Штучна легеня підтримує життя пацієнта після видалення легені
У нещодавно опублікованому в журналі Med клінічному випадку оцінюється ефективність нової екстракорпоральної системи повної штучної легені (TAL), що дозволяє провести двосторонню пневмонектомію у пацієнта з тяжким гострим респіраторним дистрес-синдромом (ОРДС).
Труднощі лікування пацієнтів з ОРДС, які страждають на респіраторні інфекції
Рівень смертності, що перевищує 80% серед пацієнтів з ОРДС після розвитку лікарсько-стійких інфекцій та септичного шоку, наголошує на тяжкості цього стану. Трансплантація легень у таких випадках проводиться рідко, оскільки персистуюча інфекція може поширитися на пересаджені легені, особливо якщо пацієнти приймають імуносупресивні препарати.
Однією з основних проблем при ОРДС є встановлення оборотності ушкодження легких. Стандартні діагностичні методи, такі як візуалізація, фізіологічні тести та біопсія тканин, часто не дозволяють визначити, чи може пошкодження легень зажити самостійно чи воно є незворотним та постійним.
Хоча штучна вентиляція легень та екстракорпоральна мембранна оксигенація (ЕКМО) можуть покращити рівень кисню та зменшити травматизацію легень, ці методи лікування не можуть стабілізувати циркуляторний колапс та гемодинамічну нестабільність, спричинені сепсисом. Цей нестабільний стан серцево-судинної системи є основною проблемою, яка перешкоджає трансплантації у пацієнтів із інфекційним ОРДС.
Видалення обох легень у деяких пацієнтів може усунути джерело інфекції перед трансплантацією. Деякі медичні бригади використовували модифіковані системи ЕКМО для підтримки дихання та серцевої функції після такого типу операції, і попередні результати показують, що деякі пацієнти можуть залишатися живими до трансплантації.
Однак видалення обох легенів також призводить до видалення судин, які зазвичай служать буфером для кровотоку з правого боку серця. Безперервний кровотік до лівої сторони серця необхідний підтримки нормальної роботи серця і запобігання утворенню тромбів.
Розробка системи штучних легень
Була розроблена екстракорпоральна система повної штучної легені (TAL), призначена для виконання функцій газообміну та гемодинамічної буферизації після двосторонньої пневмонектомії. Ця система включає адаптивний шунт, що реагує на динаміку кровотоку, і два шляхи повернення крові в ліве передсердя для підтримки фізіологічного кровообігу і стабільності серця у пацієнтів з важким сепсисом.
Після експлантації легкого зразки тканин зазнали всебічного одноклітинного та просторового молекулярного профілювання для отримання переконливих доказів термінального пошкодження легень та характеристики молекулярних шляхів, що визначають фіброзне ремоделювання. Порівняльний аналіз з наявними наборами даних про пошкодження легень дозволив охарактеризувати молекулярні шляхи, що беруть участь у фіброзному ремоделюванні та порушенні регенерації тканин.
Ці аналізи були проведені з метою виявлення біомаркерів, що дозволяють диференціювати незворотні пошкодження від оборотної шкоди, що потенційно може сприяти більш ранньому напрямку трансплантації, що є вкрай важливим фактором, враховуючи, що затримка в обстеженні корелює з підвищеною смертністю.
Оцінка ефективності системи TAL
У 33-річного чоловіка з гострим респіраторним дистрес-синдромом (ОРДС), викликаним вірусом грипу B, протягом шести тижнів швидко розвивалася прогресуюча некротична пневмонія, обумовлена карбапенем-резистентною Pseudomonas aeruginosa, та двосторонні емпієми. Незважаючи на максимальну антимікробну терапію, контроль джерела інфекції та веноартеріальну ЕКМО-підтримку, у пацієнта спостерігалися рецидивні епізоди зупинки серця внаслідок рефрактерного септичного шоку, що зажадало двосторонньої пневмонектомії з великою плевральною санацією як рятувальну терапію для урятувальної терапії для урятування.
