血液代用品

血液代用品

摘要 医学实践表明，对于急性大量失血的患者，如在受伤早期几小时内得到有效的血液补充，救治率可达90％以上。研究人血代用品自然而然也就成了世界各国科学家争先涉足的领域。用动物血液代替人血是人血代用品的主攻方向，血液中的最主要成分是人血红细胞。研究人血代用品，实际上就是研究人血红细胞代用品。 血红蛋白是人血红细胞中的具有携氧功能的有效成分，我国科学家采用现代生物技术手段以动物血红蛋白为原料，采用分子修饰的方法有效的解决了输血过程致命的免疫反应。最终将动物血红蛋白转化为安全有效的人血红蛋白代用品。

关键字 人血代用品 血红蛋白

正文 血液代用品的种类

目前可载氧血液代用品的研究主要集中在两大类：氟碳类化合物(perfluorocarbon compounds，PFC)和血红蛋白类制剂(hemoglobin，Hb)。

1 氟碳类化合物(PFC)：这类化合物是一类直链或环状碳氢化合物的氟取代物，其特点能有效地溶解气体(02、CO2和其他气体)，不能直接溶于水，需经表面活性剂乳化后才能输入体内。高氟碳乳胶液在血液中的半衰期取决于其相对分子质量，一般数小时至数天不等，通过体循环到达各个组织和器官，最终通过网状内皮系统以原形由肺排出。第1代氟碳类化合物如2O％全氟萘烷已获FDA批准，但由于副作用强，还仅限于冠状动脉成形术后冠状动脉灌流。第2代氟碳类化合物如全氟辛溴含有卵磷脂作为表面活性剂，具有更高携氧能力和保存期，被应用于静脉营养输入。但其有限的氧含量和体内半衰期短影响其广泛应用。全氟类化合物产生明显的流感样症候群副作用。有人认为，此类副作用的出现是机体清除排斥反应的结果，也是体内单核和巨噬细胞被破坏、花生四烯酸分解代谢、前列腺素和过氧化物释放，以及引起迟发性发热反应的细胞因子的释放等因素参与作用的结果。因此，全氟类化合物在广泛用于临床之前必须解决输注时产生的流感样综合征等副作用。严格意义上说，全氟碳化合物还不等于血液代用品，其作用只能是在血液极稀释情况下维持组织的氧合作用，延缓自体血的回输时间。

2．血红蛋白类制品(Hb)：血红蛋白类制品应属于生物制品。哺乳动物红细胞之所以能携氧带和二氧化碳是因其有血红蛋白。早在3O年代有学者探索将从红细胞中游离出来的血红蛋白作为红细胞代用品直接输入人体，但发现其有很强的肾毒性。进一步研究发现，是由于血红蛋白的游离过程夹杂了红细胞膜基质的污染。此后，虽然采用多种方法去除膜基质制成了无基质的游离血红蛋白溶液，但改进后的无基质血红蛋白大量输注后由于产生明显的增压效应，还会削弱巨噬细胞吞噬微生物的能力，血红蛋白在变成空泡状后被过氧化氢降解导致自由基和超氧阴离子的形成，而且释放铁离子将使细菌快速生长可能造成败血症，这些缺点限制了临床的应用。很多研究者对血红蛋白进行化学修饰，在稳定结构、减少其毒副作用方面做了大量的工作，包括表面修饰血红蛋白、分子内交联血红蛋白、聚合血红蛋白、脂质体包裹血红蛋白、微囊化血红蛋白、基因重组血红蛋白等。通过交联剂稳定Hb结构是其中方法之一，由于四聚体共价交联而不再解聚，因而一度成为血液代用品的首选对象，通过表面多位点试剂进行聚合，循环半衰期得以延长。

血红蛋白也可以与惰性大分子偶联形成共轭产物，增大分子量使其性能稳定，但氧亲和力较低。聚乙二醇(PEG)与血红蛋白的化学修饰所形成的共轭物可以保持血红蛋白的氧结合部位的结构完整性，钝化血红蛋白的免疫原性，提高存留时间；而且分子稳定性好，能在循环中维持较高氧含量，并降低网状内皮系统的吞噬，由此减少可能的过敏和免疫反应，已成为很有应用前景的血液代用品，但需建立修饰的血红蛋白的正确含量水平及其亲和力的内吸收。

3．脂质体包封血红蛋白([iposome encapsulated hemoglo—bin，LEH)是应用脂质体包封技术将血红蛋白包裹在脂基假膜或脂质体内，这种人工红细胞的典型结构是把无基质血红蛋白溶液包封在单层或双层脂质体内，脂质体通常是一个磷脂双层加入增加机械稳定性的胆固醇分子或聚乙二醇，并加入2，32一二磷酸甘油酸(2，32一DPG)或肌醇六磷酸盐制备而成，用于调整氧解离曲线，其Ps。与人血液极相似。但是Rabinovici(1989)等已证实，输注LEH 后会被网状内皮系统吞噬，破坏免疫功能，使大鼠出现致命性感染，因此，至今尚未进行LEH 人体临床实验。

