Недавно на заседании Объединенного ученого совета по химическим
наукам СО РАН среди прочих рассматривались результаты хода
исследований по интеграционному проекту "Разработка методов
синтеза и изучение физико-химических и транспортных свойств
перфторорганических соединений "(ПФОС). Докладывали доктора наук
С.Алексеенко и В.Платонов (Институт теплофизики, Новосибирский
институт органической химии СО РАН).
ПФОС используются сегодня в самых разных областях. Чрезвычайно
перспективным считается их применение в медицине. По ходу
обсуждения был задан вопрос об искусственных газотранспортных
кровозаменителях, именуемых еще "голубой кровью", основу которых
составляют ПФОС. Многим, наверное, памятны острые научные
дискуссии о возможности создания искусственного кровозаменителя
на основе перфторуглеродов, в которые были вовлечены и средства
массовой информации -- более десяти лет тому назад. Но
исследования затем были искусственно задержаны.
Сегодня ситуация изменилась. Отвечая на вопрос, В.Платонов
отметил, что работы в этом направлении продолжаются, есть хорошие
результаты, и медицина весьма заинтересована в использовании
кровозаменителей.
Попросила В.Платонова подробнее рассказать о современном
состоянии проблемы. Он посоветовал прежде всего встретиться с
Т.НАРОУШВИЛИ (старшим научным сотрудником Института общей
патологии и экологии человека СО РАМН) -- горячим приверженцем
идеи, инициатором разработки данного направления в Сибири.
Встреча состоялась.
-- Тимур Иванович, пожалуйста, объясните популярно, какие проблемы можно будет решить при использовании искусственных кровозаменителей.
-- Искусственные кровозаменители -- уже само название говорит о главном назначении препаратов. Актуальность разработки обусловлена прежде всего чрезвычайно высокой потребностью в донорской крови при весьма ограниченных возможностях ее заготовки и сроках хранения. Осложнениями, которые связаны с гемотрансфузией. Передачей инфекций (вирусных, цитомегаловирусных, СПИД и др.) кровью и ее препаратами. Увеличением затрат на разработку новых технологий очистки крови. Проблемой групповой совместимости. Все это можно решить при использовании кровозаменителей.
Существующие на сегодня препараты данного назначения (лактасол, полиглюкин, реополиглюкин и др.) способны поддерживать объем циркулирующей крови, осмотическое давление, электролитный баланс, реологические свойства. Однако не могут выполнить одну из основных функций крови -- газотранспортную, что значительно снижает их эффективность. Исследования ведутся в трех направлениях: создание кровозаменителей газотранспортной функции на основе модифицированного гемоглобина, различных хелатных соединений, в том числе металлопроизводных хлорофилла, и -- перфторорганических соединений. По образному выражению Дж.Саймонса, впервые использовавшего ПФОС для нужд ядерной физики, "это вещества с алмазным сердцем и кожей носорога". Именно свойства -- химическая инертность, электронейтральность, большая кислородная емкость (50 об%; кровь -- 20 об%), явились основанием для разработки на их основе кровозаменителей. В настоящее время препараты на основе ПФОС -- единственные кровозаменители, получившие разрешение на клиническое применение.
-- Применение ПФОС в медицине ограничивается только созданием кровозаменителей?
-- Область применения ПФОС и препаратов на их основе значительно шире, чем простое восполнение объема циркулирующей крови. На них рассчитывают в решении многих вопросов. Скажем, профилактика и лечение декомпрессионной болезни. Слышали о такой?
-- У водолазов бывает, да?
-- И не только. При резком понижении давления в организме образуются газовые пузырьки, что приводит к аэроэмболии и гибели организма. Но если заменить воздух в легких жидкостью, этой самой перфторорганикой, то можно преодолевать большие глубины океана не опасаясь, что возникнет декомпрессионная болезнь. Жидкостная вентиляция легких по данным комитета по космическим исследованиям Национальной академии наук США, может стать одним из возможных путей предупреждения травматизации легких при больших ускорениях в космических полетах. Известно, что при ускорении выше 8--10g у животных наблюдались кровоизлияния и разрыв легочной ткани. Предполагается, что жидкостная вентиляция позволит преодолевать ускорение, равное 100g, в течение длительного времени.
