Вся библиотека >>>

Оглавление книги >>>

 


Журнал «Твоё здоровье»


Издательство Знание 4/1995

 

Гемоглобин. Возможности лечения

 

 

«Теперь вся сила в гемоглобине!», — изрек чей-то голос из очереди, описанной в рассказе известного русского писателя и драматурга Константина Тренева в 1915 году, когда россияне уже столкнулись с реалиями Первой мировой войны и, стоя в очередях за самым необходимым, делились соображениями о происходящем, жаловались на жизнь, как это бывает в подобных ситуациях.

Сегодня эта фраза оказалась поистине пророческой. Ведущие гематологические лаборатории мира, занятые поисками искусственных кровезаменителей, из года в год, десятилетиями ведут непрерывные и кропотливые исследования и испытания. И вот результат: «вся сила» — в гемоглобине, модифицированном учеными Гематологического научного центра Российской академии медицинских наук (РАМН), возглавляемом академиком РАМН А. И. Воробьевым.

Четверть века фундаментальных исследований завершило создание уникальной технологии получения заменителя донорской крови на основе модифицированного гемоглобина. Полученный препарат отличается от собственно донорской крови такими принципиальными преимуществами, как безопасность (в отношении инфицирования вирусами и бактериями), возможность применения вне зависимости от группы крови и резус-фактора пациента, простота и значительное увеличение (в 20 раз!) срока хранения, что, в свою очередь, обеспечивает возможность всегда иметь «под рукой» в экстренных ситуациях — для спасения жизни пострадавших. Наконец, само достижение российских ученых имеет целый ряд основополагающих приоритетов сравнительно с зарубежными аналогами искусственных кровезаменителей.

О проблеме в целом и открывающихся возможностях ее решения в рамках Национальной благотворительной программы «Наша кровь» и пойдет речь в публикации.

 

СПАСЕНИЕ — В «КРАСНОЙ КРОВИ»

 

Не будет преувеличением сказать, что донорская кровь становится одним из важнейших элементов наряду с воздухом и водой, необходимыми для жизни человека и выживания человечества в целом. К этому ведут масштабы угрожающих жизни кровопотерь в критических и повседневных ситуациях — от катастроф до бытовых травм и плановых хирургических операций.

В конечном итоге человека спасают врачи, но медицина катастроф, военно-полевая хирургия, травматология, онкология, радиационная (лучевая болезнь) и многие другие области медицины не могли бы существовать без переливания крови. Без этого немыслимо сокращение детской смертности, лечение гематологических заболеваний (лейкозов и др.), проведение трансплантаций костного мозга и других органов, операций на сердце, легких, желудке, печени и др., лечение обожженных, обмороженных, больных сепсисом, токсемиями, синдромом длительного сдавливания (последствия землетрясения и др.), не говоря о кровотечениях самого различного происхождения.

Трагический сценарий последствий угрожающих жизни кровопотерь хорошо известен даже неспециалистам: необратимые изменения в тканях и органах наступают из-за недостатка кислорода, переносимого с током крови молекулами гемоглобина, содержащимися внутри так называемых красных кровяных телец — эритроцитов крови. Гемоглобин представляет собой железосодержаший белок, способный присоединять кислород и отдавать его тканям по мере потребностей организма. Когда большое количество крови потеряно из-за травмы или хирургического вмешательства, любых кровотечений, ситуация в результате падения кровяного давления угрожает гиповолемическим (уменьшение объема) или геморрагическим шоком, ведущим не только к необратимым изменениям в тканях и органах, испытывающих недостаток в кислороде, но и к летальному исходу — гибели человека.

 

УГРОЖАЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ «ВАМПИРИЗАЦИЯ»?

 

Однако кровь людская — «не водица», а масштабы потребностей так велики, что даже организовать сбор и хранение таких объемов донорской крови становится все сложнее и малоэффективнее. Сама природа и социальные условия ставят предел возможностям «заготовки» крови: бичом многочисленных служб крови, разрушителем банков и станций переливаний крови выступают подчас самые неожиданные инфекции, которые не вопреки, а скорее благодаря медицинской помощи вызывают эпидемии.

