Czego potrzebuje serce, żeby żyć?

Tak albo bardzo podobnie mogłaby dziś rozpocząć się rozmowa w Erasmus MC, rotterdamskim szpitalu uniwersyteckim:

„Czy serce musi oddychać?”
„Nie.”
„Ale bez tlenu umrze.”
„Jego komórki potrzebują tlenu.”
„Czyli serce potrzebuje płuc?”
„Niekoniecznie.”
„To czego właściwie potrzebuje?”

W sobotę 3 października festiwal nauki w Erasmus MC jest skierowany właśnie do dzieci i młodzieży, którzy zadają takie pytania. Jednym z zapowiedzianych tematów jest wprost to, jak utrzymać przy życiu lub w działaniu narząd dawcy poza organizmem.

Brzmi to niemal jak coś niemożliwego. Dla badaczy nie jest to jednak jedno ogromne zadanie, lecz wiele mniejszych: czego brakuje narządowi poza organizmem? Które warunki można odtworzyć technicznie? I skąd wiadomo, że tkanka nadal działa?

Serce potrzebuje czegoś więcej niż bicia

Serce pompuje krew po całym ciele, ale łatwo zapomnieć, że sam mięsień sercowy również musi być zaopatrywany. Jego komórki stale potrzebują tlenu i składników odżywczych, a dwutlenek węgla i inne produkty przemiany materii muszą być usuwane.

W organizmie robi to układ krążenia poprzez naczynia wieńcowe. Poza ciałem tego systemu początkowo nie ma. I właśnie tutaj pojawia się technika: jeśli krew lub odpowiedni płyn nadal przepływa przez naczynia narządu, dostarcza tlen i substancje odżywcze, a warunki są właściwe, tkanka może nadal funkcjonować.

W procedurze nazywanej Heart in a box zatrzymane serce dawcy zostaje poza organizmem podłączone do systemu perfuzyjnego. Otrzymuje krew i tlen, zaczyna ponownie bić i może się regenerować przed transplantacją.

Bez magii i bez sztucznego człowieka. Jest za to bardzo konkretne pytanie: czego brakuje narządowi i czy możemy mu to zapewnić?

Nie każdy narząd potrzebuje tego samego

W Rotterdamie nie chodzi wyłącznie o serca. W Erasmus MC do specjalnych systemów perfuzyjnych można poza organizmem podłączać również wątroby, nerki i płuca.

Zasada jest podobna: przez narząd przepływa płyn, który zaopatruje tkanki. Konkretne warunki różnią się jednak zależnie od narządu. Przy zimnej perfuzji używa się płynu wzbogaconego w tlen. Przy ciepłej przez narząd może przepływać mieszanina krwi, leków i składników odżywczych.

Jedna wielka kwestia natychmiast rozpada się na wiele mniejszych. Jak ciepły powinien być narząd? Ile potrzebuje tlenu? Jakie ciśnienie jest właściwe? Po czym poznać, że komórki nadal dobrze działają? Czy poza organizmem można narząd nie tylko zachować, lecz również leczyć?

Słowo perfuzja brzmi skomplikowanie. Sama zasada jest zaskakująco prosta: coś musi nadal przepływać przez narząd.

Z „niemożliwe” powstają pytania badawcze

Być może właśnie tu kryje się najciekawszy pomysł festiwalu. Utrzymywanie narządu w działaniu poza organizmem brzmi jak zadanie, na które łatwo odpowiedzieć: „Przecież to niemożliwe”. Nauka potrafi odwrócić taką reakcję. Zamiast przyjmować granicę bez dyskusji, pyta: z czego właściwie ta granica się składa?

Jedną trudnością jest dostarczenie tlenu, trzeba więc znaleźć sposób, by je zastąpić. Inną jest temperatura, dlatego bada się, jaka będzie odpowiednia. Potem dochodzą przepływ, ciśnienie, składniki odżywcze i pomiar pracy narządu.

Pozornie niemożliwy problem rozpada się w ten sposób na kilka mniejszych, które można badać osobno. Nie znaczy to oczywiście, że kiedyś wszystko będzie możliwe. Niektóre granice naprawdę wynikają z praw natury. Inne znaczą na razie tylko: jeszcze nie wiemy, jak to zrobić.

Nauka czasem zaczyna się od dziecięcego pytania

Właśnie dlatego temat tak dobrze pasuje do festiwalu dla młodych odwiedzających. „Czy serce musi oddychać?” brzmi jak bardzo proste pytanie, a prowadzi od razu do oddychania komórkowego, krążenia i transportu tlenu. „Czy serce potrzebuje płuc?” wywołuje kolejne: czy to koniecznie płuca muszą dostarczać tlen, czy można tę funkcję zastąpić technicznie?

Dziecięce pytania mają pewną przewagę: często zupełnie nie przejmują się tym, co podobno jest oczywiste. Być może właśnie dlatego badania czasem zaczynają się od pytań, których dorośli już dawno przestali zadawać.

Znacznie więcej niż narządy do przeszczepu

Festiwal nie kończy się na transplantologii. Zwiedzający mogą poznawać sztuczne serca i trójwymiarowe modele mózgu, dowiedzieć się, co można zmierzyć za pomocą czujników na skórze i w pocie, albo sprawdzić, jak upał i zanieczyszczenie powietrza wpływają na organizm. Jednym z tematów jest również miasto zdolne lepiej radzić sobie z gwałtownymi opadami.

Dziedziny badań są różne, lecz sposób myślenia podobny: co dokładnie się dzieje? Od czego to zależy? Co możemy zmierzyć? I co możemy zmienić?

Nauka nie zawsze oznacza więc, że zna się już właściwą odpowiedź. Często zaczyna się od rozłożenia zbyt dużego pytania na mniejsze, na które można szukać odpowiedzi.

A jeśli pierwsza odpowiedź brzmi „nie da się”?

Festiwal nauki odbędzie się w sobotę 3 października w godz. 11.00–16.00 w pasażu Erasmus MC w Rotterdamie. Jest przeznaczony szczególnie dla dzieci i młodzieży w wieku od 8 do 14 lat wraz z opiekunami, a wstęp jest bezpłatny.

Być może ktoś wejdzie tam z pytaniem: „Czy serce może pracować poza organizmem?” i wyjdzie później z pięcioma nowymi. To byłby chyba całkiem dobry rezultat. Bo badania nie zawsze zaczynają się od wielkiego odkrycia. Czasami zaczynają się po prostu wtedy, gdy ktoś na „Tego się nie da” odpowiada:

„A właściwie dlaczego?”