ΙΣΤΟΡΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΑΙΜΟΚΑΘΑΡΣΗΣ

Η ανάπτυξη της αιμοκάθαρσης στηρίχτηκε αφενός μεν στην εξέλιξη της νεφρολογίας ως ξεχωριστού κλάδου της παθολογίας, αφετέρου δε στη τεχνολογική πρόοδο που αφορά κυρίως την ανάπτυξη μηχανημάτων και ηλεκτρονικών υπολογιστών, καθώς και στην τεχνολογία των πολυμερών από τα οποία σχηματίζονται οι μεμβράνες των φίλτρων.

Όπως συμβαίνει με όλα τα ανθρώπινα επιτεύγματα, έτσι και με την αιμοκάθαρση, είναι χρήσιμο όσο και γοητευτικό να ερευνούμε αρχικά το πώς φτάσαμε στο σημείο που βρισκόμαστε σήμερα. Κάνοντας λοιπόν μια ιστορική αναδρομή, θα δούμε ότι όλες οι ανακαλύψεις στηρίζονται σε κάποιες τολμηρές ιδέες και πρωτοπόρες μελέτες συγκεκριμένων ανθρώπων παλαιότερων γενεών, ο καθένας από τους οποίους στηρίχτηκε στους προηγούμενους και με τη σειρά του προσέθεσε ένα εξελικτικό άλμα στον τομέα της επιστήμης του.

Τα πρώτα βήματα:

Πριν περίπου 2500 χρόνια, ο Ιπποκράτης ανέφερε ότι: «το νερό που πίνουν οι άνθρωποι μπορεί να ευθύνεται για λιθιάσεις, φλεγμονές των νεφρών, δυσκολία στην ούρηση και πόνο στη μέση». Έτσι αυτός πρώτος αποσύνδεσε αυτά τα συμπτώματα από παρεμβάσεις θεών και άλλα μεταφυσικά αίτια. Πατέρας ωστόσο της σύγχρονης Νεφρολογίας, θεωρείται ο Άγγλος γιατρός Richard Bright ο οποίος το 1827 περιέγραψε την ομώνυμη νόσο (νόσος του Bright) η οποία περιλάμβανε οίδημα, υπέρταση, μείωση των ούρων, ναυτία, εμέτους, δύσπνοια, που είχε θανατηφόρο κατάληξη. Περιέγραψε δηλαδή πρώτος, αυτό που σήμερα ονομάζουμε χρόνια νεφρική νόσο.

 

Το 1854 ένας χημικός από τη Γλασκόβη της Σκωτίας, ο Thomas  Graham, ανακοίνωσε τις μελέτες του πάνω στη διάχυση υγρών και αερίων αλλά και στις διαχωριστικές ικανότητες των μεμβρανών. Λίγο αργότερα, το 1861, εισήγαγε για πρώτη φορά τον όρο “dialysis” από την ελληνική λέξη διάλυση, για να περιγράψει την απομάκρυνση της ουρίας από τα ούρα προς άλλο διάλυμα, μέσω μίας ημιδιαπερατής μεμβράνης ζωικής προέλευσης (περγαμηνή).

Το 1913 λαμβάνει χώρα η πρώτη αιμοκάθαρση σε πειραματόζωα. Από τον John Abel και τους συνεργάτες του στο πανεπιστήμιο John Hopkins της Βαλτιμόρης. Χρησιμοποίησαν μεμβράνες από «κολλόδιο» ένα προϊόν επεξεργασίας της κυτταρίνης, ενώ για αντιπηκτικό χρησιμοποίησαν «ιρουδίνη» ένα φυσικό αντιπηκτικό που υπάρχει στο σάλιο της βδέλλας. Το 1924 γίνεται η πρώτη προσπάθεια αιμοκάθαρσης σε άνθρωπο, από τον Γερμανό ιατρό Georg Haas στο Giessen, μία πόλη κοντά στη Φρανκφούρτη. Δυστυχώς και οι επτά προσπάθειες να σωθούν ζωές ασθενών με οξεία νεφρική ανεπάρκεια απέτυχαν. Είναι άξιο λόγου δε,  ότι στην τελευταία του προσπάθεια –το 1928- ο Haas χρησιμοποίησε ως αντιπηκτικό την ηπαρίνη, η οποία είχε απομονωθεί στο ήπαρ σκύλων μερικά χρόνια νωρίτερα. Η ηπαρίνη, παρουσιάζει σπανιότατα αλλεργικές αντιδράσεις στον άνθρωπο, αφού αποτελεί φυσικό ενδογενές αντιπηκτικό όλων των θηλαστικών. Από το 1937, με την ανάπτυξη βελτιωμένων μεθόδων καθαρισμού της, καθιερώθηκε η χρήση της ως χορηγούμενου αντιπηκτικού.

