Инсулиновые помпы улучшают качество жизни
сотен миллионов больных диабетом во всём мире,
позволяя осуществлять контроль уровня сахара в крови
и вводить инсулин без анализа крови из пальца.
Эти небольшие приборы включают в себя помпу и канюлю,
способную определить уровень глюкозы, передать эту информацию в помпу
и затем рассчитать дозу инсулина, который вводится через канюлю.
Но у таких помп есть подвох: ограниченный срок эксплуатации.
Через несколько дней датчики глюкозы приходится извлекать и менять.
И проблема не ограничивается глюкометрами и инсулиновыми помпами:
рано или поздно она проявляется у любых имплантов.
Коленные протезы из пластика необходимо менять каждые 20 лет.
Другие импланты, в частности применяемые в косметических целях,
ждёт та же участь лет примерно через 10.
Это не мелочи, подобные замены могут быть дорогостоящими и небезопасными.
Такое неудобство вызвано инструментами иммунной системы организма.
Эти натренированные за сотни миллионов лет эволюции
«спецслужбы»
очень хорошо научились отлавливать инородные тела.
В арсенале иммунной системы человека
находится немало средств для борьбы, перехвата и уничтожения
всего того, что она сочтёт чужеродным для организма.
Однако в результате постоянной слежки
организм начинает относиться к полезным имплантам типа инсулиновых помп
с тем же подозрением, что и к вредоносным вирусам или бактериям.
Как только к коже подсоединяется инсулиновая помпа,
организм начинает операцию «Иммунный ответ на инородное тело».
Вначале на поверхность импланта
высаживаются свободно перемещающиеся белки.
К этим белкам относятся также антитела,
которые пытаются нейтрализовать постороннее тело
и подают сигнал, по которому на место вторжения
прибывают другие иммунные клетки для усиления атаки.
На сигнал тревоги
откликаются воспалительные клетки «быстрого реагирования» —
нейтрофилы и макрофаги.
Нейтрофилы выделяют микроскопические, заполненные ферментами гранулы,
пытаясь разрушить поверхность канюли инсулиновой помпы.
Макрофаги тоже выделяют ферменты,
которые вместе со свободными радикалами оксида азота
вызывают химическую реакцию, в результате которой инородное тело разлагается.
Если макрофаги не в состоянии быстро избавиться от инородного тела,
они объединяются, образуя так называемую «гигантскую клетку».
Тем временем к месту вторжения подтягиваются и начинают выделять
слои густой соединительной ткани клетки-фибробласты.
Они опутывают канюлю, через которую помпа вводит инсулин
и забирает кровь для анализа уровня глюкозы.
Со временем вокруг импланта
выстраивается заграждение, образуя шрам.
Шрам служит практически непроницаемой стеной,
порой перекрывающей жизненно важные каналы
взаимодействия импланта с организмом.
Например, рубцы вокруг кардиостимулятора могут нарушать
критический для работы прибора электрический сигнал.
По мере износа искусственные коленные суставы могут выделять частицы,
провоцирующие иммунные клетки на воспаление в зоне воздействия.
Агрессия иммунной системы может привести к трагическим последствиям.
Однако учёные находят новые способы обмана иммунной системы человека,
встраивая новые медицинские приборы в ткани организма.
Было обнаружено, что специальные покрытия имплантатов,
изготовленные из особых материалов, могут замедлять иммунную реакцию.
Это позволило сделать такие импланты почти невидимыми для иммунной системы.
Производство органических
и воспроизводящих структуру тканей организма имплантов
в противовес чисто искусственным аналогам
также позволило ослабить иммунную реакцию.
Некоторые виды лечения предполагают использование имплантов,
восстанавливающих утраченную ткань.
В таких случаях можно разработать импланты с компонентами,
подающими определённые сигналы и тщательно подбирающими
иммунные реакции организма.
В будущем подобная совместная работа с иммунной системой
поможет разрабатывать полностью искусственные органы,
полностью встраиваемые протезы
и методы лечения ран на основе самовосстановления.
Когда-нибудь подобные методы лечения произведут революцию в медицине
и помогут навсегда изменить тело человека.