Innehåll
- Orsaker till en huvudtransplantation
- Process för val av givarmottagare
- Före operation
- Kirurgisk process
- Efter operationen
- Support och coping
Efterföljande ryggkirurgi och tänkbart omfattande sjukgymnastik skulle helst kunna återhämta både känsla och motorisk funktion. Funktioner som att andas och äta måste dock stödjas övergående av en ventilator och matningsrör innan förbindelserna mellan hjärnan och kroppen återställs tillräckligt.
Tillsammans med osäkerheten om de medicinska fördelarna med en huvudtransplantation finns det sannolikt risker förknippade med proceduren, inklusive kronisk neuropatisk smärta, avstötning av givarkroppen och organtoxicitet hos immunsuppressiva medel.
Eftersom kirurgiska metoder har blivit mer raffinerade och konsekventa har procedurer som transplantation av vävnader och organ samt återplantering (återfästning av en avskuren kroppsdel) haft relativt höga framgångsnivåer. Med över hundra år av framsteg inom transplantation har vissa patienter och kirurger börjat se på huvudtransplantation som en potentiell lösning på progressiva sjukdomar som blir terminala med tiden men inte påverkar hjärnans funktion.
Det har varit begränsad framgång i huvudtransplantationsprocedurer utförda på möss, hundar och apor. Många kirurger har varit kritiska till den nuvarande framgångsnivån i djurmodeller.
Dessutom har det medicinska samfundet ifrågasatt om teknikerna är tillräckligt utvecklade för att praktiskt eller etiskt kunna utföra en huvudtransplantation på ett mänskligt ämne. Effekten av att använda en givarkropp för en mottagare snarare än flera organtransplantationer har också ifrågasatts. Kirurger Sergio Canavero och Xiaoping Ren planerar bland andra att försöka den första mänskliga huvudtransplantationen under de kommande åren. Vad är teorin som stöder deras ambitioner?
Orsaker till en huvudtransplantation
I allmänhet skulle en huvudtransplantation indikeras när en individs hjärna förblir normal men kroppens funktion äventyras allvarligt eller förväntas misslyckas på sätt som påverkar långsiktig överlevnad. Det skulle inte användas för att förlänga någons liv när kroppen misslyckas med naturliga åldringsprocesser.
Människor som är unga kan betraktas som kandidater om de har drabbats av en akut ryggmärgsskada som till exempel leder till quadriparesis eller om de har en progressiv, degenerativ sjukdom som inte påverkar hjärnan. Muskeldystrofi leder till en progressiv förlust av andningsfunktion och rörlighet hos barn och unga vuxna, men påverkar inte hjärnan. Människor med obrukbara eller avancerade cancerformer som inte har metastaserats till hjärnan har också övervägs för huvudtransplantation eftersom det finns begränsad vidare behandling i det skedet.
Huvudtransplantation skulle användas som en sista linje när andra medicinska ingrepp misslyckades. Det skulle begränsas av tillgången på givare.
Vem är inte en bra kandidat?
Det är svårt att förutse vem som kanske eller inte kan vara en idealisk kandidat för huvudtransplantation. Dessa uteslutningskriterier skulle utvecklas när förfarandet har implementerats och de potentiella riskerna för komplikationer och misslyckande förstås bättre.
Som nämnts skulle abnormiteter som påverkar hjärnan sannolikt vara ett uteslutningskriterium. Någon som genomgår en huvudtransplantation skulle behöva ha ett stort socialt stöd, inklusive kontinuerlig medicinsk vård och hjälp med aktiviteter i det dagliga livet, i månader om inte år. Kostnaderna i samband med själva förfarandet skulle sannolikt också vara omfattande, och som ett initialt experimentellt ingripande kanske det inte täcks av sjukförsäkring.
