Негазотранспортные эффекты
искусственных кровезаменителей на основе эмульсий перфторуглеродов

Д.А.Бирюков
акад.РАМН
(рук. 1950-1969)

Н.Н.Василевский
чл.-корр.РАМН
(рук. 1969-1996)

В современной трансфузиологии наметилась отчетливая тенденция к минимизации использования донорской крови и ее компонентов. Это связано с рядом объективных причин. Наиболее важные среди них - риск передачи трансмиссивных инфекций (ВИЧ, гепатит С, герпес и др.) при переливании препаратов крови; непродолжительный срок ее хранения. Необходимость проведения многочисленных тестирований вызывает неуклонный рост стоимости порции донорской крови, но не в состоянии гарантировать полную безопасность реципиента. Нередки случаи посттрансфузионных осложнений даже при переливании крови соответствующей группы, свободной от инфекций. Растет число отказов со стороны пациентов от гемотрансфузий. Во всем мире наблюдается сокращение числа доноров, что создает проблемы с обеспечением кровью и ее компонентами. Дефицит донорской крови, особенно редких групп, остро ощущается в чрезвычайных ситуациях, сопряженных с многочисленными жертвами.

Альтернативу донорской крови могут составить искусственные кровезаменители, обладающие способностью транспортировать газы крови, прежде всего, кислород и углекислый газ. По сравнению с донорской кровью кровезаменители имеют ряд преимуществ: они не требуют групповой совместимости, свободны от инфекций, обладают длительным сроком годности, что позволяет запасать их в больших количествах и при необходимости использовать немедленно. В настоящее время создание кровезаменителей-переносчиков кислорода ведется в двух основных направлениях – на основе а) модифицированного гемоглобина и б) эмульсий перфторуглеродов. В каждом из этих направлений есть свои достижения и свои проблемы.

Создание кровезаменителей на основе модифицированного гемоглобина реализует идею моделирования естественного транспорта кислорода эритроцитами. Проблемы, возникающие при введении искусственного гемоглобина в кровяное русло (распад тетрамерных молекул гемоглобина на токсичные субъединицы; низкая кислородная емкость раствора гемоглобина; возникновение спазма сосудов вследствие взаимодействия с оксидом азота), благодаря применению современных биотехнологий, удалось решить.
Результатом этих разработок стало создание кровезаменителей HemopureTM (Biopure Corporation, Cambridge, USA), HemolinkTM (Hemosol Incorporated, Toronto, Canada), Геленпол (Российский НИИ гематологии и трансфузиологии, Санкт-Петербург, Россия) и др. Однако по-прежнему актуальна проблема поиска подходящего источника гемоглобина, так как гемоглобин, полученный из крови человека или крупного рогатого скота, не удовлетворяет требованиям безопасности, предъявляемым к кровезаменителям. В последние годы интенсивно ведутся разработки по созданию искусственного гемоглобина с использованием культуры гриба Aspergilius niger и бактерии Escherichia coli. в качестве источника белка. Полученный таким способом гемоглобин свободен от опасных инфекций, но остается открытым вопрос о его иммунологической совместимости. Кроме того, использование дорогостоящих биотехнологий для производства кровезаменителей на основе генетически модифицированного гемоглобина определяет их высокую стоимость и делает их применение малоперспективным в странах с низким бюджетом здравоохранения.
Другое направление разработки кровезаменителей-переносчиков кислорода – создание газотранспортных сред на базе эмульсий перфторуглеродов (полностью фторированных соединений углерода). Производство перфторуглеродов является сравнительно недорогим. Они могут быть произведены для медицинских целей в значительных количествах, что делает кровезаменители на их основе довольно привлекательными в коммерческом отношении. В основе использования перфторуглеродов в качестве газотранспортных сред лежит их уникальная способность растворять большие объемы газов (O2, CO2, NO, CO), которая сочетается с абсолютной химической инертностью этих соединений и, соответственно, с безопасностью для человека. В настоящее время синтезировано множество перфторорганических соединений, однако в чистом виде они не могут быть введены в кровяное русло, поскольку не смешиваются с водой, обладают высокой плотностью и вязкостью (Geyer R.P. – 1970). При создании инфузионных сред перфторуглероды диспергируют с использованием нанотехнологий до образования тонкодисперсных эмульсий, которые стабилизируют с помощью поверхностно-активных веществ – эмульгаторов (Проксанол-268, Плюроник F-68, фосфолипиды из сои или яичного желтка) (Reiss J.G. – 1995). В результате эмульсии перфторуглеродов приобретают форму двухслойного шара, ядром которого является перфторуглеродная фаза, растворяющая в себе газы крови, а поверхность образует тонкий слой эмульгатора.