Один из таких примеров — вирусный гепатит С, открытый в 1989 г. учеными Калифорнийского университета США, по своим масштабам и опасности несопоставимый даже с опасностью ВИЧ-инфекции (СПИД). Распознавание его осложняется тем, что стертые (без клинических проявлений) формы заболевания составляют 75% среди вирусных гепатитов. У инфицированного гепатитом С, но не подозревающего об этом больного, за время от 3 до 15 лет развивается цирроз или рак печени (вирус выявлен у 86% больных). Если гепатит В осложняется хроническим течением в 5— 7% случаев, то гепатит С — в 50— 70%. Известно, что вирус гепатита С передается через переливание инфицированной крови и препаратов на ее основе, медицинские инструменты, стерилизованные недостаточно, половым путем и в тесных контактах с инфицированными в детских учреждениях, а также у взрослых — при мелких ранениях, что особенно вероятно у медперсонала, оказывающего помощь.

Огромен процент инфицированных гепатитами В и С среди больных гемофилией из-за многократного переливания им крови, препараты для которых изготавливаются на основе донорской крови. Пациенты гемодиализа по проценту инфицированных не уступают наркоманам, использующим внутривенные инъекции, а среди медперсонала отделений гемодиализа число инфицированных достигает в ряде случаев 11%. Не менее 10 миллионов жителей России, по подсчетам гематологов, уже инфицированы гепатитом С: речь идет об эпидемии. И станции переливания крови не становятся барьером на ее пути: 15 млн. долларов США требуется для проверки всей донорской крови (от 3 до 3,5 долларов за 1 тест). Недавно созданные, улучшенные тесты уменьшают риск получения вируса гепатита от переливания в среднем до 1 случая на 11000 — 59000 процедур, но риск инфицирования гепатитом С пока составляет приблизительно 1 на 900 случаев, по данным американских ученых (1994 г.).

В США Банки крови получают всю кровь фактически от добровольцев, хотя плазменные центры все еще пользуются услугами платных доноров (от 10 до 15 долларов за посещение), возвращая им эритроциты взятой крови. В эритроцитах недостатка нет, а плазмы не хватает во всем мире. Плазма (жидкая часть крови), обеззараженная от вирусов, необходима для изготовления ценных белковых и иммунных лекарственных препаратов (типа иммуноглобулинов направленного действия, факторов свертывающей системы крови и других веществ, вплоть до хирургического клея), без которых в современной медицине невозможно эффективное лечение.

Что касается доноров российских, их уже не ждут советские награды и звания, хотя выдаются деньги «на обед» (около 3—4 долларов). Но кто знает истинную цену подвигам граждан, если выборочные проверки, проведенные рядом медицинских НИИ в течение 2 лет, в самом начале текущего десятилетия, показали, что среди доноров оказалось от 4 до 7% инфицированных гепатитом С.

Хотя в последние годы в России количество сдаваемой населением донорской крови резко снижается (в отдельных районах потребность в ней удовлетворяется менее, чем на треть), даже это количество крови и ее компонентов тестируется не в полном объеме (и не на уровне требований мировых стандартов) на наиболее распространенные вирусные и паразитарные инфекции, такие как гепатит С, ВИЧ-2, другие ретровирусные цитоме-галовирусные инфекции, токсоплазмоз, инфекционный мононуклеоз, вирусы герпеса, Эпштейн — Барра, йерсиниоз и др. Используемые стандарты, регламенты и методические указания все еще отстают от принятых международных требований к сбору, обработке, фракционированию (на эритроциты, плазму, тромбоциты и др.), контролю качества, стандартизации, хранению, транспортировке и применению крови и препаратов донорской крови.

Но даже при жесткой системе- контроля, как показывают отчеты Управления по контролю лекарственных средств США (FDA), только в 1993 г. было зарегистрировано 9000 случаев ошибок тестирования донорской крови на инфицированность, и улучшения ситуации не происходит, большинство Банков крови даже не сообщают об ошибках в Управление, а сообщения о них появляются в Управлении спустя 300 дней (в среднем). Как подчеркивается в опубликованном в журнале «ЮэС Ньюз энд Уорд Рипорт» (27 июня 1994 г.) исследовании, наибольшее число неприятностей в переливании крови происходит в Американском Красном Кресте, и судебные процессы должны в значительной степени повлиять на ситуацию, так как центры крови весьма опасаются исков потерпевших, а производители препаратов настроены против выполнения программы отзывов крови.

