［坡仔跟你一起阅读好书·第十五期］《爆炸医学史》第十五章 移植手术
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［英］罗伯特·斯奈登◎著
——英国著名作家、出版人，拥有30多年的出版从业经验，科普创作奇才，以将复杂难懂的科学问题展现得有趣且令人发省见长，他的作品深受各年龄段读者的喜爱，无论成人还是孩童，均从中受益。
［中］芦东昕 李力 李青峰◎译
第十五章 移植手术
一、移植手术发展时间线
约公元前500年：印度外科医生苏苏拉塔(Susrata)介绍了鼻子再造术。
1597 年：加斯帕雷·塔利亚科齐(GaspareTagliacozzi)以擅长鼻整手术闻名，他从手臂上切下皮肤组织并将其附着在鼻部创面上。
1902年：奥地利外科医生埃莫里奇·乌尔曼(Emerich Ullmann)进 行了动物肾脏移植手术。
1906 年：马修·贾博雷(MathicuJaboulay)使用猪的肾脏对人体进行了肾脏移植手术。
1912 年：亚历克西·卡雷尔(Alexis Carrel)因其对于血管外科研究及器官移植所做的研究而被授予诺贝尔奖。他设计了一种泵式充氧器，可以将器官保存三周。同时，乔治·肖恩(GeorgSchone)发现异体移植手术总是失败。
1921年：詹姆斯·B.墨菲(JamesB.Murphy)证实淋巴细胞与皮肤移植手术的失败有关。
20世纪30年代：利奥·勒布(LeoLoeb)认为，供体和受体的基因越接近，排异反应就越小。他还证明了淋巴细胞在排异反应中的作用。
1933 年：外科医生渥若诺(YuYuVoronoy)进行了首例人对人的肾脏移植手术，但并未成功。
1949 年：彼得·梅达瓦(PeterMedawar)研究了双生牛的皮肤移植，并意识到它们会在子宫内交换血液中的细胞成分，所以在进行皮肤移植时没有出现排异反应。
1954 年：约瑟夫·默里(Joseph Murray)在波士顿的彼得本特布里姆妇女医院成功进行了肾脏移植手术。
1959年：罗伯特·施瓦茨(RobertSchwartz)和威廉·达梅舍克(WilliamDameshck)证明了巯基嘌呤可以抑制兔子体内抗体的形成。
1967 年：南非外科医生克里斯蒂安·巴纳德(Christiaan Bamnard)成功地移植了人的心脏。
1976 年：让·弗朗索瓦·博雷尔(Jean-Francois Borel)及其同事发现了环孢霉素，由于其免疫抑制特性，它改变了移植手术的规则。
移植手术是医学中较新的专业领域之一，其历史可以追溯到大约70年前。
身体残缺的部分可以被替换的想法自古就有。苏苏拉塔是一位印度外科医生，他的《苏苏拉塔·萨姆希塔》(Susrata Samhita)是印度阿育吠陀医学的经典著作之一。书中他介绍了鼻子再造术。当时，割鼻子是一种常见的惩罚手段，鼻子再造术有大量的需求。他用额部带蒂皮瓣做了鼻子再造手术。1794年，印度鼻子再造术传到了西方世界。
加斯帕雷·塔利亚科齐以擅长整形手术闻名于世，尤其擅长后来被称为“意大利方法”的鼻整形手术。这种方法与苏苏拉塔等外科医生使用的方法不同。塔利亚科齐的方法是从手臂上切下皮肤组织，使用特殊设计的仪器做出合适的形状，然后贴在鼻部创面上。
塔利亚科齐发现，如果皮肤组织取自非患者本人的手臂，手术就会失败。几个世纪以来，医生使用的都是全层皮肤移植。
二、器官移植先锋
1902年，奥地利外科医生埃莫里奇·乌尔曼进行了动物肾脏移植手术，尝试把狗的肾脏移植给山羊。他还尝试把猪的肾脏移植到人体，但没有成功。
1912年，法国外科医生亚历克西·卡雷尔因其对血管外科研究及器官移植所做的贡献而被授予诺贝尔奖。
1904年，卡雷尔离开法国，移居芝加哥，在那里他与生理学家查尔斯·格思里(CharlesGuthrie)合作，尝试进行各种动物器官移植。卡雷尔在器官移植方面取得的成果很大程度上归功于他严格使用无菌技术。卡雷尔在动物器官移植方面的研究结果显示，自体移植取得了多次成功，异体移植却从未成功过。卡雷尔不知道这其中的原因，于是他开始探索诸如匹配捐赠者和接受者的方法，以增加成功的概率。异体移植的失败阻碍了移植手术的进一步发展。
