفق الدم والسوائل الأخرى، ويتألف القسم الثاني - الذي يدعى قسم التروية perfusion module - من حجرة معقمة يوضع داخلها القلب ويوصل إلى دارات تدوير الدم عن طريق الشريان الأبهر aorta والشريان الرئوي pulmonary artery والأذينة اليسرى left atrium ، أما القسم الثالث فهو مجموعة السوائل solution set التي تغذي العضو وتصونه مثل الإيونات والحموض الأمينية والسكريات. تزوَّد هذه المنظومات بمجموعة «بطاريات» يمكن إعادة شحنها لضمان استمرار عملها في أثناء نقل العضو.

الشكل (4): منظومة العناية بالعضو لنقل العضو مع الآلة إلى مكان المتلقي.

وقد بينت الدراسات تفوّق طريقة حفظ العضو بالتروية العالية درجة الحرارة عن مثيلتها المعتمدة على درجات الحرارة الباردة بالنقاط التالية:

- انخفاض الأذيات الوعائية الناجمة عن الزمن الفاصل بين نزع الأعضاء المتبرع بها بعد نزعها من جسم المتبرع، وزرعها في الجسم المتلقي.

- إمكان تقييم حالة عمل الأعضاء المتبرع بها خارج الجسم.

- إمكان تطبيق الإنعاش على الأعضاء بعد نزعها من المتبرع.

- انخفاض الزمن الذي كان يحتاج إليه المريض لاستخدام جهاز التنفس الآلي بعد زرع القلب الى 10.7 ساعات، ومن ثَم زمن مكوثه في العناية المكثفة إلى 24.3 ساعة.

- زيادة زمن حفظ القلب إلى 7 ساعات.

كل هذه المواصفات جعلت هذه الطريقة مفضلة واقتصادية وتخدم عدداً أكبر من المرضى.

وللإسراع بنقل الأعضاء ومنح الجراحين زمناً إضافياً لتنفيذ العمل الجراحي وزرع العضو كرست الدول المتقدمة نظام نقل جوي لنقل الأعضاء (الشكل 5).

الشكل(5): طائرة مروحية وأمامها طاقمها الذي يتسلم العضو المراد نقله.

مراجع للاستزادة:

- J. D. Bronzio, The Biomedical Engineering Handbook, CRC Press, 2006.

- J. B. Park and J. D. Bronzio, Biomaterials: principles and Applications, CRC press, 2002.

- R. Yeter, M. Hübler, M. Pasic, R. Hetzer and C. Knosalla, Organ Preservation with the Organ Care System, Applied Cardiopulmonary Pathophysiology, 15: 207-212, 2011.