Разработка и применение кровезаменителей

o растворы модифицированного гемоглобина (МГ),

o эмульсии перфторуглеродов (ПФУ). Эти вещества, замещая основную функцию крови - кислородтранспортную, имеют ряд преимуществ:

o универсальны,

o не требуют изосерологического подбора,

o практически безопасны в отношении переноса инфекций,

o имеют длительный срок годности,

o их можно накапливать в больших количествах и применять немедленно.

Малый размер частиц ПФУ и молекул МГ обеспечивает доставку кислорода к клеткам ишемизированных тканей через резко суженные капилляры в условиях нарушенного микрокровотока. Существует несколько областей возможного клинического применения КЗПК:

o при обширных операциях в сердечно-сосудистой хирургии, в травматологии, ортопедии и пр., для уменьшения потребности в аллогенной крови;

o в экстренных ситуациях при восполнении острой кровопотери, когда нет времени и возможности серологического подбора крови или вообще нет доступа к ее запасам;

o в качестве компонента программы лечения апластической и гемолитической анемии;

o при нарушениях микроциркуляции, уменьшающих эффективность трансфузии эритроцитных компонентов;

o при консервировании органов и тканей;

o у пациентов, отказывающихся по религиозным соображениям от переливания крови и ее компонентов.

Препараты на основе МГ: Единственным в мире КЗПК на основе МГ, успешно прошедшим клинические испытания и разрешенным к медицинскому применению (декабрь 1998), является российский препарат "Геленпол" на основе полимеризованного гемоглобина человека. Препарат создан сотрудниками Российского НИИ гематологии и трансфузиологии МЗ РФ и НИИ высокомолекулярных соединений РАН.

С июня 1997 года в клинике неотложной хирургии ВМедА проводится клиническое изучение Геленпола. К настоящему времени препарат использован у 79 больных при лечении геморрагического шока, для коррекции интраоперационной кровопотери, до- и послеоперационной анемии.

Геленпол вводили внутривенно, струйно или капельно, в объеме 1-5 доз препарата в до-, послеоперационном периоде, а также во время хирургического вмешательства. У ряда больных подобные инфузии повторяли в течение лечения 4-6 раз. Проводимый мониторинг показал, что Геленпол

o хорошо переносится и не вызывает побочных эффектов,

o обеспечивает нормализацию гемодинамических показателей,

o улучшает работу сердца,

o уменьшает степень анемии,

o увеличивает степень насыщения гемоглобина артериальной и венозной (с 32 до 44 мм рт.ст.) крови О₂,

o улучшает микроциркуляцию.

2.3.1 ГЕЛЕНПОЛ

o Молекулярная масса 150-260 кД,

o рО₂ равняется 28 торр,

o период полувыведения - 8-14 часов.

o одна лечебная доза кровезаменителя (в лиофильно высушенной форме) содержит 4 г гемоглобина; в качестве стабилизаторов и антиокислителей используются глюкоза и аскорбиновая кислота.

Инфузия Геленпола увеличивала содержание гемоглобина в циркулирующей крови (в среднем, с 68 до 88 г/л) и ретикулоцитов. Применение препарата позволило в 1.5-2 раза уменьшить объем трансфузии крови и эритрокомпонентов.

Перспективными направления дальнейших разработок препаратов на основе МГ являются:

o создание комплексов МГ с ферментами ангиоксидангной защиты (каталазой и супероксиддисмутазой) для предупреждения реперфузионного синдрома;

o моделирование эритроцита - изыскание стабильных форм инкапсулированного гемоглобина, заключенного вместе с компонентами своего естественного микроокружения в липосомы либо в проницаемые для продуктов метаболизма нанокапсулы из биодеградируемого материала.

2.3.2 ПЕРФТОРУГЛЕВОДОРОДЫ

Свойства перфторуглеродов: Знаменитый химик Дж. Саймонc назвал их "веществами с алмазными сердцами и шкурой носорога". Твердые фторорганические соединения (например, тефлон) более устойчивы к действию концентрированных кислот, щелочей и других реагентов, чем благородные металлы - золото или даже платина.

Однако биологов заинтересовала не только их химическая устойчивость, но и невероятная способность жидких перфторуглеродов растворять газы. Для иллюстрации приведу два, ставшие теперь классическими эксперимента, которые привлекли к этому классу соединений внимание разработчиков газотранспортных кровезаменителей.

