Евгений Алексеевич Селиванов, Генрих Александрович Софронов, Михаил Дмитриевич Ханевич
РНИИ гематологии и трансфузиологии, ВМедА
Кровь и ее компоненты по-прежнему остаются опасными биологическими продуктами, способными быть источником гемотрансмиссивных болезней, причиной развития различных посттрансфузионных реакций и осложнений.
Заготовленная на консервирующих растворах кровь в процессе хранения подвергается существенным изменениям. В ней повышается содержание натрия, калия, аммиака, фосфатов и глюкозы, нарушается кислотно-щелочное равновесие,увеличивается сродство гемоглобина к кислороду, изменяются морфофункциональные свойства эритроцитов и происходит частичный их гемолиз, появляются микроагрегаты из клеточных элементов и др.
Период хранения крови, даже при использовании самых современных гемоконсервантов, небольшой. Уже в течение первых 10 суток хранения способность крови к транспорту кислорода существенно уменьшается. Во всем мире наблюдается сокращение числа доноров, что создает проблемы с обеспечением кровью и ее дериватами. Часто кровь и ее компоненты могут быть недоступны, особенно в экстремальных ситуациях. Альтернативой цельной крови могут быть кровезаменители-переносчики кислорода (КЗПК). В настоящее время интенсивно разрабатываются два направления в их создании:
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.
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.
Препараты на основе ПФУ
В отличие от гемоглобина, ПФУ не образуют химических соединений с кислородом, а растворяют его и другие газы согласно закону Генри. Эта связь — линейная, и степень растворения кислорода в ПФУ прямо пропорциональна его парциальному давлению (в отличие от сигмоидной кривой диссоциации оксигемоглобина).
История изучения ПФУ, как основы КЗПК, ведет свое начало от экспериментов Clark и Gollan. В 1960-х годах эти ученые показали возможность поддержания жизни мышей в жидкой перфторорганической среде, насыщенной кислородом.
ПФУ не метаболизируются в организме и считаются биологически инертными. Частицы внутривенно введенной эмульсии ПФУ быстро (в течение 4-12 часов) удаляются из сосудистого русла ретикуло-эндотелиальной системой, накапливаются в легких и селезенке с последующей экскрецией через дыхательные пути. Инфузии ПФУ в условиях кровопотери и гиповолемии:
o обеспечивают ткани кислородом,
o оказывают положительный эффект на центральную и периферическую гемодинамику, микроциркуляцию, кислотно-щелочное состояние, иммунную систему,
o обладают дезинтоксикационным, противовоспалительным свойствами и мембраностабилизирующим действием.
В нашей стране исследования по созданию КЗПК на основе эмульсий ПФУ проводились с 1970-х годов в Ленинградском и Центральном НИИ гематологии и переливания крови, Институте теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) АН СССР. К 1984 году в ИТЭБ был создан, а затем усовершенствован первый отечественный препарат, получивший название «Перфторан». В феврале 1996 года эмульсия Перфторан (фирма «Перфторан») зарегистрирована в РФ и разрешена для медицинского применения и промышленного выпуска.
Перфторан широко используется в различных областях клинической практики. Был апробирован в военной медицине при лечении боевой травмы.
Наш опыт применения Перфторана для восполнения кровопотери (внутривенное введение на фоне ингаляции смеси, обогащенной кислородом) показывает, что препарат:
o обеспечивает нормализацию гемодинамических показателей,
o улучшает работу сердца,
o увеличивает напряжение кислорода в смешанной венозной крови, что можно рассматривать как признак уменьшения гипоксии тканей (значения рvO2,не превышали физиологической нормы — 40-45 мм рт.ст., — при которой осуществляется полноценный газообмен между эритроцитами и тканями),
o улучшает микроциркуляцию и реологические свойства крови;
o улучшает состояние антиоксидантной
системы крови.
Использование Перфторана уменьшает расход донорской крови и ее компонентов в 1.5-2 раза.
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
| ПОКАЗАТЕЛИ | ПЕРФТОРАН | ГЕЛЕНПОЛ |
| Газотранспортная функция | +++ | ++ |
| Гемодинамический эффект | ++ | +++ |
| Гемопоэз | — | ++ |
| Кислотно-основное состояние крови | + | — |
| Иммунологическая реактивность организма | ++ | — |
| Процессы перекисного окисления липидов | ++ | + |
| Микроциркуляция и реологические свойства крови | +++ | — |
| Свертывающая система крови | — | + |
+++ — сильный эффект, ++ — средний эффект, + — слабый эффект, — — отсутствие эффекта
Клинические наблюдения, данные экспериментальных исследований и анализ литературы позволяют предполагать следующие механизмы лечебного действия КЗПК.
Геленпол:
o моделирует дыхательную функции эритроцитов и функции плазменных белков;
o повышает содержание гемоглобина в циркулирующей крови и его синтез;
o усиливает транспорт оксида азота (N0) и S-нитрозотиолов (SNO),
Перфторан:
o пассивный переносчик кислорода и углекислого газа пропорционально перепаду парциального давления соответствующего газа;
o усилитель потока кислорода и углекислого газа за счет увеличения их массопереноса, обусловленного повышенной растворимостью газов в ПФУ и возможностью свободного прохождения газов через частицы;
o демпфер (за счет образования дополнительной емкости для газов крови в плазме), создающий подпор для кислорода при его потреблении.
Препараты имеют как общие свойства, так и различия в действии, поэтому могут применяться раздельно и вместе, дополняя лечебный эффект друг друга. В условиях контролируемой интраоперационной кровопотери и возможности ведения пациента на смеси, обогащенной кислородом, эмульсии ПФУ, очевидно, предпочтительнее растворов МГ. В то же время для коррекции анемии в дооперационном и послеоперационном периодах целесообразно использовать Геленпол. Состояние исследований по проблеме создания КЗПК на основе МГ и эмульсий ПФУ создает уверенность в том, что эти инфузионные среды, моделирующие самую главную, кислородтранспортную функцию крови, уже в начале XXI века займут достойное место в различных программах, альтернативных применению донорской крови.