Český přínos k výzkumu umělého srdce

Dosavadní možnosti transplantovat lidské srdce nestačí pokrýt potřebu pacientů, proto světová medicína neustává v úsilí vyvinout srdce mechanické, které by bylo vhodné k totální náhradě. Do tohoto výzkumu, trvajícího desetiletí, se včlenil na konci šedesátých let také Ústav patologické fyziologie Lékařské fakulty v Brně, jehož přednostou byl profesor MUDr. Jaromír Vašků, DrSc.

První impulz přišel v roce 1967, kdy se na J. Vašků obrátil kolega profesor Jan Navrátil, známý český kardiochirurg, s myšlenkou vytvořit umělé srdce, o němž už dlouho uvažoval. K zahájení výzkumu potřeboval experimentální zařízení a tým nadšenců, který našel právě na pracovišti J. Vašků. Dávný, v podstatě jen orientační rozhovor, odstartoval nejen výzkum umělého srdce v tehdejším Československu, ale i léty prakticky zhodnocovanou spolupráci s největšími světovými pracovišti v této oblasti.

Prvním cílem bylo vytvořit mechanické srdce, přístroj, který by překlenul dobu čekání na vhodného dárce. Brněnský experiment se po přípravném období naplno rozvíjel od roku 1975. Během jeho první etapy (1975–1978) byla zkoušena koncepce totální náhrady s umělou předsíní. K pokusům bylo použito sovětské čerpadlo (ve výzkumech byli v té době už v Moskvě dále) typu Šumakov-Lokšin. Zahájené experimenty probíhaly ve dvou fázích: V první fázi zvířata přežívala pouze do 17 hodin – příčinou uhynutí byly hlavně technické a chirurgické příčiny, ve druhé fázi zvířata přežívala od 17 do 52 hodin a 5 minut. Mezi časté příčiny uhynutí patřila nedostatečná perfuze periférie a kardiologický šok způsobený mechanickou anebo funkční obstrukcí. Pokusy probíhaly celkem u 26 experimentálních telat a jednoho kozlíka. V té době to byla největší zvířata ve světě použitá k medicínským experimentům. Vybrána byla proto, že přibližně odpovídala lidskému tělu v evropském geografickém prostoru (např. Japonci z těchto důvodů používali hlavně kozy).

Dalším krokem bylo vymyslet a postavit vlastní, dokonalejší konstrukci čerpadla. Na brněnském patofyziologickém pracovišti se toho úkolu ujali spolu s fyziology inženýři a vyvinuli krevní čerpadlo výhradně československé – TNS-Brno I, které bylo postupně zdokonalováno. Prof. Vašků se významně zasloužil o jeho průmyslovou výrobu v n. p. Rubena Náchod (TNS BRNO VII-IX). Pod jeho vedením byly v této době provedeny první aplikace umělého srdce a levostranného by-passu v klinické praxi; dvakrát na kardiochirurgickém a transplantačním oddělení Institutu medicínského výzkumu v Brně, jedenkrát v Institutu klinické a experimentální medicíny v Praze, dvakrát na kardiochirurgické klinice v Polsku (Śląska Akademia Medyczna). Levostranný srdeční by-pass byl aplikován dvakrát, a to na jmenovaném pracovišti v Polsku a na kardiochirurgickém a transplantačním oddělení IMV v Brně.

V mezifázi výzkumů navštívil pracoviště americký výzkumník profesor Donald B. Olsen ze Salt Lake City (Utah, USA), autor nové experimentální metody implantace polyuretanového srdce Jarvik 3 americké provenience. Jeho první implantaci v Brně provedl za přísných hygienických opatření sám. Pokusné zvíře žilo po zákroku 158 hodin, to je 6 dní a 14 hodin.

Třetí kategorie experimentů s použitím československého umělého srdce Hektor č. 38 byla zahájena pokusem, při němž býček přežil 8 dní, 8 hodin a 5 minut. Příčinou smrti byla mozková trombembolie. V hodnocení experimentu bylo uvedeno, že řídící a pohonná jednotka pracovala bezporuchově, na čerpadle nebyly zjištěny žádné závady a mohlo pracovat několik set hodin, kdyby nedošlo k výše uvedené komplikaci.

Další cesta vyžadovala technické zdokonalení čerpadla s využitím nejpříhodnějších umělých hmot a k detailnějšímu propracování preoperačního a pooperačního režimu i optimální výběr pokusného zvířete. Konečným výsledkem bylo výše jmenované krevní čerpadlo s pořadovým číslem VII. S tímto čerpadlem bylo provedeno celkem 66 experimentů sřežitím od jednoho měsíce do jednoho roku. Ze sedmi evropských zemí, které se výzkumem mechanické podpory a náhrady srdce zabývaly, se brněnské pracoviště dostalo do čela.

Během výzkumů publikoval J. Vašků na 670 článků, některé ve spoluautorství, v českých i mezinárodních časopisech a několik monografií. Stěžejní práce vydával v angličtině. Získával za ně prestižní ocenění, psal i učebnice pro mediky (za učebnici Patologická fyziológia dostal Literární cenu). V letech 1970–1973 zastával funkci rektora Univerzity J. E. Purkyně v Brně (dnešní Masarykovy univerzity).

