كلية اصطناعية
الكلى الاصطناعية Artificial kidney، عادة ما ترادف الديال الدموي، لكنها قد تكون أيضاً، وبشكل عام، تشير إلى للعلاجات الكلوية البديلة (مع استبعاد زراعة الكلى) التي تستخدم و/أوفي التطوير. يتناول هذا الموضوع الكلى المهندسة حيوياً/الكلى المصنعة حيوياً التي يتم تصنيعها من الخطوط الخلوية الكلوية/الأنسجة الكلوية.
التاريخ
عام 1942 بدأ كولف وبرك، عالمان أمريكيان كانا يعملان في الجيش الأمريكي، باستخدام استصفاء الدم في الإنسان في هولندا وبدأ العالم السويدي ألفال في استخدامه في السويد في عام 1947 ومن ثم انتشر استخدام الكلية الصناعية في جميع أنحاء العالم ، كان استصفاء الدم يستخدم أساساً في إنقاذ حياة السقمى المصابين بالفشل الكلوي الحاد، وظل استخدام هذه الطريقة في هذا السقم فحسب حتى عام 1960 عندما ابتكر الطبيب الأمريكي سكريبنر أنبوبة تفلون يتم هجريبها بين شريان ووريد في الساعد ويمكن استعمالها بوصلها بجهاز الكلية الصناعية مئات المرات ، ثم ابتكر سيمينو(جراح أمريكي) عملية يوصل بها شريان في الساعد مع وريد وبعد مدة حوالي ثلاثة أسابيع تتضخم أوردة الساعد لدرجة تسمح باختراقها بالإبرة التي تنقل الدم إلي جهاز الكلية الصناعية وإبرة أخرى توضع في الوريد تسمح بعودة الدم من جهاز الكلية الصناعية ، إلى غير ذلك يمكن استعمال الوصلة الشريانية الوريدية لديلزة الدم لآلاف المرات، وبهذا أمكن استخدام طريقة الديلزة لعلاج الفشل الكلوي المزمن.
بدأ استخدام غسيل الكلى أوالديلزة على نطاق ضيق للغاية ـ بعد التمكن من الدخول إلى الدورة الدموية ـ لحوالي عشر سنين من سنة 1960ـ 1969 ولما تبين العالم فاعلية هذه الطريقة الأكيدة في إنقاذ سقمى الفشل الكلوي المزمن من الوفاة واستعادتهم لنشاطهم وحيويتهم وتمكنهم من العودة إلى عملهم بعد حتى أصبحوا أعضاء عاملين في المجتمع ـ اشتد الاهتمام بهذه الطريقة الجديدة في جميع أنحاء العالم ودخلت تقنية مستحدثة في عالم الطب ـ وهوعلاج سقمى الفشل الكلوي بالديلزة بالكلية الصناعية.
القصور الكلوي
الكليتان هما عضوان حيويان يقعان علي الجدار الخلفي للتجويف البطني علي جانبي العمود الفقري تحت الحجاب الحاجز. تؤدي الكلى ما يقاربعشرة وظائف حيوية، وقد تؤدي الإصابة بالقصور الكلوي إلى التراكم البطيء للفضلات النتروجينية، الأملاح، المياه واختلال التوازن الحمضي الطبيعي في الجسم. حتى الحرب العالمية الثانية، كان قصور الكلى بصفة عامة، يعني وفاة المريض. أثناء الحرب، قُدمت الكثير من الرؤى حول وظائف الكلى والقصور الكلوي المزمن، ومن أبرزها توصيفات بايواترز وبيل الملونة لاعتلال الكلى والتي قاما برسمها من خلال الخبرات السريرية أثناء قصف لندن.
الكلى الاصطناعية
الكلى الاصطناعية هي جهاز خارج الجسم يوصل بالدورة الدموية للمريض ويمرر فيه الدم ليقوم بعمل توازن لأملاح الدم والمواد الذائبة في الماء ويعيدها إلى مستواها الأصلي الطبيعي ، ومزود بآلية تسمح بالترشيح المستدق لخروج الماء من الجسم ، أبرز مكونات دورة سائل الغسيل هي وحدة تجعله متناسباً على الدوام في هجريزه ودرجة حرارته مع وجود مقياس دقيق لسرعة مرور السائل وضغطه وهجريزه وآلية لوقف مرور السائل إذا اختلت أي من هذه المقاييس ، الجزء الأساسي في جهاز الكلية الصناعية هي المرشح الذي ينبغي حساب قدرته الترشيحية بدقة قبل الاستعمال ، يمرر الدم من جسم المريض بخروجه من شريان يوصل بالمرشح ويعود إلى المريض في وريد بعد ترشيحه ويدفع الدم داخل المرشح مضخة الدم.