Process för val av givarmottagare
En kroppsgivare skulle vara någon som har drabbats av hjärndöd, troligen av en katastrofal skada, men ändå upprätthålls artificiellt tills huvudtransplantationen kan inträffa. Detta skulle bevara hälsan och funktionen hos kroppens vävnader, vilket annars skulle vara normalt. Givaren för ett huvudtransplantationsförfarande skulle vidare behöva matcha mottagarens längd och immunotyp.
Avsikten att tjäna som kroppsgivare skulle sannolikt behöva anges före skadan. På vissa ställen är organdonation standard, men gällande lag behandlar sannolikt inte möjligheten till kroppsdonation.
För närvarande finns inga formaliserade index eller donationssystem inrättade för huvudtransplantation, eftersom det är ett ännu obevisat förfarande.
Före operation
Som med alla operationer, och mer specifikt med alla organtransplantationer, krävs en omfattande process för att förbereda mottagaren för proceduren. Detta kan inkludera en fullständig medicinsk och psykiatrisk utvärdering. Det måste demonstreras att en huvudtransplantation är både nödvändig och säker och att mottagaren av en kroppsdonation sannolikt kommer att ha långsiktig framgång.
Man kan föreställa sig en formell neurologisk utvärdering med avbildning för att inkludera en datoriserad tomografi (CT) -skanning och magnetisk resonanstomografi (MRI) i hjärnan samt ett elektroencefalogram (EEG). En kardiovaskulär bedömning av kärlen i huvudet och nacken kan också vara viktigt med CT-angiografi eller ultraljud som sannolikt kommer att ha en roll. Ytterligare bedömningar av en öron-, näsa- och halsspecialist (ENT) och till och med en tandläkare kan ha en roll att undersöka för abnormiteter. Även en sömnstudie för att leta efter obstruktiv sömnapné kan vara viktig.
Systemiska bedömningar av hälsan kan vara viktiga och identifiera kroniska medicinska störningar som kan påverka transplantationsframgång. Till exempel kan det vara nödvändigt att testa för kroniska infektioner, diabetes, sköldkörteldysfunktion och andra avvikelser. Det kan vara viktigt att utesluta de som röker, konsumerar alkohol eller använder andra olagliga droger.
För att få en huvudtransplantation kan det vara viktigt att helt eliminera givarkroppens immunsystem för att förhindra avstötning. Detta kan åstadkommas med strålning och antikroppar, då skulle mottagarens egna benmärg användas för att ersätta donatorns immunsystem. Hinder för detta inkluderar att hålla donatorns kropp vid liv utan ett effektivt immunförsvar under veckorna före huvudtransplantationen och negativa effekter på nervcellerna som kommer att smälta med mottagaren under transplantationen.
Kirurgisk process
Ingen huvudtransplantation har ännu utförts på en person. Ändå har kirurger som är intresserade av att utföra proceduren utarbetat protokoll som planerar stegen för en framtida huvudtransplantation. Emellertid har det gjorts många kritiker från andra medicinska experter av betydelsen eller relevansen av experimentell forskning som citeras i det föreslagna protokollet för mänsklig huvudtransplantation, eftersom kirurgiska prejudikat hos djur inte alltid är tillämpliga på mänsklig kirurgi. och tekniker, såsom ryggmärgtransektion, kemiska fusogener (medel som gör det möjligt för celler att smälta samman) och ryggmärgsstimulering har ännu inte studerats väl för deras relevanta användning vid humantransplantation.
I det föreslagna protokollet skulle fyra kirurgteam arbeta tillsammans på mottagaren och givaren samtidigt.
Stödjer vitala funktioner i kroppen
Kirurgisk förberedelse skulle börja med en trakeotomi, insättning av ett ventilationsrör och användning av en ventilator för att stabilisera givarkroppen när förbindelsen mellan hjärnan och kroppen bryts. Blodsyre, kroppstemperatur och blodtryck skulle övervakas när operationen fortskrider.