Úspěchy brněnského pracoviště byly ve světě poměrně brzy známy a uznávány, práce na mechanické náhradě srdce byly ve střední a východní Evropě průkopnické. Na pracoviště přicházeli výzkumníci z Německa, Polska, Rakouska i Ruska a odjinud.

Z iniciativy prof. Vašků se v roce 1988 uskutečnilo v Brně mezinárodní satelitní sympozium Totální náhrada srdce – problémy spojené s regulací. Navazovalo na XV. kongres Evropské společnosti pro umělé orgány, který se konal v Praze. Brněnské sympozium probíhalo pod záštitou mezinárodní a evropské společnosti pro umělé orgány (ISAO a ESAO) a zúčastnili se ho čelní představitelé výzkumu umělého srdce z celého světa.

Kromě spolupráce s evropským výzkumem navázalo brněnské pracoviště v průběhu osmdesátých let 20. století velmi intenzivní spolupráci s japonskými výzkumníky totální umělé srdeční náhrady. To už byl J. Vašků členem České akademie věd a také New York Academy of Sciences i mezinárodně uznávaným zakladatelem české patofyziologické školy (zasloužil se o ustavení patologické fyziologie jako samostatného medicínského oboru. V roce 1975 předsedal mezinárodnímu kongresu patofyziologie v Praze a byl pověřen založit Mezinárodní společnost patofyziologické fyziologie) a oceněn celkem deseti domácími i zahraničními prestižními cenami za rozvoj biologických věd a za výsledky v bádání o umělém srdci, včetně vyznamenání prezidenta republiky.

S významnými vlastními výsledky a zkušenostmi se od devadesátých let plynule připojil k předním japonským odborníkům, s nimiž se dodnes intenzivně věnuje výzkumu patofyziologických problémů v podmínkách umělého srdce, kterým stále není věnována patřičná pozornost. K jeho nejvýznamnějším spolupracovníkům patří profesor Kou Imachi, PhD. z Waseda University v Tokiu, profesor Shin-ichi Nitta, MD, PhD. z Tohoku University v Sendai a profesor Yusuke Abe, MD, PhD. z University of Tokio.

Profesor MUDr. Jaromír Vašků, DrSc.

Vynikající český vědec Jaromír Vašků, zakladatel československého výzkumu umělého srdce, se dožil 14. prosince 2009 osmdesáti pěti let v plné životní síle, s elánem i rozhodnutím pracovat na výzkumu dál. Pochází z Prostějova, z rodiny bývalého důstojníka císařského námořnictva. Jeho otec se v nové republice stal obchodníkem, průkopníkem automobilismu u nás a také tehdy známým motocyklovým závodníkem. Ten biografický detail neuvádíme nadbytečně, Jaromír totiž získal od svého otce velmi dobrý přehled o mechanice a o technických výzkumech. Zhodnotil se mu, i když se rozhodl pro studium medicíny.

V době nástupu na Lékařskou fakultu v Brně ho zastihla německá okupace a následné uzavření vysokých škol. Během války pracoval jako tovární dělník a také jako zdravotník v ilegální partyzánské brigádě Jana Žižky. Univerzitní studia dokončil až po válce, v roce 1950, a přijal nabídnuté místo na teoretickém ústavu brněnské fakulty. V roce 1959 se stal přednostou Ústavu patologické fyziologie a v souladu se svým profesním růstem se věnoval vědecké a experimentální práci. V roce 1964 obhájil na Univerzitě Karlově hodnost doktora věd a následujícího roku se stal profesorem patologické fyziologie.

Je třeba připomenout, že v letech 1961–1962 působil J. Vašků jako rezident v Ústavu experimentální medicíny a chirurgie na univerzitě v Montrealu pod patronací slavného profesora Hanse Selyeho, kde se aktivně spolupodílel na objevení biologického jevu kalcifylaxe. Kanadské zkušenosti pozitivně ovlivnily jeho další vědeckou práci a v pozdější době ho přivedly k úspěšnému řešení prevence mineralizace membrán v umělém srdci, což znamenalo prodloužení doby přežití.

Dosavadním přínosem české výzkumné skupiny bylo kromě výše uvedené prevence kalcifikace biomateriálů, z nichž je umělé srdce vyrobeno (tzv. anakalcifylaxe), vyřešení problému trombotizace a redukce hemolýzy. Slibně pokračuje také řešení specifických infekcí biomateriálů, které jsou odpovědí živého organismu na zavedení pružného mechanicky zatěžovaného biomateriálu.

Na konferenci v japonské Niigatě na ostrově Honšu dne 11. listopadu 2009 obdržel J. Vašků za dosavadní výsledky ve výzkumu umělého srdce vysoké japonské vyznamenání Zlatou plaketu JSRBP (Japanese Society for Rotary Blood Pumps). V Japonsku to bylo už druhé prestižní ocenění – první, Akutsovu cenu, získal v roce1995.

doc. PhDr. Věra Linhartová, CSc.

Katedra dějin medicíny LF MU, Brno