Резюме
Сучасна трансфузіологія забезпечує якісні та відносно безпечні продукти переливання. Тим не менше, він має ряд недоліків, таких як триваюча потреба у відповідних і стабільних донорах крові, обмежена тривалість життя консервованої крові, можлива передача інфекційних захворювань кров'ю, імунізація пацієнтів донорськими антигенами, помилки людини в імуногематологічних тестах та релігійні заперечення до введення крові. Ситуація, що замінює рідину з тими ж властивостями, що і кров, вирішить ситуацію. Розвиток у цій галузі рухається у двох напрямках: розробка препаратів на основі гемоглобіну та емульсій з високим вмістом фтору.
ключові слова: продукти трансфузії - замінники на основі гемоглобіну - емульсії з високим вмістом фтору.
Лек Обз, 60, 2011, вип. 1, с. 27 - 30

горизонт

  • Вієра ФАБРЬОВА
  • Останні тенденції у розвитку кровозамінників та кисневих терапевтичних препаратів
  • Лек Обз, 60, 2011, 1, с. 27 - 30

Резюме
Сучасне переливання крові - це загальноприйнята і відносно безпечна медична процедура, але є деякі недоліки крові для переливання: потрібні добровільні донори-люди, все важче набирати та утримувати донорів, зберігання та транспортування крові, короткий термін зберігання, потенціал передавати інфекції, що передаються через кров, імунологічні ускладнення, помилки в адміністрації та релігійні заперечення. Усі проблеми можуть бути вирішені за допомогою синтетичної рідини-замінника з тими ж властивостями, що і червоні клітини. Існує два підходи до розвитку замінників крові: розробка рідин на основі гемоглобіну та використання емульсій, що називаються перфторхімічними речовинами.
Ключові слова: трансфузійні компоненти - замінники крові на основі гемоглобіну - перфторхімічні емульсії.

Лек Обз, 60, 2011, 1, с. 27 - 30 Різні типи кровотеч супроводжують людство протягом усього його розвитку. Було це військовими ранами, кровотечами під час пологів чи різними захворюваннями, було зрозуміло, що із витіканням крові життя також покинуло тіло. Тому з давніх часів лікарі намагалися замінити кров, що витікала, кров'ю тварин або людини. Більшість із цих спроб були, звичайно, невдалими.

Лише на початку ХХ століття він приніс перші наукові відкриття та побудував трансфузіологію на науковій основі. У 1901 р. К. Ландштейнер виявив закономірність агрегації клітин крові людини певними сироватками людини і назвав це явище ізоаглютинацією. За його словами, він розділив людей на 3 групи крові. Незалежно від Ландштейнера, Й. Янського та В.Л. Мосс, який правильно розділив людей на до 4 груп крові, і таким чином виявив найважливішу систему груп крові AB0 (групи крові A, B, 0, AB). З тих пір імуногематологія перетворилася на свою сучасну форму. Відкриття антикоагулянтної дії цитрату натрію також вирішило проблему згортання крові при заборі. Додавання глюкози до зібраної крові дозволило зберегти та зберігати кров.

Сучасна трансфузіологія сьогодні забезпечує кров та похідні крові з великою надійністю для пацієнтів, яким потрібне переливання крові. Однак слід дотримуватися суворих принципів раціональної гемотерапії, тобто j. будь-яке непередбачене переливання крові протипоказане. Кров та похідні крові слід давати лише пацієнтам, для яких інший вид лікування не підходить або інші терапевтичні можливості вичерпані. Також необхідно індивідуально враховувати межу показників крові (найчастіше гемоглобіну або гематокриту), при якій вже необхідно здавати кров. Іноді похідні крові вводяться без потреби, а власні компенсаторні можливості організму не використовуються. Нарешті, мета сучасної трансфузійної терапії полягає в тому, щоб дати пацієнту лише той компонент крові, який йому необхідний.

Велика користь переливання крові в сучасній медицині безперечна, проте переливання крові має свої недоліки. Сюди входять постійна потреба у відповідних і стабільних донорах крові, зберігання та транспортування крові, обмежений термін служби банок з кров’ю, потенційний ризик передачі інфекційних захворювань, розвиток аллоімунізації після прийому крові, можливі помилки в підготовці крові та релігійні забобони щодо переливання. З цих недоліків на першому плані стоять переважно два.