الغسيل الكلوي هوعلاج يستخدم عند توقف الكلى عن العمل بشكل جيد، حيث تتم إزالة السوائل والفضلات الزائدة من الجسم. يتم خلال غسيل الكلى الدموي ضخ كميات صغيرة من الدم إلى خارج الجسم عبر جهاز يُسمى الكلى الصناعية. يسمى الجهاز المستخدم لتنظيف الدم بالديالة أوالكلى الاصطناعية. أجهزة غسيل الكلى الحديثة تتكون من غلاف أسطواني يضم مجموعة ألياف مجوفة أوأومنبثقة من الپوليمر أوالكوپوليمر، which is usually a proprietary formulation. منطقة الألياف المجوفة المجمعة تكون عادة من 1-2 م². أجريت أبحاث مكثفة من قبل الكثير من المجموعات لتحسين الدم وتنظيفه من الفضلات بدون استخدام جهاز الغسيل، بهدف الحصول على أفضل نتائج لنقل الفضلات من الدم إلى الديالة.
يتم استصفاء الدم من المريض لمدة 12 ساعة أسبوعياً (6 ساعات مرتين في الأسبوع والأفضل أربعة ساعات ثلاث مرات في الأسبوع) وبهذه الطريقة يظل على قيد الحياة لسنوات طوال وتختفي أعراض الفشل الكلوي جميعها تقريباً، العيب الأساسي في طريقة العلاج هذه هوازدياد تكلفتها بحيث لا يطيقه إلا عدد محدود من السقمى، وإذا لم تتحمل الدولة أوشركات التأمين كافة أوجزء من تكاليف العلاج لن يقدر عليه أحد، عمدت الهيئات والحكومات المتنوعة إلا القليل منها في بادئ الأمر إلى انتقاء السقمى الذين يعالجون بالديلزة لارتفاع تكلفتها، ولكن نظراً للضغط الشعبي الكبير ومطالبة الجماهير باستمرار لوجوب إتاحة هذا النوع من العلاج، انتشر في جميع أنحاء العالم.
من أبرز مشكلات الغسيل الكلوي:
- عدم تغطية جميع أنحاء الدولة بالتساوي والعدل فبينما تهجرز الوحدات في بعض المناطق هناك أماكن أخرى تفتقر إلى وحدات الكلى الصناعية.
- السماح لبعض الوحدات بممارسة الغسيل الكلوي بدون تدريب كاف أوفهم كاف يمكنهم من علاج السقمى بصورة مقبولة بحجة أنهم أحرار في القيام بأي خدمة طبية يرون أنها لازمة.
- هناك أربعة مظاهر للفشل الكلوي المزمن لا تتحسن تماماً بالغسيل الكلوي ومنها فقر الدم الشديد، أمراض العظام، التهاب الأعصاب الطرفية، ضغط الدم المرتفع في بعض الأحيان.
يحتاج المريض بفقر الدم إلى نقل كميات من الدم جميع حين وآخر مع ما يحمله نقل الدم من مضاعفات أوإلى العلاج بحقن ايثروبويتين وهذه تضيف على المريض تكاليف زائدة عن الحد ، سقم العظم يحتاج في معظم الأحيان إلى تعاطي المريض فيتامين د المعدل وهوأيضا مرتفع الثمن (لبعض الأشخاص) وباقي المظاهر ليس لها علاج محدد ، ترجع هذه المظاهر في الأغلب إلى عدم كفاءة الغسيل، وفي هذه الأحوال يلزم إجراء الديلزة ثلاثة مرات في الأسبوع على الأقل وزيادة مدة الديلزة،واستعمال أجهزة ديلزة كفاءة عالية ، وعلى أي الأحوال تتحسن هذه المظاهر بل وتشفي تماماً إذا تم زراعة كلية مناسبة لمريض الفشل الكلوي .
