Nieśmiertelni, czyli fabryka narządów zamiennych. Część 1: Alexis Carrel

„Jeśli można by zastąpić serce czymś, co wytworzone naturalnie lub sztucznie wstrzyknie krew tętniczą, to można by z sukcesem w prosty sposób utrzymać przy życiu każdą część ciała” – napisał francuski fizjolog Julien Jean César Legallois (Le Gallois) w swoim dziele „Expèriences sur le principe de la vie” z 1812 r.

Jego słowa można uznać za początek idei utrzymania przy życiu narządów ex vivo. Le Gallois sam próbował tego dokonać, eksperymentując m.in. na królikach, którym podwiązywał żyłę główną dolną, aortę, tętnice szyjne oraz żyły szyjne, i wentylował ich płuca przy pomocy strzykawki (ze stopu cyny i ołowiu) wprowadzonej do tchawicy królika pozbawionego głowy.

Z kolei w połowie XIX w. Charles Brown-Sequard wstrzykiwał krew zgilotynowanym przestępcom, śledząc, jak elastyczna i gładka staje się skóra skazańca, u którego stwierdzono już stężenie pośmiertne.

Problemy z układem krzepnięcia stanowiły przeszkodę, której pokonanie pozwoliło pójść kolejny krok dalej. Od 1884 r. znano już hirudynę wyizolowaną z gruczołów ślinowych pijawek. Amerykański student medycyny Jay McLean w 1916 r. odkrył heparynę.

W latach 30. XX w. rozpoczęły się eksperymenty na wyizolowanych i perfundowanych narządach zwierząt. Takie doświadczenia przeprowadzali Charles Lindbergh i Alexis Carrel, którzy dziś są uznawani za pionierów transplantologii i chirurgii naczyniowej.

Od haftu do zespoleń naczyniowych

Alexis Carrel urodził się w 1873 r. we Francji, w niewielkim miasteczku Sainte-Foy-lès-Lyon. Miał pięć lat, kiedy jego ojciec (właściciel manufaktury tkanin) zmarł w wyniku zapalenia płuc. Odtąd matka zarabiała na życie haftem.

Mały chłopiec z zachwytem ją obserwował przy pracy, kiedy igłą wyszywała na płótnie detaliczne pracochłonne cudeńka. Bardzo interesowała go także przyroda – już we wczesnych szkolnych latach wykonywał sekcje ptaków. Zdał maturę w 1900 r., a medycynę ukończył na liońskim uniwersytecie.

24 czerwca 1894 r. w Lyonie francuski prezydent, Sadi Carnot, został zasztyletowany przez włoskiego anarchistę Sante Caserio. Na skutek odniesionych ran doszło do uszkodzenia żyły wrotnej i wykrwawienia. Chirurdzy nie byli w stanie tego zaopatrzyć, nie dysponowali odpowiednimi narzędziami i techniką naprawy naczynia.

Śmierć prezydenta Francji była dla Alexisa Carrela impulsem do zajęcia się chirurgią naczyniową i poświęceniu nauce, do stworzenia i udoskonalenia techniki zespolenia naczyń. Te zainteresowania zaprowadziły go do najlepszej hafciarki w Lyonie, Madame Leroidier. To właśnie u niej nauczył się perfekcyjnego posługiwania się maleńkimi igłami i cienkimi nićmi stosowanymi do precyzyjnej pracy hafciarskiej.

W 1898 r. Carrel rozpoczął pracę w instytucie anatomii. Trenował tam technikę zespoleń naczyń na zwłokach ludzkich i na zwierzętach. Celem było opracowanie metody łączenia naczyń bez powodowania ich zwężenia, krwawienia czy zakrzepicy.

Do obłożenia pola operacyjnego używał czarnych serwet, nosił też czarny fartuch i podobne rękawiczki, aby łatwiej dostrzec cienkie, białe nici i igły (niewtajemniczeni uważali to za wyraz ekscentryczności i dziwactwa).

Stosował kleszczyki o gładkich zaciskach, by uniknąć uszkodzenia śródbłonka, który mógł sprowokować zakrzepicę. Wybierał długie, proste igły zamiast krótkich, zakrzywionych. Cienki, jedwabny szew był pokrywany parafiną, aby zminimalizować jego bezpośredni kontakt ze ścianą naczynia. Roztwór Ringera służył do ciągłego nawilżania powierzchni.

Carrel opracował tzw. technikę triangulacji, w której kluczowe było odpowiednie uchwycenie brzegów przez szwy, a następnie zespolenie wykonywano poprzez wywinięcie brzegów naczynia (w celu uniknięcia kontaktu krwi z inną powierzchnią niż śródbłonkowa gładka strefa ściany naczynia). Rygorystyczne przestrzeganie aseptyki minimalizowało ryzyko infekcji i ułatwiało gojenie.