1. Перехресне тестування та типізація антитіл у лабораторії імуногематології, незважаючи на всі приписи, не можуть запобігти алоімунізації у реципієнта, який переливає кров, тобто утворення антитіл проти донорських антигенів, що знаходяться на еритроцитах, лейкоцитах, тромбоцитах або білках плазми.
2. Друга проблема полягає у потенційній небезпеці передачі інфекційних мікробів у введеному препараті крові. Незважаючи на призначені та постійно вдосконалюючі тести для виявлення інфекцій, що передаються через кров, все ще не вдається виявити передачу інфекції в перші дні після здачі крові (так зване сліпе вікно), коли антитіла проти інфекційних мікробів ще не сформовані.

Недоліком також є відносно короткий час закінчення терміну придатності препаратів крові, наприклад у випадку з м’ясом еритроцитів, яке є найбільш часто використовуваним препаратом крові, навіть після додавання різних поживних речовин це максимум 42 дні (однак, як правило, м’ясо еритроцитів вводять лише протягом 35 днів після забору). Після закінчення цього часу препарат для переливання не можна вводити і його слід викинути. Подібним чином, відсутність донорів крові є проблемою, особливо в певні часи, коли, як це не парадоксально, може бути вища потреба у переливанні крові (літо, сезон грипу). Наприклад у США щорічний приріст добровільних донорів крові становить 2-3%, хоча в залежності від споживання крові та препаратів крові при зростанні вимог до медичних процедур, потрібно буде збільшення на 6-8 відсотків.

З боку клініцистів досі існує голос щодо негативних наслідків переливання крові (3, 6). В ендемічних районах зростає ризик передачі таких захворювань, як пріони, ВІЛ та малярія. Інші ускладнення включають перевантаження кровообігу, особливо у пацієнтів літнього віку, та небезпечне пошкодження легенів, реакція на гостру травму легенів, пов’язану з трансферином (TRALI). Зі збільшенням числа переливань крові зростає ризик захворюваності та смертності, збільшується перебування у відділенні інтенсивної терапії та в палатах, з’являються септицемія, ішемічні явища, тромбоемболія, поліорганна недостатність або гострий респіраторний дистрес-синдром у дорослих. Зокрема, ризик цих подій збільшується у прооперованих пацієнтів та хворих на рак.

Синтетична замінна рідина з тими ж властивостями, що і кров, вирішить проблеми. Такий замінник крові повинен тривалий час бути стабільним при кімнатній температурі, не було б ризику хвороб, що передаються кров’ю, це не спричиняло б вироблення антитіл, не вимагало б імуногематологічних досліджень і не зашкодило б організму в іншому випадку ( 4). Однак, зокрема, він завжди буде доступний у критичних клінічних ситуаціях, таких як велика крововтрата під час операції або травми, шок, заміщення крові у пацієнтів з рідкісними групами крові та важкими гемолітичними анеміями, імунізовані пацієнти та відмова від крові з релігійних причин (свідки ) .Єгова). Особливий інтерес у виробництві ідеального замінника крові представляють збройні сили, організації цивільної оборони, організації, що допомагають у стихійних лихах тощо.

1. Розробка препаратів на основі гемоглобіну, включаючи інкапсульований гемоглобін (мікрокапсульований гемоглобін) та розвиток рекомбінантного гемоглобіну.
2. Застосування емульсій з високим вмістом фтору, т. Зв перфторхімічні емульсії (фторуглероди).

1. Замінники на основі гемоглобіну

Велика увага приділяється самому гемоглобіну. Це природна і доступна для організму речовина. Джерелом може бути гемоглобін, отриманий з банок з простроченою еритроцитарною масою. Однак із поліпшенням організації праці, виробничих процесів та зберігання банок з кров’ю стає все менше і менше продуктів із простроченим терміном придатності. В якості альтернативи людському гемоглобіну можна використовувати тваринний гемоглобін, який, на щастя, не є потужним імуногеном.