Kontinuerligt blodflöde till givarkroppen under överföringen är viktigt för att bibehålla normala syrenivåer i givarkroppens vävnader och organ. Stora blodkärl skulle ha plaströr insatta (denna kanylering skulle skapa en shunt). Blodflödet skulle sedan omdirigeras till en livsstödsmaskin som kallas en extrakorporeal membranoxidationsmaskin (ECMO) som levererar syre till blodet och cirkulerar det oberoende av hjärtat och lungorna.
Givarens spinalvävnad sänkte temperaturen genom att införa kalla lösningar i utrymmet längs ryggradsväggen (epidural) eller mellan dura mater och ryggmärgs arachnoidmembran (subdural).
När temperaturen på ryggvävnaden sjunker blir kroppen redo för transplantation.
Förbereda mottagaren
Under tiden bedövas mottagarens huvud (och hjärnaktiviteten är begränsad) med administrering av barbiturat eller propofol. Hjärnaktivitet övervakas via EEG under hela processen. Mottagaren genomgår sedan liknande kirurgiska förberedelser som givaren.
Blodflödet från huvudet avleds till en ECMO-maskin för att göra den oberoende av hjärtat och lungorna.
Alternativt kunde avbrott i blodflödet undvikas genom att blodflödet förskjuts från halspulsådern och halsvenerna i det mottagande huvudet och givarkroppen. Båda metoderna bibehåller kontinuerlig blodcirkulation till hjärnan, vilket krävs för att förhindra stroke och hjärndöd.
Att framkalla hypotermi i hjärnan är nyckeln till att förhindra skador under ingreppet. Lägre vävnadstemperatur minskar risken för låg syreskada (anoxi) i hjärnan genom att bromsa dess ämnesomsättning. Hjärnans temperatur kan sänkas genom biventrikulär kylning, intra-arteriell kylning eller relaterade tekniker. En kylhjälm upprätthåller sedan hjärnans hypotermi.
Ytterligare neuroskyddande ämnen som perftoran, vätesulfid eller lidokain kan cirkuleras för att begränsa anoxi i hjärnan.
När mottagarhuvudet och donatorns ryggmärg har nått tillräckligt låg temperatur (djup hypotermi) börjar transplantationsprocessen.
Tre faser av kirurgi
En huvudtransplantationskirurgi skulle potentiellt ha tre faser:
Anterior tillvägagångssätt
Till att börja med skulle halsområdet hos mottagaren och givaren öppnas och exponerade musklerna och blodkärlen i nacken och ryggraden. Muskler och blodkärl skulle markeras så att de senare kan anslutas mellan mottagare och givare.
Luftröret och matstrupen skulle skäras, medan mottagarens struphuvud skulle hållas intakt.
Bakre tillvägagångssätt
Mottagaren och givaren skulle båda vara placerade så att ryggraden kan nås. Ett snitt längs den övre ryggraden skulle göras och målkotorna och dura-vävnaden under skulle skäras för att exponera ryggmärgen.
Spinal anastomos
En skalpell skulle användas för att skära igenom ryggmärgen. En extra ryggmärgslängd skulle bevaras för att möjliggöra justeringsskärningar för att matcha längden och fästpunkterna för både mottagaren och givaren. När mottagarens huvud avlägsnas skulle blodet dräneras från huvudet (exsanguinated). Huvudets blodkärl skulle spolas med Ringers laktat, vilket förhindrar blodkoagulation från att skada hjärnan.
Huvudet och kroppen skulle vara inriktade och en titanplatta skulle placeras på framsidan av halsområdet för att stabilisera huvudet och kroppen. Mottagarens huvudblodkärl skulle sedan anslutas till givarens cirkulationssystem och börja ta emot blod.
De djupaste musklerna skulle fästas med suturer, följt av matstrupen, luftstrupen och yttre muskler.
Kroppen skulle sedan vändas för att avsluta ryggmärgsfästet. Justeringsskärningarna skulle göras för att matcha längden mellan mottagaren och givaren, sedan skulle de skurna ändarna på ryggmärgen smälta med ett lim som består av fusogener och sedan sys. Behandling med fusogener skulle helst möjliggöra att de skadade nervcellerna kan repareras och att patientens hjärna bildar en neural koppling till givarkroppen.