 

Η αρχή της αιμοκάθαρσης:

Ωστόσο, η τιμή της πρώτης επιτυχούς αιμοκάθαρσης σε άνθρωπο, ανήκει σε έναν εξαιρετικά εφευρετικό Ολλανδό γιατρό, τον Willem Kolff, ο οποίος ξεκίνησε από το 1943 στην κατεχόμενη από τους Γερμανούς Ολλανδία, τις προσπάθειες να δώσει σε ασθενείς με οξεία νεφρική ανεπάρκεια τον χρόνο να επανακτήσουν τη νεφρική τους λειτουργία.

Δημιούργησε έναν πρωτόγονο τεχνητό νεφρό: Ένα περιστρεφόμενο τύμπανο από ξύλινες γρίλιες, γύρο από το οποίο ήταν τυλιγμένοι σωλήνες αναγεννημένης κυτταρίνης, μέσα στους οποίους κυκλοφορούσε το αίμα του ασθενούς. Το όλο σύστημα ήταν μισο-βυθισμένο σε φυσιολογικό ορό, ως διάλυμα αιμοκάθαρσης. Η αναγεννημένη κυτταρίνη, είναι ένα υλικό που είχε παραχθεί στις αρχές του 20^ου αιώνα και δεν είναι άλλο από το γνωστό μας «σελοφάν».

Αν και οι πρώτοι 16 ασθενείς στους οποίους εφήρμοσε τη μέθοδο απεβίωσαν, ο Kolff συνέχισε τις προσπάθειες και τελικά κατάφερε, το 1945, να επαναφέρει από ουραιμικό κώμα μία γυναίκα 67 ετών μετά από συνολικά 11 ώρες αιμοκάθαρσης. Η γυναίκα έζησε άλλα εφτά χρόνια και πέθανε από άλλη αιτία.

Ακολούθησαν και άλλοι ασθενείς στους οποίους με επιτυχία εφαρμόστηκε η μέθοδος. Ο Kolff  κατασκεύασε πέντε συσκευές αιμοκάθαρσης, τις οποίες μετά τον πόλεμο δώρισε σε διάφορα νοσοκομεία ανά τον κόσμο. Το 1950, μετέφερε ένα μηχάνημα  και συνέχισε τις προσπάθειές του στις ΗΠΑ. Στο νοσοκομείο Brigham της Βοστόνης, η συσκευή αναπαράχθηκε από ανοξείδωτο ατσάλι και δέχτηκε και άλλες τεχνικές βελτιώσεις, αποτελώντας έτσι  το βασικό μηχάνημα αιμοκάθαρσης για αρκετά χρόνια. Μάλιστα δοκιμάστηκε και στον πόλεμο της Κορέας, σε στρατιώτες με μετατραυματική νεφρική ανεπάρκεια, με αποτέλεσμα να βελτιώσει σημαντικά το ποσοστό επιβίωσης.

 

Οι πρώτες βελτιώσεις:

Ο τεχνητός νεφρός του Kolff, δεν προέβλεπε μηχανισμό απομάκρυνσης της περίσσειας των υγρών. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε το 1946 από τον  Σουηδό γιατρό Nills Alwall. Δημιούργησε μία συσκευή αιμοκάθαρσης στην οποία εκτός από την κάθαρση επιτυγχάνονταν και η αφυδάτωση του ασθενούς, εφαρμόζοντας αρνητική υδροστατική πίεση. Υπήρξε επίσης ο εφευρέτης του πρώτου αρτηριο-φλεβικού shunt, με την εμφύτευση γυάλινων λεπτών σωλήνων στα αγγεία, μέθοδο που πρωτοεφήρμοσε το 1948 πρώτα σε κουνέλια και ακολούθως σε ανθρώπους. Αντιμετώπισε έτσι  επιτυχώς εκατοντάδες ασθενείς με οξεία νεφρική ανεπάρκεια.

Τα πρώτα φίλτρα αιμοκάθαρσης ήταν όπως είπαμε, σπειροειδείς σωλήνες κυτταρίνης βυθισμένες σε διάλυμα. Το επόμενο εξελικτικό βήμα, αφορούσε την ανάπτυξη παράλληλων φίλτρων με επίπεδες μεμβράνες, που πρώτοι εισήγαγαν οι Skegg και Leonard το 1948. Τα φίλτρα αυτά βαθμιαία επικράτησαν, ειδικά μετά τις τεχνικές βελτιώσεις του Νορβηγού γιατρού Fredric Kiil το 1960. Αποτελούνταν από πολλαπλά στρώματα επίπεδων μεμβρανών στα οποία εναλλάσσονταν το διάλυμα και το αίμα, έχοντας αντίθετη ροή.

