CC BY
47
Обзоры
© Коллектив авторов, 2009 УДК 616.231-089.819.843
Ю.Н.Левашев, П.К.Яблонский, В.Г.Пищик
АЛЛОТРАНСПЛАНТАЦИЯ ТРАХЕИ В КЛИНИКЕ И ЭКСПЕРИМЕНТЕ
ФГУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Росмедтехнологий» (дир. — чл.-кор. РАМН, проф. Ю.Н.Левашев), кафедра госпитальной хирургии (зав. — проф. П.К.Яблонский) медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета, ГУЗ «Городская многопрофильная больница № 2» (главврач — канд. мед. наук И.С.Фигурин), Санкт-Петербург
Ключевые слова: трансплантация трахеи, эксперимент, стеноз трахеи, оментопексия, реваскуляризация.
Трансплантация трахеи остается одной из наименее изученных технических проблем в торакальной хирургии [1]. Основной причиной недостаточной успешности этого вида трансплантации является отсутствие у трахеи постоянного кровоснабжения через сосуд достаточного диаметра [19]. Как следствие, попытки восстановить кровоток изолированного трахеального трансплантата становятся малопродуктивными с клинической точки зрения [12].
В настоящее время трансплантацию трахеи рассматривают в качестве одного из методов восстановления дыхательных путей после протяженной резекции, поскольку применение небиологических искусственных материалов для устранения протяженных дефектов показало свою несостоятельность [12, 19].
Учеными изучались различные методики аллотранс-плантации, среди которых можно выделить 4 принципиально разных подхода [1, 12]: 1) аллотрансплантация деваскуляри-зированной трахеи; 2) аллотрансплантация консервированных тканей трахеи; 3) аллотрансплантация трахеи с непрямой реваскуляризацией; 4) аллотрансплантация трахеи с прямой реваскуляризацией.
Деваскуляризированные трансплантаты впервые использованы еще в 1918 г. в экспериментах на животных. Авторы пользовались как ауто-, так и аллотрансплантацией нескольких колец трахеи (от 3 до 9) на модели собак [12]. В результате проведенных экспериментов оказалось, что короткие пересаженные сегменты подвергались замещению рубцовой тканью с развитием стеноза трахеи, а протяженные — подвергались некрозу и лизису и приводили к смерти экспериментальных животных [10, 20]. В ходе проведенных исследований большинство авторов пришло к выводу, что пересадка деваскуляризированных фрагментов трахеи — мало перспективное лечебное направление [20]. В то же время, были отмечены некоторые различия в выживаемости животных после ауто- и аллотрансплантации. Использование аллогенной трахеи в эксперименте всегда заканчивалось фатально [5, 7, 15]. В 1984 г. в работе Д.Бе1£е1 и соавт. было
показано, что трахеальные трансплантаты обладают антигенными свойствами [7]. Эти исследования поддержаны ХБи^а и соавт. [9], отметившими, что наибольшим источником антигенов является слизистая оболочка трахеи. Таким образом, стало очевидно, что клиническая аллотрансплантация трахеи без учета иммуногенности невозможна.
Для лишения трахеальной ткани антигенных свойств предпринимались попытки специальной обработки трахе-альных трансплантатов различными консервирующими растворами [20]. В экспериментах изучались: частичная деэпителизация, обработка мертиолатом или холодными консервирующими растворами [15]. В качестве консервирующих растворов использовались: раствор Тайрод, формальдегид 4%, алкоголь, лиофилизация при температуре -4 °С [8, 17, 28]. Результаты этих экспериментов оказались одинаково неудачными: все трахеи, пересаженные собакам, подвергались некрозу, фиброзу или стенозу.
Более успешной оказалась методика криоконсервации донорской трахеи. При хранении в течение 60 дней крио-консервированной трахеи при температуре -196 °С после пересадки удавалось добиться сохранения жизнеспособности хрящевой ткани [25]. Хотя происходило отторжение эпителия и трансплантат уменьшался по длине, на экспериментальных моделях были показаны преимущества использования криконсервированных трансплантатов трахеи в сравнении с нативными для случаев, когда иммуносупрессия нежелательна [14, 26, 31]. Несмотря на активное экспериментальное исследование таких аллографтов, широкого распространения в клинике они не получили. Наиболее часто криоконсервиро-ванная трахея использовалась для замещения протяженного дефекта. Чаще всего иссекалась не вся трахея, а лишь наиболее измененная ее хрящевая часть. Некоторый участок собственной трахеи сохранялся, а остальная полуокружность заменялась трансплантатом [13]. Для поддержания просвета пересаженного сегмента использовалось временное стенти-рование на несколько месяцев. В целом данный способ был использован в педиатрической клинике у 31 пациента [16].
