VIVOS VOCO: Г.Р. Иваницкий, С.И. Воробьев, КРОВЕЗАМЕНИТЕЛЬ "ПЕРФТОРАН"

КРОВЕЗАМЕНИТЕЛЬ "ПЕРФТОРАН"

Г.Р. Иваницкий, С.И. Воробьев

Авторы работают в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН.
ИВАНИЦКИЙ Генрих Романович - член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией.
ВОРОБЬЕВ Сергей Иванович - доктор биологических наук, старший научный сотрудник.

Существуют три подхода к созданию кровезаменителей, обладающих газотранспортной функцией: на основе свободного модифицированного полигемоглобина [1 ]; гемоглобина, капсулированного в липидные везикулы - искусственного эритроцита [2 ]; перфторуглеродной (ПФУ) эмульсии [3 ]. Первые два, несмотря на большие усилия, вряд ли будут доведены до практического применения в текущем тысячелетии. Последний оказался более перспективным и привел к созданию безопасного и эффективного кровезаменителя - перфторана.

Разработка препарата была начата еще в 1979 г. по инициативе Ф.Ф. Белоярцева, И.Л. Кнунянца и Г.Р. Иваницкого [4 ]. В его создании на разных этапах принимали участие до 40 научных, научно-производственных и клинических учреждений. Перфторан был допущен к клиническому использованию лишь в 1996 г., после того как успешно прошел все стадии испытаний (первая и вторая фазы - в 1984 -1985 гг., более 600 пациентов; третья - в 1990-1995 гг., более 200 пациентов) и получил одобрение Фармакологического (22 декабря 1994 г.) и Фармакопейного комитетов (30 августа 1995 г.) Минздравмедпрома Российской Федерации.

Создание перфторуглеродных кровезаменителей оказалось более сложной проблемой, чем мы предполагали вначале. Необходимо было добиться выполнения ряда противоречивых условий: препарат не должен влиять на иммунную защиту организма, должен быть медицински безопасным, на его основе должна функционировать эффективная система газотранспорта.

ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ

Можно выделить три обобщенных функции крови, выполняемых совместно как молекулярными белковыми комплексами плазмы, так и форменными элементами крови:

транспортно-энергетическая - молекулярный массоперенос питательных веществ внутрь организма и отходов метаболизма к внешним фильтрующим органам, дыхание (транспорт O₂ внутрь организма и CO₂ наружу);

регуляторная - перенос гормонов (химических регуляторов) от органа к органу, стабилизация ионного баланса организма, терморегуляция (водное охлаждение);

защитная - коагуляция (свертывание) крови и репарация повреждений оболочек организма, иммунитет, то есть узнавание соединений "свой-чужой" и выведение из организма чужеродных включений.

Рис. 1. Пути дифференцировки форменных элементов крови из стволовой клетки костного мозга с указанием регулирующих этот процесс факторов. Дифференцировка гемоцитобласта может развиваться по любому из пяти путей и заканчиваться в русле кровотока набором форменных элементов крови (лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов). По какому пути пойдет дифференцировка, зависит от состояния организма, поэтому распределение различных форменных элементов в периферическом русле кровотока служит одним из важнейших показателей физиологического состояния человека [20]

Третья функция крови затрудняет создание искусственных кровезаменителей, реализующих две первые функции. Иммунная система, основанная на кооперативном взаимодействии В и Т лимфоцитов (рис. 1), защищает организм наборами антигенов - антител, реагирует на опасные ситуации. Например, распознает бактерии, вирусы и другие чужеродные вещества в кровотоке и выбирает реакцию, в ходе которой они выводятся из организма (синтез лизирующих веществ, фагоцитоз). Можно достичь компромисса: сделать эффективную и безопасную смесь, моделирующую две первые функции крови, но не сильно возмущающую иммунную систему организма. В этом случае гемоглобин не обязательно должен быть материальной газотранспортной основой крови. А поскольку с помощью эволюционного отбора иммунная система настраивалась именно на отторжение чужеродных белковых включений, для кровезаменителей, моделирующих газотранспортные функции крови, следовало искать неорганические носители.

В 70-х годах после работ Л. Кларка, Р. Гетера, Р. Наито и других [5-7] идея "создать эффективный кровезаменитель на ПФУ" овладела многими исследовательскими группами во всем мире. Что представляют собой эти соединения?

Класс ПФУ-соединений практически бесконечен, как и многие органические соединения. Класс углеводородов переходит в класс ПФУ путем замещения в молекулах водорода на фтор. Перфторуглероды - слабо полярные соединения, в которых растворимость газов увеличивается по мере уменьшения полярности. Растворимость газов в чистых жидких ПФУ очень высокая - около 50 об. % O₂ и 200 об. % CO₂.

Перфторуглероды — химически инертные, так как покрыты "шубой" из фтора, ковалентно связанного с углеродом. Энергия связи C-F больше, чем энергии связи С-Н: для СН₃-F она равна 119 ккал/мол, а для СН₃-Н - 99 ккал/мол. Длина связи для фтора так же мала, как и для водорода (длина связи СН₃-Н 1.09 А, СН₃-F 1.39 А).

Замещение водорода на фтор почти не изменяет объема молекулы, но делает ПФУ-соединение "жестким". Перфторуглероды не ингибируют деления лимфоидных клеток в культуральных системах и не продуцируют аберраций хромосом в делящихся клетках, они могут служить хорошим субстратом подложек для культивирования клеток [8 ].

Таблица 1

Компоненты

Химические соединения (концентрация, %)

Переносчики 0₂

Поверхностно-активное вещество

Низкомолекулярный раствор

ПФУ-декалин (13.0)*, ПФУ-метилциклогексилпиперидин (6.5)

Проксанол 268 (4.0)

NaCI (0.6), KCI (0.039), MgCl₂ (0.019), NaH₂P0₄ (0.02), NaHC0₃ (0.65), глюкоза (0.2), CaCl₂ (0.0003)

* Все величины вес./об. % указаны по отношению к 100% объема апирогенной дистиллированной воды.

ПФУ-соединения приблизительно в два раза тяжелее воды и в ней практически не растворяются, поэтому для целей кровезамещений необходимо приготовить эмульсию из перфторуглеродов. Для ее изготовления требуются поверхностно-активные вещества, в противном случае смесь будет плохо эмульгироваться и быстро расслаиваться.

В качестве эмульгаторов испробованы многие соединения (липиды животного и растительного происхождения, Д-сорбитолы, соли жирных кислот, аминооксиды, блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида). Мы выбрали эмульгатор Плюроник F-68 (отечественное название - Проксанол-268; синтезирован в Научно-исследовательском институте органических полупродуктов и красителей). Если Плюроник F-68 хорошо очищен, он слаботоксичен и выводится из организма в течение нескольких часов.

