Возможности практического применения переносчиков кислорода на основе полимеризованного гемоглобина в органной трансплантации

   В последние годы большое внимание уделяется кислородно-транспортным свойствам переносчиков кислорода на основе гемоглобина (HBOCs), которые способны связывать кислород в легких и доставлять его к органам и тканям через артериальную кровь для обеспечения тканевого дыхания. Исследования показали, что HBOCs, характеризующиеся низкой иммуногенностью, малым риском гемолитической реакции, низкой вязкостью и улучшенным диффузионным переносом кислорода, могут показать хорошие результаты при клиническом применении в области трансплантации органов. Ранние поколения HBOCs имели короткое время внутрисосудистой циркуляции из-за нестойкости тетрамера гемоглобина, вызывали побочные вазоспастические эффекты и токсичность, обусловленную свободным гемоглобином. Полимеризация молекул гемоглобина стабилизировала тетрамер путем сшивания димеров внеклеточного гемоглобина, тем самым минимизируя экстравазацию и продлевая период внутрисосудистой циркуляции. Полимеризация глютаральдегидом считается ключевым фактором в смягчении вазоконстрикторных эффектов внеклеточного гемоглобина.

   Цель данной статьи – дать подробный обзор современного состояния исследований и применения переносчиков кислорода на основе гемоглобина (HBOCs) в трансплантации органов, а также заглянуть в будущее их использования в этой области.

1. Ascher N.L., Delmonico F.L. Organ Donation and Transplantation in China. Transplantation. 2023, vol. 107(9), pp. 1880-1882. doi: 10.1097/TP.0000000000004562.

2. Bezinover D., Saner F. Organ transplantation in the modern era. BMC Anesthesiol, 2019, vol. 19(1), pp. 32. doi: 10.1186/s12871-019-0704-z.

3. Chen Y., Shi J., Xia T.C., et al. Preservation Solutions for Kidney Transplantation: History, Advances and Mechanisms. Cell Transplantation, 2019, vol. 28(2), pp. 1472-1489. doi: 10.1177/0963689719872699.

4. Sen Gupta A. Hemoglobin-based Oxygen Carriers: Current State-of-the-art and Novel Molecules. Shock, 2019, vol. 52(1S Suppl 1), pp. 70-83. doi: 10.1097/SHK.0000000000001009.

5. Takashi M., Hiromi S. Artificial oxygen carriers, from nanometer-to micrometer-sized particles, made of hemoglobin composites substituting for red blood cells. Particuology, 2022, pp. 43-55.

6. The WCOTROCHADIC. Report on Cardiovascular Health and Diseases in China 2022: an Updated Summary. Biomed Environ Sci, 2023, vol. 36(8), pp. 669-701. doi: 10.3967/bes2023.106.

7. Huang H., He, X., Yarmush M.L. Advanced technologies for the preservation of mammalian biospecimens. Nat Biomed Eng, 2021, vol. 5(8), pp. 793-804. doi: 10.1038/s41551-021-00784-z.

8. Wang L., Li J., He S. et al. Resolving the graft ischemia-reperfusion injury during liver transplantation at the single cell resolution. Cell Death Dis, 2021, vol. 12(6), pp. 589. doi: 10.1038/s41419-021-03878-3.

9. Gottwald M., Gottwald E., Dhein S. Age-related electrophysiological and histological changes in rabbit hearts: Age-related changes in electrophysiology. Int J Cardiol, 1997, vol. 62(2), pp. 97-106. doi: 10.1016/s0167-5273(97)00183-6.

10. Dou W., Malhi M., Zhao Q. et al. Microengineered platforms for characterizing the contractile function of in vitro cardiac models. Microsyst Nanoeng, 2022, vol. 8, pp. 26. doi: 10.1038/s41378-021-00344-0.

11. Zhang Z., Xu Y., Wang J. et al. Protective Effect of Selenomethionine on T-2 Toxin-Induced Rabbit Immunotoxicity. Biol Trace Elem Res, 2022, 172–182. doi: 10.1007/s12011-021-02625-1.

12. Mazine A., Lee M.M., Yau T.M. Myocardial Protection During Cardiac Surgery. In: Cheng, D.C., Martin, J., David, T. (eds) Evidence-Based Practice in Perioperative Cardiac Anesthesia and Surgery. Springer, Cham, 2021.

13. Alayash A. Oxygen therapeutics: can we tame haemoglobin? Nat Rev Drug Discov, 2003, vol. 3(2), pp. 152–159. doi: 10.1038/nrd1307.

14. Wouk N. End-Stage Renal Disease: Medical Management. Am Fam Physician, 2021, vol. 104(5), pp. 493-499.

15. Shen C., Cheng H., Zong T., Zhu H. The role of normothermic machine perfusion (NMP) in the preservation of ex-vivo liver before transplantation : A review. Front Bioeng Biotechnol, 2023, vol. 11, pp. 1072937. doi: 10.3389/fbioe.2023.1072937.

16. Mallet V., Dutheil D., Polard V. et al. Dose-Ranging Study of the Performance of the Natural Oxygen Transporter HEMO(2)Life in Organ Preservation. Artif Organs, 2014, vol. 38(8), pp. 691-701. doi: 10.1111/aor.12307.

17. Kaminski J., Hannaert P., Kasil A., et al. Efficacy of the natural oxygen transporter HEMO2life in cold preservation in a preclinical porcine model of donation after cardiac death. Transpl Int, 2019, vol. 32(9), pp. 985-996. doi: 10.1111/tri.13434.

18. Faggiano S., Ronda L., Bruno S. et al. From hemoglobin allostery to hemoglobin-based oxygen carriers. Mol Aspects Med, 2022, Apr. 84. doi: 10.1016/j.mam.2021.101050.

19. Jing L., Yao L., Zhao M. et al. Organ preservation: from the past to the future. Acta Pharmacol Sin, 2018, vol. 39(5), pp. 845-857.

20. Fontes P., Lopez R., van der Plaats A., et al. Liver preservation with machine perfusion and a newly developed cell-free oxygen carrier solution under subnormothermic conditions. Am J Transplant, 2015, vol. 15(2), pp. 381-394. doi: 10.1111/ajt.12991.

21. Laporta H.R., Aguilar P.M., Lázaro C.M.T. et al. Lung Transplantation in Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Med Sci (Basel), 2018, vol. 6(3), pp. 68.

22. Glorion M., Polard V., Favereau F. et al. Prevention of ischemia-reperfusion lung injury during static cold preservation by supplementation of standard preservation solution with HEMO2 life in pig lung transplantation model. Artif Cells Nanomed Biotechnol, 2018, vol. 46(8), pp. 1773-1780. doi: 10.1080/21691401.2017.1392315.