1、 姓名：李榮 學號： 班級：2010級生物科學 血液代用品的研究及應用現狀摘要：醫(yī)學實踐表明，對于急性大量失血的患者，如在受傷早期幾小時內得到有效的血液補充，救治率可達90以上。研究人血代用品自然而然也就成了世界各國科學家爭先涉足的領域。用動物血液代替人血是人血代用品的主攻方向，血液中的最主要成分是人血紅細胞。研究人血代用品，實際上就是研究人血紅細胞代用品。關鍵字：血液代用品、全氟化碳、血紅蛋白、研究 血液是人體的重要組成，可以運輸氧氣、二氧化碳和營養(yǎng)物質及代謝產物，可以調節(jié)組織的水分、酸堿度、滲透壓和溫度，還可以吞噬細菌（白細胞和巨噬細胞），產生抗體（淋巴細胞）等。血液的缺失有可能造成人體的

2、重大傷害，甚至死亡。新鮮血液只能保存21到38天，輸入人體之前，還需要檢驗血液是否含有艾滋病、乙肝等病毒，確定血型是否與被輸入者血型相配。因為沒有及時輸血，許多人在戰(zhàn)場上、急救室里、災難中因為失血過多而死。血液是由血漿和懸浮于血漿中的血細胞組成，是維持生理活動和抵御外部致病因素的重要成分。輸血是外科手術和內科治療嚴重貧血等疾病的重要方法，也是戰(zhàn)場救護和自然災害中急救創(chuàng)傷病人的有效措施。過去輸血主要是替補作用，以補充全血為主。現代輸血的概念已逐漸演化為由輸全血轉為成分輸血，由替代輸血轉化為治療性輸血。 隨著醫(yī)學的發(fā)展，輸血在臨床上的應用日漸廣泛，但是,常規(guī)輸血存在難以克服的缺點：（1）易感染和傳

3、播艾滋病、乙肝、丙肝、西尼羅河病毒及瘋牛病等血源性疾病；（2）存在血型不和的風險,使用前需要耗時進行交叉配型；（3）紅細胞儲存期短,容易發(fā)生血液理化性質和生物學特性的變化；（4）血源緊張；（4）引起溶血反應,危及整個免疫系統(tǒng)的安全。目前臨床上使用血漿替代品作為血液代用品,如晶體液和膠體液等，這些液體僅具擴容能力,并無血液中紅細胞攜氧、供氧能力。開發(fā)安全、易用、來源豐富的血液代用品是國際科學界和產業(yè)界的研發(fā)熱點。20世紀60年代開始，各國科學家從高分子化合物和血紅蛋白兩方面研究具有載氧功能的血液代用品。血紅蛋白類氧載體（HBOC）血代用品具有擴充血容量和類似紅細胞的載氧/釋氧功能，體內代謝較快，

4、可及時從體內排出，使機體盡快恢復正常生理微環(huán)境等優(yōu)點，作為新一代血液代用品備受關注，成為開發(fā)的熱點。 血液代用品是指具有攜帶氧氣和擴容功能的溶液。它具有無菌、無病毒、無毒性、無熱源、對輸入體無免疫原性；適合各種血型；與人血液所有組分具有相容性，在最大限度上代替人血的生理功能（具備運輸氧、二氧化碳的能力，提供緩沖和自由基淬滅能力，可起到血漿擴容作用并維持膠體滲透壓)；在血管內有較長的保留時間，代謝產物無毒并能經過正常的渠道排出；儲存時間長，而所需的條件不高等諸多特點。 中國較早進行血液代用品研究的專家楊成民教授認為廣義的血液代用品包括血漿代用品和血細胞代用品。一百多年前，美國科學家開始研究血漿代