 

Η αγγειακή προσπέλαση:

Ωστόσο, η μεγάλη καινοτομία στην εξέλιξη της αιμοκάθαρσης, που επέτρεψε την αντιμετώπιση και επιβίωση των ασθενών με χρόνια νεφρική ανεπάρκεια, αφορά στην αγγειακή προσπέλαση. Το 1960, τρεις γιατροί στο Σηάτλ των ΗΠΑ: ο νεφρολόγος Belding Scribner και δύο χειρουργοί, οι Wayne Quinton και David Dillard, εκμεταλλεύτηκαν μία πρόσφατη τεχνολογική εξέλιξη – τη δημιουργία πλαστικών σωλήνων από Teflon – και δημιούργησαν και τοποθέτησαν το πρώτο αρτηριο-φλεβικό shunt για μακροχρόνια χρήση. Δύο πλαστικοί καθετήρες τοποθετούνταν χειρουργικά σε μία αρτηρία και μία φλέβα, ενώ  μετά την κάθαρση, η διατήρηση της προσπέλασης επιτυγχάνονταν με τη σύνδεση των δύο «καλωδίων» μέσω ενός σωλήνα σε σχήμα U, οπότε παρέμενε συνεχής η ροή αίματος. Ο πρώτος ασθενής στον οποίο εφαρμόστηκε , ήταν 39 ετών και χάρη στη μέθοδο έζησε άλλα 11 χρόνια, ενώ βέβαια χωρίς αιμοκάθαρση θα είχε σταλεί στο σπίτι του για να πεθάνει.

Βασισμένος στο shunt μακράς διαρκείας, ο Scribner δημιούργησε το 1962 στο Σηάτλ, την πρώτη Μονάδα Τεχνητού Νεφρού που απευθύνονταν σε χρόνιους νεφροπαθείς. Η μονάδα περιλάμβανε έξι μηχανήματα, και οι πρώτοι ασθενείς υποβάλλονταν σε αιμοκάθαρση επί 12 ώρες δύο φορές την εβδομάδα. Λόγω περιορισμένων δυνατοτήτων μία ανώνυμη επιτροπή αποφάσιζε ποιοι από τους νεφροπαθείς τελικού σταδίου θα υποβάλλονταν σε αιμοκάθαρση (αυτοί με το μεγαλύτερο προσδόκιμο επιβίωσης). Τέτοιες επιτροπές «βιοηθικής» δημιουργήθηκαν σε όλες τις μονάδες των ΗΠΑ, έως ότου το 1973 αποφασίστηκε από το αμερικανικό κογκρέσο, η εφαρμογή προγράμματος δωρεάν κάλυψης των δαπανών της αιμοκάθαρσης. Με την εφαρμογή αυτού του προγράμματος, δόθηκε τέλος στην ύπαρξη των επιτροπών «ζωής ή θανάτου», και παράλληλα δόθηκε η οικονομική ώθηση για τη βιομηχανική παραγωγή και εξέλιξη των μηχανημάτων και των φίλτρων αιμοκάθαρσης.

Το 1966 έχουμε ένα νέο εξελικτικό άλμα, με την εφαρμογή από τους Cimino και Brescia της πρώτης πλαγιο-τελικής αρτηριο-φλεβικής αναστόμωσης, γνωστής ως fistula. Η δημιουργία συριγγίου μεταξύ αρτηρίας και φλέβας, με διάφορες παραλλαγές, αποτελεί τη μέθοδο επιλογής ως σήμερα γιατί βελτίωσε σημαντικά τα προβλήματα διάρκειας της προσπέλασης και λοιμώξεων των εξωσωματικών πλαστικών shunt. Εξέλιξη της «φίστουλα» αποτελούν και τα αρτηριο-φλεβικά μοσχεύματα που άρχισαν να εφαρμόζονται από το 1973.

