Na kryoprezerváciu sa často hľadí ako na otázku úspechu alebo zlyhania: buď sa človeka podarilo zachovať, alebo nie. V skutočnosti je kvalita kryoprezervácie otázkou miery. To, aký výsledok sa pri konkrétnom prípade dosiahne, závisí od viacerých technických prekážok.
Žiadna z nich nie je záhadou. Každá je konkrétny technický problém a na každom z nich sa pracuje.
Reťaz v poradí, ako sa odohráva
Päť prekážok uvedených nižšie netvorí zoznam, ale postupnosť. Tieto problémy na seba nadväzujú. Ak sa nepodarí zvládnuť niektorý z prvých krokov, zhorší to aj výsledok ďalších krokov.
Čas, pretože ischémia neustupuje
Od okamihu, keď sa srdce zastaví, mozog trpí ischémiou. Určitý stupeň ischémie postihne každého pacienta, ktorého dnes kryoprezervujú. Otázkou je len, do akej miery.
Ak pri úmrtí nie je prítomný pohotovostný (standby) tím, môže nasledovať niekoľko hodín chladovej ischémie. Často jej navyše predchádza teplá ischémia, ktorá je oveľa deštruktívnejšia.
Namiesto slovného hodnotenia sa dnes tieto okolnosti vyjadrujú aj číselne, napríklad pomocou metriky S-MIX. Čas má na kvalitu zďaleka najväčší vplyv a snaha obmedziť bunkový rozpad sa sústreďuje najmä na skracovanie tohto času.
Neobnovený reperfúzny prietok: dôsledok oneskorenia
Ischémia zanecháva dôsledky. Ak je tkanivo dlho bez prísunu kyslíka a živín, perfúzny roztok sa doň často nedá jednoducho dostať ani pod tlakom.
Poškodená mikrocirkulácia kladie obnoveniu reperfúzie odpor. V štúdiách oneskorenej perfúzie sa prietok nepodarilo obnoviť ani antikoagulanciami podanými vopred, ani liekmi na rozpúšťanie zrazenín podanými neskôr.
Prekážka teda nie je predovšetkým zrážanie krvi. Ide najmä o štrukturálny problém: bunky endotelu opúchajú do vnútra ciev, tekutina v okolitom tkanive stláča kapiláry a krvinky strácajú pružnosť, takže môžu upchať zvyšné priechodné cievy.
Ak sa roztok nerozloží v tkanive rovnomerne, niektoré časti mozgu zostanú nechránené bez ohľadu na kvalitu roztoku.
Ľad a najnepríjemnejšia vlastnosť ľudského tela
Ľudské telo tvorí približne 60 % vody a voda pri zamrznutí zväčšuje svoj objem o približne 9 %, pričom ľad vzniká najmä v priestoroch medzi bunkami.
Vznikajúci ľad môže bunky mechanicky poškodiť a osmoticky z nich odčerpáva vodu. Práve obmedzenie tvorby ľadu je hlavným dôvodom, prečo sa namiesto bežného zmrazovania používa vitrifikácia.
Účinnosť vitrifikácie však závisí od toho, ako rovnomerne sa kryoprotektant rozloží v tkanive. Tam, kam sa kryoprotektant nedostane v dostatočnej koncentrácii, sa môže vytvoriť ľad aj počas vitrifikácie.
Toxicita a úzke pásmo medzi dvoma druhmi poškodenia
Látky, ktoré bránia tvorbe ľadu, sú pri potrebných koncentráciách toxické. Tkanivo navyše môže počas chladenia poškodiť aj samotný chlad.
Koncentrácia musí byť dosť vysoká na vitrifikáciu a zároveň dosť nízka, aby tkanivo neotrávila. Chladenie musí byť dosť rýchle, aby predbehlo tvorbu ľadu, a zároveň dosť kontrolované, aby nespôsobilo tepelné napätie.