В нашей стране в 2001 г. М.И.Давыдов произвел трансплантацию трахеи двум пациентам с аденокистозным раком трахеи. Это было первое использование консервированных
гомографтов в России и первая в мире пересадка трахеи при опухолевом ее поражении. К сожалению, дальнейших публикаций этих случаев в доступной медицинской литературе нам не встретилось.
Реваскуляризированный трансплантат начал использоваться в эксперименте с конца 50-х годов ХХ столетия. Наиболее частым способом реваскуляризации являлись оментопексия или мышечная пластика. В результате этих процедур удавалось достичь образования новых мелких сосудов, которые кровоснабжали большую часть трахеи. Применяли как одномоментную технику, когда трахея сразу пересаживалась в ортотопическую позицию, так и двух-этапный способ, когда вначале пересаживаемый сегмент помещался в мышцу или сальник (в гетеротопическую позицию), а затем, через несколько недель, перемещался на шею на питающей сосудистой ножке.
Большой сальник широко известен в хирургии как универсальный материал для непрямой реваскуляризации. Его анатомическое строение позволяет легко выкраивать длинные кровоснабжаемые лоскуты. Кроме того, уникальным свойством сальника является его способность потенцировать ангионеогенез [24]. Его применение в пластической хирургии, комбустиологии, абдоминальной хирургии описано в классических хирургических руководствах. Использование сальника для укрепления и реваскуляризации бронхиального анастомоза было предложено J.D.Cooper и соавт. [11], что стало прорывом в трансплантации легких. Авторы описали успешное заживление бронхиального анастомоза после трансплантаций у 5 пациентов. В Советском Союзе этот способ укрепления бронха использован Ю.Н.Левашевым и соавт. [3] в ходе 3 первых односторонних трансплантаций легкого у различных пациентов, выполненных в 1991, 1992 и 1994 гг. Во всех случаях анастомозы оказались состоятельны.
Этим операциям предшествовала серия экспериментов, в которых на модели аллотрансплантации сегмента главного бронха у собак исследовались различные способы индукции непрямой реваскуляризации пересаженного участка и мест анастомоза. Изучалась эффективность мышечного лоскута на питающей ножке, участка перикарда и большого сальника. В ходе работы убедительно показано, что наилучшим материалом для непрямой реваскуляризации бронха является именно большой сальник.
Одноэтапную ортотопическую пересадку трахеи с оментопексией в эксперименте описали S.C.Baldermann и G.Weinblatt [6] и пришли к заключению, что эта методика недостаточна для защиты трансплантата. Их последователи изучали максимальную длину сегмента трахеи, реваскуля-ризированного при помощи сальника [27]. Оказалось, что в трансплантатах длиной более 4 см средняя порция часто подвергалась ишемическому повреждению, поэтому авторами был сделан вывод о том, что кровоснабжение пересаженной трахеи распространяется на 2 см от уровня анастомозов. Сторонники этой идеи даже предлагали разделить длинный сегмент трахеи на части для улучшения кровоснабжения и последовательно пересаживать [32].
Другие авторы, использовавшие двухэтапную трансплантацию трахеи, оказались более позитивны в своей оценке роли оментопексии. Так, J.Li и соавт. [22] изучили потенциальные преимущества гетеротопической имплантации сегмента трахеи в большой сальник. На первом этапе они резецировали участок трахеи длиной 6 полуколец и помещали его в брюшную полость, где оборачивали сальником. Через 2 нед резецированный фрагмент выделяли вместе с большим сальником, перемещали на шею и вшивали на место предыдущей резекции. Все экспериментальные живот-
ные выжили, и авторы констатировали, что в пересаженных аутосегментах трахеи был сохранен и просвет, и хрящевой каркас, и эпителий.