Разработка кровезаменителей на основе эмульсий перфторуглеродов в разных странах мира ведется со второй половины прошлого столетия. Для конструирования кровезамещающих эмульсий используют следующие перфторуглеродные соединения: перфтордекалин, перфтортрипропиламин, перфтортрибутиламин, перфторметилциклогексилпиперидин, перфтороктилбромид и ряд других. Выбор перфторуглеродов определяется соотношением их кислородной емкости, периодом полувыведения из организма и степенью задержки в тканях. Основные проблемы, которые приходится решать разработчикам данного вида кровезаменителей, касаются следующих аспектов:
– подбор состава перфторуглеродной фазы, который обеспечивал бы оптимальное соотношение кислородной емкости и параметров выведения перфторуглеродов из организма;
– выбор поверхностно-активных веществ, надежно обеспечивающих стабильность эмульсии и не обладающих токсичностью;
– создание технологий, позволяющих получать мелкодисперсные наночастицы эмульсии;
– минимизация побочных эффектов, связанных с инфузией кровезаменителей.

В таблице 1 приведены сведения о перфторуглеродных кровезаменителях, созданных за последние 30 лет.

Таб.1: Состояние проблемы разработки кровезаменителей на основе перфторуглеродов
(по данным Kim H.W., Greenburg A.G. Artificial Organs, 2004, 28 (9), 813-828)

  Примечание: * – препарат Перфторан (Perftoran) производится научно-производственной фирмой «Перфторан», Пущино Московской области, Россия.

Приведенные данные свидетельствуют о несомненном интересе со стороны американских компаний к проблеме перфторуглеродных кровезаменителей.

Не менее серьезные работы в области разработки искусственных кровезаменителей на основе перфторуглеродов ведутся и в Японии. Так, в Division of Biophysics, Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University (Sapporo) с помощью технологии высокого давления была создана новая перфторуглеродная эмульсия NEO-PFC, обладающая большей способностью к растворению О2, по сравнению с созданным ранее Fluosol-DA (Sakanoue J, Tamura M, Fukushima S. et al – 2001, Japan). Препарат находится на стадии доклинических исследований (?).
В литературе также встречаются отдельные сведения о разработке подобных препаратов и в других странах мира, например, Montanoks (France), Therox (Dupont, Wilmington, DE), Emulsion II (China). К сожалению, более подробных данных о состоянии этих исследований в доступной литературе найти не удалось.

Краткий обзор состояния проблемы создания кровезаменителей на основе эмульсий перфторуглеродов показывает, что в данном направлении проводятся интенсивные исследования, и некоторые из них уже вплотную приблизились к стадии клинических испытаний. Однако, по нашим данным, по данным наших коллабораторов, а также по данным доступной литературы (Kim H.W. & Greenburg A.G. –2004, USA), Российский кровезаменитель «Перфторан» – единственный перфторуглеродный кровезаменитель, прошедший все фазы клинических испытаний и разрешенный для медицинского применения. В настоящее время Перфторан зарегистрирован в России (Рег. удост. P № 001962/01-2002 от 24.12.2002), на Украине (Рег. удост. № UA/2558/01/01) и в Казахстане (Рег. удост. РК-ЛС-5-№ 006802). Препарат запатентован в России (№ 2206319, от 20.07.2003) и в США (Patent No.: US 6,562,872 B1. Date of Patent: May 13, 2003). Патентообладатель ОАО НПФ "Перфторан".
Экспериментальные и клинические исследования Перфторана проводятся в России с 80-х годов прошлого столетия. За это время накоплен большой объем информации о его лечебной эффективности, обусловленной как газотранспортными, так и негазотранспортными свойствами кровезаменителя.

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.
В Российской Военно-медицинской академии (Санкт-Петербург) в условиях хирургической клиники проводилась сравнительная оценка эффективности Перфторана и Геленпола (Российский кровезаменитель на основе модифицированного гемоглобина) при тяжелых гастродуоденальных кровотечениях и для коррекции интраоперационной кровопотери. Полученные данные позволили дифференцировать кровезаменители на основе перфторуглеродов и гемоглобина по их влиянию на функции органов и систем (табл. 2).