Rozšírenie tohto bezpečného pásma bolo cieľom viacerých generácií vývoja kryoprotektívnych roztokov a patrí k hlavným témam vývoja postupov v odbore, história samotných postupov je z veľkej časti históriou jeho rozširovania.
Praskanie pri veľmi nízkych teplotách
Vitrifikované tkanivo má vlastnosti podobné sklu a pri dostatočnom tepelnom napätí môže popraskať.
Chladenie až na −196 °C môže vyvolať mikroskopické trhliny, preto sa teplota znižuje čo najpostupnejšie v rámci možností daného postupu, ochladzovanie prebieha postupne.
Aj preto sa v odbore rozvíja skladovanie pri stredných teplotách, pri ktorom sa pacienti udržiavajú pod teplotou skelného prechodu, ale nad teplotou kvapalného dusíka.
Prečo sa kvalita medzi jednotlivými prípadmi skutočne líši
Keď sa reťaz poskladá, vyplynie z nej nepríjemný záver. Dvaja členovia s rovnakou zmluvou môžu podstúpiť kryoprezerváciu s merateľne odlišnou kvalitou.
Rozdiel spravidla nespôsobuje protokol samotný, ale okolnosti, v ktorých sa musel uplatniť.
Pri očakávanom úmrtí, pri ktorom je pripravený pohotovostný (standby) tím, môže od zástavy srdca po začatie chladenia uplynúť iba niekoľko sekúnd. Pri nezaznamenanom úmrtí ďaleko od tímu sa chladenie takto rýchlo začať nedá.
Niektoré úmrtia si podľa zákona vyžadujú najprv pitvu a niektoré kryoprezerváciu úplne vylučujú. Tieto prípady opisuje článok o tom, kedy kryoprezervácia nie je možná.
Transport môže pridať ďalšie hodiny. Logistika a administratívne prekážky preto priamo ovplyvňujú technickú kvalitu kryoprezervácie.
Správnou odpoveďou na túto premenlivosť nie je jednotný marketingový sľub, ale meranie, otvorené zverejňovanie a postupy kontroly kvality, ktoré zaznamenávajú, čo sa v každom prípade skutočne stalo.
Člen má mať k dispozícii konkrétny údaj aj vtedy, keď je výsledok neuspokojivý.
Čo sa skutočne zlepšuje
Každý z týchto krokov je predmetom aktívneho výskumu a prístup k žiadnemu z piatich problémov nie je rovnaký ako pred desiatimi rokmi.
Roztoky sú menej toxické. Zásahové tímy sa k pacientom dostávajú rýchlejšie. Hodnotenie sa posunulo od opisných výrazov k číselným metrikám.
Skladovanie pri strednej teplote je riešením, ktoré priamo zmierňuje problém praskania, a zariadenia na dlhodobé skladovanie sú navrhnuté tak, aby udržiavali stabilné podmienky počas desaťročí.
Táto práca je opísaná v článkoch o rozvoji odboru a o výskumných a vývojových iniciatívach.
Podstata problému sa nemení: dostať sa k pacientovi rýchlo, obnoviť perfúziu, rovnomerne rozviesť kryoprotektant, vitrifikovať bez nadmernej toxicity a chladiť bez praskania.
Každý z týchto krokov stále predstavuje bod, v ktorom môže dôjsť k zhoršeniu výsledku. Kvalitu potom určuje najslabší článok celého postupu, nie najsilnejší.
Stručne: kvalita kryoprezervácie závisí od obmedzenia ischémie, obnovenia perfúzie, rovnomerného rozloženia kryoprotektanta, kontroly toxicity, obmedzenia tvorby ľadu a zvládnutia tepelného napätia. Slabina v ktoromkoľvek kroku môže výsledok zhoršiť.
Preskúmajte tento praktický nástroj
Použite interaktívny nástroj na preskúmanie otázky v tomto článku.
Načítava sa interaktívny nástroj…
Ďalšie čítanie