وتكفي الإشارة في هذا الصدد أنه حتى عام 1960 كانت الوفاة محتمة على المريض بالفشل الكلوي المزمن (كانت نسبة الوفاة 100%) ولكن بعد استحداث الديلزة ، ومساهمة الحكومة بتكاليفها الباهظة ، صار السقمى يعيشون عشر سنوات إضافية في صحة ويحيون حياة مقبولة ، ولكن المستقبل الحقيقي لهؤلاء السقمى المساكين سيتوقف على ما إذا كانت الحكومة ستسمح بزراعة الكلى من السقمى المتوفين حديثاً فيهم كما هوحادث في كثير من بلاد العالم ويستمر النزف لميزانية الدولة إلا إذا انخفض ثمن الديلزة وزادت كفاءته حتى يصير كالأنسولين لمريض السكر.
الاحتياج للكلى الصناعية
يعتمد أكثر من 300.000 أمريكي على غسيل الكلى كعلاج للقصور الكلوي، لكن حسب البيانات الصادرة المعهد الأمريكي لأمراض السكري والجهاز الهضمي والكلى لعام 2005، يوجد 452.000 أمريكي يعانون من أمراض الكلى في الفترة المتأخرة (ESRD). من بين استقصاءات عشوائية لمجموعات من السقمى في لندن، اونتاريو، تورنتو، عثر أنهم يقومون بالغسيل الكلوي من 2 إلى ثلاثة مرات، وقد يقومون بعدد أكبر من جلسات الغسيل، وفي حالات القيام بالغسيل الكلوي ثلاث مرات أسبوعياً، يتناول المريض علاجات تقليدية أخرى لتحسين النتائج السريرية وفي بعض الحالات، يقوم المريض بالغسيل الكلويستة مرات أسبوعياً، حيث تستمر الجلسات طوال الليل، مما يتنزف الموارد في معظم البلدان. وقد دفع هذا، فضلاً عن ندرة المتبرعين بالأعضاء لزراعة الكلى، إلى تطوير المزيد من البحوث لتطوير العلاجات البديلة، ومنها تطوير أجهزة الغسيل الكلوي التي يمكن ارتداؤها أوغرسها بالجسم.
الكلى المهندسة حيوياً
حالياً، لم توجد بعد كلى مهندسة حيوياً قابلة للاستخدام. وعلى الرغم من إجراء قدر كبير من الأبحاث، إلا حتى هناك الكثير من العوائق التي تحول دون تصنيع الكلى المهندسة حيوياً.
ومع ذلك، الغشاء الذي يحاكي قدرة الكلى على تصفية الدم والذي يقوم بإفراز السموم فيما بعد أثناء إعادة إمتصاص الماء والملح، تمكن الفهماء من تصنيعه للكلى الاصطناعية المزروعة أوالقابلة للارتداء. تم تطوير الغشاء باستخدام تكنولوجيا الأنظمة الإلكترونية الميكانيكية الدقيقة محدود من حيث قدرته على تخليق كلى اصنطاعية حيوية قابلة للزراعة.
الباحثون في معامل الأنظمة الإلكترونية الميكانيكية الحيوية الدقيقة والتكنولوجيا النانوية في معهد أبحاث لرنر في كلـِڤلاند كلينيك، يركون على تكنولوجيا الغشاء المتقدمة لتطوير علاج زراعة أوارتداء الكلى الاصطناعية لسقمى الكلى في المراحل المتأخرة. الغيارات الحالية لأجهزة غسيل الكلى ضخمة جداً وتتطلب ضغط فسيولوجي فائق للدورة الدموية، والمسام الموجودة في الأغشية الپوليمرية الحالية تحمل مميزات كبيرة جداً من حيث حجم التوزيع وتفاوته. كما تتميز بزيادة النفاذية الهيدروليكية عن طريق سماحها بوجود المسام ذات الحجم المتوسط للجزء المعزول من الغشاء.Using a batch-fabrication process allows for strict control over pore size distribution and geometry.
في دراسات حديثة، تم استزراع خلايا كلوية بشرية من أعضاء متبرعين الغير مناسبة للزراعة، وقد نمت داخل أغشية السقمى المنقولة لهم. غطت الخلايا المزروعة الممرات وأظهرت خصائص متباينة للخلايا الكلوية البالغة. يعتقد حتى الخلايا الكلوية الظهارية الناتجة يمكن زراعتها للسقمى.
