Искусственные переносчики кислорода как возможная альтернатива эритроцитов в клинической практике

Резюме

Инфузионная терапия предназначена для устранения нарушений микроциркуляции и восстановления адекватной оксигенации тканей. Искусственные переносчики кислорода, основанные на перфторуглероде или гемоглобине привлекательные альтернативы аллогенных эритроцитов. Есть много рисков, участвующие в аллогенных переливаний крови, и они включают в себя передачу инфекций, задержка послеоперационного заживления ран, переливания реакции, иммуномодуляцию и рецидива рака. Независимо от того, доступны ли для рутинного клинического использования искусственных переносчики кислорода, необходимы дальнейшие исследования, чтобы показать безопасность и эффективность этих веществ для клинической практики.

Ключевые слова: гемоглобин, анемия, кровь, переливание крови, кровезаменители.

Введение

Переливание крови является универсальной процедурой, которая используется в клинической и медицинской практике. За последние годы использование искусственных носителей кислорода получало много внимания. Причины этого были рост стоимости сбора и обработки крови, озабоченность общественности по поводу безопасности продуктов крови, осложнений от переливания крови, военных требований к увеличению объемов крови во время военных конфликтов. Искусственные переносчики кислорода — это синтетические растворы с способностью связывать, транспортировать и разгружать кислород.

В 1949 году Амберсон сообщил первый настой бесклеточного гемоглобина.

Идеальные характеристики для кровезаменителей являются свойства: сходство с природным гемоглобином с точки зрения транспортировки кислорода и двуокиси углерода и доставки; отсутствие почечной токсичности, стабильность при комнатной температуре; достаточно полураспада в обращении; длительный срок хранения; простота использования; нет перегрузки ретикулоэндотелиальной системы.

Развитие модифицированных растворов гемоглобина в 1980-х было улучшено, в них продукты показали стабильность и меньшим количеством побочных эффектов, носителей кислорода в артериальной крови на основе перфторуглеродов или на основе гемоглобина носителей кислорода альтернативы аллогенных эритроцитов.

Анемия

Она была известна в течение длительного времени, что нормальная подача кислорода и оксигенации тканей не зависят от нормальной концентрации гемоглобина. Первоначально анемия компенсирована увеличением сердечного выброса, который сначала, вызвается увеличением левого желудочка в более глубоких стадиях нормоволемической анемии, это сопровождается увеличением сердечной доставки кислорода к тканям.

Механизмы, участвующие в соответствии с требованиями оксигенации тканей включают повышенную экстракцию ткани кислорода, так что общее потребление кислорода тела первоначально остается в крайней степени анемии, количество кислорода, поставляемого в ткани становится недостаточным для удовлетворения их потребности в кислороде.

Искусственные кислородные перевозки

Альтернативы аллогенных эритроцитов были исследованы в попытке обойти неблагоприятные последствия, связанные с переливанием, которые включают передачу инфекций, задержка послеоперационного заживления ран, переливания реакции, переливания связанных с острым повреждением легких, иммуномодуляцию и потенциал для раковой заболеваемости, передачи вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) с помощью переливания крови составляет около один миллион к одному в 2,5 млн. единиц крови, а риск гепатита С является примерно один из 100 000 к одному в 350000 неинфекционных осложнений.

Некоторые методы, которые являются полезными для снижения были разработаны необходимостью аллогенных переливаний крови во время операции. Одной привлекательной альтернативой аллогенных эритроцитов является синтетические кровезаменители, которые могут быть применены независимо от группы крови, в настоящее время исследования в области кровезаменителей является центрирование на синтетически изготовленные перфторуглероды.

ПФУ — соединения фтора характеризуются высокой газорастворительной мощностью, низкой вязкостью. ПФУ практически не смешивается с водой и, следовательно, должен быть эмульгирован для внутривенного стабильной эмульсии 60% в настоящее время разрабатываются (58% бромид перфтороктил бромид и 2%) и, следовательно, относительно высокой концентрированной эмульсии, что клинически хорошо переносится теперь. ПФУ имеют чрезвычайно малый размер (0,2 мкм в диаметре). ПФУ не имеют кислорода — связывающие свойства гемоглобина, но выступают в качестве простых растворителей. Их кислородные кинетики характеризуются линейной зависимостью между парциальным давлением кислорода в артериальной крови и содержанием кислорода, количеством газа, когда парциальное давление кислорода в артериальной крови возрастает, количество кислорода переносимое ПФУ увеличивает кислородный релиз к тканям.

В настоящее время, метаболизм ПФУ у человека не полностью. Капли ПФУ эмульсионные быстро переходят в ретикулоэндотелиальную систему (РЭС). Это поглощение в РЭС определяет внутрисосудистый полураспад. В РЭС, капельки эмульсии постепенно разрушаются. ПФУ затем транспортируются в легкие. ПФУ эмульсии имеют побочные эффекты. Неблагоприятные эффекты включают: гриппоподобные симптомы и взаимодополняющие, и фагоцитарные. Симптомы гриппа переходное покраснение лица, боли в спине (особенно в период инфузии), вторичная к ВИЭ активации.

Преимущества ПФУ являются их низкая стоимость, длительный срок хранения (два года), отсутствие эффектов, малый размер и синтетическая природа (без возможности патогенов переливания). К недостаткам относятся симптомы гриппа, как, потребность в высокой кислородной концентрации, быстрое оформление плазмы и низкий потенциал за перенос кислорода.