Однак дослідження з розчинами гемоглобіну виявили кілька недоліків, напр. нефротоксичність, спричинена залишками мембрани еритроцитів та димерами гемоглобіну в результаті розщеплення вихідного тетрамеру. Очищаючи та стабілізуючи розчини, цей недолік був частково подоланий.

Інша проблема полягає в тому, що гемоглобін втрачає здатність зв'язувати макроергічний фосфат 2,3-дифосфогліцерат (2,3-DPG) після вивільнення з мембрани еритроцитів. Цей макроергічний фосфат необхідний для викиду кисню з гемоглобіну в тканини. За його відсутності кисень міцно зв’язується з гемоглобіном, не вивільняється із зв’язку, а крива дисоціації кисню зміщується вліво. Ця проблема також була вирішена, коли 2,3-ДПГ було замінено піридоксаль-5-фосфатом (аналогом 2,3-ДПГ), що зменшило підвищену спорідненість гемоглобіну до.

Нарешті, розчини гемоглобіну мають низьку стабільність, швидко розпадаються на дрібні фрагменти і виводяться нирками через кілька годин після введення. Для запобігання дисоціації молекули використовується кілька методів стабілізації тетрамеру гемоглобіну. Вони забезпечують зшивання між окремими ланцюгами гемоглобіну, міцніший зв’язок між α- та β-ланцюгами, що одночасно знижує спорідненість гемоглобіну до кисню. Крім того, це полімеризація, з’єднання декількох молекул гемоглобіну разом, таким чином збільшуючи масу комплексу зі звичайної молекулярної маси 64,5 кДа до 500 кДа. Користь полягає у сповільненому виведенні гемоглобіну нирками.

Інша можливість полягає у збільшенні молекули гемоглобіну шляхом кон’югації, наприклад пегілювання (додавання поліетиленгліколю), де розмір молекули збільшується з 3 нм до 15 нм. Зусиллями для збільшення та продовження життя гемоглобіну є також додавання глутаральдегіду або діаспірину до полімеризації ланцюгів глобіну. Побічна дія розчинів гемоглобіну також включає токсичну дію на серцево-судинну систему. Вільні тетрамери гемоглобіну пов'язують оксид азоту (NO) з ендотелію судин, що забезпечує розширення судин при фізіологічних обставинах. Це спричиняє звуження судин судин із підвищенням артеріального тиску та зменшенням серцевого викиду (2).

На сьогоднішній день проводились клінічні випробування з різними розчинами гемоглобіну. Вони були напр. препарати, виготовлені з гемоглобіну людини PolyHeme (Northfield, США) та HemoLink (Hemosol, Канада), які не дали бажаних результатів. Випущений лише Hemopure (Biopure, США), модифікований бичачий гемоглобін. Вперше він був дозволений на практиці в Південній Африці як альтернативний препарат для переливання для хірургії дорослих. Більш доброзичливий підхід у цій країні зумовлений високим рівнем захворюваності на СНІД серед населення, а отже, і вищим ризиком передачі ВІЛ донорською кров’ю. На відміну від цього, в Європі препарат не застосовували через ризик передачі BSE (губчаста енцефалопатія великої рогатої худоби). Новіший продукт Hemospan (Sangart, США) містить гемоглобін людини, кон'югований з малеїмідом, і обробляється поліетиленгліколем. Перевагою є його довша стійкість у циркуляції, але в основному це не відповідає NO. Подібними властивостями володіє бичачий гемоглобін OxyVita (OxyVita, США).

Одним із способів поліпшення властивостей циркулюючого гемоглобіну є створення синтетичних еритроцитів. Оброблений піридоксал-5-фосфатом гемоглобін запечатують у ліпідні капсули, утворюючи стабільний продукт. «Капсуляція» захищає нирки від пошкодження вільним гемоглобіном. Крім того, такі ферменти, як супероксиддисмутаза та каталаза, можуть бути включені в мембранні ліпосоми для запобігання потенційному пошкодженню кисневими радикалами.