Загрязненная кровь может просочиться даже через серьезный контроль в Банках крови, так как у инфицированных доноров тест может не выявить положительной реакции, если не прошел еще положенный срок для выработки в организме антител к вирусу, достигающий и полутора месяцев. К тому же, не редкость — дефектные комплекты для скриннинга вирусов и групп крови, да и компьютерные программы для тестирования, не говоря уже об ошибках самих операторов, считывающих базы данных, техников. Лимитируют и условия, а также сроки хранения.

Постоянно возрастающий риск инфицирования, связанный с переливанием крови, уменьшает число пациентов, готовых подвергнуться этой процедуре так же, как и желание людей добровольно стать донорами крови. В то же время, в тех случаях, когда переливание необходимо немедленно, зачастую не оказывается возможной поставка крови той группы, которая необходима пациенту по совместимости, что увеличивает риск гибели для жертв травм. Для возмещения объема циркулирующей крови, при гиповоле-мическом шоке, врачи переливают солевые или белковые растворы, помогая эффективной работе сердца, но растворы эти не способны снабжать организм кислородом, а их значительные объемы могут причинять вред и печени, и легким, и мозгу.

Между тем, именно в критических для пациентов ситуациях, врачи хотели бы не иметь ограничений, связанных с донорской кровью, такими, как заражение вирусными инфекциями и возможная несовместимость по группе крови и резус-фактору. В идеале требуется заменитель крови в виде стабильных растворов, способных переносить кислород к тканям и органам, восстанавливающих объем циркулирующей крови, считают специалисты.

 

СТРАТЕГИЯ ПОИСКА КРОВЕЗАМЕНИТЕЛЯ

 

Нельзя не видеть, что ситуация с переливанием крови, создавшаяся в мировом здравоохранении, возникла из-за масштабов «вампиризма», как следовало бы называть не поддающийся жесткому контролю сбор донорской крови. Масштабы потребности в крови растут быстрее технологических достижений в области контроля, и увеличение объемов «промысла» становится все менее эффективным. В таких условиях, прежде всего, важно рационально оценивать потребности и стремиться предупреждать сами ситуации, требующие переливания крови. Однако радикальное решение проблемы может дать только наука, путем создания безопасного и эффективного кровезаменителя,   как   считают   специалисты, которым и предоставляется далее слово.

— Поиск в этом направлении начался еще в XVII столетии, рассказывают авторы проекта «Красная кровь», ученые Гематологического научного центра (ГНЦ) РАМН. Хотя первое успешное переливание крови было выполнено в 1667 г., последующие заканчивались летальным исходом, и практика эта была прекращена. В попытках найти альтернативное крови вещество переливали даже молоко, пиво и вино. Впервые в 1898 г. вводили растворы извлеченного из эритроцитов крови гемоглобина, что часто приводило к гибели пациентов (введение его в кровеносное русло неестественно для организма и вызывает ряд побочных эффектов), и почти столетие развития науки потребовалось для того, чтобы довести создание на основе гемоглобина газотранспортного заменителя донорской крови до стадии клинических испытаний.

Основным достижением в лечении кровопотери явилась разработка в 1883 году солевого раствора Рингера, содержащего хлорид натрия, калий и кальций. Позже исследователи добавили соли молочной кислоты, и сегодня Рингер-лактат все еще наиболее широко используемый заменитель при возмещении объема циркулирующей крови. Дальнейший прогресс был невозможен без продвижения в других областях науки: требовалось лучшее понимание деятельности системы свертывания, механизма бактериального загрязнения и групповой специфичности крови. Основной комплекс исследований по проблемам переливания крови был закончен в течение и сразу после Второй мировой войны, что позволило, в частности, создание Службы крови в СССР и Банков крови Красного Креста в США.

