1. Введение.
Сейчас повсеместно длявосполнения кровопотери при различных патологических состояниях, возникающих врезультате травм, боевых ранениях при ведении военных действий, некоторыхзаболеваний организма, в экстремальных ситуациях характеризующихся патологией системы крови, используются гемотрансфузии как цельной крови, так иотдельных ее компонентов. Но существуют недостатки применения гемотрансфузий, которые играют в клинике немаловажную роль.
Эти недостатки связаны сопасностью передачи с переливанием крови бактериальных и вирусных инфекций(гепатит В; ВИЧ); возможностью несовместимости донорской крови и кровиреципиента по антигенному составу; короткими сроками хранения донорской крови.Кроме этого, в определенных клинических ситуациях (шок, обусловленныйтяжелой кровопотерей, анемия, массовый травматизм) наличие растворов кислородпереносящих кровезаменителей было бы весьма желательным. Еще в 1796 г.Российская Академия наук объявила конкурсную тему: " О химическом составе крови и возможности создать искуcственный заменитель "[7].
В нашей стране работа посозданию и изучению " искусственной крови " ведется в Центральном иСанкт-Петербургском институтах гематологии и переливания крови и в Институтебиофизики г. Пущино [7].
Для лечения кровопотери и шока необходимы прежде всего кровозаменители, которые обладали бы выраженным волемическим свойством и способностью существенно улучшать реологические свойства крови и микроциркуляцию.
После кровопотери,механической, термической травмы с развитием шока в организме обнаруживаютсяизменения функций по существу всех органов и систем. При этом особое местозанимает гипоксия и интоксикация организма. Для коррекции этих нарушений уженедостаточно указанных выше свойств кровозаменителей. В связи с этимвозникает необходимость расширить спектр их лечебной эффективности. Это может быть реализовано двумя путями: введением кровозаменителей с одновременнымприменением различных фармокологических и биологически активных веществ или использованием комплексных кровезаменителей, включающих различные средства,нормализующие функцию органов и систем.
В связи с расширениемисследований по созданию кровезаменителей полифункционального действия возникает вопрос, сколь большой может быть номенклатура кровезаменителей полифункционального действия.
Нельзя не отметить, что создание каждого кровезаменителя полифункционального действия - довольносложный и трудоемкий процесс, требующий всесторонних доклинических иклинических исследований. При попытке введения в состав кровезаменителяингредиентов, обеспечивающих коррекцию различных функций организма, приходится сталкиваться с физико-химической несовместимостью ряда ингредиентов, трудностями длительного хранения создаваемых растворов, невозможность учитывать фазность их действия.
Одна из важнейших задачсовременной трансфузиологии - создание кровезаменителей, обладающих функциейпереноса кислорода и способных при кровопотере и шоке возместить уменьшение количества эритроцитов в сосудистом русле. Исследования по решению этой задачипроводятся как в нашей стране, так и за рубежом по двум направлениям:разработка кровезаменителей на основе гемоглобина, свободного от стромальныхбелков и прокоагулянтов, и создание кровезаменителей на основеперфторированных соединений. Несмотря на определенные успехи в этой области, требуются дальнейшие исследования по повышению способности указанныхкровезаменителей транспортировать кислород и изучению их безвредности дляорганизма [18, 12].
2.Патофизиологические основы создания и применения кислородпереносящихкровезаменителей.
Интенсивность диффузии кислорода из крови микрососудов в ткани определяется уровнем напряжениякислорода (рО2) в крови микрососудов. В свою очередь этот показатель зависитот величины рО2 в крови аорты, величины кислородной емкости крови, формы иположения кривой диссоциации оксигемоглобина, скорости кровотока вмикрососудах (капиллярах).
Эритроциты "решаютпроблему" высокой кислородной емкости крови без чрезмерного увеличенияонкотического давления в плазме, что неизбежно произошло бы, если быгемоглобин был растворен в плазме крови. "Изоляция" гемоглобинамембраной эритроцита позволяет создавать ионную и субстратную среду и такимобразом регулировать наиболее эффективно кривую диссоциации оксигемоглобина (КДОГ).
Благодаря эритроцитамкровь приобретает физические свойства неньютоновской жидкости, последнееобеспечивает снижение вязкости при прохождение крови через очень тонкие трубки(капилляры) в отличие от обычных ньютоновских жидкостей, вязкость которых втаких условиях повышается. Понижение вязкости в конечном итогеобеспечивает достаточно высокую скорость кровотока в капиллярах.
