Обобщение
Днешната трансфузиология предоставя качествени и относително безопасни продукти за трансфузия. Въпреки това той има няколко недостатъка, като продължаващата нужда от подходящи и стабилни кръводарители, ограничената продължителност на живота на консервирана кръв, възможното предаване на инфекциозни заболявания чрез кръв, имунизация на пациенти с донорски антигени, човешки грешки при имунохематологични тестове и религиозни възражения за прилагане на кръв. Синтетична заместителна течност със същите свойства като кръвта би решила ситуацията. Развитието в тази област се развива в две посоки: разработването на формулировки на основата на хемоглобин и емулсии с високо съдържание на флуор.
ключови думи: трансфузионни продукти - заместители на основата на хемоглобин - емулсии с високо съдържание на флуор.
Lek Obz, 60, 2011, бр. 1, стр. 27 - 30

медицински

  • Viera FÁBRYOVÁ
  • Последните тенденции в развитието на кръвни заместители и кислородни терапевтични лекарства
  • Лек Обз, 60, 2011, 1, с. 27 - 30

Обобщение
Съвременното кръвопреливане е универсално практикувана и относително безопасна медицинска процедура, но има някои недостатъци на кръвта за кръвопреливане: нуждае се от човешки доброволци-донори, все по-трудно се набират и задържат донори, съхранение и транспортиране на кръвта, кратък срок на годност, потенциал за предаване на заразени с кръв инфекциозни агенти, имунологични усложнения, грешки в администрацията и религиозни възражения. Всички проблеми могат да бъдат решени чрез синтетична заместителна течност със същите свойства като червените клетки. Има два подхода към развиващите се кръвни заместители: разработването на течности на базата на хемоглобина и използването на емулсии, наречени перфлуорохимикали.
Ключови думи: трансфузионни компоненти - кръвни заместители на основата на хемоглобин - перфлуорохимични емулсии.

Лек Обз, 60, 2011, 1, с. 27 - 30 Различни видове кървене придружават човечеството през цялото му развитие. Независимо дали става дума за военни рани, кървене по време на раждане или различни заболявания, беше ясно, че с изтичаща кръв животът също напуска тялото. Ето защо от древни времена лекарите се опитват да заменят изтичащата кръв с животинска или човешка кръв. Повечето от тези опити бяха, разбира се, неуспешни.

Едва в началото на ХХ век той донася първите научни открития и изгражда трансфузиологията на научна основа. През 1901 г. К. Ландщайнер открива редовността на агрегирането на човешки кръвни клетки от определени човешки серуми и нарича това явление изоаглутинация. Според него той е разделил хората на 3 кръвни групи. Независимо от Landsteiner, J. Jánsky и W.L. Мос, който правилно е разделил хората на до 4 кръвни групи и по този начин е открил най-важната система от кръвни групи AB0 ​​(кръвни групи A, B, 0, AB). Оттогава имунохематологията се е развила до сегашната си форма. Откриването на антикоагулантния ефект на натриевия цитрат също решава проблема с кръвосъсирването при събиране. Добавянето на глюкоза към събраната кръв позволи на кръвта да бъде запазена и съхранена.

Съвременната трансфузиология днес осигурява кръв и производни на кръвта с голяма надеждност за пациенти, които се нуждаят от кръвопреливане. Трябва обаче да се спазват строги принципи на рационалната хемотерапия, т.е. j. всяко неиндикативно преливане е противопоказано. Кръв и кръвни производни трябва да се дават само на пациенти, за които друг вид лечение не е подходящ или други терапевтични възможности са изчерпани. Също така е необходимо индивидуално да се прецени границата на кръвните параметри (най-често хемоглобин или хематокрит), при която вече е необходимо да се прилага кръв. Понякога производни на кръвта се прилагат ненужно и собствените компенсаторни възможности на организма не се използват. И накрая, целта на съвременната трансфузионна терапия е да даде на пациента само необходимия му кръвен компонент.

Голямата полза от кръвопреливането в съвременната медицина е безспорна, но кръвопреливането има своите недостатъци. Те включват непрекъснатата нужда от подходящи и стабилни кръводарители, съхранение и транспортиране на кръв, ограничена продължителност на живота на кръвните кутии, потенциалния риск от предаване на инфекциозни заболявания, развитието на алоимунизация след прилагане на кръв, възможни грешки в подготовката на кръвта и религиозни предразсъдъци срещу кръвопреливания. От тези недостатъци главно два са на преден план.