في 14 أبريل 2013، تم تخليق أول كلية اصطناعية مهندَسة حيوياً من الخلايا البولية للفئران وتـُغرس قريباً في الإنسان في المستشفى العام بمساتشوستس. قام الباحثون بإزالة الخلايا القديمة من كلية فأر، واحتفظوا بشبكة البروتين والتي تشبه هيكل الكلية البشرية، بما فيها الأوعية الدموية وأوعية الإفرازات. وقام الفهماء بترميم الكلية لتصبح صالحة للاستعمال. وهجرت الكلية المصنعة في فرن خاص، درجة حرارته تساوي درجة حرارة جسم الفأر، لمدة 12 يوم. عندما جربت الكلية في المختبر، بلغ إفراز البول نسبة 23 في المئة من الإفراز العادي. وحاول الفهماء غرس الكلية لفأر، وبعد تثبيتها في الجسم تقلصت فعاليتها إلىخمسة في المئة. ولكن كبير الباحثين الدكتور هيرالت أوت نطق إذا ترميم جزء من وظيفة الكليةقد يكون كافيا. فالمريض عندما يلجأ إلى تصفية الدم الآلي تشتغل كليته بنسبةعشرة إلى 15 في المئة فقط.
انظر أيضاً
- عضواصطناعي
- كلى
- غسيل الكلى
- هندسة الأنسجة
- Wearable artificial kidney
- Microelectromechanical Systems
- تقنية نانوية
- ديال دموي
المصادر
- ^ "الكلى الصناعية". مدونة أمراض الكلى. Retrieved 2013-04-17.
- ^ Bywaters EGL, Beall D (1941). "Crush injuries with impairment of renal function". British Medical Journal. 1 (4185): 427–32. doi:10.1136/bmj.1.4185.427. PMC 2161734. PMID 20783577.
- ^ Fissell WH, Humes HD, Fleischman AJ, Roy S (2007). "Dialysis and Nanotechnology: Now,عشرة years, or Never?". Blood Purification. 25 (1): 12–17. doi:10.1159/000096391. PMID 17170531.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Lindsay RM, Leitch R, Heidenham AP, Kortas C. (2003). "The London daily/nocturnal Hemodialysis study: Study design, morbidity, and mortality results". Am J Kidney Dis. 42 Supp 1: S5–S12. doi:10.1016/S0272-6386(03)00531-6.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Fissell W, Manley S, Westover A, Humes HD, Fleischman AJ, Roy S (2006). "Differentiated Growth of Human Renal Tubule Cells on Thin-Film and Nanostructured Materials". ASAIO Journal 2006. 52 (3): 221–227. doi:10.1097/01.mat.0000205228.30516.9c. PMID 16760708.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Saito A, Aung T, Sekiguchi K, Sato Y, Vu D, Inagaki M, Kanai G, Tanaka R, Suzuki H, Kakuta T (2006). "Present status and perspectives of bioartificial kidneys". J Artif Organs. 9 (3): 130–5. doi:10.1007/s10047-006-0336-1. PMID 16998696.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Saito A, Aung T, Sekiguchi K, Sato Y (2006). "Present status and perspective of the development of a bioartificial kidney for chronic renal failure patients". Ther Apher Dial. 10 (4): 342–7. doi:10.1111/j.1744-9987.2006.00387.x. PMID 16911187.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Wang P, Takezawa T (2005). "Reconstruction of renal glomerular tissue using collagen vitrigel scaffold". J Biosci Bioeng. 99 (6): 529–40. doi:10.1263/jbb.99.529. PMID 16233828.
- ^ Fissell W, Fleischman AJ, Roy S, Humes HD (2007). "Development of continuous implantable renal replacement: past and future". Translational Research. 150 (6): 327–336. doi:10.1016/j.trsl.2007.06.001. PMID 18022594.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ "Artificial kidneys: scientists take two major steps". heraldscotland.com. 2013-04-14. Retrieved 2013-04-17.
- ^ "فهماء يصنعون كلية في المختبر". بي بي سي العربية. 2013-04-15. Retrieved 2013-04-17.
وصلات خارجية
- Tissue engineering and kidneys - umich.edu.
- BioMEMS & Nanotechnology -lerner.ccf.org/bme/mems/