В 1962 г. в журнале "Nature" И. Килстра опубликовал статью под сенсационным названием "Мышь как рыба". Он показал, что мышь может оставаться живой, будучи погруженной в физиологический раствор, который под повышенным давлением насыщается кислородом.

Четыре года спустя Л. Кларк и Ф. Голлан обнаружили, что такой же эффект можно получить при нормальном атмосферном давлении, если вместо воды применить жидкий перфторуглерод. Как бывает со всяким тонущим животным, легкие крысы наполнялись жидкостью, и она погружалась на дно стакана, но к великому удивлению продолжала дышать. В опытах Кларка она дышала до 10 минут. Затем крысу вынимали, удаляли из нее жидкость, после чего она жила два-три дня. Кларк считал, что крысы погибали от воспаления легких.

У нас этот эксперимент был повторен на мышах. В наших опытах они не выдерживали столь длительного пребывания под слоем жидкости. Перфторуглероды в 2 раза тяжелее воды и в 1000 раз тяжелее воздуха, поэтому мускулатура диафрагмы легких мыши не способна долго выдерживать подобную нагрузку.

Однако принудительное прокачивание через легкие может позволить животному довольно долго дышать такой жидкостью. И все же массированная подача чистых перфторуглеродов в легкие не проходит бесследно (как стало ясно после создания перфторана, чистые перфторуглероды модифицируют мембраны клеток альвеол). Чтобы избежать последствий, необходимо готовить специальные эмульгированные смеси из разных перфторуглеродов. Тем не менее столь наглядная демонстрация их газотранспортных свойств сразу привела к идее использовать перфторуглероды как кровезаменители.

В начале 80-х годов мы провели эксперимент со свободноплавающими инфузориями - тетрахименами. Эти инфузории обладают окситаксисом. Поскольку вода плохо растворяет кислород, они периодически поднимаются к поверхностному слою за глотком кислорода, образуя при этом биоконвекционные потоки любопытной формы.

Измерение кислорода в кювете с водой глубиной 3 см при концентрации тетрахимен 2х10⁵ клеток/мл показало, что в придонном слое содержится не более 1%, в центре кюветы около 5%, в самом верхнем слое - лишь около 10% растворенного кислорода по сравнению со средой без инфузорий.

Если кювету перевернуть и поместить в банку с жидким перфторуглеродом, рисунок траекторий меняется, так как теперь кислород поступает в воду из перфторуглерода. Тетрахимены не всплывают наверх, а двигаются по дну на границе раздела "вода-перфторуглерод".

Этот эксперимент, как и эксперимент с мышью-утопленницей, показал, что различные организмы - от инфузорий до млекопитающих - могут усваивать кислород, отдаваемый перфторуглеродом. Так началась история его использования для газотранспорта в биосистемах, завершившаяся созданием так называемой "голубой крови" - газотранспортной эмульсии для внутривенного введения.

Между прочим, в геральдике голубой цвет означает величие, красоту и ясность. Отсюда и выражение - "человек голубых кровей", знаменующее принадлежность к древнему аристократическому роду. Однако голубая кровь - это не миф. Реальная, а не искусственная кровь голубого цвета (как, впрочем, кровь и других цветов и оттенков) встречается в природе, но не как признак аристократии.

Голубая кровь у многих обитателей морей: головоногих моллюсков (Cephalopoda, Polyplacophara) - кальмаров, каракатиц, боко-нервных моллюсков; у ракообразных (Crustacea), многоножек (Myriapoda) и паукообразных (Chelicerata). Эта кровь, в отличие от красного железосодержащего гемоглобина человека, обладает медносодержащим комплексом голубого цвета - гемоцианином.

Однако журналистское название препарата "Перфторан" - "голубая кровь" - не имеет отношения к гемоцианину. Перфторан -эмульсия из перфторуглеродных частичек размером 0.05-0.1 мкм - на просвет голубоватого оттенка, но механизм появления этой окраски скорее позволяет сравнивать препарат не с голубой кровью моллюсков, а с голубым небом. Оттенок препарата связан с рассеянием белого света малыми частицами, так же объясняется и голубизна неба: взвешенные в воздухе мелкие частицы преломляют солнечные лучи, что и воспринимается как голубой цвет неба.