1. Кръстосаното тестване и типизиране на антитела в имунохематологична лаборатория, въпреки всички предписания, не могат да предотвратят алоимунизация при реципиент на трансфузия, т.е. образуване на антитела срещу донорни антигени, открити в червените кръвни клетки, левкоцитите, тромбоцитите или плазмените протеини.
2. Вторият проблем е потенциалната опасност от предаване на инфекциозни микроби в прилагания кръвен препарат. Въпреки предписаните и непрекъснато подобряващи се тестове за откриване на инфекции, пренасяни с кръв, все още не е възможно да се установи предаване на инфекция в първите дни след даряването на кръв (т.нар. Сляп прозорец), когато антитела срещу инфекциозни микроби все още не са образувани.

Недостатък е също относително краткото време на изтичане на кръвни препарати, напр. в случай на месо от еритроцити, което е най-често използваният препарат за кръв, дори след добавяне на различни хранителни вещества, това е максимум 42 дни (обикновено обаче месото от еритроцити се прилага само в рамките на 35 дни след събирането). След изтичането на това време, трансфузионният продукт не може да се прилага и трябва да се изхвърли. По същия начин липсата на кръводарители е проблем, особено в определени моменти, когато, парадоксално, може да има по-голяма нужда от трансфузия (лято, грипен сезон). Напр. в САЩ годишното увеличение на доброволните кръводарители е 2-3%, въпреки че в зависимост от консумацията на кръв и кръвни продукти при все по-взискателни медицински процедури, ще е необходимо увеличение от 6-8 процента.

Все още има глас от страна на клиницистите за негативните ефекти от кръвопреливането (3, 6). В ендемичните райони има нарастващ риск от предаване на болести като приони, ХИВ и малария. Други усложнения включват претоварване на кръвообращението, особено при пациенти в напреднала възраст, и опасно увреждане на белите дробове, реакция на остро нараняване на белите дробове (TRALI), свързана с трансферин. С нарастващия брой трансфузии се увеличава рискът от заболеваемост и смъртност, увеличава се престоят в интензивното отделение и в отделенията, септицемия, исхемични събития, тромбоемболия, мултиорганна недостатъчност или синдром на остър респираторен дистрес. По-специално, рискът от тези събития се увеличава при оперирани пациенти и пациенти с рак.

Синтетична заместителна течност със същите свойства като кръвта би решила проблемите. Такъв кръвен заместител трябва да бъде стабилен за дълго време при стайна температура, няма да има риск от болести, пренасяни по кръвен път, не би причинил производството на антитела, не би изисквал имунохематологични тестове и по друг начин няма да навреди на организма ( 4). По-специално обаче, той винаги ще бъде на разположение в критични клинични ситуации, като голяма загуба на кръв по време на операция или нараняване, шок, заместване на кръв при пациенти с редки кръвни групи и тежки хемолитични анемии, имунизирани пациенти и отхвърляне на кръв по религиозни причини (свидетели ). Йехова). Особен интерес за производството на идеален заместител на кръвта представляват въоръжените сили, организациите за гражданска защита, организации, подпомагащи природни бедствия и др.

1. Разработване на препарати на основата на хемоглобин, включително капсулиран хемоглобин (микрокапсулиран хемоглобин) и развитие на рекомбинантен хемоглобин.
2. Използването на емулсии с високо съдържание на флуор, т.нар перфлуорохимични емулсии (флуоровъглеводороди).

1. Заместители на основата на хемоглобин

Много внимание се отделя на самия хемоглобин. Това е естествено и достъпно вещество за организма. Източникът може да бъде хемоглобин, получен от кутии с еритроцитна маса с изтекъл срок на годност. С подобряването на организацията на работа, производствените процеси и съхранението на кръвни кутии обаче има все по-малко продукти с изтекъл срок на годност. Като алтернатива на човешкия хемоглобин може да се използва животински хемоглобин, който за щастие не е мощен имуноген.