Клиническое применение аллотрансплантации с непрямой реваскуляризацией описано лишь дважды. В 1979 г. K.G.Rose и соавт. [29] сообщили о первой пересадке трахеи у человека — 21-летнего мужчины, страдавшего рубцовым стенозом трахеи. Речь шла о коротком сегменте шейного отдела трахеи, пересаженного в грудиноключично-сосце-видную мышцу реципиента. После 3 нед по достижении реваскуляризации имплантированного сегмента участок трахеи был выделен из мышцы с сохранением питающей ножки и помещен в ортотопическую позицию. Хотелось бы отметить, что в данном случае иммуносупрессия не применялась. Авторами приведены данные успешного наблюдения за пациентом в течение 17 мес.
Первая одномоментная трансплантация всего грудного отдела трахеи произведена в Советском Союзе Ю.Н. Лева-шевым и соавт. в 1990 г. во Всесоюзном НИИ пульмонологии МЗ СССР (Ленинград). Пациентке, страдающей фиброзиру-ющим медиастинитом, приведшим к стенозу грудного отдела трахеи, пораженный участок протяженностью более 10 колец замещен донорской трахеей с одномоментной оментопласти-кой [3]. На 10-е сутки выявлен криз отторжения, который успешно купирован увеличением дозы иммуносупрессантов. Анастомозы эпителизировались, пересаженная трахея сохраняла свою жизнеспособность, и пациентка была выписана на амбулаторное лечение. Однако продолжающийся фибрози-рующий процесс в средостении привел к развитию рестеноза через 4 мес после операции, что потребовало стентирования трахеи. Успех этой операции авторы связывали с хорошим подбором донора, применением современной на тот момент иммуносупрессивной терапии (циклоспорин и азатиоприн) и оментопексией [21]. Пациентка прожила более 8 лет и погибла от кровотечения вследствие пролежня брахеоцефального ствола.
Прямая реваскуляризация при аллотрансплантации трахеи является серьезной хирургической задачей, поскольку анатомия трахеи не предполагает одного питающего сосуда. Артерии, кровоснабжающие трахею, имеют очень маленький диаметр, расположены в непостоянных местах, поэтому наложение анастомозов между этими сосудами и сосудами реципиента представляется малоперспективной клинической задачей. Первую попытку ее экспериментального решения предприняли J.F.Khalil-Marzouk и J.D.Cooper [18], которые предложили использовать комплексный тиреотрахеальный трансплантат, анастомозируя артерии щитовидной железы с общей сонной артерией. Авторы не накладывали венозного анастомоза и не проводили иммуносупрессию. В результате экспериментов им удалось сохранять жизнеспособность хряща трахеи, однако другие трахеальные ткани некротизировались. В то же время при применении циклоспорина и гидрокортизона были сохранены все ткани трахеи. P.Macchiarini и соавт. [23] в экспериментах на свиньях использовали модель предыдущих авторов, однако в отличие от них выполняли еще и венозный анастомоз, позволивший избежать венозных инфарктов и полностью сохранить трансплантат.
Наиболее интересным нам кажется сообщение M.Strome и соавт. [30] о пересадке комплекса гортани, 5 колец трахеи и щитовидной железы, являющегося, по-видимому, первым в мире описанием пересадки трахеи с прямой реваскуляри-зацией. Операция была предпринята у пациента с полной рубцовой облитерацией гортани и верхней части трахеи вследствие травмы. В ходе этого сложнейшего оперативно-
Ю.Н.Левашев, П.К.Яблонский, В.Г.Пищик
«Вестник хирургии»^2009
Преимущества и недостатки аллотрансплантации трахеи в клинике и эксперименте
Виды аллотрансплантации трахеи в клинике и эксперименте Преимущества Недостатки
Криоконсервированные аллографты:
в эксперименте [25, 26] в клинике [1, 16] Отсутствие отторжения и необходимости иммуно-супрессии Уменьшение длины трасплантата Низкая резистентность к инфекции
Непрямая реваскуляризация трахеи:
в эксперименте — сальником [6] — мышцей [Цит. по 3] Сохранение респираторного эпителия Относительная простота исполнения и доступность Ишемия при трансплантате длиной более 4-5 см Необходимость иммуносупрессии
— широкой фасцией [Цит. по 3]
в клинике
— сальником [3]
— мышцей [ 29 ]
Прямая реваскуляризация трахеи:
в эксперименте — без венозного анастомоза [ 18] — с венозным анастомозом [23] Сохранение артериального кровоснабжения Избежание ишемического повреждения Сложность процедуры Необходимость иммуносупрессии
в клинике [4, 30]
го вмешательства, помимо артерий и вен, соединены также возвратные нервы, что позволило через некоторое время добиться восстановления у больного не только воздухопро-ведения и глотания, но и голоса.