Более того, это соединение, в отличие от других поверхностно-активных веществ, предотвращает гемолиз эритроцитов, создает незначительное коллоидно-осмотическое давление и является слабым антикоагулянтом. Понижая вязкость крови, оно одновременно усиливает эффективность ПФУ-эмульсии в условиях жировой эмболии в кровеносном русле. Плата за эти достоинства - термодинамическая неустойчивость эмульсии. Для длительного ее хранения необходима заморозка.

Анализ многочисленных ПФУ-соединений с позиций медицинской практики свидетельствует, что ни одно из них в полной мере не отвечает оптимальности в системе параметров "эффективность + безопасност ь". Поэтому и родилась идея создания их бинарных смесей, в которых достоинства и недостатки двух разных видов ПФУ-компонентов компенсируются. Эта идея принадлежала группе Р. Наито и была ими реализована в кровезаменителе Флюозол-ДА (разрешение Food and Drug Administration на клиническое использование датируется январем 1990 г.). Однако, как показали наши исследования, характеристики этого препарата можно улучшить, заменив один из двух ПФУ-компонентов. Мы заменили перфтортрипропиламин на перфтор-пара-метилциклогексил-пиперидин (рис. 2). Для этого пришлось подобрать соответствующее поверхностно-активное вещество и композиционный состав эмульсии (табл. 1). Токсичность препарата снизилась на 15%, эффективность по кислородному транспорту возросла в 1.5 раза. При этом время выведения препарата из организма (как плата за эти преимущества) увеличилось на 25-30%. Кроме того, удалось уменьшить его реактогенность - ответ иммунной системы на введение препарата.

Как известно, все медицинские препараты в виде микрочастиц в той или иной степени реактогенны, то есть вызывают у некоторых пациентов боль в крестце, озноб, покраснение кожи, одышку. Подобный синдром иногда наблюдается и при внутривенном введении жировых эмульсий без перфторуглерода, применяемых для парентерального питания, и липосом, используемых для направленной доставки лекарств, а также при кровопотерях во время хирургических операций. Эти симптомы могут быть блокированы такими препаратами, как индометацин, дексаметазон или ибупрофен, другими словами, десенсибилизирующими и седативными препаратами в комплексе с кортикостероидными средствами [3-9 ].

При введении чужеродных микрочастиц в организм в системе синтеза форменных элементов крови должен стимулироваться процесс дифференцировки стволовой клетки по путям лимфоцитов и макрофагов (см. рис. 1). Кровь - реактивная субстанция и скорость обновления форменных элементов сравнительно высокая: в минуту синтезируется 15х10⁷ эритроцитов, 2х10⁵ лейкоцитов, 2.5 х 10³ тромбоцитов. Тем не менее относительное изменение форменных элементов во времени сравнительно медленное: лимфоциты человека обновляются за 8-10 часов, тромбоциты - за 4 суток, другие лейкоциты -за 5 дней, эритроциты за 110-120 дней. Однако реакция (если она возникает) на введение микрочастиц в кровяное русло почти мгновенная - латентный период не превышает минуты. Следовательно, ответ иммунной системы имеет триггерный (спусковой) или лавинообразный механизм.

Скорее всего, действие этого механизма обусловлено не процессами дифференцировки на клеточном уровне, а триггерным высвобождением арахидоновой кислоты во время фагоцитирования микрочастиц макрофагами [3 ]. Возможен альтернативный вариант: активация поверхностно-активными веществами системы комплемента плазмы крови и высвобождением так называемых стресс-белков. Последние способствуют, с одной стороны, фагоцитированию микрочастиц, а с другой - возникновению предпосылок к анафилактоидному шоку в связи с появлением анафилотоксинов [3 ]. Кроме того, сам процесс прокола вены и введения препарата мог вызвать стрессовую реакцию. Эти варианты не противоречили друг другу, являясь последовательными звеньями одной цепи событий на молекулярном и клеточном уровнях. На клеточном наблюдалось не только временное (медленное) изменение формулы крови, но и пространственное (быстрое) перераспределение форменных элементов по системам кровотока организма, а также нарушения в белковой фракции крови. Отсюда следует, что индексом реактогенности препарата могут служить Различные количественные показатели на молекулярном и клеточном уровне, так как они коррелированы.

Рис. 3. Распределение частиц эмульсии по размерам и влияние этого распределения на нейтропенический индекс J :а- обычная эмульсия; б- эмульсия после центрифугирования (седиментация при ускорении 14200 g); в — эмульсия после нагревания

В качестве такового мы взяли нейтропенический индекс J = С_ц/С_п, где С_ц и С_п соответственно количество нейтрофилов (см. рис. 1) в периферическом кровотоке после трансфузии препарата, содержащего микрочастицы, и в норме. Такой индекс информативен и отражает сдвиги как в белковой фракции, связанные с белковыми продуктами активации комплемента в плазме крови, так и в развитии последующих событий в цепи переходов вплоть до клеточного уровня дифференцировки [9 ]. Нейтропенический индекс характеризует быстрое пространственное перемещение нейтрофилов из периферического русла и скопление их в сосудах легких. Экспериментальным путем установлено, что максимальное его значение не должно превышать 2-3 [10 ], в противном случае эмульсия реактогенна.

Наши исследования показали, что отдельно взятый 4%-н ый раствор поверхностно-активного вещества проксанола не обладает реактогенными свойстами, вопреки распространенному мнению. Было установлено, что по мере роста диаметра частиц и доли крупных частиц в эмульсии усиливается имунная реакция и увеличивается значение нейтропенического индекса. Эти исследования позволили заложить в технологию перфторана соответствующие требования к размерам и дисперсии микрочастиц эмульсии, обеспечивающие снижение реактогенности препарата (рис. 3). Так было выполнено первое условие - сделать препарат незаметным для иммунной системы организма, то есть нереактогенным.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Перфторуглероды демонстрируют биологическую активность на молекулярном уровне, взаимодействуя с клеточными мембранами и рецепторами, растворяясь в липидах. Поверхностное натяжение перфторуглеродов в большинстве случаев не поднимается выше 20 мН/м (20 дин/см). У жидких ПФУ оно обычно 10-20 мН/м, что указывает на чрезвычайно низкую величину их межмолекулярных взаимодействий. (Напомним, что поверхностное натяжение воды 72 дин/см при 20°С.) Жидкости с поверхностным натяжением выше 20 мН/м не смачивают поверхность перфторуглеродов, а жидкие ПФУ не смешиваются с ними. Однако многие масла и н-гептан имеют поверхностное натяжение меньше 20 дин/см и жидкие ПФУ растворяются в них. Поэтому гидрофобно-липофильный индекс, то есть растворимость в воде и в н-гептане, - важный показатель перфторуглеродов, характеризующий как скорость их выведения из организма, так и взаимодействие с мембранами и рецепторами клеток. Следует учитывать, что это индекс температурозависимый.

