Человек дышащий. Как дыхательная система влияет на наши тело и разум и как улучшить ее работу - Светлана Евгеньевна Проскурина
Не так давно удалось получить кислород на Марсе. Его атмосфера для дыхания не годится, она почти полностью состоит из углекислого газа. Маленький реактор на марсоходе Perseverance смог за час работы сделать из него 6 граммов кислорода. Не очень много, но уже хватит одному человеку на 10 минут. В случае с такими далекими планетами, как Марс, доставка кислорода, да и воды с Земли влетит в огромные деньги, намного проще было бы научиться делать эти жизненно важные вещества на месте, так что полученные 6 граммов кислорода – это всего 10 минут дыхания для человека, но огромный шаг для человечества.
Уже много раз в нашей истории приспособления и изобретения, сделанные для космонавтов, потом пригодились обычным людям в быту. Так было с циркониевыми брекетами, пеной Memory Foam, которая сейчас в каждой второй подушке и стельке, инфракрасными бесконтактными термометрами, которыми нас «расстреливали» на входе в ТЦ во время пандемии. «Из космоса» прибыли тефлон для сковородок, нецарапающийся пластик для очков, и даже знаменитая вэдэшка (универсальная смазка WD-40). Медицина взяла себе реабилитационные методы, кохлеарные импланты для людей с нарушением слуха, лазерную коррекцию зрения с отслеживанием движения зрачка (такое же отслеживание применяют при стыковке кораблей в космосе), роботизированную хирургию и средства от остеопороза. Список можно продолжать и продолжать.
Вполне возможно, что при ухудшении состояния нашей атмосферы или для активного заселения высокогорья, для получения кислорода или снижения количества углекислого газа, тоже будут применяться космические технологии. Так, например, фильтры с цеолитом уже применяют в домашних очистителях воздуха. Задумывались ли вы, как много вещей, материалов и технологий, которые вас окружают, изначально были разработаны для космических полетов? Все-таки человек – крайне хозяйственное существо, ничего-то у него не пропадает зря. Чем ты там был? Материалом для снижения гравитационной нагрузки во время взлета? Ну, дружок, теперь будешь мне стелькой!
Массовые космические полеты – это крайне интересное, но все-таки не самое ближайшее будущее. Однако технологии, которые развиваются благодаря освоению космоса, дают новую надежду и для тех, кто остается на Земле. Будущее откроет для нас новые технологии в лечении многих заболеваний, и в некоторых областях терапии это будущее уже наступило или вот-вот наступит.
При серьезных поражениях обоих легких человеку может потребоваться пересадка. Но при пересадке абсолютно любого органа возникает множество проблем. Донорских органов не хватает, совместимость органов – всегда непростая задача, особенно если пациент – ребенок или подросток и ему требуется орган определенного размера, да и операции такого типа очень сложны. После пересадки всегда есть опасность отторжения органа, а человеку чаще всего приходится пожизненно принимать препараты для подавления иммунитета, чтобы чужой орган прижился.
Я смею надеяться, что в течение ближайших 20–30 лет необходимость в донорстве отпадет. Уже сейчас существуют технологии, позволяющие выращивать ткани из клеток самого пациента, которые не будут отторгаться, ведь это свое, родное. Сейчас такие ткани выращивают и используют для пересадки кожи, участков мочевого пузыря и печени. Пока что это не рутинная терапия, доступная всем в любой больнице, но она есть, развивается, а значит, будет упрощаться и удешевляться в будущем. Легкие – не самый простой орган с точки зрения клеточной организации и архитектуры, но я уверена, что и эту проблему преодолеют и клеточные 3D-принтеры смогут напечатать для человека его собственный новый орган. Для испытаний на животных такие легкие уже создали[44]. Компания-разработчик обещала перейти к клиническим испытаниям на людях к 2027 году. Пройдет еще какое-то время для усовершенствования, удешевления и внедрения технологии, но в принципе это направление в исследованиях может в будущем спасти сотни тысяч жизней.
Уже сейчас есть несколько механизмов, помогающих временно заменить легкие или улучшить их работу, когда сами они не справляются. Один из них – это аппарат ИВЛ (искусственная вентиляция легких). Во время пандемии об аппаратах ИВЛ узнали все, ведь они действительно спасли множество жизней. При ИВЛ через трубку-воздуховод, которая вставляется в трахею через нос или просто через маску, под небольшим давлением подается кислород и откачивается углекислый газ. В случае с интубацией (введение трубки в трахею), пациент находится под действием седативных препаратов и не чувствует ни неудобств, ни боли, а еда ему подается энтерально, через трубочку сразу в желудок. Если в ходе обычного дыхания из-за пневмонии кровь плохо снабжается кислородом, ИВЛ усиливает работу легких и подает больше кислорода, чтобы органы и ткани не страдали от его нехватки. В таких случаях ИВЛ дает время, чтобы организм справился с болезнью, а лекарства подействовали. Конечно, при утрате обоих легких ИВЛ ничем не поможет, ведь все-таки аппарат не насыщает кровь кислородом непосредственно, ему нужна легочная ткань, чтобы кислород переходил в кровь.
ИВЛ нельзя применять длительно. Так как воздух подается под давлением, это может при долгом применении повреждать легкие, да и, как я уже сказала, сами легкие должны функционировать, хотя бы часть легочной ткани должна оставаться целой и невредимой для эффективного дыхания. Если же легкие разрушены и человеку требуется трансплантация, чтобы поддерживать его жизнь, или развилась тяжелая дыхательная недостаточность, применяют искусственные легкие. Этот аппарат называется ЭКМО – экстракорпоральная мембранная оксигенация. По сути, аппарат забирает венозную кровь, бедную кислородом, прогоняет через тонкие мембраны оксигенатора, на которых она смешивается с кислородом и теряет углекислый газ, и возвращает богатую кислородом кровь в артерии. При этом забрать кровь и вернуть кровь нужно как можно ближе к сердцу.
Эта процедура инвазивная, требует установки канюль – трубок в сосуды близко к сердцу, сам аппарат громоздкий, поэтому ни о какой привычной жизни человека на искусственном легком говорить нельзя. Часто такую систему применяют при операциях на открытом сердце. По сути, аппарат искусственного кровообращения, заменяющий сердце во время кардиологических операций, совмещен с искусственными легкими и не только качает кровь, но и обогащает ее кислородом, поэтому его еще называют аппаратом «сердце-легкие» (см. рис. 38).
Рис. 38. Аппарат ЭКМО
Ученые пытаются найти способ создать искусственное легкое, которое было бы компактным и мобильным, а в идеале – могло бы работать как имплантат внутри тела человека. Более компактное устройство создать удалось, это паракорпоральное амбулаторное искусственное легкое (PAAL). Суть устройства не только в небольших размерах, но и в том, что в теории пациенту не придется лежать неподвижно