У истоков создания препарата "перфторан". Перфторан разработан большим коллективом специалистов. Среди тех, кто внес вклад в его создание, особого упоминания требуют два имени -академик, генерал-майор-инженер Иван Людвигович Кнунянц и профессор, доктор медицинских наук Феликс Федорович Белоярцев.

Эти два человека находились у истоков формирования крупномасштабной отечественной программы "Перфторуглероды в биологии и медицине (1980-1985 )", реализация которой в конечном итоге и привела к созданию препарата. К сожалению, оба ушли из жизни, начав исследования, но не увидев их результат.

Однако судьбы этих людей разные. Если И.Л. Кнунянц - родоначальник отечественной школы фтороргаников - занялся проблемой кровезаменителей на закате научной карьеры, когда ему было уже более 70 лет, то Ф.Ф. Белоярцеву было только 37, но и у него за плечами уже имелись заслуги, выделявшие его из среды сверстников: потомственный врач, выпускник и гордость Астраханского медицинского института, автор нескольких книг по анестезиологии, участник бригады хирургов, оперировавшей М.В. Келдыша и руководимой известным М. Дебеки.

В 34 года Ф.Ф. Белоярцев стал доктором медицинских наук (случай в медицине нечастый), в 35 - заведующим отделением одного из известных клинических учреждений России - Института сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, в 38 лет - заведующим лабораторией медицинской биофизики Института биологической физики АН СССР в Пущине. Здесь и началось по-настоящему его увлечение медицинскими применениями перфторуглеродов и работа над созданием газотранспортных эмульсий.

Вклад И.Л. Кунянца в различные области химической науки, как и в фармакологию, уже был хорошо известен и оценен Ленинской премией и несколькими Государственными премиями.

В разное время, начиная с 30-х годов, им или при его непосредственном участии были созданы противомалярийные препараты - плазмохин и акрихин, предшественник витамина B₁ - "лактон Кнунянца", противораковый препарат - лофенал и многие другие химические продукты, не имеющие отношения к медицине, но необходимые для машиностроения, космической и военной техники. Для Ф.Ф. Белоярцева перфторуглеродный газотранспортный кровезаменитель был первенцем, целью и страстью его жизни.

Именно поэтому, когда в 1985 г. на голову Ф.Ф. Белоярцева обрушился шквал нелепых обвинений и он впервые столкнулся с действиями правоохранительной системы тоталитарного государства, клеветой и обысками, он, не выдержав травли, покончил с собой.

Людям старшего поколения хорошо памятна история "голубой крови" в период с 1982 по 1990 г., когда массовая печать была заполнена публикациями на эту тему. Исследования по созданию отечественного перфторуглеродного кровезаменителя искусственно были задержаны почти на шесть лет, что в конечном итоге стоило нашей стране научного и коммерческого приоритета в этой области фармакологии.

2.3.3 СВОЙСТА ПЕРФТОРАНА

Фармакологическое действие. Плазмозамещающее средство с газотранспортной функцией на основе перфторорганических соединений - перфтордекалина и перфторметилциклогексилпиперидина в соотношении 2:1. Газотранспортная функция обусловлена их высокой способностью растворять кислород (40 об.%, в эмульсии - 7 об.%), очень высокой скоростью растворения и отдачи кислорода и, по сравнению с эритроцитами, большой поверхностью газообмена (в 100 мл крови суммарная поверхность эритроцитов равна 70 кв.м., в 100 мл перфторана суммарная поверхность частиц - 847 кв.м.), что обусловливает значительное увеличение скорости диффузии кислорода.

За счет субмикронного размера частиц эмульсии (средний размер - 0.07 мкм) обеспечивается хорошее снабжение кислородом ишемизированных участков ткани, а также участков с обедненной сосудистой сетью и зон значительной гипертрофии. Проксанол - ПАВ, стабилизатор эмульсии; улучшает реологические свойства крови, повышая ее текучесть и снижая вязкость. Увеличивая поверхностный заряд эритроцитов, предотвращает их агрегацию и улучшает микроциркуляцию. Обладает полифункциональным действием: улучшает газообмен и метаболизм на уровне тканей; повышает кислородный транспорт крови; улучшает кровоток и периферическую микроциркуляцию; восстанавливает центральную гемодинамику; обладает протекторным действием на миокард; сорбционными и диуретическими свойствами.