Другими важными показателями перфторуглеродов являются давление паров и температура кипения, характеризующие скорость выведения этих веществ из организма. Период полувыведения перфторуглеродов, перспективных с точки зрения медицины, колеблется от четырех дней до нескольких месяцев.Чем ниже точка кипения и выше давление паров, тем быстрее они выводятся через легкие. Однако существуют многие альтернативные пути выведения, и не только в виде выдыхаемых паров. Кроме того, стремление (в погоне за скоростью выведения) использовать перфторуглероды с низкой температурой кипения и большим давлением паров может привести к нежелательным физиологическим эффектам (к эмболии легких и декомпрессионным синдромам - кожному зуду, опуханию тканей).

В процессе доклинических исследований была показана безопасность препарата перфторан. Токсичность его низкая: летальная доза на мышах (при внутривенной инъекции) 200 мл/кг без плазмозаменителя и 140 мл/кг в полной композиции. Перфторан не вызывал гемолитических эффектов на крысах, собаках и в крови человека, не был пирогенным, не вызывал анфилактоидных реакций и не ингибировал синтез крови организмом. Доклинические исследования включали изучение взаимодействия перфторана с биологическими молекулами и органоидами, его воздействия на ионный транспорт через мембраны клеток, влияния на функционирование отдельных органов (сердце, почки, мозг) крыс и собак при перфузии через них препарата, а также определение предельной токсичности препарата при массивных кровезамещениях (до 70-90% объема крови). Доза 20 мл/кг перфторана не тератогенна, не эмбриотоксична, не канцерогенна и не вызывает патологических изменений в органах животных [11, 12 ].

В 1992 г. независимые эксперты Фармацевтической корпорации "Альянс" (США) своими методами исследовали препарат перфторан. Были проверены все его параметры и дополнительно изучены пульмонологические эффекты, выраженность тромбоцитопении и кинетика изменения температуры тела крыс после введения препарата в условиях свободного поведения животных. После биологического тестирования перфторана вице-президент фирмы "Альянс" доктор С. Файтфул прислал нам результаты анализа с резюме: "It would seem that you have a very good emulsion".

Таким образом, было выполнено второе условие - достигнута медицинская безопасность препарата.

СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТРАНСПОРТА
Кровь - сильно структурированная, неньютоновская жидкость, текущая в пульсирующем режиме по сосудам - эластичным трубкам переменного сечения. В такой системе могут возникать нелинейные кооперативные явления как на макроуровне (при переходе от одного диаметра сечения сосудов к другому), так и на микроуровне (в пределах одного сечения, за счет взаимодействия форменных элементов крови и белков плазмы). Основные структурные факторы, определяющие гидродинамику крови, приведены на рис. 4 [13 ].

Рис. 4. Схема основных структурных факторов, нарушающих линейную зависимость скорости кровотока от давления: а - ветвление сосудов, проводящее к изменению давления и скорости кровотока в пульсирующем процессе работы сердца; б - гетерогенное строение сосуда на примере капилляра мышцы сердца (1 - слой эндотелиальных клеток, 2 - базальная мембрана, 3 - перицит - соединительная ткань, состоящая из слабо дифференцированных клеток, принимающих участие в регуляции просветов сосудов и всасывании низкомолекулярных компонентов крови, 4 - пиноцитозные пузырьки на внутренней и наружной поверхностях эндотелиального слоя) и возможные конформации просвета сосуда от круглого сечения до гантелеподобного; в -"монетные столбики", образуемые движущимися в кровотоке эритроцитами (слева), и расположение осей в этой структуре (справа) по А.Л. Чижевскому; г - эпюры скоростей в разветвляющемся сосуде, построенные на основе классических расчетов по Пуазейлю (слева), и реальная трехмерная реконструкция (справа), снятая в эксперименте с помощью эхографии (эффекта Доплени при отражении ультразвука от поверхности движущихся эритроцитов)

Реология крови является существенным параметром гидродинамики кровотока, сильно влияющим на вязкость, а следовательно, определяющим как нагрузку на сердце, так и скорость кровотока. Вязкость крови может изменяться в десятки раз при развале структур эритроцитов типа "монетных столбиков", изменения их упругих и ориентационных свойств, а также при нарушении белкового состава крови (рис. 5).

Чтобы вся система организма была бы "прозрачной" для распространения кислорода, необходимо согласовать кислородное напряжение в каждом локальном объеме со скоростью его диффузии в ткань: по мере падения кислородного напряжения должно уменьшаться сопротивление его потоку. Тогда поток (транспорт) кислорода оставался бы достаточным для обеспечения любого органа даже в условиях его интенсивной работы. В артериях у человека и других животных кислородное напряжение составляет 80-95 мм рт. ст., в капиллярах снижается на 20-45 мм рт. ст., около митохондрий внутри клеток ткани составляет всего 1-3 мм рт. ст. [14 ].

а - относительное изменение вязкости трех видов эритроцитарных суспензий: 1 - нормальные эритроциты в плазме крови (эритроциты при этом движутся в виде "монетных столбиков", обтекаемых плазматическими белками); 2 - нормальные эритроциты в растворе Рингера-Альбумина (эритроциты при этом не обнаруживают тенденции к упорядочению в виде "столбиков"), 3 - эритроциты, обработанные глутаральдегидом, который меняет структуру мембран эритроцитов, делая ее более жесткой, в этом же растворе Рингера-Альбумина; б - изменение вязкости суспензии эритроцитов как функция скорости сдвига при изменении содержания различных белков: 1 -глобулин 2.2 вес. %, 2 - цельная кровь, 3 - альбумин 3.5 вес. %, 4 - фибриноген 0.6 вес. %

Возможны три варианта уменьшения сопротивления потоку кислорода в ткань, компенсирующие падение его напряжения: увеличение поверхности обмена, изменение скорости потока крови с помощью раскрытия капилляров или уменьшения вязкости крови, и наконец, увеличение проводимости кислорода плазмой от эритроцита в ткань.

Кислородная емкость ПФУ-эмульсий по сравнению с цельной кровью сравнительно низкая (рис. 6). Кровь с 45%-ным содержанием гематокрита (отношение объема всех форменных элементов крови к объему плазмы в процентах) растворяет при кислородном давлении, равном 100 мм рт. ст., около 20 об. % O₂, а 20%-ная ПФУ-эмульсия - около 2-2.5 об. % O₂. Тем не менее емкость этой эмульсии по отношению к кислороду в 2-3 раза больше, чем у плазмы крови и воды. Однако она явно недостаточна для поддержания клеточного метаболизма тканей. Кроме того, кислородное насыщение гемоглобина имеет S-образную характеристику, а насыщение ПФУ-эмульсии кислородом - линейную. Хотя мнение, что гемоглобин в силу химического связывания обладает высокой кислородной емкостью, преувеличено, 1 г гемоглобина может присоединить максимум 1.38 мл O₂, а, например, 1 г железа (если образуется закисное железо) присоединяет 300 мл O₂ [14].

