Искусственное легкое двое суток поддерживало жизнь пациента, у которого удалили легкие

Хирурги и специалисты по интенсивной терапии в клинике центра Northwestern Medicine Северо-Западного университета (Чикаго) поддерживали жизнь пациента после тяжелой инфекции и удаления обоих легких на протяжении 48 часов. Затем была выполнена трансплантация легких. В настоящее время пациент вернулся к повседневной жизни.

В статье, опубликованной в журнале Med издательства Cell Press, описана сама операция и созданная авторами система «полностью искусственного легкого» (total artificial lung, TAL), предназначенная для временной замены ключевых функций легких и поддержания стабильного кровотока через сердце и другие органы. Таким образом, искусственные легкие может служить спасительным «мостом» перед трансплантацией. Кроме того, авторы исследовали удаленные легкие современными молекулярными методами, чтобы выявить маркеры необратимого повреждения.

Весной 2023 года 33-летний житель штата Миссури был доставлен в больницу, подключенный к аппарату экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО). У пациента был грипп (на момент трансплантации исследователи детектировали вирус гриппа В). Затем развился острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) — угрожающее жизни состояние, при котором легкие поражены из-за воспалительных процессов. Потом началась пневмония, вызванная устойчивой к карбапенемам синегнойной палочкой Pseudomonas aeruginosa. Некротизирующая пневмония привела к тяжелому сепсису, был эпизод остановки сердца, стали отказывать почки.

Легкие были повреждены настолько, что восстановление стало невозможным. Более того, пораженные легкие способствовали нарушению функции других органов. При этом была невозможной и немедленная трансплантация, так как состояние пациента было слишком нестабильным. Но, разумеется, и без легких человек не может жить. Команда Бхарата разработала искусственное легкое, которое насыщало кровь кислородом, удаляло углекислый газ и помогало поддерживать стабильный кровоток через сердце и другие органы.

Конструкция включала две трубки для отвода крови из организма и две — для возврата насыщенной кислородом крови обратно к сердцу; кровь из правого желудочка поступала в оксигенатор и возвращалась в левое предсердие. Также был установлен адаптивный шунт между легочной артерией и правым предсердием, который компенсировал отсутствие сети кровеносных сосудов легких и предотвращал расширение правого желудочка или повреждение оставшейся части легочной артерии.

Пустота в грудной полости может привести к смещению сердца, поэтому команда стабилизировала его положение с помощью специальных опор, в том числе заполненных физраствором грудных имплантов, обычно используемые в реконструктивной хирургии.

 Удаление легких и подключение к искусственному легкому. Credit: Northwestern Medicine

Как ни удивительно это звучит, после удаления легких состояние пациента улучшилось. Его артериальное давление стабилизировалось, функция органов восстановилась, и инфекция отступила. Через 48 часов пациент стал достаточно стабильным для проведения трансплантации. Теперь, через два года, он вернулся к обычной жизни, легкие работают нормально.

Один из ключевых вопросов, которые ставят авторы работы, — как определить, обратимо или необратимо повреждение легких при ОРДС. Они проанализировали пораженные легкие пациента, как на макроуровне, так и на клеточном и молекулярном уровне — методами пространственной транскриптомики и транскриптомики единичных клеток.

Исследование выявило обширные участки рубцевания и повреждений, вызванных патологической активностью иммунной системы, потерю нормальной архитектуры альвеол. Наблюдались инфильтрация легких нейтрофилами, происходящими из моноцитов альвеолярными макрофагами, которые способствуют фиброзным изменениям (при этом резидентные альвеолярные макрофаги практически отсутствовали), а также активированными Т-клетками; В-клеток стало меньше. Увеличилось количество аберрантных базалоидных эпителиальных клеток — их присутствие характерно для конечной стадии фиброза, когда необходима трансплантация легких, — и CTHRC1+ миофибробластов, также ассоциированных с фиброзом. В целом молекулярные характеристики легких пациента соответствовали необратимому повреждению, а не восстанавливаемому фенотипу ОРДС.

Принято считать, что трансплантация легких показана пациентам с хроническими заболеваниями, такими как муковисцидоз, а при ОРДС следует проводить поддерживающую терапию и ожидать восстановления функции. Однако оно может и не произойти. Молекулярные карты легких, подобные тем, что была получена в этой работе, могут помочь в поиске биомаркеров и создании инструментов для принятия решений, позволяющих в острых ситуациях оперативно определять, необходима ли трансплантация.

На данный момент применение искусственного легкого ограничено специализированными центрами, однако авторы надеются, что оно найдет более широкое применение. «В моей практике молодые пациенты умирают почти каждую неделю, потому что никто не понимает, что трансплантация легких — это возможный вариант, — говорит торакальный хирург Анкит Бхарат, ведущий автор исследования. — При тяжелых повреждениях легких, вызванных респираторными вирусами или инфекциями, даже в острой фазе трансплантация легких может спасти жизнь».

Послеоперационный делирий связан с повышенным риском смерти и серьезных осложнений