微囊化血红蛋白是血液代用品研究的新领域，通常采用可以生物降解的聚合体膜微囊来制备。聚合体通过相分配法和聚合体沉淀方法制备，包括聚乳酸和聚异丁基一2一腈基丙烯酸酯。微囊化血红蛋白的微囊大小可以控制，其携氧能力也高于天然红细胞，微囊化牛血红蛋白的氧亲和力也类似于天然人血红蛋白，且由于表面能被修饰，其贮存期限较理想(4℃贮存6个月后几乎不降解)L1]。有研究表明，其在治疗中等出血性休克中不会增加组织缺氧和其他反应_。基因重组和转基因动植物技术已用于血液代用品的研究，用基因工程方法生产交联或聚合的人血红蛋白突变体已在大肠杆菌(Nagai．1994)和酵母(Coghlan．1992)中表达成功，且利用转基因动物生产含有人血红蛋白血液也已有报道(Ogden．1992)。Dieryck等(1997)还成功地用基因工程烟草表达出功能性人血红蛋白。尽管如此，此类技术面临的突出问题生产出的血红蛋白量能否满足大规模商业化生产要求，以及血红蛋白表达后能否与微生物或动植物组分完全分离还有待研究。

4． 不同种类的血红蛋白类血液代用品各有利弊，存在的问题各不相同。其主要的副作用有胃肠道反应和血管收缩，血管收缩引起肺动脉和系统血压升高，其机制包括NO清除、内皮素释放、外周 肾上腺素受体敏感性增高 ]。化学修饰血红蛋白的毒性反应有对心、肝、脑、肺、肾的毒性；离体器官的灌注和保存；药代动力学和其在网状内皮细胞的滞留；对凝血系统的影响；对补体系统的影响和对免疫系统的影响。化学修饰血红蛋白毒性反应的来源包括不纯的杂质、各种修饰方法在处理过程的副产品、修饰过程SFH所产生的分解产物、化学修饰血红蛋白本身对脏器的毒性作用等。第1代化学修饰血红蛋白具有潜在的致死性，引起血管收缩、肾功能和肝功能障碍、胃肠道紊乱，第2代已得到解决，有些公司已向FDA提出生物制品许可证申请，但在进行临床实验研究时被FDA提出书面通知要求对实验方案作进一步调整。目前研制的以血红蛋白为主的血液代用品，其Hb来源于人、动物和应用生物技术产生的血红蛋白，每种都有可能存在供应和安全性问题。国外已有相当数量的血红蛋白修饰物制备的血液代用品在进行临床试验阶段的研究。有些产品在表面上看来似乎结果较为有利并具有安全性的表现[6j，而有些研究是小剂量输入有较好的结果，大剂量输注时没有结论 j。但是，迄今为止美国FDA 等国外药监机构还没有批准任何一种血红蛋白衍生物投入临床使用。其中的重要原因之一在于血液代用品的质量评价涉及多门学科，其使用的安全性尚有争论。

综上所述，血液代用品发展较快，特别是血红蛋白制品由于其具有独特的氧结合特性和正常的代谢途径，比氟碳类化合物更符合人体生理需要，是一种有发展前景的血液代用品，但由于结构不同、选择的胶体溶液和晶体溶液存在着争论、因其物理和化学性质不同会产生不同的功效 ，故仍有许多问题尚未解决，其中重要的是血液代用品的安全性和有效性问题。实验表明，我国研制的人血代用品具有携氧、释氧和扩充血容量的功能。人血代用品的研制成功，将缓解血源短缺的困难，杜绝血源性传染病的交叉感染，免除适配血型的麻烦，消除输血反应的难题。由于人血代用品具有储存时间长，使用简捷和便于运输的优点，因此可大大提高急救输血的应急能力，达到挽救生命的目的。我国是世界上人口最多的国家，在临床医疗中需要大量的血液制品，同时要有足够的药品战略储备以对灾害和战争等突发事件，因此，人血代用品的研制成功具有重大的社会和经济效益。

参考文献

[1] Yu wP，Chang TM．Submicron polymer membrane hemoglobinnanocapsules as potential blood substitutes：preparation and characterization[J]．Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol，l996，24(3)：l69-l83．

[2] Goto Y，Ter@ma K，Tsueshita T，et a1．Fluid resuscitation withhemoglobin-vesicle solution does not increase hypoxia or inflammatory responses in moderate hemorrhagic shock [J]．Biomed Res，2006，27(6)：283—288．

[3] Standl T．A new oxygen transport agent[J]．Haematologica，2005，90(4)：437-438．

[4] Boldt J，Suttner S．Plasma substitutes[J]．Minerva Anestesiol，2005，7l(12)：74l一758．

[5] Tsai AG，Vandegriff KD，Intaglietta M，et a1．Targeted 02 delivery by low-P50 hemoglobin：a new basis for 02 therapeutics

[6]．Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，285(4)：H1411H l4l9．

[7]曾庆平．纳米生物材料．曾庆平主编．生物医药前沿技术．北京人民卫生出版社，2004．179．

[8] Arifin DR， Palmer AF． Physical properties and stability mechanisms of poly (ethylene glyco1) conjugated liposome encapsulated hemoglobin dispersions． Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol，2005，33(2)：137—1 62．

[9]Takeoka S， Teramura Y， Atoji T，et a1． Effect of Hb—encapsulation with vesicles on H2O2 reaction and lipid peroxidation．Bioconjug Chem，2002，1 3(6)：1 302—1 308．

[10] Keitaro S， Robert K， Beth G ，et a1． Circulation Kinetics and Organ Distribution of Hb—Vesicles Developed as a Red Blood CeII Substitute．J Pharmacol Exp Ther，2005，312(2)：702—709．

[11]Zhao J，I iu CS，Yuan Y，et a1．Preparation of hemoglobin—loaded nano—sized particles with porous structure as oxygen carriers．Biomaterials，2007，28(7)：141 4 1422．

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2673ced9ad51f01dc281f113.html