При введении вкровеносное русло раствора гемоглобина без эритроцитов или эмульсии перфторуглеродов (ПФУ) эти важные условия нарушаются. В случаекислоропереносящих кровезаменителей на основе гемоглобина неизбежноприходится сталкиваться с проблемой малой кислородной емкости кровезаменителя и сдвига КДОГ заменителя влево. Введение в кровеносное русло любогокислородпереносящего кровезаменителя с кислородной емкостью меньше таковой циркулирующей крови, всегда ведет к уменьшению кислородной емкости образующейся смеси и, следовательно, к ухудшению кислородтранспортныхсвойств крови. Существует и проблема скорости движения разбавленной крови кровезаменителем в капиллярах. Она становится очевидной, если молекулярнаямасса модифицированного гемоглобина в заменителе превышает некоторый предел.Минутный объем кровотока (МОК) при этом уменьшается и происходит гибель.Конечно, выход за пределы нормы одного из указанных параметров может физиологически компенсироваться за счет других. Так, например, понижениекислородной емкости крови компенсируется увеличением скорости кровотока. СдвигКДОГ влево теоретически может компенсироваться увеличением кислородной емкостии т.д. Такие компенсаторные реакции сглаживают недостатки кислородпереносящихкровезаменителей. Поэтому важнейшую физиологическую проблему в клинике составляет транспорт кислорода кислородпереносящими кровезаменителями призамещении им 0,5 - 1,5 л крови, что соответствует примерно среднетяжелому илитяжелому кровотечению.
Основой для решения этойпроблемы становится гемодилюция, или разбавление крови обычным кровезаменителем. Сравнение по различным показателям одинаковой по величинегемодилюции плазмозаменителями и кислородпереносящими кровезаменителями позволяет наиболее точно судить об эффективности последнего. Пригемодилюции плазмозаменителем поддерживается нормальный уровень газообмена догематокрита 12 - 15%, благодаря увеличению МОК в 2 - 2,5 раза. Но даже пригемодилюции до гематокрита всего лишь 20 - 25% средняя скорость кровотока вмикрососудах мозга возрастает на 25 - 30%.
Углубление гемодилюции неизбежно ведет к исчерпанию "запасов кислорода в крови, к понижению рО2в микрососудах ниже допустимого физиологического уровня и как следствиеэтого приводит к возникновению в тканях глубоких гипо и аноксических участков.Величина в тканях рО2 является интегральным показателем эффективностикомпенсаторных реакций и эффективности функций кислородпереносящихкровезаменителей. По мере разбавления крови происходит постепенное снижение рО2 в микропространствах между капиллярами и, следовательно,кислородпереносящие кровезаменители дают вклад в транспорт кислорода лишьпри очень низком гематокрите. При более высоком гематокрите с точки зрениятранспорта кислорода они практически не отличаются от плазмозаменителей, необладающих кислородпереносящей функцией. Однако, вклад кровезаменителей в транспорт кислорода и поддержание потребления кислорода в организме наисходном уровне имеются на фоне физиологических реакций, компенсирующихнедостаток кислорода [5, 6].
3. Кровозаменители на основегемоглобина.
Попытки применения растворовгемоглобина в клинических целях предпринимались уже в начале века и быливозобновлены в 30 - 40 гг. Эксперименты по введению растворов гемоглобина вразличных дозах, концентрациях и при разных степенях кровопотери показалиспособность последних поддерживать жизнь животных, обеспечивая транспорткислорода. Однако эти работы выявили также выраженную нефротоксичность этихпрепаратов.
Одна из основных причиннефротоксичности установлена в 1967 г. после применения растворов гемоглобина,очищенных от стромальных компонентов. Они не повреждали почки. Сделан вывод втом же году, что повреждение почек вызывается стромальной фракцией эритроцитов [3].
Уже рассмотренные вышепатофизиологические основы сниженной отдачи кислорода тканям растворами внеэритроцитарного гемоглобина связаны с потерей в процессе выделения очищенного раствора гемоглобина 2,3-дифосфоглицерата, природногоспецифического регулятора обратимой оксигенации, находящийся внутри эритроцита.Ученые довольно продолжительное время решали эту проблему и в результатепришли к выводу о замене этого регулятора каким-либо другим.
Впервые в качественеобратимого присоединения был описан пиридоксаль-5'-фосфат - коферментнаяформа витамина В6. Альтернативным путем снижения сродства гемоглобина ккислороду является использование кетокислот, которые также могут необратимоприсоединяться к гемоглобину. Это позволило приблизить транспортныехарактеристики (по кислороду) внеэритроцитарного гемоглобина к физиологическимзначениям [3, 14].