 

Η εξέλιξη της αιμοκάθαρσης:

Άλλο σημαντικό βήμα στην εξέλιξη της αιμοκάθαρσης, ήταν η δημιουργία  μεμβρανών κοίλης ίνας, δηλαδή των πρώτων τριχοειδικών φίλτρων, που άρχισαν σταδιακά να αντικαθιστούν τα φίλτρα με τις επίπεδες μεμβράνες. Με τα φίλτρα αυτά, εξασφαλίστηκε  μεγάλη επιφάνεια διάχυσης  ουραιμικών ουσιών (οπότε και αποτελεσματικότερη  κάθαρση), με ταυτόχρονη μείωση του μεγέθους των φίλτρων.

Στις αρχές της δεκαετίας του 70΄, παράγεται βιομηχανικά η πρώτη συνθετική μεμβράνη, η πρώτη δηλαδή που δεν στηρίζονταν στην τροποποίηση της κυτταρίνης. Πρόκειται για την πολυακρυλονιτρίλη με το εμπορικό όνομα ΑΝ-69 . Ακολούθησαν, στα τέλη της ίδιας δεκαετίας, η πολυαμίδη και η πολυσουλφόνη. Το βασικό πλεονέκτημα των συνθετικών μεμβρανών σε σχέση με την κυτταρίνη, είναι η καλύτερη βιοσυμβατότητα, δηλαδή η μικρότερου βαθμού  διέγερση του συμπληρώματος και η χαμηλότερης έντασης παροδική ουδετεροπενία.

 

Εξέλιξη επίσης παρατηρήθηκε σε ότι αφορά στο διάλυμα της αιμοκάθαρσης. Για την αντιμετώπιση της μεταβολικής οξέωσης των νεφροπαθών, ως ρυθμιστικός παράγοντας της οξεοβασικής ισορροπίας, επιλέχτηκε αρχικά η χρήση των οξεικών ανιόντων. Αυτά  γρήγορα μεταβολίζονταν στον οργανισμό σε διττανθρακικά, τα οποία αποτελούν το φυσικό ενδογενές ανιόν που ρυθμίζει το pH σε όλα τα θηλαστικά. Ωστόσο τα οξεικά ανιόντα είχαν σημαντικά μειονεκτήματα, με κυριότερα  την αιμοδυναμική αστάθεια και τους εμέτους των ασθενών. Η απευθείας χορήγηση διττανθρακικών μαζί με τα υπόλοιπα στοιχεία του διαλύματος δεν ήταν  εφικτή, γιατί στο αλκαλικό pH που θα προέκυπτε, τα διττανθρακικά αντιδρούν με τα κατιόντα ασβεστίου και μαγνησίου και σχηματίζουν άλατα που κατακρημνίζονται. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε με τη δημιουργία ξεχωριστού πυκνού διαλύματος διττανθρακικών και την ανάμιξη αυτού με πυκνό διάλυμα των υπόλοιπων απαραίτητων ηλεκτρολυτών και καθαρού απιονισμένου νερού. Η αναλογική ανάμιξη των τριών αυτών στοιχείων, γίνεται πλέον από το εκάστοτε μηχάνημα αιμοκάθαρσης την τελευταία στιγμή πριν τη χρήση του διαλύματος και έτσι δεν συμβαίνει δημιουργία και κατακρήμνιση αλάτων. Η εξέλιξη αυτή, με την αντικατάσταση των οξεικών, ξεκινά από τις αρχές της δεκαετίας του 80’ και ήταν σημαντική γιατί βελτίωσε την ποιότητα της παρεχόμενης αιμοκάθαρσης αφού μείωσε τις επιπλοκές κατά τη διάρκεια της συνεδρίας.

 

Η ερυθροποιητίνη:

Κλείνοντας την ιστορική αναδρομή, δε θα μπορούσαμε να μην αναφέρουμε και μία ανακάλυψη η οποία βελτίωσε θεαματικά την ποιότητα ζωής, τη νοσηρότητα και θνητότητα των ασθενών με χρόνια νεφρική ανεπάρκεια. Πρόκειται για την ερυθροποιητίνη, μία ορμόνη που η κλωνοποίηση του γονιδίου της έγινε εφικτή το 1985 από τον Lin και τους συνεργάτες του στις ΗΠΑ. Ακολούθησε, το 1988, η μαζική παραγωγή  της ερυθροποιητίνης-α, με τη μέθοδο του ανασυνδυασμένου DNA. Η χορήγηση της, διευθέτησε το πρόβλημα των συνεχών μεταγγίσεων και της συνοδού αιμοσιδήρωσης των ασθενών υπό αιμοκάθαρση.

 

 

 

Κυρίτσης Δ. Ηλίας

Ιατρός Νεφρολόγος

Επιστημονικός Υπεύθυνος

Μ.Χ.Α. «Νεφρός Ν. Ιωνίας»