В предыдущих двух материалах мы уже рассказали краткую историю изучения кровеносной системы человека, начиная с древних времен и до открытий в XVII веке, а также о том как ученые перешли от изучения базового строения системы кровообращения к пониманию ее функционирования и созданию первых медицинских приборов.
В этом материале вы узнаете о развитии ангиологии в 20 веке, а именно об открытии групп крови, резус-фактора, человеческого лейкоцитарного фактора и других генов.
Австрийский иммунолог и патологоанатом Карл Ландштейнер (1868 - 1943) провел серию экспериментов, смешивая образцы крови своих коллег, и обнаружил, что в некоторых случаях происходит агглютинация (склеивание) эритроцитов, а в других - нет. На основе этих наблюдений Ландштейнер выделил три группы крови: A, B и C (позже переименованную в O).
Ландштейнер объяснил различия между группами крови наличием или отсутствием определенных антигенов на поверхности эритроцитов и соответствующих антител в плазме крови. Это открытие сделало возможным безопасное переливание крови, что ранее часто заканчивалось трагически из-за непонимания механизмов совместимости.
При переливании несовместимой группы крови у пациента развивалась острая гемолитическая реакция, обусловленная взаимодействием антител реципиента с антигенами эритроцитов донора. Последствия такой реакции были крайне тяжелыми и зачастую фатальными. Происходил массивный внутрисосудистый гемолиз, при котором эритроциты донора разрушались, высвобождая свое содержимое в кровоток. Это приводило к острой почечной недостаточности, так как продукты распада эритроцитов забивали почечные канальцы.
Одновременно развивался ДВС-синдром, характеризующийся образованием множественных тромбов в мелких сосудах и последующим истощением факторов свертывания крови, что вело к неконтролируемым кровотечениям. Гемодинамический шок возникал вследствие резкого падения объема циркулирующей крови и выброса вазоактивных веществ. Все эти процессы в совокупности приводили к полиорганной недостаточности, когда отказывали сразу несколько жизненно важных органов.
В тяжелых случаях смерть наступала в течение нескольких часов или дней после переливания. Даже при менее выраженной реакции пациент испытывал сильную боль, лихорадку, озноб, одышку и гипотензию. Клиническая картина развивалась стремительно: сразу после переливания у больного появлялись беспокойство, чувство жара, боль в пояснице и за грудиной. Затем следовали тошнота, рвота, падение артериального давления, тахикардия, одышка. Моча становилась темной из-за гемоглобинурии, быстро развивались судороги, потеря сознания и шок. Открытие Ландштейнера позволило предотвратить эти трагические последствия, сделав переливание крови безопасной и рутинной медицинской процедурой, спасающей множество жизней.
Открытие четвертой группы крови произошло в 1902 году, вскоре после первоначального открытия трех групп Карлом Ландштейнером. Этот факт часто упускается из виду, но он имеет существенное значение для полноты картины развития знаний о группах крови.
Альфред фон Де Кастелло и Адриано Штурли, ученики Ландштейнера, продолжили исследования своего наставника. Они проводили эксперименты, аналогичные тем, что выполнял Ландштейнер, но с большим количеством образцов крови. В ходе своих исследований они обнаружили образцы крови, которые не соответствовали ни одной из трех групп, выделенных Ландштейнером. Эти образцы демонстрировали уникальные свойства: их эритроциты агглютинировались с сывороткой крови всех трех известных групп.
Де Кастелло и Штурли пришли к выводу, что они обнаружили новую, четвертую группу крови. Эта группа была названа AB, так как она содержала антигены как группы A, так и группы B.
Продолжая свои исследования Карл Ландштейнер вместе с Александром Винером (1896 - 1984) в 1940 году открыли резус-фактор крови, что стало значительным прорывом в области иммуногематологии и трансфузиологии.
Исследование началось с экспериментов на кроликах, которым вводили кровь макак-резус (бенгальских макак). Ученые обнаружили, что у кроликов вырабатывались антитела против эритроцитов обезьян. Неожиданным оказалось то, что эти же антитела реагировали с эритроцитами примерно 85% людей европеоидной расы.
Ландштейнер и Винер назвали обнаруженный антиген "резус-фактором" в честь обезьян, использованных в эксперименте. Люди, чьи эритроциты содержали этот антиген, были определены как резус-положительные (Rh+), а те, у кого он отсутствовал - резус-отрицательными (Rh-). Это открытие объяснило ранее непонятные случаи тяжелых реакций при переливании крови, когда группы крови донора и реципиента совпадали. Стало ясно, что несовместимость по резус-фактору может вызывать серьезные осложнения.