-- Подождите, Тимур Иванович. Вы говорите, что в легких происходит полная замена газовой среды на жидкостную. Но человек погибает, когда в легкие попадает вода -- уж это-то известно всем!
-- Но вода и соединения, о которых идет речь, не одно и то же! Давайте вспомним, о чем писали Жюль Верн, Циолковский, Беляев и другие знаменитые люди. Они стремились предугадать пути развития науки. Сегодня многие фантастические идеи воплотились в жизнь -- возможна жизнь в космосе, погружение в глубины океана. И повышение функциональных возможностей организма стало проблемой еще более актуальной. Конечно, на первый взгляд идея "закачки" в легкие жидкости кажется просто нереальной. Но давайте посмотрим, так ли уж она противоестественна. Известно, что плод в период внутриутробного развития находится в жидкости, его легкие тоже заполнены жидкостью. Жидкость способствует развитию легких. В период рождения часть жидкости удаляется, а часть абсорбируется. Таким образом человек только после рождения переходит из жидкой среды обитания в газовую.
Кстати, в октябрьском номере "Ридерз Дайджест" за 1997 год есть интересная статья "Спасительная жидкость", рассказывающая о том, как возвращали к жизни утонувшую девочку. Применение стандартных методов интенсивной терапии эффекта не дало. Пострадавшая в течение десяти дней находилась на искусственном дыхании. Решено было выполнить санацию легких путем частичной жидкостной вентиляции ПФОС. Она продолжалась в течение суток. Самостоятельное дыхание удалось восстановить.
В кардиохирургии ПФОС используются для защиты миокарда от гипоксии при коррекции пороков в условиях открытого сердца. И прежде существовали различные растворы, предназначенные для этих целей. Но практика показала, что ПФОС эффективнее. Дело тут не только в кислородной емкости препарата, который способствует сохранению аэробного метаболизма в миокарде, при прекращении коронарного кровотока, но и мембранопротекторном эффекте ПФОС.
Положительные результаты дало использование ПФОС в качестве гемокорректора при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения. Экспериментальные данные свидетельствуют об эффективности применения ПФОС для профилактики и лечения газовой и жировой эмболии. Хорошие результаты получены у больных ишемической болезнью сердца, инфарктом миокарда.
Еще одно из направлений применения перфторорганики -- создание оксигенаторов нового типа.
-- Оксигенатор -- это какая-то часть аппарата искусственного кровообращения?
-- Это "искусственное легкое", где происходит обогащение крови кислородом. Применение жидкостно-мембранных оксигенаторов на основе ПФОС, в отличие от существующих, повышает устойчивость форменных элементов крови к механической травме, улучшает функциональные свойства эритроцитов.
-- Тимур Иванович, а как давно данной проблемой занимаются в нашей стране?
-- Исследования "Перфторуглероды в биологии и медицине" были начаты в 1979 году под руководством академика И.Кнунянца, члена-корреспондента Г.Иваницкого, профессора Ф.Белоярцева. В разработке принимали участие более сорока научных, научных-производственных и клинических учреждений. В 1981--1982 годах были созданы отечественные кровозаменители газотранспортной функции на основе ПФОС -- фторем, перфторан, перфукол.
-- А в Новосибирске кто был пионером в использовании кровозаменителей?
-- Начинали в НИИ патологии кровообращения, в 1981 году. Этот институт -- крупнейший кардиохирургический центр страны. Одно из его главных направлений -- разработка методов бесперфузионной гипотермической защиты (БГЗ) организма при коррекции пороков в условиях открытого сердца. Вместе с тем Институт патологии кровообращения -- единственное учреждение в мире, которое в равной мере владеет двумя методами защиты организма: искусственным кровообращением и БГЗ. Можно долго рассуждать о преимуществах того или иного способа. Однако именно использование биологического феномена, каким является возможность управления биоэнергетикой отдельных органов и организма в целом путем применения искусственной гипотермии, обусловлены современные достижения кардиохирургии, трансплантологии, анастезиологии и реаниматологии. Технология БГЗ, разработанная школой академика Е.Мешалкина, чл.-корр. РАМН Е.Литасовой успешно применяется во многих кардиохирургических центрах страны и за рубежом.