Гемоглобин является очевидным кандидатом для замены крови, он имеет высокую способность переносить кислород. После того, как гемоглобинный фрагмент был удален из защитной среды мембраны эритроцитов, низкие концентрации 2,3 – дифосфоглицерата присутствуют. Эти причины диссоциации оксигемоглобина сдвигают кривую сдвига влево. Гемоглобин тетрамеры диссоциируют на их составные димеры, которые подвергаются быстрому устранению из организма через почки. Очищенная молекул гемоглобина химически модифицирована, чтобы увеличить их стабильность и модулировать кислород. Эти химические модификации включают внутримолекулярной крест – ссылки, полимеризации с использованием глутаральдегида или уплотнительную раффинозу, сопряжение полиэтиленгликоля.

В стадии разработки все имеют сосудистые полураспады в диапазоне от 18 до 24 часов, что является достаточным для наиболее интенсивной терапии. Большинство из них можно хранить при температуре 4?С или при комнатной температуре в течение 1–2 лет и ни один из них не требуют никакой формы совместимости. Внеклеточный гемоглобин обладает сильными сосудосуживающими свойствами. Основные механизмы, объясняющие это действие являются вывоз мусора оксида азота, дополненной выделение эндотелина и стимуляции рецепторов эндотелина.

Сотовый гемоглобин имеет онкотические свойства и увеличивает объем крови на величину больше, чем переливание. Это действие может быть полезно, когда расширение плазмы требуется в случаях ударной реанимации, но и может быть вредным при отсутствии гиповолемии. Гемоглобин имеет много побочных эффектов. Их вазоактивность увеличивает давление в легочной артерии и увеличивает системные и легочные сосудистые свободного от стромы гемоглобина результаты.

Для достижения эффективного сокращения РБК, переливания, должны быть пронизаны в течение длительного периода. Преимущества в том, что они увеличивают содержание кислорода в крови; есть хороший потенциал для перенос кислорода в физиологических уровнях; свободны от риска инфицирования; имеют небольшой размер. Недостатки в том, что их использование может привести к гипертонии, возможны почечные токсические эффекты, сепсис, цитотоксические эффекты.

Заключительные положения

Хотя заболеваемость, передаваемой ВИЧ, вирусом гепатита В и вирусом гепатита С, значительно сократилось с 1980 года, существует угроза новых или возникающих патогенов, таких как болезни Крейтцфельдта-Якоба (в том числе крупного рогатого скота губчатой энцефалопатией), вирус гепатита G, человеческий вирус Т-клеточного лейкоза, бактериальное загрязнение и корона (отвечает за тяжелого острого респираторного синдрома).

Потенциальные преимущества, предлагаемые перевозчиками кислорода включают универсальную совместимость, 59 лет срока хранения по сравнению с 42 дней для клеток крови, способность производить в больших количествах, производственный процесс, которые могут снизить риск инфекционных агентов, снижение зависимости от поставки донорской крови и альтернативой для пациентов, которые не будут принимать переливание эритроцитов.

ПФУ до сих пор не был лицензирован Национальным агентством по санитарному надзору для использования в Бразилии. В Соединенных Штатах, в пищевых продуктах и медикаментах прекратил использование.

Заключение

Риски, связанные с переливанием крови были хорошо описаны в литературе. Искусственные переносчики кислорода на шаг ближе к тому, чтобы клинически использоваться в организме человека. Независимо от того, доступны ли для рутинного клинического использования искусственные переносчики кислорода, необходимы дальнейшие исследования, чтобы показать безопасность и эффективность этих веществ для клинической практики.

Перечень ссылок:

1. Brunskill S, Prowse C, Garrioch M, et al. Blood substitutes for avoiding allogeneic blood transfusion. The Cochrane Library.

2. Henkel-Honke T, Oleck M. Artificial oxygen carriers: a current review. AANA J. 2007;75(3):205-11.

3. Amberson WR, Jennings JJ, Rhode CM. Clinical experience with hemoglobin-saline solutions. J Appl Physiol. 1949;1(7):469-89.

4. Nouwairi NS. The risks of blood transfusions and the shortage of supply leads to the quest for blood substitutes. AANA J. 2004;72(5):359-64

5. Creteur J, Vincent JL. Hemoglobin solutions. Crit Care Med. 2003;31(12 Suppl):S698-707.

6. Jahr JS, Walker V, Manoochehri K. Blood substitutes as pharmacotherapies in clinical practice. Curr Opin Anaesthesiol. 2007;20(4):325-30.

7. Pape A, Habler O. Alternatives to allogeneic blood transfusions. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2007;21(2):221-39.

8. Messmer KF. Acceptable hematocrit levels in surgical patients. World J Surg. 1987;11(1):41-6.

9. Spahn DR, Casutt M. Eliminating blood transfusions: new aspects and perspectives. Anesthesiology. 2000;93(1):242-55.

10. Habler OP, Messmer KF. The physiology of oxygen transport. Transfus Sci. 1997;18(3):425-35.

11. Cain SM. Oxygen delivery and uptake in dogs during anemic and hypoxic hypoxia. J Appl Physiol. 1977;42(2):228-34.

12. Carson JL, Duff A, Poses RM, et al. Effect of anaemia and cardiovascular disease on surgical mortality and morbidity. Lancet. 1996;348(9034):1055-60