Krew - cudowne lekarstwo

To wyprawa wojenna przeprowadzona z bezwzględną skutecznością. Nieprzyjacielska armia opanowuje spokojny kraj. Okrutni najeźdźcy zmuszają jego mieszkańców, by zaopatrywali ich w żywność.

Oprawcy systematycznie rosną w siłę, podbijają coraz większe tereny i nieubłaganie dręczą bezbronną ludność, siejąc śmierć oraz zniszczenie. W końcu doprowadzają do unicestwienia niegdysiejszego raju.

Choć brzmi to jak opowieść o okrutnych konkwistadorach, tak naprawdę jest ponurą rzeczywistością wielu organizmów. To historia raka. Każdego roku uśmierca on ponad 8 mln osób na całym świecie. Jego mordercze, zmutowane komórki znajdują sposób, by przechytrzyć układ odpornościowy i zniszczyć ludzkie narządy.

Do tego, by rosnąć, potrzebują składników odżywczych. Zapewniają je sobie za pomocą wyrachowanej taktyki: wydzielają substancję, która pobudza naczynia krwionośne do wzrostu w kierunku guza. W taki sposób rak „podczepia się” pod system odżywiania organizmu. Lecz podstępna kradzież sprawia, że także wróg ma słaby punkt, który odkryli naukowcy – da się go odciąć od źródła zasilania.

Już od kilku lat trwają badania nad bronią, która pozwoli co najmniej złagodzić przebieg choroby nowotworowej, a może i całkowicie ją wyleczyć.

– Pracujemy nad substancjami aktywnymi, które mają zapobiegać wyrastaniu naczyń krwionośnych – wyjaśnia Peter Carmeliet z Uniwersytetu w Leuven w Belgii. W języku medycznym proces tworzenia naczyń nazywa się angiogenezą, a bazująca na nim rewolucyjna terapia – antyangiogenną.

Już w 1971 roku badacz z ­Harvardu, Judah Folkman, proponował, by w celu odcięcia raka od dopływu substancji odżywczych zapobiegać rozwojowi nowych naczyń krwionośnych.

Wówczas pomysł Folkmana przeszedł jednak bez echa – wydawał się po prostu niewykonalny. Medycyna jeszcze nie znała mechanizmu, dzięki któremu nowotwór zmuszał organizm do zaopatrywania go w krew. Dopiero Harold Dvorak odkrył białko VEGF – czynnik sterujący wzrostem naszych naczyń krwionośnych, uaktywniający się już w fazie embrionalnej.

Jego zadaniem w późniejszym życiu jest pilnowanie, by w trakcie wytwarzania nowej tkanki dopływała do niej wystarczająca ilość krwi. Niestety rak zna instrukcję budowy tego białka i kopiuje ją, by „podpiąć się” do układu krążenia.

Fakt, że nawet zabójca tak bezwzględny jak nowotwór jest zależny od krwi, stanowi niezbity dowód na to, jak cudowną jest ona tkanką. W ludzkim organizmie krąży średnio od czterech do sześciu litrów tego życiodajnego płynu – a to około 8% masy naszego ciała.

Dzięki rozbudowanemu systemowi naczyń, które ułożone jedno za drugim miałyby łącznie długość 100 000 kilometrów, czerwony eliksir dociera do każdej komórki ciała. Ten doskonały system logistyczny transportuje tlen i substancje odżywcze, usuwa toksyny, dba o niszczenie wnikających do organizmu drobnoustrojów chorobotwórczych, a przy okazji – stanowiąc rozpuszczalnik dla hormonów – pełni jeszcze rolę sieci telegraficznej.

Milimetr sześcienny krwi zawiera około ośmiu milionów komórek, głównie przenoszących tlen czerwonych ciałek. Wszystko to zazwyczaj działa jak w zegarku. Układ krwionośny daje się jednak przechytrzyć nowotworom, które z życiodajnego płynu czynią sobie... prywatną spiżarnię.

Wielu badaczy, w tym dr Napoleone Ferrara, stara się zatrzasnąć rakowi te drzwi przed nosem. W jaki sposób? Naukowiec, pracując dla koncernu farmaceutycznego Genentech, zaprojektował Avastin. To substancja aktywna przeciwdziałająca angiogenezie, czyli należąca do grupy leków przeciwnowotworowych zwanych inhibitorami angiogenezy.

Niczym magnes przyczepia się do cząsteczek VEGF wydzielanych przez raka, skutecznie je unieszkodliwiając. Jednak nadzieje na rewolucyjne zwalczenie raka za pomocą Avastinu do tej pory nie zostały spełnione.

