rezumat
Transfuziologia de astăzi oferă produse de transfuzie de calitate și relativ sigure. Cu toate acestea, are mai multe dezavantaje, cum ar fi nevoia continuă de donatori de sânge corespunzători și stabili, durata de viață limitată a sângelui conservat, posibila transmitere a bolilor infecțioase prin sânge, imunizarea pacienților cu antigeni donatori, erorile umane în testele imunohematologice și obiecțiile religioase la administrarea de sânge. Un lichid de înlocuire sintetic cu aceleași proprietăți ca sângele ar rezolva situația. Dezvoltările în acest domeniu se deplasează în două direcții: dezvoltarea formulărilor pe bază de hemoglobină și emulsii cu fluor mare.
Cuvinte cheie: produse de transfuzie - înlocuitori pe bază de hemoglobină - emulsii cu un conținut ridicat de fluor.
Lek Obz, 60, 2011, nr. 1, p. 27 - 30

orizont

  • Viera FÁBRYOVÁ
  • Tendințele recente în dezvoltarea substitutelor de sânge și a medicamentelor terapeutice cu oxigen
  • Lek Obz, 60, 2011, 1, p. 27 - 30

rezumat
Transfuzia modernă de sânge este o procedură medicală practicată universal și relativ sigură, dar există unele dintre dezavantajele sângelui pentru transfuzie: are nevoie de donatori voluntari umani, din ce în ce mai dificil de a recruta și reține donatorii, depozitarea și transportul sângelui, termen scurt de valabilitate, potențial să transmită agenți infecțioși transmisibili de sânge, complicații imunologice, erori de administrare și obiecții religioase. Toate problemele ar putea fi rezolvate de un lichid de substituție sintetic cu aceleași proprietăți ca celulele roșii. Există două abordări ale înlocuirii sângelui în curs de dezvoltare: dezvoltarea fluidelor bazate pe hemoglobină și utilizarea emulsiilor numite perfluorochimice.
Cuvinte cheie: componente transfuzate - înlocuitori de sânge pe bază de hemoglobină - emulsii perfluorochimice.

Lek Obz, 60, 2011, 1, p. 27 - 30 Diferite tipuri de sângerări însoțesc omenirea pe tot parcursul dezvoltării sale. Fie că au fost răni de război, sângerări în timpul nașterii sau diferite boli, era clar că odată cu scurgerea de sânge, viața a părăsit și corpul. Prin urmare, din cele mai vechi timpuri, medicii au încercat să înlocuiască sângele care scurgea cu sânge de animal sau sânge uman. Majoritatea acestor încercări au fost, desigur, nereușite.

Abia la începutul secolului al XX-lea a adus primele descoperiri științifice și a construit transfusiologia pe o bază științifică. În 1901, K. Landsteiner a descoperit regularitatea agregării celulelor sanguine umane de către anumite seruri umane și a numit acest fenomen izoaglutinare. Potrivit acestuia, el a împărțit oamenii în 3 grupe de sânge. Independent de Landsteiner, J. Jánsky și W.L. Moss, care a împărțit corect oamenii în până la 4 grupe de sânge și a descoperit astfel cel mai important sistem de grupe sanguine AB0 (grupele de sânge A, B, 0, AB). De atunci, imunohematologia a evoluat la forma sa actuală. Descoperirea efectului anticoagulant al citratului de sodiu a rezolvat și problema coagulării sângelui la colectare. Adăugarea de glucoză la sângele colectat a permis păstrarea și stocarea sângelui.

Transfuziologia modernă oferă astăzi sânge și derivați de sânge cu o mare fiabilitate pentru pacienții care necesită transfuzii de sânge. Cu toate acestea, ar trebui respectate principiile stricte ale hemoterapiei raționale, i. j. orice transfuzie neindicată este contraindicată. Sângele și derivații din sânge trebuie administrați numai pacienților pentru care un alt tip de tratament nu este adecvat sau au fost epuizate alte opțiuni terapeutice. De asemenea, este necesar să se ia în considerare în mod individual limita parametrilor sanguini (cel mai adesea hemoglobină sau hematocrit), la care este deja necesară administrarea sângelui. Uneori, derivații din sânge sunt administrați inutil și propriile posibilități compensatorii ale corpului nu sunt utilizate. În cele din urmă, scopul terapiei transfuzionale moderne este de a oferi pacientului doar componenta sanguină de care are nevoie.