Коэффициент полезного действия транспортировки O₂ с помощью гемоглобина низкий. Тяжелая молекула гемоглобина весом около 70 кДа "перевозит" за цикл кровотока всего четыре молекулы O₂ весом 128 Да, что составляет по весу от транспортирующей молекулы всего 0.2%. Проявив большую расточительность в транспортирующей системе, природа выиграла за счет кооперативных эффектов в системе регуляции (загрузки и разгрузки кислорода).

Гемоглобин нагружается и расстается со своим кислородным наполнением в узком диапазоне изменений давлений газа в среде (от 0 до 100 мм рт. ст.). Скорость загрузки-разгрузки зависит от рН среды (эффект Бора): при рН 7.26 время перехода от гемоглобина к оксигемоглобину составляет 40-80 мс, а при рН 7.24 - уже 300 мс. Кислородная емкость 1 л крови такая же, как 1 л воздуха, то есть благодаря гемоглобину внутренние органы имеют потенциальную возможность (если она реализуется) получить столько же кислорода, сколько и наружные.

Низкая кислородная емкость ПФУ-эмульсии почему-то дала основание к умозрительному утверждению, что они неэффективны для кислородного транспорта. Приведем типичное высказывание, которое в разных вариантах повторялось в 80-х годах в литературе:

"О неэффективности в настоящее время использования эмульсий ПФОС первого поколения в качестве кровезаменителя - переносчика кислорода свидетельствуют, например, данные Tremper et аl. (1984), которыми показано, что при клиническом применении 20% вес./об. эмульсии "Флюозола-DA" в дозе 20 мл/кг флюорокрит составляет приблизительно 3%, что соответствует 0.5% гемоглобина. Трудно представить, что дополнительные 0.5% гемоглобина смогли бы значительно повлиять на кислородный и гемодинамический статус больного" [15 ].

Как следствие этого утверждения, некоторые исследователи увеличивали содержание ПФУ-частиц в кровотоке, повышая концентрацию эмульсий. При этом эффект получался обратный ожидаемому - транспорт кислорода в ткань уменьшался. Утверждение о неэффективности ПФУ-эмульсии, по нашему мнению, основано на недоразумении, связанном с подменой понятия "кислородный транспорт" на "кислородную емкость".

Кислородный , транспорт - это диффузионный поток кислорода в ткань. Кислородный поток i никак не связан с кислородной емкостью, а определяется в соответствии с законом Фика только величиной коэффициента диффузии кислорода D и разностью кислородных потенциалов между кровью и тканью (U₀₁ - U₀₂):

i = D(U₀₁ - U₀₂).

Закон Фика аналогичен закону Ома, поэтому поясним приведенное выше утверждение элементарной моделью из электрических цепей. Допустим, у нас есть небольшой электромоторчик и электрическая батарейка. Присоединим мотор чик с помощью медного провода к батарейке. Очевидно, величина тока, текущего по цепи, будет определяться напряжением на клеммах батарейки и проводимостью цепи (величиной обратной внутреннему сопротивлению батарейки + сопротивление провода + сопротивление обмоток моторчика).

От емкости батарейки зависит не величина тока, а продожительность работы двигателя. Если мы по мере уменьшения зарада на батарейке будем заменять ее новой, то моторчик сможет совершать работу сколь угодно долго. Теперь соединим моторчик с батарейкой не медным проводом, а, например, стеклянным волокном. При этом все напряжение упадет на волокне, так как проводимость стекла низкая, и моторчик не будет совершать работу, независимо от емкости батарейки, включенной в цепь.

Эта модель имеет очевидные соответствия с реальной системой газотранспорта в организме: батарейка - с эритроцитом, моторчик - с митохондриями клеток ткани, скорость замены батареек - со скоростью или минутным объемом кровотока, величина разряда батарейки определяется артериально-венозной (А - В) разностью кислородной емкости в системе "эритроциты + плазма крови".

Соединительные провода высокой проводимости (медь в нашем примере) аналогичны непосредственному контакту мембраны эритроцита со стенкой артериол и капиллярных сосудов, а провода низкой проводимости (стекло в нашем примере) - передаче кислорода через плазму крови (воду). Последняя ситуация типична при восполнении кровопотери традиционными кровезаменителями без газотранспортной функции (растворы Рингера и Тироде, полиглюкин, желатиноль, лактосол, плазма крови и т.д.), но абсолютно отлична при кровезамещении ПФУ-эмульсией.

Проводимость кислорода чистыми перфторуглеродными эмульсиями по сравнению с водой очень высокая. Растворимость кислорода в ПФУ-эмульсиях до 50 об. % а в воде - только 2%, то есть в 25 раз меньше.Таким образом, если возникает цепь из касающихся друг друга частичек ПФУ-эмульсии, то проводимость кислорода возрастает и соответственно увеличивается ток O₂ от эритроцита как источника с высоким парциальным давлением кислорода в ткань (рис. 7, а).
..

Эритроциты, экранируемые водой, никогда не отдают полностью свой кислородный заряд. Артериально-венозная разность кислородной емкости даже при больших физических нагрузках не увеличивается более чем на 30%. Таким образом, 20-30% эритроцитов, если бы они полностью отдали свой кислородный заряд в ткань при (А - В) —> А, хватило бы для нормального функционирования организма. Однако этого не только не происходит, а наоборот, при развале структур эритроцитов типа "монетных столбиков" увеличивается экранировка эритроцитов водой и отдача кислорода ухудшается. Венозная кислородная емкость растет, а не падает. Кислород растворяется в плазме, но не переходит в ткань. Как правильно отметил С.В. Ярочкин, "наступает гипоксия при гипероксии": емкость кислорода в плазме большая, но кислородное напряжение незначительное и ток кислорода в ткань низкий [16 ].

Нами показано, что вероятность образования цепей-каналов из ПФУ-микрочастиц в плазме крови пропорциональна nr/r²m, где n, r, r - соответственно скорость кровотока, плотность и радиус микрочастиц эмульсии, m - статическая вязкость, пропорциональная rC²/a, где С - концентрация частиц в кровотоке, a - коэффициент диффузионной подвижности частиц в воде. Отсюда ясно, что чрезмерное повышение концентрации ПФУ-частиц в кровотоке увеличивает вязкость крови после замещения, снижает диффузионную подвижность самих частиц в воде и не улучшает, а ухудшает газотранспорт [17 ].