Нами разработана новая методика охлаждения и согревания организма путем жидкостной вентиляции легких перфторорганическими соединениями -- легочная гипотермия. Создан аппарат для жидкостной вентиляции легких, гипотермии и жидкостного эндотрахеального наркоза. Разработки удостоены наград известных отечественных и зарубежных выставок. Получены патенты.
Одними из первых нами выполнена защита миокарда при операциях на "сухом" сердце.
-- Насколько я поняла, "материал" для работы поставлял, в числе прочих, Новосибирский институт органической химии. Давно вы в контакте?
-- Собственно, работа сразу была совместной. Институт синтезировал фторорганические соединения, они передавались на апробацию тем группам, которые и делали искусственную кровь. Начинали мы в свое время с Георгием Густавовичем Якобсоном, сейчас активно сотрудничаем с Вячеславом Евдокимовичем Платоновым. Данное направление в Новосибирском институте органической химии активно поддерживается его директором академиком Г.Толстиковым.
-- Скажите, запрет на тему в свое время сильно повлиял на ход научных работ и результаты?
-- Всякий запрет имеет свои последствия. Трагически сложилась судьба основоположника данного направления в стране -- доктора медицинских наук Ф.Белоярцева. Зарубежные исследователи сумели получить за это время второе поколение препаратов на основе контрастных ПФОС. В настоящее время, правда, и у нас создан препарат на основе рентгеноконтрастных ПФОС -- ВИИМ-РК, он находится на стадии экспериментальных исследований.
-- Создание искусственных кровозаменителей -- проблема, актуальная для всего мира?
-- Она была и остается актуальнейшей задачей современной медицины. Это обусловлено не только вышеперечисленными проблемами, связанными с кровью и ее препаратами. Участились промышленные и транспортные аварии, вооруженные конфликты, стихийные бедствия. А все это требует большого количества крови, причем определенной группы. Исследования в данном направлении активно ведутся в США, Франции, Италии, Японии, Китае, Германии. (Недавно мы получили приглашение на 12-й Европейский симпозиум по химии фтора, который пройдет в Берлине в августе 1998 года.)
-- Область применения препаратов расширяется?
Созданные кровозаменители второго поколения прошли клинические испытания и в настоящее время применяются как в целях диагностики, так и профилактики гипоксии у больных с ишемической болезнью сердца. Эффективны они при лечении дыхательной недостаточности различной этиологии, в том числе бронхиальной астмы, при синдроме Мендельсона. Жидкостная вентиляция легких используется для удаления из дыхательных путей угольной пыли.
Положительные результаты получены в онкологии. Доказано, что препараты на основе ПФОС в несколько раз увеличивают эффективность лучевой и химиотерапии, проводимой больным злокачественными образованиями.
-- Были ли еще научные форумы по данной проблеме после Всесоюзной конференции в Новосибирске, проведенной Новосибирским институтом органической химии и НИИ патологии кровообращения в 1989 году? Собственно, когда снова активно и открыто приступили к работам в данной области?
-- Исследования были возобновлены в 1992 году. В 1994--1996 годах прошли два международных симпозиума. Значительный интерес вызвали доклады из МНТК "Микрохирургия глаза" (Москва), посвященные применению ПФОС при удалении луксированного хрусталика, отслойке сетчатки, в качестве искусственной слезы при синдроме Сьегрена (экспериментальные исследования показали эффективность ПФОС в лечении гемофтальма); Днепропетровского медицинского института и НИИ нейрохирургии (Киев) о применении перфторана для лечения больных с тяжелой черепно-мозговой травмой; НИИ трансплантологии и искусственных органов (Москва) и научного центра сердечно-сосудистой хирургии (Москва) по использованию перфторана в кардиохирургии и кардиологии.