Marele beneficiu al transfuziei în medicina de astăzi este incontestabil, totuși transfuziile de sânge au dezavantajele lor. Acestea includ nevoia continuă de donatori de sânge corespunzători și stabili, stocarea și transportul sângelui, durata de viață limitată a conservelor de sânge, riscul potențial de transmitere a bolilor infecțioase, dezvoltarea aloimunizării după administrarea de sânge, posibile erori în prepararea sângelui și prejudecăți religioase împotriva transfuzii. Dintre aceste dezavantaje, în principal două sunt în prim-plan.

1. Testarea încrucișată și tiparea anticorpilor într-un laborator de imunohematologie, în ciuda tuturor prescripțiilor, nu pot preveni aloimunizarea la un beneficiar de transfuzie, i. formarea de anticorpi împotriva antigenilor donatorilor găsiți pe celulele roșii din sânge, leucocite, trombocite sau proteine ​​plasmatice.
2. A doua problemă este pericolul potențial al transmiterii germenilor infecțioși în preparatul de sânge administrat. În ciuda testelor prescrise și îmbunătățite în mod constant pentru detectarea agenților infecțioși transmisibili din sânge, încă nu este posibil să se detecteze transmiterea infecției în primele zile după donarea de sânge (așa-numita fereastră oarbă), când anticorpii împotriva germenilor infecțioși nu s-au format încă.

Dezavantajul este, de asemenea, timpul de expirare relativ scurt al preparatelor din sânge, de ex. în cazul cărnii eritrocitare, care este cel mai frecvent utilizat produs sanguin, chiar și după adăugarea diferiților nutrienți, este de maximum 42 de zile (în mod normal, totuși, carnea eritrocitară se administrează numai în termen de 35 de zile de la recoltare). După acest timp, produsul de transfuzie nu poate fi administrat și trebuie aruncat. În mod similar, lipsa donatorilor de sânge este o problemă, mai ales în anumite momente în care, paradoxal, poate exista o nevoie mai mare de transfuzii (vară, sezon gripal). De exemplu. în SUA, creșterea anuală a donatorilor voluntari de sânge este de 2-3%, deși, în funcție de consumul de sânge și produse din sânge în proceduri medicale din ce în ce mai solicitante, ar fi necesară o creștere de 6-8%.

Există încă o voce din partea clinicienilor cu privire la efectele negative ale transfuziilor de sânge (3, 6). În zonele endemice, există un risc din ce în ce mai mare de a transmite boli precum prioni, HIV și malarie. Alte complicații includ supraîncărcarea circulatorie, în special la pacienții vârstnici, și leziuni pulmonare periculoase, reacția cu leziuni pulmonare acute asociate transferinei (TRALI). Odată cu creșterea numărului de transfuzii, crește riscul morbidității și mortalității, crește șederea în unitatea de terapie intensivă și în secții, septicemie, evenimente ischemice, tromboembolism, insuficiență multiorganică sau sindrom de detresă respiratorie acută la adulți. În special, riscul acestor evenimente este crescut la pacienții operați și la pacienții cu cancer.

Un lichid de înlocuire sintetic cu aceleași proprietăți ca sângele ar rezolva problemele. Un astfel de înlocuitor al sângelui ar trebui să fie stabil pentru o lungă perioadă de timp la temperatura camerei, nu ar exista riscul de boli transmisibile din sânge, nu ar provoca producerea de anticorpi, nu ar necesita teste imunohematologice și nu ar afecta altfel organismul ( 4). Cu toate acestea, în special, acesta ar fi întotdeauna disponibil în situații clinice critice, cum ar fi pierderi majore de sânge în timpul intervenției chirurgicale sau leziuni, șoc, înlocuirea sângelui la pacienții cu grupe sanguine rare și anemii hemolitice severe, pacienții imunizați și respingerea sângelui din motive religioase (martori ). Iehova). Un interes deosebit în producerea unui substitut ideal de sânge sunt forțele armate, organizațiile de apărare civilă, organizațiile care asistă în caz de dezastre naturale etc.

1. Dezvoltarea preparatelor pe bază de hemoglobină, incluzând hemoglobina încapsulată (hemoglobina microîncapsulată) și dezvoltarea hemoglobinei recombinante.
2. Utilizarea emulsiilor cu un conținut ridicat de fluor, așa-numitul emulsii perfluorochimice (fluorocarburi).

1. Înlocuitori pe bază de hemoglobină

Se acordă multă atenție hemoglobinei în sine. Este o substanță naturală și disponibilă pentru organism. Sursa poate fi hemoglobina obținută din cutii cu o masă eritrocitară expirată. Cu toate acestea, odată cu îmbunătățirea organizării muncii, a proceselor de producție și a depozitării cutiilor de sânge, există din ce în ce mai puține produse expirate. Ca alternativă la hemoglobina umană, poate fi utilizată hemoglobina animală, care din fericire nu este un imunogen puternic.