При кровезамещениях ПФУ-эмульсиями нецелесообразно (и даже вредно) превышать оптимальную их концентрацию в кровотоке. Существенным показателем качества эмульсий является не абсолютная кислородная емкость, а динамическая емкость, равная частному от деления абсолютной емкости на вязкость. У перфторана вязкость низкая, меньше 3.0 сП (табл. 2). Нами проведено сравнение ПФУ-эмульси и, созданных разными зарубежными исследовательскими группами, по этому критерию [18 ].

Очевидно, что размеры и дисперсия размеров частиц также играют существенную роль в частоте образования каналов. Их проводимость определяется площадью поверхности контактирующих частиц. Относительные размеры частицы и эритроцита показаны на рис. 7, б. Соотношение их поверхности при равенстве суммарных объемов равно 6 х 10³. Таким образом, движущиеся в кровотоке частицы могут создавать одновременно колоссальное количество каналов, замыкая поверхность эритроцитов на стенки сосудов.

Один из экспериментальных результатов с митохондриями печени крысы, демонстрирующий эффективность ПФУ-эмульсий при кровезамещениях, представлен на рис. 8. Величина потока O₂ определялась по изменению скорости окисления различных субстратов митохондрий. Скорость окисления, в свою очередь, измерялась полярографически с помощью Кларковского электрода.

В другом эксперименте у кроликов с имплантированными электродами регистрировали кислородное напряжение в мозговой ткани при инфузии шести типов ПФУ-эмульсий. Как и следовало ожидать, увеличение O₂ в ткани мозга не соответствовало низкому суммарному уровню кислородной емкости плазмы в кровяном русле и показателям растворимости O₂ в ПФУ-эмульсий. Дело в том, что существенный дополнительный вклад вносил кислород, передаваемый в ткань от эритроцитов по каналам, образуемым движущимися в кровотоке частицами ПФУ-эмульсий. Результаты клинического применения перфторана изложены в [19 ].

В широком спектре использования искусственных кровезаменителей, как и донорской крови, можно выделить главные области, например, сердечная недостаточность, сердечный приступ, инсульт и геморрагический шок, но на первом месте по их потреблению стоит хирургическое вмешательство. Однако при переливании донорской крови необходима тщательная ее проверка на возможное наличие многочисленных возбудителей патологий, которые могут быть переданы реципиенту (табл. 3). Эта процедура сильно удорожает стоимость донорской крови, приближая ее к стоимости искусственного заменителя, где опасность заражения полностью отсутствует.

Таблица 3.

Хронология открытий возбудителей патологий, содержащихся в крови,
и создания методов контроля за качеством донорской крови [20]

Год	Открытие, метод контроля	Патология
1945	Метод контроля бледной трепонемы (1905)	Сифилис
1971	Техника обнаружения антиге на вируса гепатита В (1964) на основе поверхностного антигена	Гепатит
1983	Открытие вируса человеческого иммунодефицита (HIV)	СПИД
1985	Метод иммуннодепрессии цитомегаловируса (1956)	Цитомегаловирусная инфекция
1985	Метод контроля вируса VCH-1 (1956) на основе антител	СПИД
1985	Поэтапное индустриальное производство тестов обнаружения антител анти-HIV I, подавление вирусов путем тепловой фракционной коагуляции	СПИД
1986	Детальное описание поражения эритроцита мерозоитами (1969), выявление возбудителей методами плазмодиализа	Лихорадка (малярия)
1987	Техника обнаружения разных, типов вирусов; разработка растворителей-очистителей, коагулирующих вирусные частицы	СПИД, гепатит, другие скрытые вирусы
1988	Методика эпидемиологического изучения вирусных гепатитов у предполагаемых доноров, включающая оценку частоты появления вирусов и методы профилактики	Гепатит - новый вид
1989	Техника определения возбудителей СПИДа путем идентификации смешанных форм HALVE 1 и 2	СПИД
1990	Идентификация генома вируса гепатита С (1988), тесты второго поколения его диагностики на основе антител	Гепатит С
1991	Получение структурных протеинов вируса HCV и использование их для обнаружения антителами; технология второго поколения	Гепатиты
1991	Определение факторов риска, заноса инфекции с донорской кровью, связанных с ретровирусами, вирусами СПИДа и гепатита, создание систематики антител	СПИД, гепатит другие скрытые вирусы

Прогнозы дальнейшего развития перфторуглеродных кровезаменителей - дело неблагодарное, ибо новые открытия спланировать нельзя. Тем не менее на основе накопленного нами за 15 лет опыта можно попытаться сделать прогнозы на качественном уровне. При создании следующих поколений кровезаменителей возможны три сценария:

• удастся синтезировать какое-либо одно ПФУ-соединение, которое окажется идеальным по всем параметрам как основа кровезаменителя; вероятность такого исхода очень мала;

• показатели перфторана как бинарной композиции превзойти не удастся; вероятность такого сценария хотя и выше предыдущего, но тоже невелика;

• удастся создать новые композиции из двух и более различных перфторуглеродов, причем недостатки одних перекроются достоинствами других; это наиболее вероятный сценарий.

Авторы благодарят Российскую академию наук, Российскую академию медицинских наук, многочисленных сотрудников клиничесих учреждений Минздрава РФ и Центрального военно-медицинского управления Министерства обороны РФ и всех исполнителей программы "Перфторуглероды в биологии и медицине". Мы также благодарны Российскому фонду фундаментальных исследований (грант 96-04-4812) и всем, кто спонсировал на различных этапах эту работу.