W 1900 r. Alexis Carrel obronił pracę doktorską na uniwersytecie w Lyonie, liczyła ona 303 strony, a dotyczyła raka tarczycy. Dwa lata później opublikował swoją pierwszą pracę o zespoleniach naczyń, ukazała się ona po francusku w czasopiśmie „Lyon Medical”. Młody lekarz uczył studentów chirurgii i anatomii, wśród jego uczniów był m.in. Rene Leriche (pionier chirurgii naczyniowej, bohater eponimu zespół Leriche’a).

Zmuszony do emigracji

W 1903 r. Carrel odbył pielgrzymkę do Lourdes. Optował za wykonaniem badań kontrolnych u pacjentów cudownie uzdrowionych w tym sanktuarium, podobnie jak wykonuje się badania pacjentom w szpitalu lub analizuje wyniki doświadczeń laboratoryjnych. Ogromne wrażenie zrobił na nim powrót do pełnego zdrowia młodej kobiety, 18-letniej Marie Bailly, z gruźliczym zapaleniem otrzewnej.

Jego publiczna prezentacja własnych obserwacji oraz wniosków z tego przypadku (na łamach prasy naukowej, którą podchwyciły wszystkie francuskie gazety na swych pierwszych stronach) miała zły wpływ na reputację i karierę tego chirurga, a przecież opinia na jego temat i tak była już nadszarpnięta z powodu krytycznego stosunku Carrela do tego, co uważał za przestarzałą tradycję wydziału lekarskiego liońskiego uniwersytetu.

Odtąd systematycznie odrzucano jego kandydaturę przy ubieganiu się o przyjęcie do pracy, nie był w stanie zdać wymaganych egzaminów i wygrać konkursów. Nie widząc możliwości rozwoju swojej kariery uniwersyteckiej, 30-letni wówczas chirurg zdecydował się na emigrację do Kanady (1904 r.).

Na kongresie Związku Lekarzy Francuskojęzycznych Ameryki Północnej w Montrealu Alexis Carrel przedstawił referat, który wywarł duże wrażenie na szefie chirurgii z Uniwersytetu w Chicago. Był nim Carl Beck. Carrel dostał od niego propozycję pracy, wybrał jednak katedrę fizjologii. Beck nie miał mu tego za złe (to on zresztą zgłosił później kandydaturę Carrela do Nagrody Nobla).

W Instytucie Rockefellera

Wybór Carrela był trafny – razem z Charlesem Guthriem w ciągu 22 miesięcy opublikowali 21 prac. Dotyczyły one metody zespoleń naczyniowych (takich jak technika triangulacji). Carrel jako pierwszy zaobserwował zjawisko arterializacji żył (tj. pogrubienie ścian żył wszczepionych w łożysko tętnicze), kiedy zastępował fragmenty tętnicy szyjnej żyłą szyjną.

W tamtym okresie zajął się też autoprzeszczepami kończyn u zwierząt. Przeszczepiał także nerki u psów z przestrzeni zaotrzewnowej w obręb szyi zwierzęcia. W kolejnych latach doszły inne organy: tarczyca, nadnercza, jajniki, śledziona, jelita.

W końcu nadszedł czas na serce: przemieścił organ z klatki piersiowej większego psa na szyję drugiego (mniejszego), serce biło dwie godziny. To zrobiło wrażenie na amerykańskich chirurgach, takich jak bracia Mayo czy Harvey Cushing, który po wykładzie Carrela w Baltimore zdecydował o zatrudnieniu go w Instytucie Rockefellera w Nowym Jorku (1906 r.).

Carrel miał związek z tą instytucją przez kolejnych 30 lat. Został szefem nowo utworzonej jednostki zajmującej się chirurgią eksperymentalną. Wiązało się to z odrzuceniem propozycji, którą otrzymał z najlepszego ówcześnie uniwersytetu medycznego na świecie (Baltimore).

W Instytucie Rockefellera zaoferowano mu jednak wyjątkowe warunki, nie tylko finansowe. Nie musiał konsultować pacjentów ani przygotowywać wykładów, miał niezwykłą autonomię. Ściany laboratorium kazał pomalować na kolor ciemnoszary. Asystenci mieli obowiązek nosić czarne fartuchy, czapki i maski.

On sam wyróżnił się czapką w kolorze białym. Nie utrzymywał kontaktów z kolegami, nie udzielał się towarzysko, stąd uważano go za dziwaka. Udoskonaliwszy szew naczyniowy i opracowawszy technikę pobierania i reimplantacji organów u tego samego osobnika, rozpoczął przeszczepianie narządów między różnymi osobnikami. Problemem pozostawała kwestia przeżycia organu po odcięciu od krążenia dawcy.

