Najprościej napisać lub opowiedzieć o czymś, co przybrało postać materialną i jest możliwe do zobaczenia. Kłopoty z popularyzacją zaczynają się tam, gdzie żmudna praca badacza stanowi zaledwie element wielkiej, skomplikowanej konstrukcji naukowej. Ale ponieważ często „diabeł tkwi w szczegółach”, zapraszam do Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. Mirosława Mossakowskiego PAN.

Nie ma na świecie sprawy ważniejszej od zdrowia. Szkoda, że często za późno dochodzimy do tego oczywistego wniosku. Wylew. Z naczynia tętniczego o osłabionej odporności, czyli tętniaka, krew wylewa się do przestrzeni podpajęczynówkowej. Leczenie polega na wyłączeniu tętniaka z obiegu krwi poprzez klipsowanie albo napełnianie go materiałem powodującym krzepnięcie krwi. Na tym właściwie kończyła się dotychczas rola terapeutyczna lekarza chirurga. Niestety, nawet po bardzo precyzyjnym i bezbłędnie wykonanym zabiegu, pacjenci zaczynają chorować z powodu skurczu. Obkurczają się wtedy naczynia i w mózgu chorego pojawiają się niedokrwione obszary. Obkurczanie postępuje dalej, najczęściej od miejsca zoperowanego tętniaka do wszystkich większych naczyń podstawy mózgu. To zazwyczaj niszczy całą dotychczasową działalność ratunkową.

Homeostaza i krążenie płynów

– My w Instytucie – mówi jego dyrektor prof. Zbigniew Czernicki, neurochirurg – badamy wszystkie zjawiska związane ze skurczem, by lepiej radzić sobie z diagnozowaniem i leczeniem ewentualnych powikłań po operacjach zamykania tętniaków. Znaleźliśmy już więcej informacji o przebiegu historii naturalnej tego skurczu, wiemy więcej o zaburzeniu reaktywności naczyń oraz nieinwazyjnym rozpoznawaniu skurczu. Monitorowanie przepływu krwi przez naczynia mózgowe drogą nieinwazyjną, ultrasonograficzną, pozwala dokładnie rozpoznać skurcz, zanim nastąpią objawy kliniczne. Idealną sytuacją dla pacjenta jest podjęcie leczenia najpóźniej do trzech dni po wylewie, bo wtedy jeszcze skurczu nie ma. Późniejsza interwencja chirurgiczna wręcz wyzwala go i szanse na wyleczenie maleją.

Obserwacje i doświadczenia prowadzone w Instytucie zaowocowały rozpoznaniem nowych czynników sprzyjających skurczowi. Badania prowadzone są na zwierzętach. Niestety, nie ma innej możliwości stworzenia modelu eksperymentalnego, który pomaga poszerzyć posiadaną wiedzę i opracować skuteczniejsze metody ratowania człowieka. W ściany wybranego naczynia zwierzęcia w obrębie czaszki wprowadzamy nić. Kierujemy ją na ściany naczynia tak, by dokonać jego przebicia, powodując krwotok. Jest to naśladowanie tętniaka. Mamy więc model i dzięki temu możemy badać różne związki chemiczne i różnego rodzaju mechanizmy. Istotną rolę odgrywa tu poziom tlenku azotu i system regulacji jego poziomu, który to system udało się nam poznać. Ustaliliśmy, że niski jego poziom jest bardzo niekorzystny oraz że podwyższanie ciśnienia krwi poprzez podawanie płynów drogą pozajelitową prowadzi do zmniejszania oporów wywoływanych przez skurcz. Są to już bardzo istotne wskazówki terapeutyczne.