ЛИТЕРАТУРА

1. Blood substitutes // Eds. Chang T.M.S., Geyer R.P. N.Y.: Dakker, 1989.
2. Blood substitutes: Preparation, Physiology and Medical Applications / Eds. Lowe K.C. Chichester: Ellis Horwood. 1988.
3. Riess J.G. Fluorocarbon-based in vivo Oxygen Transport and Delivery Systems / Vox Sang; Invited Review. 1991. V. 14. P. 225-239.
4. Иваницкий Г.Р., Белоярцев Ф.Ф. О развитии фундаментальных и прикладных исследований в СССР по проблеме "Перфторуглероды в биологии и медицине" // Медико-биологические аспекты применения эмульсий перфторуглеродов. Пущине: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1983. С. 7-38
5. Сlark L., Gollan F. Survival of mammals breathing organic liquids equilibrated with oxigen at atmospheric pressure // Science. 1966. V. 152. P. 1755-1756.
6. Geyer R.P. Fluorocarbon polyol arificial blood substitutes // New Engl. J. Med. 1973. V. 289. P. 1077-1082.
7. Naito R., Yokoyama K. On the perfluorodecalin/phospholipid emulsion as the red cell substitute // Proc. X-th Int. Congr. Nutz-Symp. PFC Artif. Blood. Kyoto. 1975. P. 55-72.
8. Иваницкий Г.Р., Архипов В.В., Белоярцев Ф.Ф, Лежнев Э.И. Культивирование животных клеток на жидких перфторуглеродах // ДАН. 1981. Т. 28. № 1. С. 225-228.
9. Пятковская Н.Н., Седова Л.А., Беркос М.В., Кочетыгов Н.И. Сравнительная оценка реактогенности эмульсии перфукола и перфторана // Перфторуглеродные активные среды для медицины и биологии (новые аспекты исследования) / Ред. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И. Пущино, 1993. С. 167-173.
10. Воробьев С.И., Кутышенко В.П., Склифас А.Н. и др. Комплементактивирующее действие перфторуглеродных эмульсий // Биосовместимость. 1995. Т. 3. № 1-2. С. 51 -62.
11. Кокоз Ю.М., Кобринский Е.М., Фрейдин Е.М. и др. Действие газопереносящей эмульсии перфторуглеродов на миокард (ионный транспорт, сократительная активность и чувствительность к медиаторам) // ДАН. 1983. Т. 270. № 2. С. 459-462.
12. Воробьев С.И., Иваницкий Г.Р., Ладилов Ю.В. и др. Модификация мембран клеток перфторуглеродами как возможный механизм уменьшения степени ишемического повреждения миокарда // ДАН. 1988. Т. 299. № 2. С. 228-230.
13. Каро К., Педли Т., Шротер P., Сид У. Механика кровообращения. М.: Мир, 1981.
14. Иванов К.П. Современные проблемы дыхательной функции крови и газообмена в легких // Физиол. журнал им. Сеченова. 1992. Т. 78. № 11. C. 11-26.
15. Вестник АН. 1989. № 6. С. 61.
16. Ярочкин B.C. Гипоксия при гипероксии // Физиологическая активность фторсодержащих соединений (эксперимент и клиника) / Ред. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И. Пущино, 1993. С. 107-114.
17. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И. Образование подвижных структур в кровотоке - основа функционирования перфторуглеродной "искусственной крови" // Биофизика. 1996. Т. 41. № 1. С. 178-190.
18. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И., Макаров К.П., Архипов В.В. Сравнительное изучение перфторуглеродных эмульсий // Физиологическая активность фторсодержащих соединений (эксперимент и клиника) / Ред. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И. Пущино, 1995. С. 33-41.
19. Мороз В.В., Крылов Л.Н., Иваницкий Г.Р. и др. Применение перфторана в клинической медицине // Анестезиол. и реаниматол. 1995. № 6. С. 12-17.

20. Le sang / La Recherche special. 1993. Mai. V. 24. № 254.

ИЗ ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ КРОВЕЗАМЕНИТЕЛЕЙ

Г. Р. Иваницкий

Еще в ритуалах жертвоприношения сакральное значение придавалось крови. Древние индусы считали ее воплощением мудрости, египетские жрецы - эликсиром бессмертия, греки называли волшебным красным вином. Последнему мифо-поэтическому сопоставлению более 4 тыс. лет: оно встречается в культе Диониса, в вавилонской и угаритской культурах. И позднее в христианстве мы находим сравнение вина с кровью. Однако на обратное сравнение - кровь как вино - по мере накопления человечеством печального опыта было наложено табу (только упыри и вампиры пили кровь).

Под покровом религиозных запретов скрывалось рациональное зерно. Кровь - иммунный защитник организма и в то же время мощный источник инфекций для другого организма. Хотя некоторые северные народы до сих пор пьют свежую кровь оленей, смешивая ее со свежим молоком (в нем содержатся литические ферменты, убивающие бактерии), тем не менее риск занести в организм вирусы или бактерии через кишечник весьма велик. Но несопоставимо больший риск инфицироваться при внутривенном переливании чужой крови. И сегодня в ряде религий есть запреты на переливание крови от человека к человеку.

ОТ МИФОЛОГИИ К НАУКОЕМКИМ ТЕХНОЛОГИЯМ

Существует версия, что первые переливания крови были выполнены еще инками. В Европе неудачные попытки кровезамещения, по-видимому, относятся к началу XVII в., первое удачное - к началу XIX в. Однако формирование трансфузиологии как науки произошло уже в XX в., когда были открыты группы крови, выяснена молекулярная, а затем генетическая основа различных ее компонентов.

Международная цена порции донорской крови для одной трансфузии колеблется в зависимости от группы крови от 150 до 200 долл. Для пациентов цена одной трансфузии из-за накладных расходов обычно удваивается, достигая 300-400 долл. Потребность в переливании крови огромна: около одного переливания на 40-50 человек в год. Таким образом, только в России донорская кровь нужна для 2-3 млн. переливаний в год, что составляет около 1 млн. л. По данным фирмы Hema Gen (США), лишь в городах потребность мир ового рынка в кровезаменителях, необходимых в кар-диопульмонологической хирургии, гемодилюции и травматологии, оценивается в 1.9-2.9 млрд. долл. Эти показатели демонстрируют важность глобального решения проблемы кровезаменителей.

Следует заметить, что согласно мировой статистике вероятность внесения инфекции через продукты донорской крови даже при ее тщательном контроле на СПИД и гепатит составляет соответственно 0.5 х 10^-3 % и 0.3 х 10^-1 % на одно переливание. Вероятность иммунологической реакции на введение чужих белков крови значительно выше. Кроме тестов на СПИД, сифилис, гепатит А и В, с 1994 г. введена обязательная проверка на антитела к вирусу гепатита С, которым в России, по приблизительным оценкам, заражены 10 млн. человек. В ряде цивилизованных стран развернулась кампания по пропаганде аутодонорства, то есть создания индивидуального запаса своей крови, чтобы в случае необходимости избежать переливания чужой крови. Аутодонорство - это тоже не панацея; оно доступно лишь весьма состоятельной части общества. Традиционные кровезаменители -такие, как растворы Рингера и Тироде, полиглюкин, желатиноль, лактосол, плазма крови и др., -обеспечивают лишь функции поддержа ния объема кровотока, осмотического давления, ионного баланса и в ряде случаев улучшают реологию кровотока, но дыхательную функцию крови не осуществляют.

Необходимость в "искусственной крови" обусловлена не только недостатками донорской крови, но и участившимися ситуациями, когда сразу требуется большое количество кровевосполнений (транспортные и промышленные аварии, вооруженные конфликты, стихийные бедствия и т.п.). Между тем делать большие запасы донорской крови, учитывая ограниченный срок ее годности, обременительно для бюджета здравоохранения. В условиях дорожных происшествий и стихийных катастроф возникает дефицит времени для доставки пострадавшего в стационар и определения группы его крови. На это отводится при кровотечении 150 мл/мин не более 20 минут, при 50-100 мл/мин -не более одного часа.

Таким образом, проблема создания надежного, эффективного и технологичного кровезаменителя - одна из самых важных в современной науке.

ПОЧЕМУ НЕ УДАЕТСЯ СДЕЛАТЬ ИСКУССТВЕННУЮ КРОВЬ?