Żeby udowodnić, że jest możliwe przeżycie poza organizmem pobranego organu, Carrel wykonał obustronną nefrektomię u psa, a następnie wszczepił jedną z tych nerek (uprzednio umieszczoną na 60 minut w roztworze elektrolitów). Badał także żywotność fragmentów naczyń krwionośnych w różnych roztworach: formaliny, gliceryny, soli fizjologicznej, zhemolizowanej krwi oraz w hipotermii.

Analizował również reakcję organizmu na nieorganiczny materiał wszczepiony do aorty piersiowej (kilka dekad później protezy naczyniowe ze sztucznego materiału wejdą do praktyki klinicznej). Wykonał także eksperymentalną operację bypassów, łącząc u psa fragment tętnicy szyjnej z aortą piersiową i lewą tętnicą przednią zstępującą.

Najmłodszy noblista w historii

W 1912 r. Alexis Carrel został laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny (jako pierwszy naukowiec z USA i drugi Francuz). Dostał ją w uznaniu za pracę nad zespoleniami naczyń i przeszczepianiem naczyń oraz narządów.

W wieku 39 lat został najmłodszym noblistą w historii. Przyznanie tej nagrody stało się sensacją, zarówno w USA, jak i we Francji. Jego byli koledzy z Lyonu, którzy oblewali go na egzaminach, teraz zapraszali go na wykłady, a francuski rząd odznaczył go Legią Honorową.

Carrel coroczne wakacje spędzał we Francji, zawsze wracał do Lourdes. Kilka lat przed odebraniem nagrody Nobla poznał tam 35-letnią wdowę, pielęgniarkę Anne de la Motte de Meyrie. W 1913 r. w Paryżu wzięli ślub, a następnego dnia wyruszyli do Nowego Jorku. Anna w Instytucie Rockefelera została członkiem zespołu badawczego. Nie doczekali się wspólnych dzieci (Anna miała syna z poprzedniego związku).

W 1914 r. wybuchła I wojna światowa i Carrel powrócił do Francji. Został powołany do armii francuskiej. Wśród żołnierzy szerzył się dur brzuszny i tężec, materiały opatrunkowe były przeterminowane i niejałowe, brakowało autoklawów. Gangrena dotyczyła 80 proc. rannych żołnierzy. Carrel w przyfrontowym Compiègne zorganizował eksperymentalny szpital do leczenia rannych, pozyskując środki z Fundacji Rockefellera.

Razem z Henrym Dakinem opracowali oryginalną metodę leczenia zakażonych ran (testując 200 różnych roztworów). Panaceum okazał się 0,5 proc. roztwór podchlorynu sodu, cechujący się właściwościami bakteriobójczymi przy braku skutków ubocznych, w tym podrażnień. Po roku liczba żołnierzy dotkniętych gangreną spadła do 20 proc. Roztwór Carrela-Dakina jest stosowany do dziś.

Hodowla tkanki serca

Po zakończeniu I wojny światowej Alexis Carrel powrócił do Nowego Jorku, gdzie dalej rozwijał swoje hodowle tkankowe w Instytucie Rockefellera. Prowadził badania m.in. na tkance łącznej, okostnej, chrząstce, tkance kostnej, szpiku, skórze, nerce, tarczycy. Oceniał wpływ różnych czynników na wzrost i przeżycie tkanek.

17 stycznia 1912 r. odciął fragment tkanki mięśnia sercowego kurzego zarodka i umieścił w kolbie w roztworze odżywczym. Co 48 godzin rozmiar wycinka zwiększał się dwukrotnie i wtedy badacz odcinał kawałek i umieszczał go w nowej kolbie. Tę operację powtarzano stale, przez wiele lat, aż do 1946 r. (dłużej niż żył Alexis Carrel).

Czas trwania tego eksperymentu i hodowli tkanki mięśnia sercowego był znacznie dłuższy niż życie przeciętnego pisklęcia, dlatego te komórki nazwano nieśmiertelnymi. Co roku 17 stycznia w Instytucie Rockefellera goście mogli zobaczyć osobliwą ceremonię, w czasie której personel naukowy i techniczny spotykał się z Carrelem, śpiewając chórem „Sto lat!” hodowanemu fragmentowi tkanki…

Oszukać śmierć

Naturalną konsekwencją hodowli tkankowej były starania o urzeczywistnienie hodowli narządów. W 1929 r. Carrel rozpoczął konstrukcję pompy perfuzyjnej utrzymującej narządy w sterylnych warunkach, co umożliwiłoby przeżycie narządów ex vivo.