Основными аспектами действия Перфторана являются следующие: 1. Улучшение доставки кислорода из альвеол к эритроцитам и от эритроцитов к тканям. 2. Улучшение метаболизма и газообмена на уровне тканей. 3. Восстановление центральной гемодинамики. 4. Улучшение кровотока вплоть до периферической микроциркуляции. 5. Отчетливый кардиопротекторный эффект. 6. Активация детоксицирующей функции печени. 7. Мембраностабилизирующий эффект. 8. Сорбционные и диуретические свойства. 9. Иммуномодулирующее действие.

Среди перечисленных выше эффектов Перфторана первые пять обнаруживают отчетливую связь с газотранспортными свойствами эмульсии. По этим параметрам эффекты кровезаменителей на основе перфторуглеродов и на основе модифицированного гемоглобина функционально сходны. В то же время последние четыре функции перфторуглеродных эмульсий практически не свойственны гемоглобиновым кровезаменителям.

Показания к применению: В качестве кровезаменителя с функцией переноса кислорода и углекислого газа для уменьшения затрат донорской крови и эритроцитарной массы как противошоковое, противоишемическое и кардиопротекторное средство в критических ситуациях:

· шок любого происхождения (травматический, геморрагический, ожоговый, кардиогенный, инфекционно-токсический);

· коматозные состояния различного генеза (мозговая кома вследствие ЧМТ, ОНМК; печеночная кома как итог вирусного или токсического гепатита, цирроза печени; почечная кома в результате острой или хронической почечной недостаточности);

· кровопотеря, как острая, так и хроническая, сопровождающаяся выраженной гиповолемией;

· гнойно-септические состояния с одновременной мощной антибактериальной терапией, дренированием и санацией очагов инфекции. эмболии (тромбоэмболии, жировые эмболии),

· ДВС-синдром, респираторный дистресс-синдром, как угроза развития, так и уже развившиеся состояния;

· ожоговая болезнь.

· Сочетанные политравмы, приводящие к развитию той или иной ургентной ситуации.

· Операции на открытом сердце (с применением АИКа для кардиоплегии при реконструктивных операциях на сердце и сосудах)

· В трансплантологии для защиты донорских органов до, во время и после пересадки.

В клинике внутренних болезней:

· у кардиологических больных (в острой стадии инфаркта миокарда);

· при сосудистых и воспалительных заболеваниях головного мозга;

· при сосудистых облитерирующих заболеваниях конечностей;

· при заболеваниях ЖКТ (эрозивные гастродуодениты, язвенная болезнь желудка и 12ПК, массивные, плохо поддающиеся общепринятой консервативной терапии).

Инфекционные заболевания, тяжелое осложненное течение (гепатиты, тифы, лихорадки, менинго-энцефалиты), СПИД. Психиатрия (купирование белой горячки и острых психозов). Онкология (как во время оперативного лечения, так и для снижения неблагоприятных последствий лучевой и химиотерапии). Токсикология (при отравлении нейротропными ядами для уменьшения явлений эндотоксикоза). Местное применение: регионарные перфузии; лаваж легких; промывание трофических, гнойных и ожоговых ран; орошение шейки матки; per os и через зонд при эрозивных гастритах и массивных язвах 12ПК; промывание плевральной и брюшной полостей во время оперативного лечения.

Побочные эффекты: Возможны аллергические реакции (крапивница, кожный зуд, покраснение кожных покровов), учащение пульса, снижение артериального давления, повышение температуры, головная боль, боли за грудиной и в поясничной области, затруднение дыхания, анафилактоидные реакции. В случае возникновения этих реакций или осложнений следует немедленно прекратить инфузию и, не вынимая иглы из вены, ввести, в зависимости от клинической картины, десенсибилизирующие, кардиотонические, глюкокортикостероидные, вазопрессорные и другие лекарственные средства, применяемые в терапии анафилактического шока.

Если больному не проводится премедикация и наркоз, то перед введением основного количества препарата необходима постановка биологической пробы: после введения первых 5-30 капель перфторана делают перерыв на 15-20 минут для выявления возможных анафилактоидных реакций. При отсутствии последних продолжают вливание в произвольном темпе, в среднем со скоростью 40-60 капель в 1 минуту.