Сорок лет исследователи пытаются сделать искусственную красную кровь на основе гемоглобина (первая публикация на эту тему относится к 1957 г.). Уже много раз казалось, что вот-вот будет создан газотранспортный гемоглобиновый кровезаменитель, но возникали новые проблемы, которые отбрасывали исследователей на исходные позиции. Причин тому несколько.

Сами по себе молекулы гемоглобина нельзя запустить в кровяное русло. Гемоглобин мгновенно будет связан белками плазмы, например альбумином, превратится в гаптоглобин и будет утилизирован в почках, костном мозге и селезенке. Этот процесс может привести к гемоглобинурии (лихорадка, головные боли, боли в мышцах и суставах) и, хуже того, вызвать тромбоз сосудов.

Поскольку в крови гемоглобин находится внутри эритроцитов, естественно, появилась идея заключить его в "мешок" - микрокапсулу. Четверть века пытаются, смешивая фосфолипиды, холестерин, яичный лецитин, сделать оболочку капсулы. Опыты на животных показали, что такие искусственные клетки выживают в кровотоке лишь несколько часов, иммунная система организма распознает их как непрошенных пришельцев, разрушает и удаляет остатки из системы кровообращения. При этом возникает сильная аллергическая реакция. Кроме того, гемоглобин в искусственной оболочке работает неэффективно. Он присоединяет кислород в легких, но очень плохо отдает его в капиллярах кровотока.

Дело в том, что реальный эритроцит - это не просто "мешок" для транспортировки гемоглобина, а сложная биохимическая система. Эритроцит содержит более 140 ферментов, имеет специальные физико-химические системы, которые заставляют гемоглобин в капиллярах расставаться со своим кислородным наполнением.

Кроме того, у нормального эритроцита форма - тороподобный диск, - благодаря чему он эластичен и обладает большой поверхностью для обмена газами. Искусственный эритроцит можно сделать лишь сферическим, а значит, и менее эластичным. Сферические капсулы задерживаются в фильтрационном ложе селезенки, застревают в капиллярах, уничтожаются макрофагами, что часто приводит к закупорке сосудов. Ныне большинство исследователей склоняются к мысли, что идею искусственного эритроцита следует оставить как нереализуемую.

Подобные трудности побудили разработчиков искусственной красной крови отказаться от микрокапсул и попытаться использовать свободный гемоглобин, но сшить его отдельные молекулы химическими методами, создав полигемоглобиновые кристаллы. Преимущество такого подхода в том, что полигемоглобиновые комплексы сами по себе могут циркулировать в крови, не распознаваемые (или плохо распознаваемые) иммунной системой. Однако молекула гемоглобина - это не просто сфероид размером 64 х 50 А, а сложная молекулярная белковая машина, состоящая, если представить ее укрупненно, из восьми подвижных белков: двух a-цепей (масса каждой немногим более 15 kD), двух b-цепей (по 16 kD) и четырех гемов (по 6 kD). Пространственные перемещения этих элементов в процессе обмена O₂ - СO₂ обеспечиваются тепловыми флюктуациями и регулируются внешними условиями среды. Взаимные повороты от 0.075 до 0.095 нм при газотранспорте обусловлены разрывами нескольких солевых мостиков.

Хотя гемоглобины проявляют спонтанное стремление к кристаллоподобным упаковкам (внутри эритроцита гемоглобин образует различные виды кристаллических упаковок), сами по себе эти упаковки очень хрупкие и вне эритроцита мгновенно разваливаются от небольших перепадов температуры или колебание рН среды. Чтобы сделать полигемоглобиновую упаковку устойчивой, ее сшивают глутаровым альдегидом, диимидоэфирами или другими агентами. Однако при этом, наряду с межмолекулярными, неизбежно возникают и внутримолекулярные сшивки. Последние ограничивают подвижность частей молекулярной машины и существенно снижают (или вообще ликвидируют) ее газотранспортные способности.

Кроме того, межмолекулярные сшивки могут изменять равновесные состояния между аминогруппами деталей белковой машины и ограничивать движение доменов внутри молекулы. Вот и приходится создателям гемоглобиновых кровезаменителей лавировать между Сциллой и Харибдой: сильно сошьешь молекулы - ликвидируешь газотранспорт, слабо соединишь гемоглобины - они развалятся в кровотоке и приведут к тромбообразованию.

Да и само получение гемоглобина остается проблемой. У человека от семи до десяти пар структурных генов контролируют его синтез. Гемоглобин можно получить генноинженерными способами. Но в процессе производства трудно предохранить раствор гемоглобина от попадания в него эндотоксинов — вырабатываемых микробами ядов, имеющих тенденцию адсорбироваться на гемоглобине. Еще одна сложность - необратимое соединение кислорода с гемоглобином в процессе производства и образование перекисей, что может повреждать клетки в сосудах. Появилось большое количество публикаций о том, что растворы свободного гемоглобина вызывают к тому же общий спазм сосудов, затрудняющий тканевый обмен газов. И все же в последние годы достигнуто существенное продвижение в получении гемоглобина генноинженерными способами.

Тем не менее до сих пор реальный источник гемоглобина - натуральная кровь, а ее переработка не вполне гарантирует уничтожение вирусных и бактериальных инфекций. Несмотря на все эти трудности, разработка модифицированного гемоглобина продолжается, и оптимизм не покидает исследователей.

УДИВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПЕРФТОРУГЛЕРОДОВ

Знаменитый химик Дж. Саймонc назвал их "веществами с алмазными сердцами и шкурой носорога". Твердые фторорганические соединения (например, тефлон) более устойчивы к действию концентрированных кислот, щелочей и других реагентов, чем благородные металлы - золото или даже платина. Однако биологов заинтересовала не только их химическая устойчивость, но и невероятная способность жидких перфторуглеродов растворять газы. Для иллюстрации приведу два, ставшие теперь классическими эксперимента, которые привлекли к этому классу соединений внимание разработчиков газотранспортных кровезаменителей.

В 1962 г. в журнале "Nature" И. Килстра опубликовал статью под сенсационным названием "Мышь как рыба". Он показал, что мышь может оставаться живой, будучи погруженной в физиологический раствор, который под повышенным давлением насыщается кислородом. Четыре года спустя Л. Кларк и Ф. Голлан обнаружили, что такой же эффект можно получить при нормальном атмосферном давлении, если вместо воды применить жидкий перфторуглерод. Как бывает со всяким тонущим животным, легкие крысы наполнялись жидкостью, и она погружалась на дно стакана, но к великому удивлению продолжала дышать. В опытах Кларка она дышала до 10 минут. Затем крысу вынимали, удаляли из нее жидкость, после чего она жила два-три дня. Кларк считал, что крысы погибали от воспаления легких.