Изследванията с разтвори на хемоглобин обаче са открили няколко недостатъка, напр. нефротоксичност, причинена от остатъци на мембраната на еритроцитите и димери на хемоглобина в резултат на разцепване на оригиналния тетрамер. Чрез пречистване и стабилизиране на разтворите този недостатък е частично преодолян.

Друг проблем е, че хемоглобинът губи способността да свързва макроергичен фосфат 2,3-дифосфоглицерат (2,3-DPG) при освобождаване от мембраната на еритроцитите. Този макроергичен фосфат е от съществено значение за освобождаването на кислород от хемоглобина в тъканите. При негово отсъствие кислородът се свързва плътно с хемоглобина, не се освобождава от връзката и кривата на дисоциация на кислорода се измества вляво. Този проблем също е разрешен, когато 2,3-DPG е заменен с пиридоксал-5-фосфат (аналог на 2,3-DPG), което намалява повишения афинитет на кислород към хемоглобина за.

И накрая, разтворите на хемоглобина имат ниска стабилност, бързо се разпадат на малки фрагменти и се екскретират през бъбреците няколко часа след приложението. За да се предотврати дисоциацията на молекулата, се използват няколко метода за стабилизиране на хемоглобиновия тетрамер. Те осигуряват кръстосано свързване между отделните хемоглобинови вериги, по-силна връзка между α- и β-веригите, което в същото време намалява кислородния афинитет на хемоглобина. Освен това това е полимеризация, свързването на няколко молекули хемоглобин заедно, като по този начин се увеличава теглото на комплекса от обичайното молекулно тегло от 64,5 kDa на 500 kDa. Ползата е забавената бъбречна екскреция на хемоглобина.

Друга възможност е да се увеличи молекулата на хемоглобина чрез конюгация, напр. пегилиране (добавяне на полиетилен гликол), където размерът на молекулата се увеличава от 3 nm до 15 nm. Усилията за увеличаване и удължаване на живота на хемоглобина също са направени чрез добавяне на глутаралдехид или диаспирин за полимеризиране на глобиновите вериги. Неблагоприятните ефекти на разтворите на хемоглобина включват и токсичен ефект върху сърдечно-съдовата система. Свободните хемоглобинови тетрамери свързват азотен оксид (NO) от съдовия ендотел, който осигурява вазодилатация при физиологични обстоятелства. Това причинява вазоконстрикция на кръвоносните съдове с повишаване на кръвното налягане и намаляване на сърдечния дебит (2).

Към днешна дата са проведени клинични изпитвания с различни разтвори на хемоглобин. Те бяха напр. препарати, направени от човешки хемоглобин PolyHeme (Northfield, САЩ) и HemoLink (Hemosol, Канада), които не дадоха желаните резултати. Пуснат е само Hemopure (Biopure, САЩ), модифициран говежди хемоглобин. За първи път е разрешен на практика в Южна Африка като алтернативно лекарство за преливане за хирургия при възрастни. По-добронамерен подход в тази страна се дължи на високата честота на СПИН сред населението и по този начин на по-високия риск от предаване на ХИВ чрез донорска кръв. За разлика от това, в Европа продуктът не е използван поради риск от предаване на СЕГ (спонгиформна енцефалопатия по говедата). По-новият продукт Hemospan (Sangart, САЩ) съдържа човешки хемоглобин, конюгиран с малеимид и се третира с полиетилен гликол. Предимството е по-продължителното му постоянство в циркулацията, но основно не следва NO. Говеждият хемоглобин OxyVita има подобни свойства (OxyVita, САЩ).

Един от начините за подобряване на свойствата на циркулиращия хемоглобин е създаването на синтетични червени кръвни клетки. Третираният с пиридоксал-5-фосфат хемоглобин се затваря в липидни капсули, за да образува стабилен продукт. "Капсулиране" предпазва бъбреците от увреждане от свободния хемоглобин. В допълнение, ензими като супероксиддисмутаза и каталаза могат да бъдат включени в мембранните липозоми, за да се предотврати потенциално увреждане на кислородните радикали.

