Опасная лотерея и дотошный австриец
До самого начала XX века переливание крови было чистой воды русской рулеткой, только вместо револьвера использовался шприц. Хирурги, видя, как пациент теряет жизненные силы после травмы или операции, резонно полагали, что лучший способ ему помочь — это влить в него немного чужой, свежей крови. Иногда это срабатывало, и пациент, к всеобщему удивлению, шёл на поправку. Но гораздо чаще процедура приводила к плачевному исходу: организм пациента бурно реагировал на вторжение, и вскоре его жизненные функции угасали. Никто не мог понять, в чём дело. Врачи списывали это на «плохое качество» донорской крови, на «несовместимость душ» или просто разводили руками. Переливание от животных, которое практиковали в XVII веке, и вовсе вызывало столь непредсказуемые реакции, что его запретили на законодательном уровне почти по всей Европе. Медицина зашла в тупик. Кровь была одновременно и эликсиром жизни, и непредсказуемым ядом.
Разгадка пришла оттуда, откуда не ждали — не из операционной, а из тихой лаборатории в Вене. Там, в Патологоанатомическом институте, работал дотошный и невероятно педантичный учёный по имени Карл Ландштейнер. Он не был хирургом, его страстью была иммунология — наука о том, как организм защищает себя от чужаков. Ландштейнера завораживал тот факт, что кровь одного человека так яростно отвергает кровь другого. Он предположил, что дело не в мистике, а в биохимии. И в 1900 году он поставил гениальный в своей простоте эксперимент. Он взял образцы крови у себя и у пяти своих коллег, с помощью центрифуги отделил красные кровяные тельца (эритроциты) от жидкой плазмы и начал методично смешивать их в разных комбинациях.
И тут он увидел то, что до него видели тысячи врачей, но не могли объяснить. В некоторых пробирках кровь спокойно смешивалась, а в других эритроциты вдруг начинали слипаться в комки, будто склеенные невидимым клеем. Этот процесс он назвал агглютинацией. Ландштейнер понял главное: на поверхности эритроцитов есть какие-то опознавательные знаки, своего рода «паспорта», а в плазме плавают «пограничники», которые немедленно атакуют клетки с чужими «паспортами». Проанализировав результаты, он выделил три типа таких «паспортов», или, как он их назвал, антигенов. Он разделил всех своих коллег на три группы: группу А (с антигеном А), группу В (с антигеном В) и группу С (без антигенов А и В). Позже его ученики, Адриано Стурли и Альфред фон Декастелло, откроют и четвёртую, самую редкую группу, у которой есть оба антигена — АВ. Группу С вскоре переименуют в группу О (от немецкого Ohne — «без», «пустой»). Система была создана.
Поначалу на открытие Ландштейнера мало кто обратил внимание. Хирурги были практиками, а все эти лабораторные премудрости с пробирками казались им слишком отвлечёнными. Но постепенно, по мере того как другие учёные подтверждали его выводы, знание о группах крови начало проникать в медицину. Настоящим катализатором стала Первая мировая война. Потребность в переливании крови в полевых госпиталях была колоссальной. Именно тогда врачи начали массово определять группы крови перед процедурой, и число фатальных осложнений резко пошло на спад. За своё открытие, спасшее бесчисленное количество жизней, Карл Ландштейнер лишь в 1930 году получил Нобелевскую премию. Так дотошный австрийский учёный, никогда не державший в руках скальпель, навсегда изменил хирургию и превратил смертельную лотерею в рутинную медицинскую процедуру.
Азбука жизни и смерти
Чтобы понять, почему ваша кровь может впасть в ярость от встречи с чужой, нужно представить себе оживлённую страну, которой является ваш кровоток. Эритроциты, красные кровяные тельца, — это её граждане. У каждого на «одежде» нашит специальный опознавательный знак — антиген. Это сложная молекула, торчащая из клеточной мембраны. Система групп крови АВО, открытая Ландштейнером, — это, по сути, паспортная система для этих граждан. Если у вас группа крови А, все ваши эритроциты носят «флажок» типа А. Если группа В — флажок В. Если группа АВ — у вас на клетках сразу два флажка, и А, и В. А если у вас группа О (I), то ваши эритроциты — «люди без опознавательных знаков», у них нет ни антигена А, ни антигена В.
