Искусственная кровь: состав и применение¶

Искусственная кровь — общее название группы кровезаменителей, предназначенных для выполнения основных функций естественной крови: транспорта кислорода и углекислого газа, поддержания осмотического давления и объёма циркулирующей жидкости. В отличие от плазмы и солевых растворов, искусственная кровь способна переносить газы, однако не воспроизводит иммунные, свёртывающие и другие биологические функции нативной крови. Разработки в этой области ведутся с середины XX века, но до настоящего времени полностью функциональный заменитель, пригодный для массового клинического применения, не создан.

¶История

Первые попытки создать заменитель крови с газотранспортной функцией относятся к началу XX века. В 1933 году американский физиолог Уильям Амел использовал раствор гемоглобина для перфузии изолированных органов. В 1966 году учёные Л. Кларк и Ф. Голлан продемонстрировали возможность дыхания мышей в среде, насыщенной перфторуглеродами, что положило начало разработке эмульсий на их основе. В 1979 году в Японии была создана первая коммерческая эмульсия «Флуозол-43», прошедшая ограниченные клинические испытания. Параллельно с 1970-х годов развивалось направление модифицированных гемоглобиновых растворов, получаемых из донорской крови или рекомбинантным путём.

¶Состав и виды

Искусственная кровь делится на два основных класса в зависимости от действующего компонента.

¶Перфторуглеродные эмульсии

Перфторуглероды (ПФУ) — химически инертные соединения, в которых атомы водорода замещены фтором. Они обладают высокой растворяющей способностью по отношению к газам: кислород и углекислый газ растворяются в них физически, без химического связывания. Для внутривенного введения ПФУ эмульгируют с помощью поверхностно-активных веществ (например, лецитина или полиоксамера) до частиц размером 0,1–0,2 мкм. Кислородная ёмкость таких эмульсий пропорциональна парциальному давлению кислорода: при дыхании чистым кислородом она достигает 20–25 об. %, при обычном воздухе — значительно ниже. Известные препараты: «Флуозол-43», «Перфторан» (Россия, разработан в 1980-е годы), «Oxygent» (США, испытания прекращены).

¶Растворы на основе гемоглобина

Гемоглобин в свободном виде токсичен для почек и быстро распадается, поэтому его модифицируют. Выделяют три подтипа:

• Полимеризованный гемоглобин — молекулы сшиты между собой поперечными связями (глутаровый альдегид). Пример: «PolyHeme» (США).
• Конъюгированный гемоглобин — присоединён к крупным молекулам-носителям (декстран, полиэтиленгликоль). Пример: «Hemospan».
• Рекомбинантный гемоглобин — получен методами генной инженерии, например, в клетках E. coli.

Такие растворы не требуют совместимости по группе крови, стабильны при хранении, но имеют короткий период циркуляции (24–48 часов) и могут вызывать вазоконстрикцию из-за связывания оксида азота.

¶Применение

В клинической практике искусственная кровь применяется ограниченно, преимущественно в экстренных ситуациях:

• массивная кровопотеря при невозможности быстрого подбора донорской крови;
• отказ пациента от переливания по религиозным соображениям (например, у свидетелей Иеговы);
• военная медицина и катастрофы, где логистика донорской крови затруднена;
• перфузия изолированных органов для трансплантации;
• экспериментальная онкология (повышение оксигенации опухолей для усиления радиотерапии).

В России препарат «Перфторан» («голубая кровь») применяется с 1996 года при острой кровопотере, ишемии и сепсисе. Однако его кислородная ёмкость уступает донорской крови, а эффект требует дополнительной оксигенации пациента.

¶Ограничения и перспективы

Ни один из существующих заменителей не воспроизводит полный спектр функций крови: они не обеспечивают свёртываемость, иммунную защиту и транспорт питательных веществ. Основные проблемы гемоглобиновых растворов — нефротоксичность, гипертензия и короткое время действия; перфторуглеродов — необходимость дыхания кислородом и возможная ретикулоэндотелиальная нагрузка. Исследования продолжаются в направлении создания наночастиц, инкапсулирующих ферменты, и стволовых клеток для получения эритроцитов in vitro. По оценкам специалистов, полноценный заменитель крови может появиться не ранее середины XXI века.

¶Источники

• Кузнецова Н. А., Мороз В. В. Кровезаменители с функцией переноса кислорода // Анестезиология и реаниматология. — 2019.
• Winslow R. M. Blood Substitutes // Academic Press. — 2006.
• Riess J. G. Oxygen Carriers ("Blood Substitutes") // Chemical Reviews. — 2001.
• Соловьёва И. Н. Перфторан в клинической практике // Вестник интенсивной терапии. — 2018.