Некоторые проблемы внедрения наукоемких продуктов на примере истории препарата Перфторан (часть 2)

Е.И. Маевский
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино Московской области

Часть 1.>>>

Как выяснилось позже при спокойном научном анализе, на самом деле никто ничего не скрывал. Оказалось, что у людей монголоидной расы, в частности, у населения Японии, чувствительность иммунной системы к такого рода чужеродным препаратам, как эмульсия ПФОС, иная, чем у людей, живущих в США. Почему система комплемента (очевидно, она ответственна за реактогенность) по-разному реагирует на введение Флюозола ДА у японцев и американцев пока не ясно. Факт состоит в том, что японские исследователи не фальсифицировали данных.

Кстати никто не скрывал и случаи реактогенности при использовании Перфторана. Все малейших побочные реакции были описаны Виктором Викторовичем Морозом и Николаем Леонидовичем Крыловым еще в самом первом официальном отчете по первой фазе клинических испытаний Перфторана в Главном военном клиническом госпитале им. Бурденко. Суммарно во время первых двух фаз клинических испытаний в 8 ведущих учреждениях Минздрава и Академии медицинских наук, выполненных более чем на 660 больных, различные побочные реакции после введения Перфторана были зарегистрированы в 6,9% случаев.

Но нельзя было отмахнуться от данных зарубежных исследователей, утверждающих, что причина реактогенности в неионогенном ПАВ. И здесь надо вновь отдать должное представителям Ленинградской школы исследователей М.В.Беркос, Н.Н.Пятовской, Л.А.Седовой и И.Н.Кузнецовой. Именно их исследования позволяют непредвзято приблизиться к некоторым сторонам понимания причин появления реактогенности у эмульсий ПФОС. Было показано, что Перфторан, приготовленный на неионогенном ПАВ, при определенных условиях может быть значительно менее реактогенным, чем эмульсии ПФОС, полученные без неионогенного ПАВ.
Стало ясно, что проблема реактогенности не сводится к неионогенному ПАВ. Исследования ленинградцев, выполненные совместно с Сергеем Ивановичем Воробьевым в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН, дают основания считать, что снижение реактогенности Перфторана до 2% достигается благодаря малому размеру частиц эмульсии ПФОС: средний размер частиц в Перфторане 0,06 мкм.
Наличие в эмульсии даже долей процента крупных частиц с размером более 0,2 мкм является залогом появления реактогенных свойств у препарата. По квалифицированному мнению И.Н.Кузнецовой именно укрупнение частиц эмульсии, изменение состояния адсорбционного слоя на поверхности частиц в процессе старения, в результате неправильного хранения препарата, нарушения условий транспортировки и согревания может привести к более частому появлению побочных реакций после введения эмульсий ПФОС. В связи с важностью получения препарата эмульсии ПФОС со средним размером частиц менее 0,1 мкм хочу напомнить, что пока таких эмульсий, кроме Перфторана, нет. А для того, чтобы уменьшить вероятность появления реактогенности необходимо четко соблюдать инструкцию по хранению и применению Перфторана. Все-таки это очень не простой препарат.

Последний аргумент оппонентов: Перфторан переносит так мало кислорода, что это не имеет никакого значения.