Човешки рекомбинантен хемоглобин. Човешкият хемоглобин може да се синтезира от генетично модифицирани бактерии, дрожди или растителни клетки. Рекомбинантен хемоглобин има сходни свойства с естествения хемоглобин. При приготвянето на тези хемоглобини свойствата на нормалния хемоглобин се „подобряват“ чрез промяна на реда на някои аминокиселини във веригата, като по този начин се предотвратява молекулярната дисоциация в кръвообращението и се постигат задоволителни резултати с кислородно свързване с молекулата. Работи се по производството на хемоглобин с променен афинитет към NO, за да се предотврати нежелана преходна хипертонична реакция след приложение.

Първият рекомбинантен хемоглобин е произведен в САЩ, напр. Optro подготовка (Baxter, САЩ). Геномиката и кръвните заместители за Европа от 21-ви век (EuroBloodSubstitutes) продължават в тази линия. Технологичната основа за създаването на нов хем и други компоненти на заместители на кръвта върху генетично модифицирани микроорганизми все още се подобрява. Предимствата на рекомбинантен хемоглобин са безспорни: те не пренасят вируси, не са замърсени с остатъци от еритроцитни строми, могат да се произвеждат постоянно и редовно, могат да се произвеждат в съответствие със специфични изисквания. Предварителен недостатък на тези продукти е високата им цена.

2. Емулсии с високо съдържание на флуорид (перфлуорохимични емулсии)

Това са органични съединения, в които водородните атоми са заменени с флуор. Те не се комбинират с други вещества поради силните връзки между въглерод и флуор. Респираторните газове се разтварят добре в перфлуорохимикалите, задържайки до 45% кислород от въздуха при 37 ° С. Кривата на дисоциация на кислорода има линейна форма за разлика от сигмоидалната крива на цяла кръв на здрави индивиди. Тъй като перфлуорохимикалите не се смесват с вода или кръв, те трябва да бъдат превърнати в емулсии преди употреба. Освен това към тях се добавят различни вещества като антибиотици, витамини, минерали и хранителни вещества. След интраваскуларно приложение и доставка на кислород, капчици емулсия (с размер приблизително 0,2 микрона) влизат в макрофагите или могат да бъдат издишани. Предимството на емулсиите е, че съдържащите кислород капчици достигат и до най-тънките капиляри, където напр. те не получават еритроцити поради техния размер.

Първите емулсии започват да се произвеждат през 70-те години. Това беше напр. Флуозол с произход от Япония и подобен препарат Perftoran от Русия. Продуктите са използвани главно за лечение на тежка анемия, при хеморагичен шок или при сърдечно-съдови операции. След многобройни клинични изпитвания, Fluosol е одобрен за употреба в САЩ от Американския комитет по администриране на храните и лекарствата, но само при рискови пациенти и в ограничени количества. Използва се главно в реконструктивна сърдечно-съдова хирургия. Междувременно са разработени и други подобрени версии на препарата. Те представляват по-концентрирана емулсия, която може да абсорбира повече кислород, е по-стабилна, така че може да се съхранява дори при стайна температура (1).

Второто поколение концентрирани флуоровъглеродни емулсии е кислород. (Алианс фармацевтична корпорация, Сан Диего). Това е 60% перфлубронна емулсия с 4% съдържание на фосфолипиди от яйчен жълтък. Емулсията е стабилна една година при стайна температура и има период на полуразпад до четири дни след приложението. Кислородът е тестван върху големи групи пациенти. Комбинацията от приложение на емулсия с вдишване на кислород се оказа успешна, главно в хирургията, като по този начин намалява консумацията на трансфузии от кръводарители, но също така и автоложна кръв (5).

Идеален заместител на еритроцитите биха били еритроцитите, отгледани от стволови клетки. Въпреки че постигнатите успехи в тази област са обещаващи, пречка е тяхната несъразмерно висока цена. Подобно е с кръвта от пъпна връв. Други манипулации с хемоглобин включват дендримери и биоразградими мицели (капсулиран рекомбинантен хемоглобин) и новото вещество хемеритрин. Военномедицинската индустрия провежда експерименти със суха кръв, която се разрежда с вода преди приложение.

Разработването на кислородни лекарства продължава, но основно изисква по-нататъшни клинични изпитвания. Това е една от най-динамичните, най-обещаващите и икономически най-интересните области на медицинската технология и е вероятно в бъдеще да се използва не само при трансфузия, но и в други биомедицински дисциплини.