20世纪20年代至20世纪30年代，有关移植手术的研究或多或少地陷入了停滞状态。
1906年，里昂外科手术主任马修·贾博雷对人体进行了两次肾脏移植手术，其中一次使用了猪的肾脏，另一次使用了山羊的肾脏。恩斯特·昂格尔(Ernst Unger)在1909年使用猴子的肾脏对人体进行了移植手术。然而，这些早期的接受器官移植的患者无一存活。
在为法国第一次世界大战期间受伤的士兵治疗之后，卡雷尔回到了纽约的洛克菲勒生物医学研究所，与飞行员查尔斯·林白(Charles Lindbergh)共同设计了泵式充氧器。卡雷尔最初打算在心脏手术中使用泵式充氧器，泵式充氧器可以使器官保存长达三周。
卡雷尔还是组织培养的先驱，组织培养是移植手术的重要奠基石。
三、移植和免疫学
20世纪早期，科学家开始研究免疫系统在移植排异反应中的作用。1903年，保罗·埃里希研究了老鼠身上的肿瘤移植物。同年，丹麦兽医卡尔·詹森(CarlJensen)提出，移植失败是一种免疫反应，但埃里希不认同这一说法，因为没有检测到抗体(抗体是免疫反应的特征)。1912年，在埃里希实验室工作的乔治·肖恩研究了皮肤移植物。他发现异体移植总是失败，如果再次尝试对同一供体进行移植，那么失败的速度会比以前更快。由于这一发现，他成为很受追捧的移植免疫学家
2020世纪20年代末，洛克菲勒生物医学研究所的科学家已经证实了淋巴细胞在移植免疫反应中的主要作用。詹姆斯·B.墨菲证实淋巴细胞与皮肤移植手术的失败有关，并寻找各种抑制排异反应的方法，但他的大多数发现在当时被忽视了。
20世纪30年代，华盛顿大学的病理学家利奥·勒布认为，供体和受体的基因越接近，排异反应就越小。他还证明了淋巴细胞在排异反应中的作用，但当时他并没有得到同行的支持。
1933年，外科医生渥若诺进行了人对人的肾脏移植手术。这次尝试连同渥若诺在后来的十几年间进行的其他几次手术都失败了。直到20世纪50 年代，渥若诺所做的工作才为西方国家所知。
20世纪40年代至20世纪50年代初，巴黎、伦敦和波士顿的外科医生进行了狗的肾脏移植手术。丹麦的莫顿·西蒙森(Morton Simonsen)并不了解勒布关于淋巴细胞的研究，他试图寻找一种抗体反应，但没能找到。在伦敦，曾反对勒布观点的人之一威廉·登普斯特(WilliamDempster)利用放射线和可的松延长了狗在植皮手术后的存活时间，但效果甚微。他认为器官移植定会失败，因此建议医生不要对人体进行器官移植手术。
1950年，芝加哥泌尿科医师理查德·劳勒(Richard Lawler)进行了人体肾脏移植手术，该手术被批评为没有医学价值。尽管如此，法国外科医生勒内·库斯(ReneKuss)依旧启动了一项人体肾脏移植计划。
1951年，库斯的团队进行了九次肾脏移植手术，其中大部分捐赠器官来自被送上断头台的罪犯。尽管所有患者都在数周之后死亡，但库斯设计的方法仍然是当时肾脏移植的标准操作方法。最后一次移植手术是第一次使用患者母亲的肾脏实施的活体手术，但患者还是在三周后出现了排异反应。
大卫·休姆(David Hume)在1951-1953 年进行了九次肾脏移植手术。只有四次手术后受体肾脏具有正常功能，另外四次手术后受体肾脏无法保持正常功能，其中有一次手术后受体肾脏超过五个月才出现排异反应。一些人认为这是继续尝试的正当理由，但大多数人认为人体移植毫无根据并且不道德。
三、彼得·梅达瓦
第二次世界大战期间，动物学家彼得·梅达瓦与格拉斯哥皇家医院的整形外科医生托马斯·吉布森(Thomas Gibson)合作，使用皮肤移植物治疗烧伤的飞行员。他们发现了这个现象:同一个供体的后续移植总是比最初的移植失败得更快，他们意识到排异可能是一种免疫反应。
当战争结束后，梅达瓦对兔子的皮肤移植物进行了深入研究。梅达瓦并不了解20年前墨菲的研究，并且反对勒布的观点。在接下来的十年中，梅达瓦仍然坚信移植失败是由于体液里的某些物质而非细胞中的某些物质导致的。由于没有检测到任何抗体，梅达瓦开始研究豚鼠，他发现豚鼠的皮肤移植物的有色区域逐渐侵蚀了周围的皮肤。