W fizjologicznych warunkach, zbliżonych do ideału, organizm dąży do homeostazy. Niestety, nie zawsze udaje się ten stan osiągnąć. Brak równowagi układów człowiek okupuje wieloma stratami i chorobami. Pewnie dlatego zaburzenia homeostazy wewnątrzczaszkowej i krążenia płynu wewnątrzczaszkowego stały się dużym wyzwaniem badawczym Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN. Wiek XX, a pewnie i XXI, będzie z racji ogromnej mobilności społeczeństwa obfitować we wszelkie znane medycynie urazy. Nie maleje też w statystykach liczba zdiagnozowanych tętniaków. Poza tym cywilizacja się starzeje. I część z niej, w podeszłym wieku, z mało poznanych przyczyn, doznaje poszerzenia komór mózgowych, określanych mianem zaniku mózgu. Prawda jest jednak taka, że to nie mózgu ubywa, a zwiększa się ilość płynu mózgowego. Skutkuje to powstaniem triady objawów Hakima, co daje u pacjentów: obniżenie sprawności intelektualnej, zaburzenia chodu i dysfunkcję zwieraczy utrudniającą trzymanie moczu. Te dolegliwości prowadzą w efekcie do zaburzenia homeostazy wewnątrzczaszkowej i krążenia w niej płynów. Stwierdzenie resorpcji, czyli wchłaniania płynu mózgowo-rdzeniowego, wymaga, jak dotąd, badania inwazyjnego, obciążającego pacjenta.

Przypomnijmy, płyn wytwarzany jest w komorach mózgu i wchłaniany później przez ziarnistości pajęczynówki w zatoce strzałkowej górnej. Pełni on istotną rolę buforową, a więc, jeżeli dzieje się coś z objętością mózgu, reguluje ilość płynu. Drugim ważnym zadaniem jest amortyzacja i ochrona mózgu przed urazami głowy, jest on bowiem zanurzony właśnie w płynie. Aby wspomóc terapię, opracowano w Instytucie metody mało inwazyjnej diagnostyki, oceniającej między innymi przestrzenie płynowe. Te badania wzbogaca się odpowiednimi testami neuropsychologicznymi oraz opracowanymi normami, by zdecydować, czy założenie odbarczającego drenażu będzie skuteczne i wskazane. To ogromny postęp w leczeniu. Drenaż z całym systemem zastawek ma za zadanie odprowadzenie nadmiaru płynu mózgowego do zamkniętej przestrzeni, na przykład jamy otrzewnowej czy opłucnej albo przedsionka serca, a tam nadmiar płynu po prostu się wchłania. Jest to jednak zabieg mocno obciążający chorego, dlatego opracowane w Instytucie wskazania są niezwykle przydatne w podjęciu tak trudnej decyzji.

Cicha śmierć

Nie trzeba kończyć medycyny, żeby mieć świadomość skutków niedokrwienia. Krótko mówiąc, krew to nośnik życia, jej brak oznacza tragedię. Rozpoczyna się wtedy kaskada zdarzeń prowadzących nieuchronnie do śmierci. Patologia niedokrwienia mózgu to temat, który zgłębia dr Barbara Zabłocka w Pracowni Molekularnej Instytutu.

Pierwszy tor badań zmierza w kierunku wyjaśnienia mechanizmów odpowiedzialnych za umieranie komórek nerwowych po stresie, jakim jest krótkotrwałe niedokrwienie mózgu. Celem aplikacyjnym tych skomplikowanych obserwacji i doświadczeń jest znalezienie substancji zapobiegających takim krótkotrwałym niedokrwieniom. Zastanówmy się, dlaczego komórki umierają? Dlatego, że nie mają energii, by spełnić podstawowe funkcje życiowe. Tej energii brakuje, gdy są niedotlenione i niedostatecznie ukrwione. Czy krótkotrwałe niedokrwienie potrafi zabić komórkę? Niektóre z pewnością tak, ale dla większości chwilowy brak energii nie jest wyrokiem ostatecznym. Jednak nic nie dzieje się za darmo. Ta chwila bez zasilania w mózgu kosztuje. W komórce nerwowej zachodzą bowiem zmiany biochemiczne. Ich siła i rozległość zależą od wielkości stresu. Komórka radzi sobie z tymi zmianami i powoli wraca do sytuacji pierwotnej albo, niestety, wchodzi na ścieżkę powolnego umierania.