Lek, choć w wielu przypadkach przynosi korzyści, okazał się mieć szereg silnych objawów ubocznych (nawet zagrażających życiu), a jego działanie zależy od zbyt wielu czynników.

Kolejnym badaczem usiłującym zahamować angiogenezę jest prof. Clemens Unger z Centrum Onkologii Uniwersytetu we Fryburgu. Odniósł na tym polu już niemałe sukcesy.

– Odcinając guzom dopływ krwi, sprawiamy, że zapadają one w swego rodzaju sen. Nowotwór staje się nieaktywny – wyjaśnia Unger. Jedną z jego pacjentek była 48-letnia Angelika Sohl (nazwisko zmienione przez redakcję).

W 2002 roku stwierdzono u niej raka nerki z przerzutami do płuc. Dwanaście miesięcy później, po kilku operacjach rozpoczęła kurację antyangiogenną. – Jej oczekiwana długość życia wynosiła wtedy mniej niż rok – mówi profesor. Dziś Angelika Sohl nadal jest jego pacjentką, ale... przerzuty zniknęły!

– To cud. Znów mogę zacząć myśleć o przyszłości – cieszy się kobieta, która jeszcze niedawno była skazana na śmierć. Clemens Unger także jest dumny ze swojego sukcesu. – Możemy zakończyć terapię – oznajmił niedawno z ­radością Angelice.

Wielu naukowców za szczególnie obiecujące uważa połączenie substancji aktywnych, takich jak Avastin, ze zwykłą chemioterapią (por. grafika na następnej stronie). Jednak już sama antyangiogeneza ma potencjał uczynienia z raka choroby przewlekłej, z którą mimo wszystko można żyć.

Jeszcze lepsze zrozumienie procesu tworzenia się nowych naczyń krwionośnych i jego hamowania mogłoby przyczynić się także do pokonania innych schorzeń, na przykład miażdżycy i ślepoty. Gra jest więc warta świeczki!

Medycy są o krok od spełnienia jeszcze jednego odwiecznego marzenia ludzkości: wytworzenia sztucznej krwi. Ta substancja w nagłych przypadkach ma przede wszystkim transportować tlen. Wielu naukowców liczy, że tę funkcję spełni syntetyczny perfluorokarbon.

Do jego cząsteczek przyczepia się życiodajny gaz, który jest następnie oddawany w organizmie. Inni badacze próbują uzyskać hemoglobinę stanowiącą nośnik tlenu, np. z krwi bydlęcej. Otaczają ją powłoką ochronną i wstrzykują biorcom.

Problem polega na tym, że oba rodzaje sztucznej krwi można stosować przez krótki czas, tkanki bowiem szybko obumierają. Prof. Marcos Intaglietta z Uniwersytetu w San Diego uważa jednak, że jego koledzy popełnili dwa podstawowe błędy: – Stworzyli płyny, które są rzadsze niż prawdziwa krew; poza tym do tej pory jej sztuczne odpowiedniki bardzo łatwo oddawały tlen.

Miało to fatalne skutki: nie docierały do najcieńszych naczyń i uwalniały życiodajny gaz w dużych tętnicach, a te były przez niego niszczone. Intaglietta zaprojektował syntetyczny czerwony eliksir, w którym molekuły transportujące tlen są z nim mocniej związane. – Wkrótce nie będziemy musieli się przejmować ani rakiem, ani zbyt niską liczbą krwiodawców – stwierdza z przekonaniem.

Inne podejście wybrali badacze z brytyjskiej Narodowej Służby Zdrowia. Hodują oni erytrocyty poza ustrojem, korzystając z komórek pnia pobranych ze szpiku. Następnie na ich bazie tworzą sztuczną krew i wstrzykują ją biorcy.

Pierwsze próby kliniczne przewidziano na rok 2017. Wcześniej, bo już w najbliższych miesiącach, swój wynalazek przetestują na ludziach naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu. Wyprodukowali oni tkankę zawierającą czerwone ciałka wyhodowane z tzw. indukowanych komórek pnia otrzymanych z ludzkiej skóry i krwi.

Z kolei badacze rumuńscy z Uniwersytetu Babeş-Bolyai proponują stworzenie sztucznej tkanki z... wody zawierającej rozpuszczone sole i hemerytrynę (wyodrębnioną z jednego z gatunków morskich bezkręgowców). Próby na myszach nie wykazały żadnych efektów ubocznych jej stosowania.