Но в любой стране, кроме граждан, есть и полиция, или служба безопасности. В крови эту роль выполняют антитела, плавающие в плазме. Это специальные белки, иммуноглобулины, чья задача — находить и обезвреживать чужаков. И вот тут кроется главный парадокс и основа всей системы безопасности: ваша иммунная система с рождения производит антитела против тех антигенов, которых у вас нет. Если у вас группа А, то в вашей плазме плавают антитела «анти-В». Они запрограммированы на уничтожение всего, что несёт на себе флажок В. Если у вас группа В, то у вас, соответственно, есть антитела «анти-А». Если у вас группа О, и на ваших клетках нет никаких флажков, то ваша плазма — это самый строгий пограничный контроль: в ней есть и антитела «анти-А», и антитела «анти-В». Она не потерпит никаких чужаков. А вот если у вас группа АВ, то ваши клетки несут оба флажка, и поэтому ваша иммунная система толерантна ко всем. В вашей плазме нет ни анти-А, ни анти-В антител. Она — само гостеприимство.
Теперь представьте, что происходит при несовместимом переливании. Допустим, человеку с группой крови А (у которого в плазме плавают «полицейские» анти-В) по ошибке переливают кровь группы В. Как только донорские эритроциты с флажками В попадают в его кровоток, начинается настоящая иммунная буря. Антитела анти-В немедленно опознают «врага» и бросаются в атаку. Они, как крошечные наручники, сцепляют между собой чужие эритроциты, заставляя их слипаться в крупные комки. Этот процесс, агглютинация, — и есть та самая реакция, которую Ландштейнер наблюдал в пробирке. Образовавшиеся сгустки создают «пробки» в мелких сосудах, нарушая нормальную работу организма.
Но это только начало. После склеивания начинается вторая фаза — гемолиз, то есть массовый распад эритроцитов-«захватчиков». Их мембраны лопаются, и в кровь выплёскивается огромное количество гемоглобина. В свободном виде это вещество токсично для организма. Оно перегружает почки, которые являются главным фильтром тела, приводя к их отказу. У человека развивается шоковое состояние, и без экстренной медицинской помощи этот каскад системных сбоев может оказаться необратимым. По сути, переливание несовместимой крови запускает в организме мощнейшую защитную реакцию, которая по своей силе оказывается разрушительной. Вот почему простая наклейка с указанием группы крови на пробирке — одно из величайших достижений медицины.
Фактор макаки
Казалось бы, с открытием системы АВО главная загадка крови была решена. Врачи научились подбирать совместимую кровь, и переливания стали намного безопаснее. Но иногда, даже при полном совпадении групп по системе АВО, у пациентов всё равно возникали тяжёлые реакции. А ещё большей загадкой была так называемая гемолитическая болезнь новорождённых — таинственное состояние, при котором радость материнства омрачалась внезапной и тяжёлой болезнью младенца, часто с печальным исходом. Врачи были в недоумении. Было ясно, что в крови есть ещё какой-то неизвестный фактор, ещё одна система «свой-чужой».
Ответ на этот вопрос снова нашёл неутомимый Карл Ландштейнер, на этот раз в сотрудничестве со своим коллегой Александром Винером. В 1940 году, уже работая в США, они проводили опыты, в ходе которых вводили кровь макак-резусов (Macacus rhesus) кроликам. Они обнаружили, что в ответ на это иммунная система кроликов начинала вырабатывать антитела, которые атаковали не только эритроциты макак, но и эритроциты примерно 85% людей. Это означало, что на поверхности красных кровяных телец этих людей есть ещё один антиген, такой же, как у макак-резусов. Этот новый антиген назвали резус-фактором (Rh). Людей, у которых он есть, стали называть резус-положительными (Rh+), а тех, у кого его нет (остальные 15%), — резус-отрицательными (Rh-).