Koncepcja zakładała dostarczanie hodowanym tkankom i narządom odpowiednich ilości płynów ustrojowych. Działania te zakończyły się jednak niepowodzeniem z powodu infekcji organów. Naukowiec zdecydował się więc na współpracę ze sławnym pilotem Charlesem Lindberghem, trwała ona 12 lat.

Książka opisująca te lata nosi tytuł „Nieśmiertelni”. Bo też marzeniem obu eksperymentatorów było stworzenie swoistej fabryki części zamiennych dla ludzi, oszukanie śmierci. Pierwszym krokiem było opracowanie techniki zespoleń naczyniowych. Kolejnym, pozyskiwanie i transplantacje narządów u zwierząt, także między gatunkami.

Aby tego dokonać, konieczne było określenie czasu przeżycia różnych narządów po ich pobraniu od dawcy. Stąd też doświadczenia oceniające możliwości przeżycia różnych narządów perfundowanych odpowiednimi roztworami i próby opracowania specyficznego roztworu odpowiedniego dla danego narządu.

Tu już było o krok od pytania, czy żyjący narząd perfundowany odpowiednim roztworem może przeżyć nieskończenie długo? Czy może być nieśmiertelny? Temu służyła pulsacyjna pompa-oksygenator Carrela-Lindbergha.

Człowiek, istota nieznana

W 1935 r. Alexis Carrel opublikował swoje najbardziej znane dzieło. Książka „Człowiek, istota nieznana” stała się światową sensacją. Zawierała m.in. jego kontrowersyjną filozofię dotyczącą eugeniki („w obronie rasy”) oraz kary śmierci. Carrel rasę białą uważał za wyższą, lepszą, cenił wśród niej szczególnie pochodzenie nordyckie.

Deklarował, że nie jest filozofem, tylko naukowcem wnikliwie analizującym wyniki badań z naukową obiektywnością. Książka okazała się bestsellerem roku 1936 r. na liście „The New York Times”, została przetłumaczona na 19 języków, sprzedano ją w milionach egzemplarzy na całym świecie.

W 1939 r. Carrel przeszedł na emeryturę (w wieku 65 lat), mimo swoich protestów, ale zgodnie ze statutem Instytutu Rockefellera. W lipcu tego samego roku powrócił do Francji, która dwa miesiące później ogłosiła mobilizację, co zablokowało jego plany otwarcia laboratorium w rodzinnym kraju.

Powrócił do USA wiosną 1940 r., organizując dużą dostawę witamin dla niedożywionych małych Francuzów. To z jego inicjatywy zorganizowano w USA akcję „Krew dla Brytanii”, która ruszyła 15 sierpnia 1940 r. – amerykańscy wolontariusze stali się dawcami osocza dla rannych Brytyjczyków (ze szpitali Nowego Jorku mrożony bezcenny produkt był transportowany samolotami do Wielkiej Brytanii). Carrel zaprojektował też mobilny szpital polowy wykorzystany przez Brytyjczyków w Afryce Północnej.

Po upadku Francji w marcu 1940 r. Carrel powrócił do ojczyzny, znalazł się w Vichy. Rządowi Petaina zaproponował stworzenie interdyscyplinarnej instytucji zajmującej się szeroko pojętymi badaniami nad człowiekiem. Ambitny plan zakładał poprawę psychicznej, umysłowej i socjalnej kondycji społeczeństwa.

Propozycję przyjęto i Carrel założył „Francuską Fundację Badań Problemów Ludzkich”. Był to ośrodek badań demograficznych finansowany przez rząd Vichy. Pomimo że Carrel sam nie czerpał bezpośrednich korzyści z tej instytucji, to jego związki z marionetkowym rządem i Niemcami (konieczne do kierowania instytutem) w powiązaniu z akceptacją eugeniki w naturalny sposób sprowokowały oskarżenia o kolaborację, co przyczyniło się do jego pierwszego zawału serca.

Po wyzwoleniu Francji w sierpniu 1944 r. i utworzeniu nowego rządu Carrel stracił posadę szefa fundacji i przeżył kolejny zawał serca. Prasa okrzyknęła go rasistą, apologetą nazistów i eugeniki.

Zmarł 5 listopada 1944 r, na pogrzebie w Paryżu obecni byli m.in. przedstawiciele ambasad Watykanu, USA i Wielkiej Brytanii, nie było natomiast żadnego reprezentanta z Francji. Pochowany został na Cmentarzu Père Lachaise, ale niedługo potem jego szczątki przewieziono na wyspę Saint-Gildas w Bretanii (w 1922 r. Carrel z żoną zostali właścicielami tej wyspy). Instytut badań nad człowiekiem przestał wkrótce istnieć.

Dr n. med. Magdalena Mazurak, kardiolog dziecięcy