Niezwykłe właściwości czerwonego eliksiru wydają się niewyczerpanym źródłem inspiracji dla lekarzy. W ostatnich latach coraz więcej mówi się m.in. o wykorzystywaniu krwi pępowinowej do leczenia rozmaitych schorzeń, w tym złośliwych nowotworów, anemii, ciężkiego złożonego niedoboru odporności, a nawet... osteo­porozy i udarów mózgu!

Prowadzone są także badania nad zastosowaniem pobranych z niej komórek macierzystych u chorych na demencję, parkinsoników oraz osób cierpiących na stwardnienie rozsiane czy cukrzycę. Ale także ciecz płynąca w żyłach dorosłego człowieka ma olbrzymi potencjał terapeutyczny – naukowcy Tony Wyss-Coray z Uniwersytetu Stanforda i Saul Villeda z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco w dwóch osobnych eksperymentach dowiedli niedawno, że ta cudowna tkanka może być bronią w walce... ze starością!

Wiekowe myszy, którym przetoczono krew młodszych osobników, miały znacznie lepszą kondycję fizyczną i więcej siły, a ich mózgi wyraźnie się zregenerowały. Potrzebne są oczywiście dalsze badania, lecz lekarze już teraz sądzą, że w przyszłości transfuzje mogą stać się ważną częścią terapii ludzi cierpiących m.in. na chorobę Alzheimera.

Zresztą nawet obecnie z fantastycznych właściwości tej płynnej tkanki możemy korzystać... w gabinetach kosmetycznych. W medycynie estetycznej krew jest stosowana do stymulowania kondycji skóry i uważana za jeden z najlepszych sposobów leczenia łysienia.

Z kolei ortopedzi sięgają po to naturalne lekarstwo w przypadku pacjentów cierpiących na zapalenia stawów. Czyżby poszukiwanym od setek lat panaceum, które uwolni ludzkość od wszelkich schorzeń, była nasza własna krew?

Gęsta sieć tętnic, żył i naczyń włosowatych rozprowadza krew po naszym organizmie łącznie na odległość stu tysięcy kilometrów – to więcej niż dwukrotna długość równika! Ten rozbudowany system naczyń krwionośnych bez ustanku dostarcza do tkanek substancje odżywcze.

Płytki krwi to jedne z najkrócej żyjących składników cudownej substancji, która zapewnia nam przetrwanie. Rzadko mogą istnieć dłużej niż tydzień, ale i tak są nieskończenie ważne – szczególnie dla procesu krzepnięcia.

W przypadku zranień zlepiają się ze sobą swoją tarczowatą powierzchnią i trwają tak, dopóki uszkodzone naczynie z powrotem nie stanie się szczelne.

Taki skrzep jest następnie wzbogacany o komponent białkowy – fibrynę, powstającą z fibrynogenu obecnego w plazmie krwi. Razem daje to efekt super­wytrzymałego, szybkoschnącego kleju!

Osocze (plazma krwi) w około 95% składa się z wody. Jest to płyn, który pozostaje po usunięciu z życiodajnego eliksiru składników komórkowych.

Plazma tworzy naszą krew mniej więcej w połowie, drugą stanowią składniki morfotyczne (krwinki), które powstają głównie w szpiku kostnym. Paliwo o takiej recepturze krąży nieprzerwanie i transportuje do wszystkich komórek niezastąpione białka, hormony i substancje odżywcze.

Milimetr sześcienny krwi zawiera około 4–6 milionów czerwonych krwinek. Przenoszą one z płuc do pozostałych komórek organizmu niezbędny do przetrwania tlen, a w drogę powrotną ruszają z dwutlenkiem węgla.

Czerwone ciałka krwi zawierają cząsteczki hemoglobiny, które mają w swoim składzie atomy żelaza – to właśnie one odpowiadają za barwę płynu.

Białe krwinki (zwane też leukocytami) stanowią u zdrowych ludzi około 1% składników krwi. Mimo że nie ma ich zbyt wiele, są niezwykle ważne: niczym strażnicy na służbie odpierają ataki chorobotwórczych drobnoustrojów.

Rozpoznają obce komórki, bakterie i wirusy, a następnie bezpardonowo się z nimi rozprawiają. Tym sposobem chronią nas przed infekcjami.

Konsultacja naukowa: dr Jan Kusznierz, Uniwersytet Wrocławski

Sprawdź, o czym jeszcze można przeczytać w nowym numerze "Sekrety Medycyny 5/2016"