Это открытие немедленно пролило свет на тайну гемолитической болезни новорождённых. Драма разыгрывалась, когда резус-отрицательная женщина (Rh-) беременела ребёнком от резус-положительного мужчины (Rh+). Если ребёнок наследовал отцовский резус-фактор и был Rh-положительным, возникал резус-конфликт. Во время первой беременности, как правило, всё проходило благополучно. Кровь матери и плода почти не смешивается. Но в процессе родов небольшое количество эритроцитов ребёнка с Rh-антигеном могло попасть в кровоток матери. Её иммунная система, столкнувшись с чужаком, начинала вырабатывать «память» и производить анти-резусные антитела.
Настоящие проблемы начинались во время второй беременности, если плод снова оказывался резус-положительным. Теперь у матери уже была наготове целая армия анти-резусных антител. Эти антитела, в отличие от антител системы АВО, очень маленькие и могут проникать через плацентарный барьер. Попав в кровоток плода, они начинали систематически атаковать его эритроциты. У ребёнка развивалась тяжелейшая анемия, а из-за распада эритроцитов в его крови накапливались токсичные вещества, что приводило к серьёзным осложнениям.
К счастью, вскоре после понимания механизма этой болезни было найдено и спасение. Врачи разработали препарат, известный как антирезусный иммуноглобулин. Его вводят резус-отрицательной женщине сразу после первых родов. Этот препарат содержит готовую порцию анти-резусных антител, которые быстро находят и нейтрализуют все эритроциты ребёнка, попавшие в кровоток матери, до того, как её собственная иммунная система успеет среагировать и сформировать клетки памяти. По сути, это обман для иммунитета. Он не успевает научиться бороться с резус-фактором, и следующая беременность протекает так, как будто она первая. Это простое и гениальное решение сохранило здоровье миллионов детей и стало одним из величайших триумфов профилактической медицины XX века.
Универсалы и привереды
В мире групп крови есть свои аристократы и свои универсальные солдаты. Знание системы АВО и резус-фактора породило понятия «универсальный донор» и «универсальный реципиент», которые прочно вошли в массовую культуру. Но, как и в любой аристократии, здесь всё немного сложнее, чем кажется на первый взгляд, и зависит от того, о чём именно идёт речь — о красных кровяных тельцах или о плазме.
Универсальным донором эритроцитов по праву считается человек с группой крови O(I) Rh-, то есть первая отрицательная. Почему? Потому что его красные кровяные тельца — это идеальные «невидимки». На их поверхности нет ни антигена А, ни антигена В, ни резус-антигена D. Когда они попадают в кровь любого другого человека, иммунной системе реципиента просто не за что зацепиться. У неё нет мишеней для атаки. Поэтому в экстренных ситуациях, когда нет времени определять группу крови пациента или нет крови нужного типа, врачи переливают именно первую отрицательную. Это своего рода «кровь последней надежды», которая может спасти жизнь в критический момент.
На другом конце спектра находится универсальный реципиент — обладатель группы AB(IV) Rh+. Его иммунная система — само гостеприимство. Поскольку на его собственных эритроцитах присутствуют все три основных антигена (А, В и D), в его плазме нет антител ни против одного из них. Его «иммунная полиция» не ищет ни «преступника А», ни «преступника В», ни «преступника D». Поэтому теоретически такому человеку можно перелить эритроциты любой группы крови — его организм не будет их атаковать. Он — «всеядный» в мире гематологии.
Однако здесь начинаются нюансы. Всё вышесказанное относится только к переливанию эритроцитарной массы — то есть концентрированных красных кровяных телец, из которых удалена большая часть плазмы. А что если нужно перелить цельную кровь или плазму? Здесь правила игры меняются на прямо противоположные. Плазма универсального донора эритроцитов (группа О) — самая агрессивная. Она кишит антителами анти-А и анти-В, и если влить её, например, человеку с группой А, эти антитела начнут атаковать его собственные эритроциты. Поэтому универсальным донором плазмы является, наоборот, человек с группой АВ. В его плазме нет никаких антител, и её можно безопасно переливать кому угодно. А универсальным реципиентом плазмы будет человек с группой О, так как у него нет антигенов, на которые могли бы среагировать чужие антитела.