Після пневмонектомії екстракорпоральну підтримку було переведено на конфігурацію TAL. Двопросвітна канюля Protek-Duo забезпечувала надійний венозний дренаж зі швидкістю понад 4,5 л/хв. Крім того, адаптивний шунт забезпечував фізіологічну ауторегуляцію з потоками в каналі від 1,1 до 6,3 л/хв, запобігаючи цим гострому розширенню правого шлуночка за відсутності ємності легеневих судин.
Помітне покращення гемодинаміки спостерігалося протягом декількох годин після початку TAL, при цьому застосування вазопресорів було припинено через 12 годин після пневмонектомії. Рівень лактату в сироватці крові нормалізувався з 8,2 ммоль/л до 1,0 ммоль/л протягом 24 годин.
Змішана венозна та артеріальна сатурація кисню перевищувала 70% та 92% відповідно. Параметри функції органів залишалися стабільними протягом 48 годин підтримки, при цьому не було виявлено ознак утворення внутрішньосерцевих тромбів, незважаючи на відсутність системної антикоагулянтної терапії.
Двостороння трансплантація легень була виконана через 48 годин після початку TAL. Пацієнт був екстубований через сім днів і виписаний за вісім тижнів після трансплантації.
Первинна дисфункція трансплантата 1-го ступеня вирішилася на третій день, при цьому контрольні біопсії не виявили жодних ознак відторгнення. Через 24 місяці у пацієнта спостерігалися відмінні результати, включаючи прогнозовані значення обсягу форсованого видиху за одну секунду (ОФВ1) та дифузійної здатності легень на рівні 75% та 92% відповідно, а також збережену функцію серця та повну функціональну незалежність.
Комплексний молекулярний аналіз експлантованих легень виявив великий некроз, фіброз та гомогенну імунну інфільтрацію у всіх семи досліджених областях, що нагадувало термінальну стадію ОРДС, спричинену коронавірусною хворобою 2019 року (COVID-19). Секвенування рибонуклеїнової кислоти (РНК) окремих клітин ідентифікувало 43 популяції клітин, що відображають експансію Т-клітин, диференціювання плазматичних клітин, виснаження В-клітин, а також заміщення зрілих альвеолярних макрофагів профібротичними макрофагами, що відбуваються.
Епітеліальний аналіз виявив порушення регенерації з аберантними базалоїдними клітинами та виснаженням альвеолярних клітин 2-го типу. Просторова транскриптоміка продемонструвала повну руйнацію архітектури з третинними лімфоїдними структурами та міофібробластами, позитивними за геном CTHRC1 (collaborative triple helix repeat containing 1), що призвело до фіброзу. Ці дані вказують на дифузне тяжке захворювання з молекулярними ознаками незворотного ураження в термінальній стадії, а не на ОРДС.
Висновки
У даному клінічному випадку обговорюється успішне застосування нової системи повної штучної легені після двосторонньої пневмонектомії при рефрактерному септичному ОРДС, що дозволило стабілізувати гемодинаміку та провести трансплантацію після 48 годин підтримки.
Комплексний молекулярний аналіз підтвердив термінальне ураження легень в експлантованих легені, що характеризується дифузним руйнуванням архітектури, патологічною імунною інфільтрацією, порушенням регенерації епітелію та профібротичним ремоделюванням, що відповідає незворотній термінальній стадії захворювання. Через 24 місяці після трансплантації у пацієнта зберігалася відмінна серцево-легенева функція, і він був повністю незалежним.
Необхідна перспективна валідація цієї системи штучних легень визначення критеріїв відбору пацієнтів і оптимальних термінів, і навіть виявлення молекулярних маркерів, які б на ранніх стадіях захворювання відрізняти незворотний ОРДС від виліковного. Інтеграція системи TAL з передовими стратегіями контролю інфекцій та імуномодуляції, у поєднанні з удосконаленими підходами до одноклітинної та просторової транскриптоміки, може розширити можливості трансплантації та сприяти розробці таргетних терапевтичних засобів для запобігання прогресу до термінального ураження легень.