Начиная с 1983 года возросший риск заражения вирусными инфекциями и другие факты нежелательных явлений в снабжении кровью лечебных учреждений здравоохранения стимулировали поиски эффективного заменителя крови. Так как гемоглобин эритроцитов является естественным и, безусловно, наилучшим переносчиком кислорода, последние исследования сосредоточены на разработке методов, в основе   своей   использующих   гемоглобин как альтернативу крови для снабжения организма кислородом. Человеческий гемоглобин, извлеченный из донорской крови, является очевидным кандидатом на такую замену крови.

Клинические испытания гемогло-бинсодержащих заменителей крови находятся на ранних стадиях, но клинический опыт быстро вырос за последние месяцы. Так как этот путь основан на человеческом белке, минимальна вероятность случаев возникновения иммунной реакции в организме, а процедуры инактивации от вирусов фактически полностью устраняют возможность передачи возбудителей болезней, переносящихся кровью.

Другой путь достижения цели, используемый некоторыми фирмами, состоит в применении модифицированного гемоглобина животных и также изучается как возможная альтернатива замены крови. Это привлекательно из-за почти нелимитируемой поставки сырья, но потенциальные патогены в данном случае менее обнаружимы, заменитель крови, основанный на крови животных, может вызывать иммунные ответы, иметь ограничения в методах его очистки.

Возможность создания заменителей крови, вырабатываемых генноинженер-ным путем, также изучается: исследователи в этой области ищут пути использования мутантных бактерий или генетически измененных животных, чтобы воссоздать человеческий гемоглобин для дальнейшей модификации. Но в то время, как исходный материал может быть неограничен в количествах, процесс очистки весьма сложен и дорогостоящ, а экономическая эффективность этих технологий пока вызывает большие сомнения.

Ученые также продолжают исследования методов создания заменителя крови, использующих полностью синтетические материалы, например, пер-фторуглероды, для снабжения организма кислородом. Это метаболически инертные синтетические жидкости, которые могут быть эмульгированы в водной фазе и способны растворять большие количества газов, в том числе и ненужных организму.

Эмульсия предназначена для того, чтобы возместить объем крови и увеличить способность переноса кислорода,  но, так как кислород только растворен в эмульсии (в отличие от кислорода, избирательно и кооперативно связанного молекулой гемоглобина), эти соединения могут транспортировать только часть кислорода от того количества, который несет гемоглобин (если дополнительный кислород не доставляется пациенту другим путем).

Наиболее перспективное и реальное направление для создания полноценного заменителя донорской крови — разработка кровезаменителя на основе модифицированного гемоглобина.

 

Первым этапом является выделение гемоглобина из донорской крови. Процесс выделения гемоглобина из эритроцитов должен быть организован таким образом, чтобы он не оказывал влияния на молекулу гемоглобина, способного привести к конформацион-ным изменениям и, следовательно, к уменьшению его функциональной полноценности; иначе это приводит к образованию метгемоглобина, и при дальнейшей химической модификации стабильность молекулы понижается, в результате чего в процессе циркуляции в кровеносном русле нарастание метформы приводит к существенному снижению газотранспортных характеристик.

Вместе с тем гемоглобин должен быть очищен от внутриэритроцитар-ных компонентов, а также стромаль-ных примесей и других компонентов мембраны эритроцитов, которые являются балластом для дальнейшей модификации и могут вызвать нежелательные побочные реакции при введении в кровеносное русло. Это достигается путем тщательной отмывки эритроци-тарной массы от белков плазмы и соответствующими условиями гемолиза эритроцитов, приводящими к минимальному разрушению их мембраны. При этом концентрация гемоглобина в конечном растворе должна быть максимально высокой, в диапазоне 10—20 г/дл, что диктуется как процессом дальнейшей модификации белка, так и проведением необходимых контрольных тестов для тестирования гемоглобина.

Из всего множества методов выделения    гемоглобина    из    эритроцитов, апробированных к настоящему времени, наиболее предпочтительными являются процессы, основанные на мягком гемолизе эритроцитов при пониженных величинах рН, ионной силы и концентрации белка. При этом достигается максимальное осаждение компонентов мембран эритроцитов, которые могут быть отделены центрифугированием или микродиафильтрацией.