1949年，梅达瓦提出双生牛之间的皮肤移植只有在同卵双生牛之间进行才不会出现排异反应;异卵双生牛之间进行皮肤移植会出现排异反应。令他有些吃惊的是，他在进行实验时发现，同卵双生牛和异卵双生牛都没有出现排异反应。梅达瓦对这个结果感到困惑，于是他查阅了1945年威斯康星州大学的雷·欧文(RayOwen)发表的一篇论文。欧文发现异卵双生牛通常有两种红细胞类型的混合体并得出结论:双生牛会在子宫内交换血液中的细胞成分。读完这篇文章，梅达瓦了解到，由于双生牛的免疫系统具有相似性，所以皮肤移植才没有出现排异反应。梅达瓦与他的同事鲁珀特·比林厄姆(Rupert Billingham)、兰斯列·布兰特(Leslie Brent)开始寻找使其他免疫耐受的方法。
四、首次成功
1954年12月23日，约瑟夫·默里在波士顿布里格姆妇女医院进行了人肾脏移植手术，取得了成功。默里在同卵双胞胎之间进行肾脏移植，避免了器官排异反应。
1958年，默里的团队采用了琼·梅恩(JoanMain)和里士满·普雷恩(Richmond Prehn)的方法，该方法通过放射线来削弱免疫系统。令人失望的是，在12位患者中，有11位在一个月内死亡。只有一位移植了自己孪生兄弟的肾脏的患者又活了20年。
在1960-1962年，勒内·库斯等人在巴黎成功地完成了非双胞胎受体之间的四次移植手术。
五、免疫抑制
由于整体效果不佳，许多人并不认可肾脏移植手术。1959年，塔夫茨大学的罗伯特·施瓦茨和威廉·达梅舍克证明，用于治疗白血病的巯基嘌呤可以抑制兔子体内抗体的形成，他们称这种现象为药物诱导的免疫耐受。研究人员开始寻找基于药物的移植方法。英国的研究表明，在使用巯基嘌呤的情况下，移植物的存活时间更长。
1976年，让·弗朗索瓦·博雷尔和他的同事发现了一种从真菌中提取出来的“神奇药”环孢霉素。在英国，对这种药物的研究表明，它使移植到老鼠、猪和狗身上的移植物的存活时间延长了。当环孢霉素首次用于人体时，按照给动物的剂量给药，发现它会严重损害人体肾脏，导致感染和肾脏功能衰竭。一些人认为应该停止使用这种药物，但调整剂量后，结果显示，这种药物使患者接受肾脏移植手术后的存活率提高了。因此，外科医生对其他器官的移植也充满信心，可以说环孢霉素改变了移植手术的规则。
移植手术开始只是少数地方的治疗手段，后来成为世界各地医院的标准治疗手段。环孢霉素一直是标准的免疫抑制剂，直到1989年才被更有效的药物他克莫司(Tacrolimus)取代。如今，医生通过药物的组合使用来防止器官移植后的排异反应。
六、心脏对心脏
20世纪60年代中期，研究人员逐渐意识到排异反应是心脏移植手术的最大障碍。心肺机已经被开发出来了，它解决了患者和移植器官的供氧问题，外科手术修复心脏瓣膜缺陷的方法也被采用。自体移植也得到了发展，医生能够将心脏分离出来并进行修复，然后再将心脏缝合回原位。
1967年12月3日，南非外科医生克里斯蒂安·巴纳德(19222001年)在南非开普敦首次将一个人的心脏移植到另一个人的体内。巴纳德的团队将25岁的丹尼斯·达瓦尔(Denise Darval)的心脏移植给了路易·沃什坎斯基(Louis Washkansky)。沃什坎斯基在手术后活了18天，由于其免疫系统受到抑制，最终死于肺炎。
在接下来的一年里，世界各地的医院进行了一百多例心脏移植手术，但几乎所有的患者都在60天内死亡。巴纳德的第二个患者菲利普·布莱伯格(PhilipBlaberg)在接受心脏移植手术后活了19个月。由于手术后不久患者就会死亡，心脏移植手术在1970年仅做了18次。心脏移植的主要问题仍然是人体的排异反应，这种情况随着环孢霉素的发现最终得到了解决。
免疫抑制剂并不能解决移植手术的全部问题，抗排异药物也有很多问题。患者必须终身服用会产生副作用的药物。因为抗排异药物会抑制免疫系统，所以感染的风险会增加。由于免疫系统无法有效抑制早期的癌细胞，患者患癌症的概率也会增加。尽管患者器官移植后出现的急性排异反应相对较少，但是患者通常需要长期应对慢性排异反应带来的各种问题，并且在手术后大多数患者的存活时间不会超过15年。研究人员认为，这是由于免疫反应持续作用于移植器官，即使患者使用抗排异药物结果也是如此。
在世界范围内，肾脏仍然是最常见的移植器官。除了心脏和肾脏移植手术，肺、胰腺、肠、肝等器官的移植手术数量也在增加。