NanoScope

В 1950-х годах, примерно в то же самое время, когда Джон Чарнли в Англии дорабатывал протезы суставов, американец Пол Харрингтон занялся серьезной проблемой – болезнями позвоночника. Представьте змею: скользя вперед, она извивается из стороны в сторону. Позвоночник человека от природы не такой гибкий: он может немного отклониться влево или вправо, но должен оставаться прямым, если стоять по стойке смирно. Несбалансированное боковое искривление обычно прогрессирует и приводит к уменьшению роста, формированию некрасивого горба, а также сдавливанию сердца и легких внутри перекошенной реберной клетки.

Боковое искривление позвоночника выглядит некрасиво, разворачивает ребра и подвергает нагрузке сердце и легкие (a, b). Стержни Харрингтона раздвигают вогнутые участки и сжимают позвонки с выпуклой стороны, стабилизируя позвоночник в более правильном с функциональной и косметической точки зрения положении (c)

Royal Whitman, A Treatise on Orthopedic Surgery (Philadelphia: Lea Brothers, 1903) (a); John Ridlon, Hugh Owen Thomas, and Robert Jones, Lectures on Orthopedic Surgery (Philadelphia: E. Stern, 1899) (b); Архив Пола Харрингтона, Медицинский центр Канзасского университета, Канзас-Сити, США (c)

Нарушения дыхания и кровообращения могут привести к медленному умиранию человека. Такое боковое искривление позвоночника называют сколиозом. В середине XX века основной причиной этой инвалидизирующей деформации был мышечный дисбаланс, вызванный полиомиелитом. Ортопеды пробовали различные упражнения и аппараты для растяжения позвоночника, чтобы скорректировать дефект или хотя бы остановить его развитие. Как вы догадываетесь, поддерживать положение головы по отношению к тазу с помощью металлических подпорок, кожаных ремней и подушек из конского волоса оказалось и неэффективно, и неудобно. Не менее мучительными были попытки хирургической коррекции искривлений позвоночника.

Человеком, который кардинально изменил ход событий, стал Пол Харрингтон. По воле случая он оказался в нужное время в нужном месте. Харрингтон вырос в Канзасе, играл в трех баскетбольных командах Канзасского университета, поступил в медицинскую школу, прошел резидентуру в области ортопедической хирургии. После Второй мировой войны найти хорошую работу в США было сложно, и Харрингтон согласился поехать в Хьюстон и занять должность хирурга в клинике, занимавшейся лечением полиомиелита. Других претендентов на это место не нашлось.

Мир захлестнула эпидемия полиомиелита: вирус-возбудитель еще не открыли, а вакцина Солка появится только спустя десять лет. В клинике Харрингтон занимался детьми и подростками, у которых после перенесенного полиомиелита развился сколиоз. Доктор Харрингтон объединил усилия с мастерами, делавшими для его больницы ортопедические приспособления. Они изготавливали крюки из нержавеющей стали. Во время операции Харрингтон крепил эти крюки к позвоночнику пациента, размещая их над искривленными участками и под ними. Затем он соединял крюки стержнем с насечками и раздвигал получившуюся конструкцию, как домкрат, выпрямляя позвоночник. Наконец, он обездвиживал этот участок позвоночника путем спондилодеза.

После операции пациенты оставались на больничной койке до тех пор, пока позвоночник не приобретал твердость – это месяцы постельного режима и еще несколько месяцев в гипсе от подбородка до бедер. Иногда крюки переставали держаться, ломались стержни, возникало заражение, позвонки не хотели срастаться. Харрингтона это не останавливало. Он продолжал подробно документировать каждый случай и совершенствовать хирургические методы, дорабатывать инструменты, корректировать режим послеоперационного ухода. Пристальное внимание к деталям позволило снизить частоту осложнений с семидесяти семи процентов до нуля.

В 1958 году доктор Харрингтон представил результаты своей работы на ежегодном съезде Американской академии хирургов-ортопедов. Его инновационный подход вызвал изумление, скепсис и насмешки. Однако некоторые ортопеды решили попробовать метод Харрингтона – в таких случаях Харрингтон настаивал, чтобы они сначала побывали у него в клинике и увидели процесс воочию. Признание пришло не сразу. В 1960 году журнал Time писал: «Бывает так, что болезнь едва ли не предпочтительнее, чем лекарство от нее. Пример тому – сколиоз. ‹…› Лечение этого недуга настолько мучительно, что [родителей] невозможно убедить дать на него согласие даже ради спасения детей от неизлечимых искривлений. На прошлой неделе хирург из Хьюстона доктор Пол Харрингтон завоевал новых сторонников своего оригинального, более щадящего метода».

Как это часто бывает, методику Харрингтона постепенно вытеснили более совершенные подходы. Современные техники лечения сразу придают позвоночнику стабильность, не требуют постельного режима и ношения ортопедического аппарата в послеоперационный период. Новые устройства позволяют сохранить естественные изгибы позвоночника вперед и назад, корректируя при этом ужасающие боковые отклонения. Сейчас полиомиелит почти не встречается в промышленно развитых странах, но новаторская работа Харрингтона по-прежнему важна для лечения повреждений позвоночника и сколиоза, вызванного другими причинами. Осознанно или нет, Харрингтон пошел туда, где был нужен более всего, и его усердный труд принес свои плоды. Он не заработал больших денег, так как не стал патентовать свое смелое изобретение, благодаря которому общество получило огромную пользу.

Чарнли, Илизаров, Ватанабэ и Харрингтон развивали ортопедию, упорно стремясь конструктивно совершенствовать свои аппараты и оттачивать хирургические приемы в операционной. Следующие два пионера ортопедии добились успеха в научных лабораториях.

Маршалл Урист был участником Второй мировой войны, затем окончил резидентуру по ортопедической хирургии в Бостоне и вернулся в родной Иллинойс. Став сотрудником лаборатории Чикагского университета, Урист вместе с одним физиологом сосредоточился на процессах роста и пересадки кости. Он обратил внимание, что новая кость иногда образуется не только вокруг трансплантата, но и в мышечной ткани на некотором расстоянии. Урист предположил, что клетки синтезируют новую костную ткань под воздействием какого-то химического вещества. Он решил установить и выделить этот мессенджер. В середине 1950-х годов Урист переехал в Лос-Анджелес и до самого конца своей карьеры работал в Калифорнийском университете.

Ассистенты Уриста регулярно привозили со скотобойни десятки килограммов говяжьих костей. Под руководством ученого они дробили это сырье и обрабатывали его, чтобы убрать кальций и разрушить белки. Урист повторял эту нелегкую процедуру снова и снова и наконец получил из кучи костей крохотную каплю белка-стимулятора. При введении в сухожилие, головной мозг и жировую ткань эти цепочки аминокислот стимулировали местные клетки к образованию кости.

Маршалл Урист назвал открытый им фактор роста костным морфогенетическим белком – сегодня он известен во всем мире как BMP (bone morphogenetic protein). Сначала описание и проверка эффективности этого белка продвигались очень медленно – вещество встречается в мизерных количествах, и на его изоляцию и очистку требуются недели. Более быстрый способ выделения BMP нашелся совершенно случайно. Первоначально изоляцию этого белка проводили при комнатной температуре. Один научный сотрудник, уезжая на выходные в поход, заморозил партию костей до окончательной обработки. На следующей неделе обнаружилось, что после разморозки BMP получается гораздо больше, чем обычно.