В нашей стране работы по трансплантации реваску-ляризированной трахеи принадлежат перу С.С.Дыдыкина и А.В.Николаева [2], предложивших экспериментальное обоснование техники операции. В 2006 г. бригада хирургов Российского научного центра хирургии РАМН во главе с Н.О.Милановым и В.Д.Паршиным [4] произвела трансплантацию тиреотрахеального комплекса молодому пациенту с рубцовым стенозом трахеи с очень хорошим ближайшим результатом. Таким образом, данная операция стала первым российским опытом пересадки реваскуляризированной трахеи.
Суммируя более чем полувековой опыт исследования проблемы трансплантации трахеи, можно прийти к выводу, что до сих пор не удалось разработать достаточно надежного, простого и безопасного способа замещения обширных дефектов трахеи (таблица). В то же время, эксперименты по аллотрансплантации трахеи способствовали лучшему пониманию ее хирургической анатомии, привели к разработке эффективного способа укрепления бронхиального анастомоза после легочной трансплантации, расширили представления об иммуногенности трахеи и бронхов. Дальнейшее исследование этой проблемы может быть дополнено методами тканевой инженерии и биотехнологиями, которые позволили бы отказаться от иммуносупрессии и использования аллоген-ного материала.
БИБЛИОГРАФИЧЕКИЙ СПИСОК
1. Дыдыкин С.С., Николаев А.В. Трансплантация трахеи // Анналы хир.—1998.—№ 5.—С. 20-23.
2. Дыдыкин С.С., Николаев А.В. Аллотрансплантация трахеи с сосудистой ножкой // Анналы хир.—2001.—№ 4.—С. 67-73.
3. Левашев Ю.Н., Яблонский П.К., Черный С.М. и др. Успешная одномоментная аллотрансплантация грудного отдела трахеи
у больной с идиопатическим фиброзирующим медиастини-том и резким стенозом трахеи // Пульмонология.—1991.— № 2.—С. 14-20.
4. Паршин В.Д., Миланов Н.О., Трофимов Е.И. и др. Первая трансплантация реваскуляризированной трахеи больному с субтотальным рубцовым стенозом // Грудная и сердечно-сосуд. хир.—2007.—№ 1.—С. 64-68.
5. Aronstam E.M., Nims R.M., Winn D.F. Studies in segmental replacement of the thoracic trachea // J. Thorac. Cardiovasc.— 1961.—Vol. 1.—P. 108-110.
6. Balderman S.C., Weinblatt G. Tracheal autograft revascularization // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1987.—Vol. 94.—P. 434-441.
7. Beigel A., Steffens-Knutzen R., Muller B. et al. Tracheal transplantation. Demonstration of transplantation antigens on the tracheal mucosa of inbred rat strains // Arch. Otorhinolaryngol.— 1984.—Vol. 241.—P. 1-8.
8. Bjork V.O., Rodriguez L.E. Reconstruction of the trachea and its bifurcation. An experimental study // J. Thorac. Surg.—1958.— Vol. 35.—P. 596-603.
9. Bujia J., Wilmes E., Hammer C., Kastenbauer E. Tracheal transplantation: demonstration of HLA class II subregion gene products on human trachea // Acta Otolaryngol.—1990.—Vol. 110.— P. 149-154.
10. Condon W. Regeneration of tracheal and bronchial epithelium // J. Thorac. Surg.—1941.—Vol. 11.—P. 333-346.
11. Cooper J.D., Pearson F.G., Patterson G.A. et al. Technique of successful lung transplantation in humans // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1987.—Vol. 173.—P. 173-181.