У нас этот эксперимент был повторен на мышах. В наших опытах они не выдерживали столь длительного пребывания под слоем жидкости. Перфторуглероды в 2 раза тяжелее воды и в 1000 раз тяжелее воздуха, поэтому мускулатура диафрагмы легких мыши не способна долго выдерживать подобную нагрузку. Однако принудительное прокачивание через легкие может позволить животному довольно долго дышать такой жидкостью. И все же массированная подача чистых перфторуглеродов в легкие не проходит бесследно (как стало ясно после создания перфторана, чистые перфторуглероды модифицируют мембраны клеток альвеол). Чтобы избежать последствий, необходимо готовить специальные эмульгированные смеси из разных перфторуглеродов. Тем не менее столь наглядная демонстрация их газотранспортных свойств сразу привела к идее использовать перфторуглероды как кровезаменители.

В начале 80-х годов мы провели эксперимент со свободноплавающими инфузориями - тетрахименами. Эти инфузории обладают окситаксисом. Поскольку вода плохо растворяет кислород, они периодически поднимаются к поверхностному слою за глотком кислорода, образуя при этом биоконвекционные потоки любопытной формы. Измерение кислорода в кювете с водой глубиной 3 см при концентрации тетрахимен 2х10⁵ клеток/мл показало, что в придонном слое содержится не более 1%, в центре кюветы около 5%, в самом верхнем слое - лишь около 10% растворенного кислорода по сравнению со средой без инфузорий. Если кювету перевернуть и поместить в банку с жидким перфторуглеродом, рисунок траекторий меняется, так как теперь кислород поступает в воду из перфторуглерода. Тетрахимены не всплывают наверх, а двигаются по дну на границе раздела "вода-перфторуглерод". Этот эксперимент, как и эксперимент с мышью-утопленницей, показал, что различные организмы - от инфузорий до млекопитающих - могут усваивать кислород, отдаваемый перфторуглеродом. Так началась история его использования для газотранспорта в биосистемах, завершившаяся созданием так называемой "голубой крови" - газотранспортной эмульсии для внутривенного введения.

Между прочим, в геральдике голубой цвет означает величие, красоту и ясность. Отсюда и выражение - "человек голубых кровей", знаменующее принадлежность к древнему аристократическому роду. Однако голубая кровь - это не миф. Реальная, а не искусственная кровь голубого цвета (как, впрочем, кровь и других цветов и оттенков) встречается в природе, но не как признак аристократии. Голубая кровь у многих обитателей морей: головоногих моллюсков (Cephalopoda, Polyplacophara) - кальмаров, каракатиц, боко-нервных моллюсков; у ракообразных (Crustacea), многоножек (Myriapoda) и паукообразных (Chelicerata). Эта кровь, в отличие от красного железосодержащего гемоглобина человека, обладает медносодержащим комплексом голубого цвета - гемоцианином.

Однако журналистское название препарата "Перфторан" - "голубая кровь" - не имеет отношения к гемоцианину. Перфторан -эмульсия из перфторуглеродных частичек размером 0.05-0.1 мкм - на просвет голубоватого оттенка, но механизм появления этой окраски скорее позволяет сравнивать препарат не с голубой кровью моллюсков, а с голубым небом. Оттенок препарата связан с рассеянием белого света малыми частицами, так же объясняется и голубизна неба: взвешенные в воздухе мелкие частицы преломляют солнечные лучи, что и воспринимается как голубой цвет неба.

У ИСТОКОВ СОЗДАНИЯ ПРЕПАРАТА "ПЕРФТОРАН"

Перфторан разработан большим коллективом специалистов. Среди тех, кто внес вклад в его создание, особого упоминания требуют два имени -академик, генерал-майор-инженер Иван Людвигович Кнунянц и профессор, доктор медицинских наук Феликс Федорович Белоярцев. Эти два человека находились у истоков формирования крупномасштабной отечественной программы "Перфторуглероды в биологии и медицине (1980-1985 )", реализация которой в конечном итоге и привела к созданию препарата. К сожалению, оба ушли из жизни, начав исследования, но не увидев их результат.

Иван Людвигович Кнунянц (1906 - 1990)
Однако судьбы этих людей разные. Если И.Л. Кнунянц - родоначальник отечественной школы фтороргаников - занялся проблемой кровезаменителей на закате научной карьеры, когда ему было уже более 70 лет, то Ф.Ф. Белоярцеву было только 37, но и у него за плечами уже имелись заслуги, выделявшие его из среды сверстников: потомственный врач, выпускник и гордость Астраханского медицинского института, автор нескольких книг по анестезиологии, участник бригады хирургов, оперировавшей М.В. Келдыша и руководимой известным М. Дебеки. В 34 года Ф.Ф. Белоярцев стал доктором медицинских наук (случай в медицине нечастый), в 35 - заведующим отделением одного из известных клинических учреждений России - Института сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, в 38 лет - заведующим лабораторией медицинской биофизики Института биологической физики АН СССР в Пущине. Здесь и началось по-настоящему его увлечение медицинскими применениями перфторуглеродов и работа над созданием газотранспортных эмульсий.

Вклад И.Л. Кунянца в различные области химической науки, как и в фармакологию, уже был хорошо известен и оценен Ленинской премией и несколькими Государственными премиями. В разное время, начиная с 30-х годов, им или при его непосредственном участии были созданы противомалярийные препараты - плазмохин и акрихин, предшественник витамина B₁ - "лактон Кнунянца", противораковый препарат - лофенал и многие другие химические продукты, не имеющие отношения к медицине, но необходимые для машиностроения, космической и военной техники.

Федор Федорович Белоярцев (1941 - 1985)
Для Ф.Ф. Белоярцева перфторуглеродный газотранспортный кровезаменитель был первенцем, целью и страстью его жизни. Именно поэтому, когда в 1985 г. на голову Ф.Ф. Белоярцева обрушился шквал нелепых обвинений и он впервые столкнулся с действиями правоохранительной системы тоталитарного государства, клеветой и обысками, он, не выдержав травли, покончил с собой.

Людям старшего поколения хорошо памятна история "голубой крови" в период с 1982 по 1990 г., когда массовая печать была заполнена публикациями на эту тему. Исследования по созданию отечественного перфторуглеродного кровезаменителя искусственно были задержаны почти на шесть лет, что в конечном итоге стоило нашей стране научного и коммерческого приоритета в этой области фармакологии. Вряд ли целесообразно излагать всю эту историю, поскольку она подробно описана в книгах П.Е. Казаряна "Академик И.Л. Кнунянц родом из Карабаха" (М., 1996) и Г.Р. Иваницкого "Кто убил профессора Ф.Ф. Белоярцева" (М., 1994). К сожалению, мы часто говорим об успехах нашей науки в прошедшем времени, похоронив ее главных героев.