В современной медицине врачи стараются избегать самого понятия «универсальный донор/реципиент». Золотое правило гласит: переливать можно только одногруппную кровь, совпадающую и по системе АВО, и по резус-фактору. Кровь первой отрицательной группы действительно держат как стратегический запас для экстренных случаев, но как только появляется возможность, пациента переводят на кровь его собственной группы. Это связано с тем, что даже в «универсальной» крови группы О остаются антитела в небольшом количестве плазмы, которые могут вызвать лёгкие реакции. Кроме того, как мы увидим дальше, системы АВО и Rh — это далеко не вся история.
За пределами алфавита
Системы АВО и резус-фактор — это верхушка айсберга, два самых главных и самых «громких» способа, которыми наша кровь кричит о своей индивидуальности. Но под водой скрывается огромная и сложная часть этого айсберга. На сегодняшний день Международное общество переливания крови (ISBT) признаёт 36 систем групп крови, которые включают в себя более 360 различных антигенов. Это целый мир со своими законами, своими «редкими» и «распространёнными» жителями. Системы носят разные названия — Kell, Duffy, Kidd, MNS, Lewis и многие другие.
Для большинства людей эти второстепенные антигены не имеют большого значения. Они гораздо менее иммуногенны, то есть реже вызывают сильный иммунный ответ, чем антигены А, В или D. Можно прожить всю жизнь, имея, например, антиген Kell, и никогда об этом не узнать. Проблемы начинаются тогда, когда человек по какой-то причине нуждается в многократных переливаниях крови. Это, например, пациенты с серповидно-клеточной анемией, талассемией или онкологическими заболеваниями. С каждым новым переливанием их иммунная система знакомится со всё новыми и новыми чужеродными антигенами из донорской крови и может начать вырабатывать против них антитела.
Допустим, у пациента нет антигена из системы Kell (он Kell-отрицательный), а ему несколько раз перелили кровь от Kell-положительных доноров. Его организм может выработать антитела анти-Kell. И в следующий раз, когда ему снова перельют Kell-положительную кровь, у него разовьётся отсроченная гемолитическая реакция. Она не такая бурная и быстрая, как при несовместимости по АВО, но тоже доставляет немало хлопот: через несколько дней после переливания у пациента ухудшается самочувствие, а уровень гемоглобина, который должен был подняться, наоборот, падает. Именно поэтому перед каждым переливанием в лаборатории проводят не только определение основной группы и резуса, но и пробу на индивидуальную совместимость (кросс-матч): сыворотку пациента смешивают с эритроцитами донора и смотрят, не произойдёт ли агглютинация. Это последняя линия обороны, которая позволяет выявить несовместимость даже по редким системам.
Существование такого разнообразия групп крови породило и множество околонаучных теорий. Самая известная из них — японская теория «кэцуэки-гата», которая связывает группу крови с характером человека. Согласно ей, люди с группой А (II) — спокойные перфекционисты, с группой В (III) — творческие индивидуалисты, с группой АВ (IV) — загадочные и рациональные, а с группой О (I) — амбициозные лидеры. В Японии эта теория невероятно популярна: по ней подбирают партнёров, принимают на работу, а утренние телешоу выдают гороскопы по группам крови. С точки зрения науки, конечно, это полный нонсенс. Антигены на поверхности эритроцитов — это просто белки и сахара, они никак не могут влиять на нейронные связи в мозгу.
Тем не менее, эта сложная система групп крови — постоянная головная боль для врачей. Мечта гематологов — создать по-настоящему универсальную кровь, которая подошла бы абсолютно всем и не требовала бы подбора. Ведутся разработки искусственных переносчиков кислорода на основе гемоглобина, но пока они сталкиваются с рядом трудностей. Другое перспективное направление — выращивание эритроцитов группы О(I) Rh- из стволовых клеток в лаборатории. Возможно, в будущем проблема совместимости крови уйдёт в прошлое, и наши потомки будут с таким же удивлением читать о группах крови, с каким мы читаем о кровопускании.