12. Grillo H.C. Surgery of the Trachea and Bronchi.—NY: B.C. Decker Inc, 2003.—875 p.
13. Herberhold C., Stein M., Falkenhausen M. Long-term results of homograft reconstruction of the trachea in childhood // Laryngorhinootologie.—1999.—Bd. 78.—S. 692-696.
14. I nutsuka K., Kawahara K., Takachi T. et al. Reconstruction of trachea and carina with immediate or cryopreserved allografts in dogs // Ann. Thorac. Surg.—1996.—Vol. 62.—P. 1480-1484.
15. Jackson T.L., O'Brien E.J., Tuttle W., Meyer J. The experimental use of homogenous tracheal transplants in the restoration of con-
tinuity of the tracheobronchial tree // J. Thorac. Surg.—1950.— Vol. 20.—P. 598-612.
16. Jacobs J.P., Quintessenza J.A., Andrews T. et al. Tracheal allograft reconstruction: the total North American and worldwide pediatric experiences // Ann. Thorac. Surg.—1999.—Vol. 68.—P. 10431052.
17. Keshishian J.M., Blades B., Beattie E.J. Tracheal reconstruction // J. Thorac. Surg.—1956.—Vol. 32.—P. 707-727.
18. Khalil-Marzouk J.F., Cooper J.D. Allograft replacement of the trachea. Experimental synchronous revascularization of composite thyrotracheal transplant // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1993.— Vol. 105.—P. 242-246.
19. Klepetko W., Marta G.M., Wisser W. et al. Heterotopic tracheal transplantation with omentum wrapping in the abdominal position preserves functional and structural integrity of a human tracheal allograft // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—2004.—Vol. 127.— P. 862-867.
20. Kucera K.A., Doss A.E., Dunn S.S. et al. Tracheal replacements: part 1 // ASAIO J.—2007.—Vol. 53.—P. 497-505.
21. Levashov YN., Yablonsky P.K., Cherny S.M. et al. One stage allotransplantation of thoracic segment of the trachea in a patient with idiopathic fibrosing mediastinitis and marked tracheal stenosis // Eur. J. Cardiothorac. Surg.—1993.—Vol. 7.—P. 383-386.
22. Li J., Xu P., Chen H. Successful tracheal autotransplantation with two-stage approach using the greater omentum // Ann. Thorac. Surg.—1997.—Vol. 64.—P. 199-202.
23. Macchiarini P., Lenot B., de Montpreville V. et al. Heterotopic pig model for direct revascularization and venous drainage of tracheal allografts // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1994.—Vol. 108.— P. 1066-1075.
24. Morgan E., Lima O., Goldberg M. et al. Successful revascularization of totally ischemic bronchial autografts with omental pedicle flaps in dogs // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1982.—Vol. 84.— P. 204-210.
25. Moriyama H., Sasajima T., Hirata S. et al. Revascularization of canine cryopreserved tracheal allografts // Ann. Thorac. Surg.— 2000.—Vol. 69.—P. 1701-1706.
26. Mukaida T., Shimizu N., Aoe M. et al. Experimental study of tracheal allotransplantation with cryopreserved grafts // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1998.—Vol. 116.—P. 262-266.
27. Nakanishi R., Shirakusa T., Mitsudomi T. Maximum length of tracheal autografts in dogs // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1993.— Vol. 106.—P. 1081-1087.
28. Pacheco C.R., Rivero O., Porter J.K. Experimental reconstructive surgery of the trachea // J. Thorac. Surg.—1954.—Vol. 27.— P. 554-564.
29. Rose K.G., Sesterhenn K., Wustrow F. Tracheal allotransplantation in man // Lancet.—1979.—Vol. 1.—P. 433.
30. Strome M., Stein J., Esclamado R. et al. Laryngeal transplantation and 40 month follow-up // N. Engl. J. Med.—2001.—Vol. 344.— P. 1676-1679.
31. Tojo T., Niwaya K., Sawabata N. et al. Tracheal replacement with cryopreserved tracheal allograft: experiment in dogs // Ann. Thorac. Surg.—1998.—Vol. 66.—P. 209-213.
32. Yokomise H., Inui K., Wada H. et al. Split transplantation of the trachea: a new operative procedure for extended tracheal resection // J. Thorac. Cardiovasc. Surg.—1996.—Vol. 112.—P. 314318.
Поступила в редакцию 22.10.2008 г.