Таб.2: Сопоставление эффектов Перфторана и Геленпола у хирургических больных
(по данным: Софронов Г.А., Селиванов Е.А., Ханевич М.Д.//
Вестник Российской Военно-медицинской академии, 1999, №2, 62-65)

 Примечание:  +++ - сильный эффект; ++ - средний эффект; + - слабый эффект; 0 – отсутствие эффекта.

Очевидно, что рассматриваемые два типа кровезаменителей не являются альтернативными, а скорее дополняют лечебные эффекты друг друга. Авторы не исключают возможности совместного использования заменителей обоих типов, при этом отдавая предпочтение Перфторану для возмещения различных кровопотерь, а Геленполу – для коррекции анемии в дооперационном и послеоперационном периоде.

Ниже приводится перечень состояний и заболеваний, при которых имеется положительный опыт применения Перфторана в лечебных учреждениях России, Украины и Казахстана (Богданова Л.А., Маевский Е.И. и др. Internet журнал MedWeb, 2002, №4, с.11-20).

В комплексной терапии при лечении следующих неотложных состояний:
 острая и хроническая кровопотеря, сопровождающаяся выраженным уменьшением объема циркулирующей крови;
 шок различной этиологии (травматический, геморрагический, ожоговый, кардиогенный, инфекционно-токсический);
 кома, обусловленная черепно-мозговой травмой, острым нарушением мозгового кровообращения, токсическим гепатитом, циррозом печени, хронической почечной недостаточностью;
 тромботическая и жировая эмболия, синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания, респираторный дистресс-синдром взрослых;
 ожоговая болезнь;
 операции на открытом сердце с применением аппарата искусственного кровообращения, кардиоплегия и аортокоронарное шунтирование.

В клинике внутренних болезней Перфторан применяется:
 при остром инфаркте миокарда;
 при сосудистых и воспалительных заболеваниях головного мозга;
 при сосудистых заболеваниях конечностей;
 при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (эрозивные гастриты, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки).

В трансплантологии – для защиты донорских органов до, во время и после пересадки. В онкологии – во время оперативного вмешательства и для снижения неблагоприятных последствий лучевой и химиотерапии. В токсикологии – при отравлениях нейротропными и гепатотропными ядами для уменьшения явлений эндотоксемии. В лечении инфекционных заболеваний – вирусные гепатиты, лихорадки, менингоэнцефалиты, СПИД. В психиатрии – для купирования белой горячки и острых психозов. Для местного применения – при регионарных перфузиях, промывании трофических, гнойных и ожоговых ран, орошении эрозий, лаваже легких, промывании плевральной и брюшной полостей во время хирургического вмешательства.

В современных условиях, когда мир один за другим сотрясают масштабные природные и техногенные катастрофы, возрастает роль кровезаменителей для спасения жизней людей. Среди пострадавших в катаклизмах основную долю составляют пациенты с травмами, сопряженными с кровопотерями, термическими поражениями (ожоги, обморожения), и, в значительной мере, с синдромом длительного сдавления (crush syndrome). Благодаря включению инфузий Перфторана в систему мероприятий по оказанию помощи пострадавшим с crush-синдромом, российским медикам удается предотвращать гибель таких больных и сохранять сдавленные конечности, не прибегая к хирургическим методам лечения.

По пути расширения показаний к применению перфторуглеродных газотранспортных эмульсий идет и компания Sanguine (USA). Председатель и главный администратор компании Dr. Thomas C. Drees, который стоял у истоков разработки перфторуглеродных кровезаменителей, считает, что за перфторуглеродами большое будущее. В настоящее время Sanguine Corp. занимается разработкой перфторуглеродных эмульсий II и III поколений, в которых учтены недостатки их прототипа Fluosol. Для своей новой эмульсии PHER-O2 Dr. T.C. Drees видит применение как в традиционных областях (кровопотеря, инфаркт миокарда, шок, кардиоплегия, онкология), так и в новых перспективных направлениях, например для лечения болезни Альцгеймера (Regelson W. Ann. N-Y Acad. Sci., 1999). Кроме того, предполагается, что способность эмульсий доставлять кислород можно использовать адресно, направляя его к раковым клеткам, бактериям и грибкам, для которых кислород в высоких концентрациях является губительным. Это свойство перфторуглеродных эмульсий, как полагают в компании Sanguine, может быть использовано, помимо медицины, в косметологии, бытовой химии и ряде других областей.
Приведенные выше сведения демонстрируют широкий спектр показаний для применения кровезамещающих эмульсий.

на первую страницу Пшенкиной Н.Н.

на страницу "фармакологические факторы"