Специалисты из США, Франции доложили о синтезе новых контрастных ПФОС, технологии создания перфторуглеродных эмульсий. В нашем докладе мы представили результаты работ по защите мозга в критических ситуациях, а также новый метод лечения онкологических больных.
Вот на этой проблеме -- защите головного мозга -- я хотел бы остановиться особо. Гипоксическое поражение мозга занимает центральное место в структуре смертности и в развитии постреанимационной патологии при различных заболеваниях, критических ситуациях. По данным американских медиков, именно гипоксическое поражение мозга -- основная причина смерти (на этапе эвакуации) у пострадавших при остановке сердца. Вспомним недавнюю смерть известного всей стране артиста. Врачи сделали все возможное, восстановили и длительное время поддерживали работу сердца, гемодинамику, дыхание. Однако исход был предрешен. Причина -- гипоксия головного мозга.
Актуальность проблемы связана с расширением программы космических исследований. Создание международной космической станции ставит вопрос о защите космонавтов в критических ситуациях, в том числе и при остановке сердца. Аппаратура и технология данного назначения должна обеспечить защиту мозга в течение определенного периода, до момента оказания специализированной медицинской помощи (доставки космонавта на Землю).
В настоящее время мною разработано устройство и технология данного назначения, которые позволят при остановке сердечной деятельности более чем на 190 минут обеспечить защиту мозга. Аппаратура компактная, технология проста, можно использовать данную разработку не только в стационаре, но и на этапе эвакуации.
-- Планируете ли расширение исследований?
-- Наверное, это самый сложный на сегодня вопрос. Вы прекрасно понимаете, в каком бедственном положении находятся исследователи. Но мы работаем, ищем возможность расширить поле деятельности. В последнее время созданы научно-исследовательские программы по следующим направлениям: разработка новых технологий и аппаратуры лечения гнойно-воспалительных заболеваний с применением ПФОС; новые технологии эфферентной терапии. Они осуществляются при поддержке главного хирурга области, заведующего кафедрой госпитальной хирургии, доктора медицинских наук профессора Е.Благитко, доктора медицинских наук профессора Е.Моргунова, главного анастезиолога области, доктора медицинских наук профессора А.Ровиной, проректора Новосибирского медицинского института, члена-корреспондента РАМН В.Шкурупий, зав.лабораторией ЦНИЛ Новосибирского мединститута, кандидата медицинских наук Г.Шориной, главного врача областной клинической больницы В.Пушкарева, заведующей бактериологической лабораторией областной клинической больницы В.Илиной.
В марте этого года на базе областного кардиологического диспансера прошло рабочее совещание с участием главного кардиолога области, главного врача диспансера Н.Мезенцевой, зав.кафедрой внутренних болезней Новосибирского медицинского института профессора Г.Верещагиной, зав.отделом кардиохирургии диспансера, доктора медицинских наук И.Бравве. Принято решение о создании совместного инновационного проекта.
В настоящее время нами создан опытный образец аппарата для перитониального и плеврального лаважа, предложена технология эфферентной терапии. Выполнена часть экспериментальных исследований, проведены исследования по оценке токсичности нового отечественного перфторорганического соединения, синтезированного в Новосибирском институте органической химии. Рентгеноконтрастные свойства данного соединения, при наличии прочих положительных свойств, примерно в два раза ярче выражены, чем у существующих соединений данного класса.
-- Конкурентоспособны ли ваши разработки на мировом рынке?
-- Думаю, да. Результаты исследований опубликованы в стране и за рубежом -- в США, Германии, Индии, Австрии, Японии.
О приоритетности исследований свидетельствуют и запросы, полученные из Нью-Йорской Академии на разработку "Технология защиты мозга в критических ситуациях". В Японии проводятся исследования по тому же направлению -- "Технология безмедикаментозной коррекции гемодинамики".
-- Ваше заветное желание?
-- Создать в Сибирском регионе центр, который бы занимался проблемой, ее движением, доклиническими испытаниями. Здесь есть все необходимые условия для реализации идеи.
Подготовила Л.ЮДИНА.