Сердце – это насос, и важнейшие его детали – сердечные клапаны. Именно они гонят кровь от предсердий к желудочкам, а из желудочков – в артерии. Невозможно даже представить, что бы случилось, если бы кровь вдруг пошла в обратном направлении.

Наиболее частые нарушения работы клапанов – это сужение (стеноз), сращение или недостаточность. Плохо работающие клапаны необходимо менять. Чаще всего нуждаются в замене аортальный (в месте выхода аорты) и митральный (между левым предсердием и желудочком) клапаны. Для замены используют как механические, так и биологические протезы. Последние производят в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии (НЦССХ) им. А. Н. Бакулева.

Механика уступает биологии

«Главное преимущество биологических клапанов перед механическими, — объясняет руководитель отдела медицинской биотехнологии НЦССХ Вахтанг Костава, — в том, что они обеспечивают лучшее качество жизни. Механические клапаны, как бы совершенны они ни были, требуют, чтобы человек пожизненно применял антикоагулянты, то есть вещества, препятствующие тромбообразованию. Но некоторым пациентам, например с нарушениями системы свертывания крови, такие лекарства противопоказаны. Кроме того, прием антикоагулянтов всегда должен сопровождаться постоянным наблюдением врача. А с биопротезом клапана человек свободен от приема токсичных лекарств, он может забыть о нем и вести обычную жизнь».

У биологических клапанов есть и недостаток – со временем клапан изнашивается, и его приходится заменять. Но, без сомнения, они предпочтительнее для пожилых пациентов, да и многие молодые выбирают лучшее качество жизни, даже если через 15−20 лет придется делать повторную операцию.

На западе биологические клапаны используют гораздо чаще, чем механические, а в России, к сожалению, только в каждом пятом случае. «Мы делаем все возможное для того, чтобы биопротезов клапанов было больше и их применяли чаще», — говорит Наталья Бакулева, заведующая лабораторией производства биопротезов НЦССХ. Созданная здесь продукция поступает во все крупные кардиологические клиники страны.

Путь от мясокомбината к сердцу

Специалисты Бакулевского центра делают биопротезы клапанов как из человеческого донорского материала (аллогенные), так и из тканей животных (ксеногенные). Подходящих донорских клапанов очень мало (а ведь нужны еще целые сердца для трансплантации). Но можно обработать ткани животных так, что они фактически утрачивают видоспецифичность и не вызывают отторжения в человеческом организме.

В помещении лаборатории производства биопротезов в пластиковых кюветах с глутаровым альдегидом плавают лоскуты из перикарда теленка и глисоновой капсулы (пленка, покрывающая печень) свиньи. Но прежде чем попасть на обработку, ткань проходит тщательную проверку.

«Мы доставляем ткань с мясокомбината, причем только от молодых животных, — рассказывает Наталья Бакулева. – К сожалению, около 90 процентов ее приходится браковать как негодную. Раньше мы использовали ткань сердечных клапанов свиней, но сейчас поросят чересчур быстро откармливают, и их сердечные клапаны из-за этого никуда не годятся».

Десятую часть ткани, которая признана подходящей, сотрудники лаборатории сначала тщательно очищают от крови и жира. После этого она проходит через троекратное выдерживание в глутаровом альдегиде – он обеспечивает сшивку коллагеновых волокон ткани. Кроме этого, из ткани химически удаляют все фосфолипиды. Задача этой обработки – лишить ткань ее видоспецифичности, чтобы она не вызывала иммунный ответ в организме человека.

Искусство кройки и шитья спасает жизни

В Бакулевском центре производят бескаркасные клапаны и клапаны на жестком титановом либо на гибком каркасе для замены разных видов сердечных клапанов. Делают также клапаносодержащие кондуиты – искусственные участки сосудов.

Каждый клапан сотрудницы НЦССХ шьют вручную. В «пошивочном цехе» все стерильно. Створки клапанов кроят по специальным выкройкам и сшивают хирургическими иглами и стерильными нитками. Каждый шов отработан до мелочей, имеет значение все – от натяжения нитки до количества проколов ткани. Этой ювелирной работе приходится учиться не один год.
После соединения створок клапан надевают на каркас, тщательно подшивают к каркасу, а потом придают окончательную форму, накладывая на него тампоны с глутаровым альдегидом, который фиксирует ткань.

Все новые клапаны, а также образец из каждой партии проверяют в работе. На гидродинамическом стенде, который имитирует работу системы кровообращения, можно задавать разные режимы. Клапан испытывают при частоте сердцебиения от 60 до 120 ударов в минуту, изменяют также длительность систулы – сокращения предсердий и желудочков. «А когда клапан проверяют на долговечность, на стенде задают такую высокую частоту, что за три месяца в ускоренном режиме клапан проходит через два на десять в седьмой степени циклов сердечных сокращений», — объясняет старший научный сотрудник центра Жанетта Кондратенко.

Больше клапанов, хороших и разных

«Наши клапаны по качеству и по разнообразию ничем не уступают зарубежным, — говорит Вахтанг Костава. – При этом они в полтора-два раза дешевле. На постсоветском пространстве «бакулевские» клапаны хорошо известны, и их охотно применяют, но, чтобы выйти на мировой рынок, необходимы специальные усилия. Медицинский мир консервативен и не очень охотно принимает изделия другого производителя».

Российские специалисты совершенствуют свои биопротезы и все время придумывают что-то новое. Чтобы добиться увеличения срока службы биологических клапанов, они разработали способ препятствовать кальцинозу (существует осложнение, при котором клапан покрывается отложениями кристаллов кальция).
А еще ученые работают над тем, чтобы сделать клапан «живым», то есть наделить его способностью самовосстанавливаться, как ткани организма. Для этого он должен содержать тканеобразующие фибробласты и стволовые клетки.