При введении тест-дозы возможно появление головной боли, головокружения, болей за грудиной, затруднения дыхания, покашливания, болей в поясничной области, зуда, озноба, гиперемии лица, учащения пульса, снижения АД. Если эти явления не проходят самопроизвольно в течение 10-15 минут, то дальнейшее введение препарата отменяют или при необходимости продолжают введение под прикрытием противоаллергических, седативных, кардиотонических средств.

При слабо выраженной спонтанно преходящей в течение 10-15 минут сосудистой вазомоторной реакции в виде незначительного покраснения кожи, легкой сыпи, почесывания носа, головокружения, умеренной тахикардии до 90 ударов в 1 минуту, введение препарата можно продолжать.

Противопоказания: Гиперчувствительность, гемофилия; аллергические заболевания; системные заболевания соединительной ткани; При беременности препарат можно применять только по жизненным показаниям.

Взаимодействие: Совместим с донорской кровью, растворами альбумина, декстрозы, антибиотиков, 0.9% раствором NaCl, плазмозамещающими растворами, имеющими в основе электролитный состав и не поддерживающими коллоидно-осмотическое давление. Плазмозамещающие растворы, поддерживающие коллоидно-осмотическое давление (препараты декстрана и гидроксиэтилкрахмала), полиглюкин и реополиглюкин способствуют резкому укрупнению среднего размера частиц эмульсии и изменяют ее биологические и физико-химические свойства. При необходимости указанные растворы следует вводить в другую вену или в эту же, но после окончания инфузии перфторана

2.3.4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРЕПАРАТОВ

Наш опыт применения в условиях одной клиники различных КЗПК - раствора полигемоглобина (Геленпол) и эмульсии ПФУ (Перфторан) позволяет сравнить возможность и эффективность их применения.

Перфторан чаще использовали по неотложным показаниям (72.8%), а Геленпол - в плановом порядке (58.3%). Это связано, в первую очередь, с тем, что препарат искусственного гемоглобина способен стимулировать гемопоэз и таким образом эффективен при лечении больных с хроническими анемиями и при подготовке больных к операции.

В то же время Перфторан начинали вводить во время оперативного вмешательства после устранения источника кровотечения и убежденности в надежности гемостаза. Это касалось как экстренных, так и плановых оперативных вмешательств. Чаще всего возникала необходимость в инфузиях Перфторана и Геленпола при острой кровопотере, сопровождавшейся геморрагическим шоком.

В таких случаях Перфторан был перелит 32.1 % больных, а Геленпол - 31.2%. Нередким показанием к применению КЗПК явилась интраоперационная кровопотеря. В ряде случаев препараты оказались эффективными для предупреждения декомпенсации функции жизненно важных органов и систем организма (например, при наличии постинфарктного кардиосклероза, хронических неспецифических заболеваниях легких, диффузных поражениях печени, а также при патологических изменениях мочевыделительной системы).

Имеющиеся у нас данные позволяют дифференцировать Перфторан и Геленпол по влиянию на функции различных систем организма (таблица). Установлено выраженное воздействие Перфторана на газотранспортную функцию крови, ее реологические свойства и микроциркуляцию.

Отмечена достаточно высокая эффективность его влияния на гемодинамику, иммунологическую реактивность организма, процессы перекисного окисления липидов. В то же время Перфторан был нейтрален в отношении гемопоэза и свертывающей системы крови, мало участвовал в нормализации кислотно-основного состояния крови. Геленпол наибольший эффект оказывал на гемодинамику, усиливал гемопоэз и газотранспортную функцию крови. Однако Геленпол не влиял на иммунную реактивность организма, КОС крови, ее реологические свойства и микроциркуляцию.

Таблица. Сопоставление эффектов геленпола и перфторана

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б.А. Барышев "КРОВЕЗАМЕНИТЕЛИ", изд-во «Мир», М., 2000 г.

2. Справочник по переливанию крови и кровезаменителей, под ред. O. K. Гаврилова. М.. 1982;

3. Сидляров Д. П., "Гематология и трансфузиология", изд-во «Мир», 1983 г.

4. «Фармакология», В.Д. Соколова, изд-во «Колос», М., 1997 г.

5. http://perftoran.ru/ (Официальный сайт ОАО НПФ «Перфторан»)

Размещено на Allbest.ru