Конечной стадией получения гемоглобина, как правило, является диа-фильтрация в сочетании с концентрированием для получения необходимого солевого состава и достижения необходимой концентрации белка. На этих принципах в основном базируются применяемые в настоящее время методы получения гемоглобина, в том числе и отечественные, разработанные в НИИ переливания крови ГНЦ РАМН.

Весьма перспективен для применения процесс фракционирования гемоглобина, разработанный компанией «NORTHFIELD LABORATORIES» (Illinois, USA). По этому методу раствор гемоглобина в карбоксиформе подвергается термостатированию при 60°С в течение суток для осаждения микропримесей, при этом прирост метформы не превышает 1%, и гемоглобин не теряет в стабильности. Следует отметить длительность процесса освобождения от окиси углерода — продолжительностью более суток и необходимость применения специальных мер безопасности при работе с окисью углерода.

Если на начальных стадиях разработки методов получения растворов чистого гемоглобина борьба шла в основном с примесями эритроцитарных компонентов мембран, то в последние годы большее внимание уделяется уровню эндотоксинов в гемоглобинсодержащих растворах. Причиной этому является синергизм (резкое увеличение совместного воздействия) гемоглобина и эндотоксина, когда даже при весьма низком уровне их концентрации, считающемся вполне нормальным для солевых инфузионных растворов, присутствие гемоглобинсодержащих компонентов приводит как бы к многократному усилению их воздействия на организм.

Единственным методом преодоления этого явления до сих пор считалось использование   практически   абсолютно апирогенных компонентов, так как в процессах получения препарата многократно применяются методы ультрафильтрации, что приводит к постепенному нарастанию уровня эндотоксинов и, соответственно, к реакциям при введении гемоглобинсодержаших растворов.

Особенно высокие требования предъявляются к уровню эндотоксинов в воде (наиболее «тоннажному» компоненту в процессе): концентрация эндотоксинов должна быть на уровне 0,01 ед./мл. Альтернативой этому может служить недавно разработанный метод извлечения эндотоксинов из готового продукта путем их сорбции на специально разработанных для этой цели тонковолоконных патронах.

Для заменителя донорской крови полученный чистый гемоглобин должен быть подвергнут дальнейшей химической модификации, для придания ему свойств, необходимых для эффективной циркуляции препарата в кровеносном русле в функционально полноценном состоянии, в течение необходимого интервала времени. В первую очередь такой препарат должен обеспечивать газотранспорт на уровне свежезаготовленной донорской крови, в острый период после кровопотери, в срок не менее 10—20 часов: и не оказывать повреждающего действия на организм, при этом обладать достаточно длительным (до одного-двух лет) сроком хранения, который для крови и для эритроцитов не превышает 30 дней.

 

Метод химической модификации является ключевым для достижения требуемых результатов и имеет свои особенности у различных производителей и исследовательских групп, известных к настоящему времени. Лидирующее положение в этой области занимают исследователи России и США. Не вдаваясь в дальнейшие технологические подробности, обычно не публикуемые в периодической печати, следует отметить весьма значительный прогресс, достигнутый в последние годы коллективами ученых обеих стран. Результаты испытаний модифицированного гемоглобина рассматриваются экспертами как необходимая и достаточная основа для промышленной наработки препарата модифицированного гемоглобина в качестве заменителя донорской крови, а американские фирмы «Baxter» и «Northfield Laboratories» уже получили разрешение FDA на клинические испытания.

Пригодность одобренного испытаниями заменителя крови, свободного от вирусов, с длительностью хранения до двух лет, и обеспечивающего лечение миллионов пациентов, ставших жертвами травмы или хирургического вмешательства, является важнейшим достижением. Так как заменители крови на основе модифицированного гемоглобина снабжают кислородом организм в течение более короткого времени по сравнению с донорской кровью (24—48 часов против 34 дней), они могут играть решающую роль в экстремальных ситуациях — немедленно после острой кровопотери, когда доставка и применение заранее заготовленной крови представляют определенные трудности или просто невозможны.