Cu toate acestea, studiile cu soluții de hemoglobină au descoperit mai multe dezavantaje, de ex. nefrotoxicitatea cauzată de reziduurile membranei eritrocitare și dimerii hemoglobinei rezultate din clivajul tetramerului original. Prin purificarea și stabilizarea soluțiilor, acest dezavantaj a fost parțial depășit.

O altă problemă este că hemoglobina își pierde capacitatea de a lega 2,3-difosfogliceratul de fosfat macroergic (2,3-DPG) la eliberarea din membrana eritrocitară. Acest fosfat macroergic este esențial pentru eliberarea oxigenului din hemoglobină în țesuturi. În absența sa, oxigenul se leagă strâns de hemoglobină, nu este eliberat din legătură, iar curba de disociere a oxigenului se deplasează spre stânga. Această problemă a fost rezolvată și când 2,3-DPG a fost înlocuit cu piridoxal-5-fosfat (un analog al 2,3-DPG), ceea ce a redus afinitatea crescută a oxigenului hemoglobinei pentru.

În cele din urmă, soluțiile de hemoglobină au stabilitate scăzută, se dezintegrează rapid în fragmente mici și sunt excretate de rinichi la câteva ore după administrare. Pentru a preveni disocierea moleculei, sunt utilizate mai multe metode pentru stabilizarea tetramerului de hemoglobină. Acestea asigură o legătură încrucișată între lanțurile individuale de hemoglobină, o legătură mai puternică între lanțurile α și β, care în același timp reduce afinitatea de oxigen a hemoglobinei. Mai mult, este polimerizarea, îmbinarea mai multor molecule de hemoglobină împreună, crescând astfel greutatea complexului de la greutatea moleculară obișnuită de 64,5 kDa la 500 kDa. Beneficiul este excreția renală încetinită a hemoglobinei.

O altă posibilitate este mărirea moleculei de hemoglobină prin conjugare, de ex. pegilare (adăugarea de polietilen glicol), unde dimensiunea moleculei crește de la 3 nm la 15 nm. Eforturile de a crește și prelungi viața hemoglobinei sunt, de asemenea, adăugarea de glutaraldehidă sau diaspirină la polimerizarea lanțurilor de globină. Efectele adverse ale soluțiilor de hemoglobină includ, de asemenea, un efect toxic asupra sistemului cardiovascular. Tetramerii de hemoglobină liberă leagă oxidul de azot (NO) din endoteliul vascular, care asigură vasodilatație în circumstanțe fiziologice. Acest lucru determină vasoconstricția vaselor de sânge cu o creștere a tensiunii arteriale și o scădere a debitului cardiac (2).

Până în prezent s-au efectuat studii clinice cu diferite soluții de hemoglobină. Ei erau de ex. preparate făcute din hemoglobina umană PolyHeme (Northfield, SUA) și HemoLink (Hemosol, Canada), care nu au dat rezultatele dorite. Doar Hemopure (Biopure, SUA), o hemoglobină bovină modificată, a fost eliberată. A fost autorizat pentru prima dată în practică în Africa de Sud ca medicament alternativ pentru transfuzie pentru intervenția chirurgicală la adulți. O abordare mai binevoitoare în această țară s-a datorat incidenței ridicate a SIDA în populație și, prin urmare, a riscului mai mare de transmitere a HIV prin sângele donatorului. În schimb, în ​​Europa, produsul nu a fost utilizat din cauza riscului de transmitere a ESB (encefalopatie spongiformă bovină). Noul produs Hemospan (Sangart, SUA) conține hemoglobină umană conjugată cu maleimidă și este tratat cu polietilen glicol. Avantajul este persistența mai lungă în circulație, dar în principal nu urmează NU. Hemoglobina bovină OxyVita are proprietăți similare (OxyVita, SUA).

O modalitate de a îmbunătăți proprietățile hemoglobinei circulante este de a crea celule roșii din sânge sintetice. Hemoglobina tratată cu piridoxal-5-fosfat este sigilată în capsule lipidice pentru a forma un produs stabil. „Incapsularea” protejează rinichii de deteriorarea hemoglobinei libere. În plus, enzime precum superoxidul dismutază și catalaza pot fi încorporate în lipozomii membranei pentru a preveni deteriorarea potențială a radicalilor de oxigen.