Рекомбінантний гемоглобін людини. Гемоглобін людини може синтезуватися за допомогою генно-інженерних бактерій, дріжджів або рослинних клітин. Рекомбінантний гемоглобін має подібні властивості з нативним гемоглобіном. При приготуванні цього гемоглобіну властивості нормального гемоглобіну були «покращені», змінивши порядок деяких амінокислот у ланцюзі, тим самим запобігаючи молекулярній дисоціації в циркуляції та досягаючи задовільних результатів із зв’язуванням кисню з молекулою. Проводиться робота з виробництва гемоглобіну зі зміненим спорідненістю до NO для запобігання небажаної транзиторної гіпертонічної реакції після введення.

Перший рекомбінантний гемоглобін був вироблений в США, напр. Препарат Optro (Бакстер, США). Геноміка та замінники крові для Європи 21 століття (EuroBloodSubstitutes) продовжують у цьому напрямку. Технологічна основа створення нового гему та інших компонентів замінників крові на генетично модифікованих мікроорганізмах все ще вдосконалюється. Переваги рекомбінантного гемоглобіну незаперечні: вони не передають віруси, не забруднюються залишками еритроцитарної строми, їх можна виробляти постійно та регулярно, їх можна виробляти відповідно до конкретних вимог. Попереднім недоліком цих продуктів є їх висока ціна.

2. Емульсії з високим вмістом фтору (перфторхімічні емульсії)

Це органічні сполуки, в яких атоми водню заміщені фтором. Вони не поєднуються з будь-якими іншими речовинами через сильний зв’язок між вуглецем та фтором. Дихальні гази добре розчиняються в перфторхімічних речовинах, утримуючи до 45% кисню з повітря при 37 ° С. Крива дисоціації кисню має лінійну форму на відміну від сигмовидної кривої цільної крові здорових людей. Оскільки перфторхімікати не змішуються з водою або кров’ю, перед використанням їх потрібно перетворити в емульсії. Крім того, до них додаються різні речовини, такі як антибіотики, вітаміни, мінерали та поживні речовини. Після внутрішньосудинного введення та доставки кисню краплі емульсії (розміром приблизно 0,2 мкм) потрапляють у макрофаги або можуть видихатися. Перевага емульсій полягає в тому, що краплі, що містять кисень, досягають навіть найтонших капілярів, де напр. вони не отримують еритроцитів через їх розмір.

Перші емульсії почали вироблятися в 1970-х роках. Це було напр. Флуозол, що походить з Японії та аналогічний Перфторан з Росії. Продукти використовувались головним чином для лікування важкої анемії, геморагічного шоку або серцево-судинної хірургії. Після численних клінічних випробувань Флуозол був схвалений для застосування в США Американським комітетом з контролю за продуктами та ліками, але лише у пацієнтів групи ризику та в обмежених кількостях. Застосовувався в основному в реконструктивній серцево-судинній хірургії. Тим часом були розроблені інші вдосконалені версії препарату. Вони являють собою більш концентровану емульсію, яка вміщує більше кисню, є більш стабільною, тому її можна зберігати навіть при кімнатній температурі (1).

Друге покоління концентрованих фторуглеродних емульсій - це кисень. (Alliance Pharmaceutical Corporation, Сан-Дієго). Це 60% перфлубронна емульсія з 4% вмістом фосфоліпідів яєчного жовтка. Емульсія стабільна протягом року при кімнатній температурі та має період напіввиведення до чотирьох днів після введення. Кисень тестували на великих групах пацієнтів. Комбінація введення емульсії разом з інгаляцією кисню виявилася успішною, головним чином у зменшенні переливання крові донорами крові, а також аутологічної крові (5).

Ідеальною заміною еритроцитів будуть еритроцити, вирощені зі стовбурових клітин. Хоча успіхи, досягнуті в цій галузі, є багатообіцяючими, перешкодою є їх непропорційно висока ціна. Подібно до пуповинної крові. Інші маніпуляції з гемоглобіном включають дендримери та біологічно розкладаються міцели (інкапсульований рекомбінантний гемоглобін) та нову речовину гемеритрин. Військова медична промисловість проводить експерименти з висушеною кров’ю, яку перед введенням розбавляють водою.

Розробка кисневих препаратів триває, але в основному вимагає подальших клінічних випробувань. Це одна з найдинамічніших, найперспективніших та економічно найцікавіших галузей медичної техніки, і цілком ймовірно, що в майбутньому її можна буде використовувати не тільки при переливанні крові, а й в інших біомедичних дисциплінах.