Na modelu zwierzęcym obserwujemy tak zwaną cichą śmierć. Nie tworzy się stan zapalny, a komórki „po przejściach” kierowane są na drogę apoptozy, czyli eliminacji, a więc śmierci. Cenę tego procesu płacimy my, dochodzi bowiem do wielu upośledzeń. Model zwierzęcy potwierdza, że najbardziej dotyka to komórek odpowiedzialnych za pamięć i procesy uczenia się. One są bardzo wrażliwe, nawet na krótkotrwałe niedokrwienia. Badania tych zjawisk mają przybliżyć możliwości ingerencji w owe procesy i wypracowanie metod ochrony komórek nerwowych. Obecnie przez zespół prof. Pawła Grieba testowana jest CDP-cholina, substancja, która w wielu krajach ma status parafarmaceutyku. Na modelu zwierzęcym zaobserwowano, że jej podawanie w znacznym stopniu zmniejszało uszkodzenie mózgu poprzez hamowanie patologicznej apoptozy.

Drugi tor badań podąża szlakiem substancji endogennych, czyli produkowanych wewnątrz komórek, które wydają się pełnić rolę ochronną. Umiejętność wydobycia tych naturalnych ochron, jakie posiada komórka w sobie, rozpoznanie pod względem struktury i budowy biochemicznej oraz zamiany tego w środek możliwy do podania komórkom z zewnątrz, byłby niewątpliwie wielkim osiągnięciem pozwalającym wzmocnić system zabezpieczeń, na przykład komórek nerwowych przed skutkami ich niedokrwienia. Fantastyczna byłaby też możliwość zmuszenia komórki do produkcji większej ilości endogennych substancji ochronnych. Dobrym pomysłem wydaje się też syntetyzowanie krótkich peptydów i podjęcie próby takiej ich modyfikacji, aby były przyswajalne przez komórkę. I kto wie, może też będą pełniły tę ochronną rolę? Aby skuteczniej prowadzić badania zamierzające do aplikacji, a więc powstania nowych leków, Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN powołał do życia Zintegrowane Centrum Doskonałości Chemii Medycznej Neuropeptydów, skupiające badaczy z Wydziału Chemii Politechniki Warszawskiej, Instytutu Chemii Przemysłowej i Instytutu Chemii Organicznej PAN.

Pokonać ból

Ból – zarówno dla pacjenta, jak i dla lekarza – to od dawna poważny problem. Nie ma mowy o pracy, o realizacji własnego rozwoju intelektualnego czy zawodowego oraz korzystaniu z życia, kiedy zdławieni cierpieniem myślimy tylko o jednym: jak pozbyć się dolegliwego intruza. Prof. Andrzej Lipkowski od wielu lat pracuje nad stworzeniem substancji, które mogłyby być doskonałymi lekami znoszącymi ból i likwidującymi jego przyczynę. – Nasz projekt – mówi profesor – opiera się na opracowaniu substancji, które wykorzystują mechanizmy naturalnego przewodzenia bodźców bólowych oraz ich blokowania. Tworzymy związki będące pochodnymi endorfin. Niestety, nie możemy ich „bezpośrednio zaangażować do pracy”, bo naturalne endorfiny, stworzone przez naturę, działają bardzo krótko i tylko w miejscu, gdzie są wydzielane. Na opracowanie takiej substancji składa się wiele badań i jest to długi proces. Należy w nim uwzględnić zależności działania biologicznego od struktury substancji. Struktura ta jest ciągle ulepszana w celu skuteczniejszego działania farmakologicznego. Potem trzeba związek zsyntetyzować, zanalizować i zidentyfikować. Takich związków powstaje kilka i dopiero wtedy można przetestować je na zwierzętach.