Hemoglobina recombinantă umană. Hemoglobina umană poate fi sintetizată de bacterii modificate genetic, drojdie sau celule vegetale. Hemoglobina recombinantă are proprietăți similare cu hemoglobina nativă. La prepararea acestor hemoglobine, proprietățile hemoglobinei normale au fost „îmbunătățite” prin schimbarea ordinii unor aminoacizi din lanț, prevenind astfel disocierea moleculară în circulație și obținând rezultate satisfăcătoare cu legarea oxigenului de moleculă. Se lucrează pentru a produce hemoglobină cu afinitate modificată pentru NO pentru a preveni o reacție hipertensivă tranzitorie nedorită după administrare.

Prima hemoglobină recombinantă a fost produsă în SUA, de ex. Pregătirea Optro (Baxter, SUA). Genomica și înlocuitorii de sânge pentru Europa secolului XXI (EuroBloodSubstitutes) continuă în această linie. Baza tehnologică pentru crearea de noi hem și alte componente ale înlocuitorilor de sânge pe microorganisme modificate genetic este încă în curs de îmbunătățire. Avantajele hemoglobinei recombinante sunt incontestabile: nu transmit viruși, nu sunt contaminate cu reziduuri de stroma eritrocitară, pot fi produse permanent și regulat, pot fi produse în conformitate cu cerințele specifice. Un dezavantaj preliminar al acestor produse este prețul ridicat al acestora.

2. Emulsii cu un conținut ridicat de fluor (emulsii perfluorochimice)

Aceștia sunt compuși organici în care atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu fluor. Nu se combină cu alte substanțe datorită legăturilor puternice dintre carbon și fluor. Gazele respiratorii se dizolvă bine în perfluorochimice, reținând până la 45% oxigen din aer la 37 ° C. Curba de disociere a oxigenului are o formă liniară spre deosebire de curba de sânge integral sigmoidală a indivizilor sănătoși. Deoarece perfluorochimicele nu se amestecă cu apă sau sânge, acestea trebuie transformate în emulsii înainte de utilizare. În plus, li se adaugă diverse substanțe precum antibiotice, vitamine, minerale și substanțe nutritive. După administrarea intravasculară și livrarea oxigenului, picături de emulsie (de aproximativ 0,2 microni) intră în macrofage sau pot fi expirate. Avantajul emulsiilor este că picăturile purtătoare de oxigen ajung chiar și la cele mai subțiri capilare, unde de ex. nu primesc eritrocite din cauza dimensiunii lor.

Primele emulsii au început să fie produse în anii '70. A fost de ex. Fluosol originar din Japonia și perftoran similar din Rusia. Produsele au fost utilizate în principal în tratamentul anemiei severe, în șocul hemoragic sau în chirurgia cardiovasculară. După numeroase studii clinice, Fluosol a fost aprobat pentru implementare în Statele Unite de către Comitetul American pentru Administrarea Alimentelor și Medicamentelor, dar numai la pacienții cu risc și în cantități limitate. A fost utilizat în principal în chirurgia cardiovasculară reconstructivă. Între timp, au fost dezvoltate alte versiuni îmbunătățite ale preparatului. Ele reprezintă o emulsie mai concentrată, care poate absorbi mai mult oxigen, este mai stabilă, deci poate fi stocată chiar și la temperatura camerei (1).

A doua generație de emulsii concentrate de fluorocarbon este Oxigen. (Alliance Pharmaceutical Corporation, San Diego). Este o emulsie de 60% perflubron cu un conținut de 4% de fosfolipide de gălbenuș de ou. Emulsia este stabilă timp de un an la temperatura camerei și are un timp de înjumătățire de până la patru zile după administrare. Oxigenul a fost testat pe grupuri mari de pacienți. Combinația dintre administrarea emulsiei și inhalarea oxigenului s-a dovedit a fi de succes, în special în operație, reducând astfel consumul de transfuzii de la donatorii de sânge, dar și sângele autolog (5).

Un înlocuitor ideal pentru eritrocite ar fi eritrocitele cultivate din celule stem. Deși succesele obținute în acest domeniu sunt promițătoare, obstacolul este prețul lor disproporționat de ridicat. Este similar cu sângele din cordonul ombilical. Alte manipulări cu hemoglobină includ dendrimeri și micele biodegradabile (hemoglobină recombinată încapsulată) și noua substanță hemeritrină. Industria medicală militară efectuează experimente cu sânge uscat, care este diluat cu apă înainte de administrare.

Dezvoltarea medicamentelor cu oxigen continuă, dar necesită în principal studii clinice suplimentare. Este una dintre cele mai dinamice, mai promițătoare și din punct de vedere economic cele mai interesante domenii ale tehnologiei medicale și este probabil ca în viitor să poată fi utilizată nu numai în transfuzie, ci și în alte discipline biomedicale.