Особенно важным оказалось применение этого знания в акушерстве. Открытие резус-фактора позволило объяснить причину гемолитической болезни новорожденных, когда у резус-отрицательной матери рождается резус-положительный ребенок. Это привело к разработке методов профилактики и лечения данного состояния.
В течение десятилетия после первоначального открытия резус-фактора были идентифицированы и описаны основные антигены D, C, c, E, e, которые формируют основу системы резус и являются наиболее клинически значимыми. Антиген D выделяется своей высокой иммуногенностью и именно его наличие или отсутствие определяет, считается ли кровь резус-положительной или резус-отрицательной. Антиген D способен вызывать сильный иммунный ответ у резус-отрицательных индивидов, что обуславливает его критическое значение в трансфузиологии и акушерстве. В последующие годы были открыты более редкие антигены системы резус: Cw (1946), Cx (1965), Ce (1979), а также другие, такие как V и G. Хотя эти антигены встречаются реже, они могут иметь клиническое значение в определенных ситуациях, и их идентификация позволила объяснить некоторые ранее необъяснимые случаи несовместимости при переливании крови. С открытием новых антигенов система типирования крови стала более сложной и детальной, что потребовало разработки новых методов и реагентов для определения редких антигенов.
Открытие системы HLA (Human Leukocyte Antigen) в 1958 году Жаном Доссе (1916 - 2009) представляет собой ключевой момент в развитии иммунологии и трансплантологии. Доссе идентифицировал антигены на поверхности лейкоцитов, критически важные для распознавания “своего” и “чужого” иммунной системой. Методология исследования включала использование сывороток беременных женщин и лиц после множественных гемотрансфузий для выявления антител против лейкоцитарных антигенов. Это открытие объяснило механизмы отторжения трансплантатов, что привело к разработке методов подбора совместимых доноров и реципиентов. Последующие исследования идентифицировали множество HLA-антигенов и раскрыли их генетическую основу. HLA-типирование стало стандартной процедурой в трансплантологии и диагностике аутоиммунных заболеваний. В 1980 году Доссе был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за это открытие.
Открытие хромосом и доказательство их роли в передаче наследственной информации в начале 20 века стало фундаментальным прорывом в понимании генетических основ заболеваний крови. Вальтер Сэттон и Теодор Бовери в 1902-1903 годах независимо друг от друга сформулировали хромосомную теорию наследственности, связав поведение хромосом с законами Менделя. Томас Хант Морган и его коллеги в период с 1910 по 1915 годы провели серию экспериментов на дрозофилах, убедительно доказав, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке.
Эти открытия позволили объяснить механизмы наследственных заболеваний крови на молекулярном уровне. Например, стало возможным понять причины таких заболеваний, как гемофилия и серповидноклеточная анемия. В 1949 году Лайнус Полинг и соавторы показали, что серповидноклеточная анемия вызвана изменением в структуре белка гемоглобина, что стало первым доказательством связи между генетической мутацией и конкретным заболеванием.
Развитие цитогенетики привело к разработке методов кариотипирования, позволивших визуализировать хромосомные аномалии. Это дало возможность диагностировать хромосомные нарушения, связанные с заболеваниями крови, такие как хроническая миелоидная лейкемия, ассоциированная с филадельфийской хромосомой.
Все эти достижения в совокупности привели к разработке новых методов диагностики, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и секвенирование ДНК, которые позволили выявлять конкретные генетические мутации, связанные с заболеваниями крови. В области профилактики стало возможным проведение скрининга новорожденных на наличие генетических нарушений, связанных с заболеваниями крови.
Таким образом, развитие ангиологии прошло длинный путь от древних представлений о крови как носителе жизненной силы до современного понимания сложной системы кровообращения и ее функций на молекулярном уровне. Ключевые открытия, такие как описание системы кровообращения Уильямом Гарвеем в 17 веке, открытие групп крови и резус-фактора в 20 веке, а также развитие генетики и молекулярной биологии, революционизировали наше понимание крови и ее роли в организме. Эти достижения не только углубили наши теоретические знания, но и привели к значительному прогрессу в практической медицине, сделав возможными безопасное переливание крови, трансплантацию органов и разработку новых методов диагностики и лечения заболеваний крови. Сегодня ангиология продолжает развиваться, интегрируя новейшие технологии и методы исследования, что открывает новые перспективы в лечении и профилактике сердечно-сосудистых и других заболеваний, связанных с системой кровообращения.