В дополнение к случаям травмы и хирургических вмешательств растворы модифицированного гемоглобина могут применяться и при образовании тромбов, и в других случаях осложненного кровообращения, а также при септическом шоке, радиационной терапии опухолей, и тд.

В России работы по созданию препарата на основе модифицированного гемоглобина осуществлялись в ГНЦ РАМН и в Санкт-Петербургском НИИГПК. Эта работа в течение более 20 лет финансировалась Министерством Обороны с целью создания кровезаменителя универсального действия для чрезвычайных ситуаций, способного длительно сохраняться, лишенного специфичности по группе крови и возможности инфицирования пациентов вирусами СПИД и гепатитов.

Процесс основан на выделении гемоглобина из эритроцитов донорской крови, с последующей непрерывно-проточной многостадийной химической модификацией, до получения модифицированного гемоглобина в готовой лекарственной форме — как в виде раствора (концентрацией 8—10 г/дл), так и в лиофилизированном состоянии. Непрерывная многостадийная технология позволяет осуществлять достаточно компактное масштабирование процесса на базе крупных станций переливания крови Российской Федерации.

Технология получения модифицированного гемоглобина отражена в 16 Авторских свидетельствах СССР. Имеется лабораторно-производственный регламент получения модифицированного гемоглобина. В НИИ переливания крови ГНЦ РАМН расположена экспериментальная     опытно-производственная линия получения продукта, производительностью 0,1 литра в минуту, объемом до 50 литров раствора модифицированного гемоглобина — концентрацией до 10 г/дл за серию.

Исследования показали, что модифицированный гемоглобин обеспечивает газотранспорт на уровне донорской крови, обладает длительным сроком хранения, практически не проявляет антигенных свойств.

Разработка и внедрение в практику подобных препаратов, способных заменить донорскую кровь, существенно повысит эффективность лечения шока и кровопотерь, особенно в чрезвычайных ситуациях при наличии массового потока пострадавших. В Российской Федерации клинические испытания на пациентах запрещены до получения официального разрешения Фармкомитета при Минздрав-медпроме РФ, которое может быть получено после регистрации документации проекта Временной Фармакопейной статьи на препарат, но проведенные предклинические испытания продемонстрировали высокую эффективность отечественного препарата модифит цированного гемоглобина, и его следует считать реальной основой для создания лечебного препарата заменителя донорской крови.

Достигнутые к настоящему времени результаты позволяют рассматривать полученный препарат модифицированного гемоглобина как реальный кровезаменитель, превосходящий по некоторым свойствам зарубежные аналоги.

 

ПУТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА «КРАСНАЯ КРОВЬ»

 

Препарат, предназначенный для спасения многих людей практически создан, технологические процессы его получения описаны. Необходимо теперь построить и сертифицировать пилотную производственную установку, пройти процедуру сертификации и лицензирования, установленную Фармкомитетом при Минздравмедпроме, после чего станет возможным производство препарата  и  внедрение  его  в  лечебную практику. В этом смысл проекта «Красная кровь».

Для реализации проекта по созданию заменителя донорской крови была подготовлена благотворительная, программа национального масштаба «Наша кровь», в рамках которой- начато проведение целого ряда мероприятий по пропаганде благотворительной деятельности в России и сбору средств для осуществления самой программы. По инициативе Центра президентских программ при Администрации Президента создается Федеральный благотворительный фонд «Наша кровь» — при поддержке заинтересованных министерств и ведомств (МЧС, МО РФ, МВД, РАН, РАМН, Миннауки, Минздравмедпрома и др.). Программа рассчитана на 1995—1998 гг., и авторы программы приглашают к реализации ее всех, кто имеет возможность оказать любую посильную помощь, предлагая организациям стать соучредителями Фонда, рассматривать программу как собственную благотворительную кампанию и акцию.

В рамках Национальной благотворительной программы «Наша кровь» будет продолжено возрождение российской благотворительности и ее пропаганда: готовится издание книг — «Кто есть кто в России XX века» и «Книги жизни», в которой найдет свое отображение история созидания и милосердия новой России, будет выпушена серия почтовых марок «Милосердие в России».

Д.Апгульян

 

 

<<< Содержание номера             Следующая статья >>>