Вопрос о малой кислородной емкости Перфторана вполне правомерен. ПФОС, входящие в состав Перфторана, имеют в 18 раз большую кислородную емкость, чем вода при равном парциальном давлении газа. Но поскольку в препарате содержится всего 10 объемных процентов ПФОС, постольку кислородная емкость Перфторана всего в 3 раза превышает таковую у водно-солевых растворов, тогда, как гемоглобин эритроцитов при физиологических значениях рО2 связывает в 60 раз больше кислорода, чем плазма крови. Поэтому во многих работах можно встретить указание на обязательное использование чистого кислорода в качестве среды для дыхания после возмещения массивных кровопотерь низкоконцентрированными эмульсиями ПФОС, к которым относится Перфторан.
Однако реальная ситуация, как правило, такова, что в клинической практике зачастую даже после массивной кровопотери и соответствующем восполнении объема циркулирующей крови число циркулирующих эритроцитов не падает ниже 30% от нормального уровня. Такое количество эритроцитов переносит намного больше кислорода, чем эмульсия, содержащая 10 объемных % ПФОС. Казалось бы, действительно мало проку от низкоконцентрированных эмульсий ПФОС. Но как показали эксперименты и клинический опыт, даже на фоне малой, а тем более при массивной кровопотере, вклад эмульсий в доставку кислорода весьма ощутим. И это связано, прежде всего, с кинетическими преимуществами эмульсий ПФОС.
Во-первых, скорость насыщения и отдачи кислорода по концентрационному градиенту у эмульсий ПФОС на порядок выше, чем у гемоглобина эритроцитов, что способствует, как показала И.Н.Кузнецова, ускорению оксигенации и деоксигенации в смеси кровь-эмульсия ПФОС.
Во-вторых, субмикронные частицы эмульсии имеют огромную диффузионную поверхность, участвующую в газообмене, на порядок большую у Перфторана по сравнению с поверхностью эритроцитов цельной крови. При этом следует учесть, что даже после введения малых доз Перфторана (порядка 2-4 мл на кг) на каждый эритроцит приходится от нескольких сот миллионов до миллиардов частиц эмульсии, что способствует уменьшению водного пространства между эритроцитами и тканями. Все это обеспечивает, по-видимому, формирование кислородтранспортного конвейера, участниками которого являются частицы эмульсии ПФОС и эритроциты.
В результате после введения в кровоток даже малых доз эмульсии ПФОС всегда наблюдалось значительное приращение парциального давления кислорода в оттекающей от легких крови и в периферических тканях. Кроме того, благодаря тому, что размер частиц эмульсии в Перфторане в 100 раз меньше размера эритроцитов, частицы эмульсии могут проникать в суженные, спазмированные и частично перекрытые тромбами или атеросклеротическими бляшками сосуды, через которые эритроциты пройти не могут. И дополнительно ко всему сказанному было обнаружено, что Перфторан уменьшает вязкость крови и способствует уменьшению жесткости эритроцитов. Наряду со способностью Перфторана снимать спазм сосудов и особенностями кровотока дисперсий в сосудистом русле, когда мелкие частицы эмульсии располагаются по периферии от расположенных более центрально эритроцитов, все вышеуказанное обеспечивает условия для существенного приращения кислородной доставки и газообмена в целом при наличии в кровотоке эмульсии ПФОС, несмотря на ее относительно малую абсолютную кислородную емкость.
Таким образом, частицы эмульсии участвует в газообмене вместе с эритроцитами, значительно облегчая и ускоряя функционирование последних и заменяя их в тех местах кровотока, где гематокрит снижается почти до нуля. Я считаю, что окончательным доказательством достаточности вклада эмульсии ПФОС в доставку кислорода является благополучное состояние митохондрий – потребителей кислорода в клетках, обеспечивающих все функции клеток энергетическими эквивалентами. Еще в 1983 году экспериментально Николаем Нисоновичем Брустовецким было обнаружено, что в контрольных экспериментах после возмещения массивной кровопотери (до 70% объема циркулирующей крови) обычными белково-солевыми составами митохондрии печени крысы повреждались до такой степени, что не могли осуществлять реакции окислительного фосфорилирования (что характерно для митохондрий тканей, перенесших ишемию), а после возмещения кровопотери низкоконцентрированной эмульсией ПФОС митохондрии полностью сохраняли свои функции при увеличении скорости синтеза АТФ (что характерно для тканей, перенесших лишь острую гипоксию).

С тех пор накопилась масса клинических свидетельств улучшения доставки кислорода после инфузии даже малых доз Перфторана. Именно в связи с этим его в настоящее время рекомендуют использовать на ранних этапах различных ургентных состояний не просто в качестве препарата, частично воспроизводящего и улучшающего функцию эритроцитов, а как эффективное противоишемическое и противогипоксическое средство.

Я не делаю никаких выводов. Они очевидны, но едва ли будут одинаковыми у разных читателей. В заключение лишь хотел бы заметить, что проблемы внедрения нового наукоемкого изделия намного обширнее и разнообразнее, чем это можно было осветить в одной частной публикации. Сложности взаимоотношений между научными сотрудниками и коллективами, разработчиками, технологами, службами регламентации и сертификации, производителями и поставщиками препарата на рынок медицинской продукции породили множество коллизий. Необходимость выяснения механизмов действия препарата при новых неожиданных аспектах специфической активности Перфторана, расширение показаний для его применения вновь и вновь возвращают нас к первоначальному звену – фундаментальным и прикладным научным исследованиям и заставляют заново проходить всю цепочку от исследовательской лаборатории до Фармкомитета, от производителя до пользователя.

Литература
1. Riess J.G. Oxygen Carriers (“Blood Substitutes”) – Raison d`Etre, Chemistry, and Some Physiology.// Chem Rev. –2001, vol. 101, pp. 2797-2919.
2. Иваницкий Г.Р. Биофизика на пороге нового тысячелетия: перфторуглеродные среды и газотранспортные кровезаменители// Биофизика,- 2001ю Т.46. вып. 1, с.5-31.
3. Кузнецова И.Н. Функциональная активность и стабильность эмульсий перфторуглеродов. Автореф. доктор. дисс. (Биофизика), Санкт-Петербург, 1999, 38 с.