Do badań klinicznych na ludziach wybiera się najlepszy z nich. – Mamy teraz dwa takie specyfiki. Jeden ma szanse na wykorzystanie jako lek w chronicznych bólach nowotworowych. Do tej pory podawane specyfiki uzależniają pacjentów. Nasz nie wykazuje takich własności. Drugi jest wręcz rewelacyjny. Nie uzależnia, nie wymaga przy dłuższym podawaniu wzmacniania dawki z uwagi na wygaszanie skuteczności leku przy długotrwałym podawaniu i dodatkowo znosi nabyte wcześniej przez organizm przyzwyczajenia do innych środków przeciwbólowych – dodaje uczony.

Zmorą dla wielu pacjentów są nerwobóle, neuralgie nerwu trójdzielnego. To choroba pozostająca w gestii chirurgów szczękowych, stomatologów. Niestety, po przeprowadzanych zabiegach, dolegliwości potrafią wracać po latach i wtedy konieczna jest interwencja neurochirurgiczna. Przyczyną tak ogromnych dolegliwości bólowych jest konflikt naczyniowo-nerwowy. Inaczej mówiąc, pętla naczynia pozostaje w konflikcie z nerwem wchodzącym do pnia mózgu, a więc bardzo głęboko w czaszce. Kwalifikacja do zabiegu jest także kłopotliwa, bo opiera się głównie na objawach. Techniki obrazowania są wysoce niedostateczne. Nie można tego po prostu zobaczyć. Zabieg jest inwazyjny i polega na mikrochirurgicznym odpreparowaniu naczynia od nerwu. Jako uszczelniacza używa się preparatu teflonowego, przypominającego filc, który można doprowadzić do różnych konsystencji, w zależności od potrzeb izolacji. Badania, jakie wykonuje w tej materii Instytut, pozwalają na coraz doskonalszą technikę operacyjną.

Duma instytutu

Historia Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. Mirosława Mossakowskiego PAN w Warszawie sięga roku 1967. Dominującą problematyką badawczą są zagadnienia związane z układem nerwowym, jak mechanizmy neurodegeneracji i starzenie się mózgu, uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego na skutek niedokrwienia i niedotlenienia oraz zmian biochemicznych, jakie to za sobą pociąga. Interesujące i obiecujące badania prowadzi się też z komórkami macierzystymi i ich wykorzystaniem w celach terapeutycznych. Udało się uzyskać, we współpracy z Centrum Onkologii, właśnie z komórek macierzystych, wyizolowanych z ludzkiej krwi pępowinowej, komórki różnicujące się w kierunku neuronów bądź komórek glejowych. Otrzymano też wyjątkową w skali światowej, nietransformowaną linię hodowlaną tych komórek, testowaną obecnie w modelach pierwotnych kory mózgu. W Instytucie badane są także istotne zagadnienia z transplantologii i immunologii. Udział placówki w rozwoju polskiej transplantologii, szczególnie w świetle 40 lat od pierwszego przeszczepu nerki w Polsce, jest nie do przecenienia. To właśnie w Zakładzie Chirurgii Doświadczalnej PAN, prawie pół wieku temu, przeprowadzono pierwsze eksperymentalne przeszczepy na psach. Brali w nich udział prof. Maciej Borkowski i prof. Marek Żakiewicz, wspaniali chirurdzy weterynaryjni, znający się doskonale na immunologii i patofizjologii.

Ostatnio dumą prof. Zbigniewa Czernickiego, dyrektora Instytutu, jest opracowany system telekonsultacji neurochirurgicznych. To niezwykle praktyczna aplikacja w medycynie. Umożliwia przesyłanie drogą telefoniczną obrazów tomografii komputerowej z ośrodków neurochirurgicznych, w których brak jest specjalistów umiejących ocenić te obrazy. I tak, dzięki wielkiemu przyspieszeniu w nauce, można dojść od szczegółu do wielkiej sprawy, jaką jest ocalenie czyjegoś życia.