När ryggmärgen är ansluten, skulle ryggens skyddande dura sys ihop igen. Det är också möjligt att införandet av en pacemakerliknande ryggmärgsstimuleringsapparat (SCS) i epiduralutrymmet bakom ryggraden kan användas för att främja neuronåterhämtning.
Komplikationer
Den mest troliga komplikationen i samband med en huvudtransplantation skulle vara misslyckande med proceduren för att upprätta de nödvändiga anslutningarna för att bevara normala kroppsfunktioner.
Detta kan manifestera sig vid förlust av cerebralt blodflöde som leder till ischemi och hjärnskador, stroke eller hjärndöd. En förlust av syretillförsel till hjärnan kan vara lika skadlig. Störning av blod-hjärnbarriären kan leda till infektion eller skada på hjärnans vävnader.
Kroppen kan drabbas av liknande komplikationer, med förlust av blodflöde eller syre som orsakar organskador eller svikt.
Om nervsystemet inte återansluter kan detta påverka organens rörelse, känsla och funktion (potentiellt ledande till paralytisk ileus, neurogen blåsa, neurogen tarm eller andra problem).
Immunsystemet kan avvisa det transplanterade organet, vilket effektivt skapar en destruktiv slitage mellan huvudet och den nya kroppen.
Efter operationen
Kirurgi skulle sannolikt följas av långvarig övervakning på intensivvårdsavdelningen. Huvudet, nacken och ryggraden skulle stabiliseras för att maximera ryggmärgsfusion.
Andning och cirkulation skulle förmedlas genom livsstödssystem, och utfodring skulle behöva tillföras genom ett jejunostomirör medan rörelsen återhämtar sig.
När återhämtningen fortskrider skulle fysioterapi som liknar rehabilitering för quadriplegia användas för att främja neurala förbindelser mellan hjärnan och den nya kroppen. Återställningen av membranfunktionen, som är viktig för oberoende andning, skulle kontinuerligt utvärderas.
Prognos
Det finns ingen tillförlitlig information för att förutsäga hur en människa skulle göra efter att en huvudtransplantation har utförts. En sannolikhet är att livslång immunsuppression skulle vara nödvändig för att förhindra avstötning av givarkroppen. Djur som har fått huvudtransplantation utan användning av immunsuppression överlevde under begränsade tidsperioder, från flera timmar till högst 29 dagar.
Risker kopplade till immunsuppression i organtransplantationer som för närvarande utförs inkluderar en måttligt ökad risk för infektion eller cancer.
Immunsuppressiva medel som har övervägs för att förhindra avstötning av huvudet eller givarkroppen inkluderar:
- Sirolimus
- Takrolimus
- Cyklosporin A
- Belatacept
- Rapamycin
- Prednison
- Mykofenolatmofetil
Hög dos, långvarig användning av immunsuppressiva medel kan orsaka sekundär skada på donatorns organ, såsom njurarna, beroende på de specifika läkemedel som används och mängder som behövs för att förhindra avstötning. Flera av de listade immunsuppressiva medlen har ingen känd toxicitet, men kommer att behöva testas för deras effekter när de används i kombination för huvudtransplantation.
Support och coping
Psykologisk rådgivning skulle sannolikt vara till nytta när man anpassar sig till en ny kropp, hanterar biverkningar från operationen och stora livsstilsförändringar. Att hantera ogynnsamma resultat (dvs. problem med att återhämta känsla, rörlighet eller tarm- och urinblåsans funktion) skulle sannolikt utgöra psykosociala hinder.
Ett ord från Verywell
Det är osannolikt att en huvudtransplantation kan utföras hos människor inom en snar framtid. Ändå kan den teoretiska utforskningen av ämnet, inklusive de etiska och tekniska övervägandena, vara en intressant övning. Dessa tankeexperiment förbereder oss för en verklighet som så småningom kan vara möjlig när medicinsk vetenskap utvecklas.