Биологические науки/8. Физиология человека и животных

Пих Л.А., к.б.н. Тимченко Н.Н., к.б.н. Розанова Е.Д.

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. Петра Василенка, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины

Возможное применение фетального гемоглобина в экспериментальных исследованиях и медицине

Фетальный гемоглобин (HbF) (от лат. fetus – плодовый) в норме присутствует в крови взрослого человека в количестве до 3%. По сравнению с гемоглобином взрослого человека (НbА), фетальный гемоглобин в физиологических условиях обладает повышенным сродством к кислороду вследствие более слабого связывания 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ), причем такого различия не наблюдается при отсутствии в среде данного лиганда. В результате газообмена с материнской кровью кислород связывается внутриэритроцитарным НbF, обладающим повышенным сродством к нему. И, наоборот, при протекании крови в тканевых капиллярах плода НbF дополнительно освобождает от 19 до 38% кислорода. Характер диссоциации оксигемоглобина крови плода имеет адаптивное значение, обеспечивая переход кислорода через плацентарный барьер и утилизацию его в тканях. Поэтому встречающиеся в литературе данные об увеличенном содержании НbF при вторичных тканевых гипоксиях и гипоксических состояниях различной этиологии можно рассматривать в качестве компенсаторного явления, которое обусловливает устойчивость организма к гипоксии и негативному влиянию эндогенных факторов. В работе [1] представлены данные по определению содержания НbF при тканевой и гемической гипоксии: крыс и морских свинок помещали в затравочные камеры, содержавшие органические соединения ртути (метилэтимеркурацетат, фенилмеркурбромид) - при этом в крови животных НbF увеличен был в 10 раз. Также отмечено повышенное содержание НbF у больных бронхиальной астмой, лейкозом, хронической алкогольной интоксикацией.

В связи с имеющимся предположением, что увеличенное содержание НbF при патологических состояниях является компенсаторной реакцией организма, в клинической практике и экспериментальных исследованиях предпринимаются попытки использования особых кислородсвязывающих свойств (и, вероятно, не только их) фетального гемоглобина. В клинической практике наблюдается плодотворное влияние на состояние больных высоких уровней фетального гемоглобина при серповидноклеточных повреждениях. С помощью терапевтических агентов, подходящих для индукции HbF, можно предотвратить все осложнения серповидноклеточных анемий [2]. Существуют предположения, что HbF может быть эффективным при возмещении кровопотери. В работе [3] представлены результаты экспериментов на 19 беспородных собаках, которым кровопотерю моделировали по Уиггерсу, а возмещали ее взвесью фетальных эритроцитов или взвесью эритроцитов донорской крови взрослого человека. Показано, что инфузия взвеси фетальных эритроцитов в условиях постгеморрагической гипотензии на уровне 40 мм рт. ст. сопровождалась более выраженной нормализацией показателей кислотно-щелочного состояния, напряжения кислорода в мышце, гемодинамики и дыхания по сравнению с инфузией взвеси эритроцитов донорской крови взрослого человека. В эксперименте использована была модель геморрагического шока, как модель прогрессирующего типа циркуляторной гипоксии с неспособностью клеток жизненно важных органов усваивать кислород. Предполагалось, что НbF может быть эффективным в ликвидации вторичной метаболической тканевой гипоксии, ведущей к невыживаемости подопытных животных даже в условиях самой активной трансфузионной терапии. Опыты на собаках, которым на фоне длительной гипотензии вводили кровезаменитель АН-2Ф, полученный на основе НbF, показали, что восполнение по объему 2/3 кровопотери приводит к стабильной нормализации артериального давления, повышению напряжения кислорода в мышцах и увеличению оксигенации крови до 96% при артериальном давлении 70 мм рт. ст. Выживаемость подопытных животных составляла 90% при 60% в контрольных опытах. В работе [4] приведены данные по применению эритроцитарной массы пуповинной крови плода, содержащей 80% эритроцитов с фетальным гемоглобином, в комплексном лечении больных бронхиальной астмой. При этом выявили выраженный антигипоксический эффект эритроцитов плода у таких больных.

Во многих странах ведутся разработки кровезаменителей, действие которых направлено на частичное или полное замещение функций крови, нарушенных в результате массовой кровопотери, травмы, отравления и других экстремальных воздействий [5]. В работе [6] отмечается, что возникающее в медицинской практике состояние острой анемии различной этиологии и необходимость ее коррекции определили задачу разработки кислородсвязывающих кровезаменителей. Но пока еще можно лишь обсуждать потенциальные возможности создания кровезаменителя на основе раствора Нb, так как введение раствора Нb непосредственно в кровь пациенту будет порождать сложные проблемы, от решения которых во многом зависит возможность применения таких кровезаменителей. Разнообразные реакции, возникающие при введении растворов Нb, многими авторами связываются с наличием в них различных примесей как липидной, так и белковой природы. Состав липидных примесей подробно изучен в ряде работ, однако это не привело к выявлению источника токсического действия растворов Нb. Имеются немногочисленные сведения, анализирующие белковые загрязнения, источники происхождения этих примесей. Указано, что большую часть белков, загрязняющих растворы Нb, составляет внутриэритроцитарный фермент карбоангидраза; есть данные, что токсические реакции, возникающие при введении растворов Нb, обусловлены преимущественно фосфатидил-этаноламином и фосфатидил-серином (фосфолипидами мембран эритроцитов), а также экзотоксинами, которые содержатся в незначительном количестве (ниже порога чувствительности теста на пирогенность). Максимально очищенный от примесей «идеальный» раствор Нb вызывает минимум патологических реакций, однако вопрос о его безвредности окончательно не решен.

Литература

1. Антоненко В. Т. Фетальный гемоглобин и адаптация к гипоксии. Применение препаратов Ф-Hb в лечении гипоксических состояний // Молекулярные аспекты адаптации к гипоксии. - К.: Наукова думка. – 1979. – С. 31-36.

2. Atweh G. F., Schechter A. N. Pharmacologic induction of fetal hemoglobin: raising the therapeutic barin sickle cell disease // Curr. Opin. Hematol. – 2001. – Vol. 8. – P. 123-130.

3. Антоненко В. Т. , Королев Ю. Н. , Кузьменко В. А. и др. Влияние взвеси фетальных эритроцитов на течение геморрагического шока // Физиологический журнал. - 1980. - Т. 26, №5. - С. 639-645.

4. Антоненко В. Т. Фетальный гемоглобин и адаптация к гипоксии. Применение препаратов Ф-Hb в лечении гипоксических состояний // Молекулярные аспекты адаптации к гипоксии. - К.: Наукова думка. – 1979. – С. 31-36.

5. Литвиненко Ю. А. , Колонина И. Р. , Соколов А. В. и др. Изучение эффективности искусственного переносчика кислорода на основе гемоглобина при замещении кровопотери у собак // Гематология и трансфузиология. - 1991. - Т. 36, №8.- С. 16-18.

6. Чуйкин А. Е., Иванов К. П. , Столбов А. Л. Газообмен и транспорт газов в организме при коррекции острой анемии раствором модифицированного гемоглобина или за счет дыхания гипероксической газовой смесью // Гематология и трансфузиология. - 1993. - Т. 38, № 9. – С. 25-29.