5、用品。羥乙基淀粉、甘露醇等血漿代用品作為血漿擴容劑可以維持血液滲透壓、酸堿平衡和血容量，已廣泛應用于休克、嚴重外傷、大量失血等情況。因為抗感染藥物發(fā)展很快而且白細胞抗感染過程非常復雜，所以白細胞代用品研究較少。血小板代用品主要用于凝血，現在研究的也不多，大多處在臨床前試驗。紅細胞沒有細胞核，主要是攜帶氧氣到各組織。如果沒有氧氣，細胞就會死亡。十個輸血的病人中，七個都是輸紅細胞，紅細胞的重要程度可見一斑，甚至有人認為血液代用品就是紅細胞代用品，美國northfield公司研究的polyheme就是血細胞代用品。紅細胞代用品大致分為三種，第一種是氟碳化合物乳劑。第二種是修飾的血紅蛋白。第三種是重組

6、人血紅蛋白。 全氟化碳(perfluorocarbon，PFC)：PFC是將碳氧化合物中的氫原子全部用氟原子取代而產生的一類環(huán)狀或直鏈狀結構的有機化合物。PFC隨溫度變化而可成固、液、氣態(tài)，常溫下PFC為液態(tài)，但不溶于水，需要經過乳化變?yōu)榭扇苄匀閯FC氧離曲線與氧分壓呈直線相關，不受pH值影響，其溶解氧的能力約為血液的2倍、水的20倍。1966年，由美國Cincinnati大學的Clark 首創(chuàng)并做動物實驗，發(fā)現小鼠在含有PFC的飽和氧中能正常生存。1978年Naito等首次將第一代氟碳化合物（Fluosol DA)用于臨床實驗。其作用原理為氧在高氟碳乳膠液中的物理溶解度與氧分壓呈線性正相

7、關。在肺循環(huán)中，氧分壓高時高氟碳乳膠液中氧溶解度大。待高氟碳乳膠液通過體循環(huán)到達各個組織器官時，氧分壓低，故氧溶解度較小，氧隨即從高氟碳乳膠液中釋放，供組織器官利用。高氟碳乳膠液在血液中的半衰期取決于其相對分子質量，一般數小時至數天不等，最終通過肺排出。PFC的優(yōu)點是可以直接用化學方法合成，能夠大批量生產，而且純度可以很好的控制，價格低廉，而且不受生物來源的影響，避免因異體輸血而造成的交叉感染。缺點是使用時必須呼吸70%-100%的氧，有效時間短，存放需要合適的溫度和條件，流感樣癥狀。 血紅蛋白：血液的主要生理功用之一是將體外氧氣運輸給體內組織細胞,將組織細胞中二氧化碳排除體外,這一作用依靠紅

8、細胞中血紅蛋白分子完成。血紅蛋白在紅細胞外仍具有運輸氧氣的性質,因此血紅蛋白氧載體溶液理論上能用作血液代用品。但是天然血紅蛋白氧載體溶液不能直接作為血液代用品,研究表明,給換血動物大量輸注純化的后將產生明顯的增壓效應，而且大量輸注還能削弱巨噬細胞吞噬微生物的能力。此外脫離紅細胞且未經修飾的血紅蛋白氧親和力增高，不能向組織有效供氧，易分解成二聚體和單聚體而引起嚴重不良反應；同時易氧化成高鐵血紅蛋白而失去攜氧能力并產生自由基，不僅失去攜氧能力，而且會進入腎小管，從而導致腎臟損傷。為了克服這一問題，血紅蛋白制品的在研究和發(fā)展過程中，逐步形成了兩個主要趨勢，一個是通過為血紅蛋白進行化學修飾來加強分子間

9、的穩(wěn)定性，或者增加血紅蛋白的分子大小使其不能通過腎臟，另一個是“人造紅細胞”（LEH），其實質是包裝有血紅蛋白的微囊小體。科學家從過期的人血或動物血等多種材料中分離純化血紅蛋白，將其修飾后制成堅固得多的改進型血紅蛋白。修飾后的血紅蛋白制品可以起到和紅細胞一樣的攜氧、供氧作用。化學修飾血紅蛋白的原理是：天然無基質血紅蛋白含有相當多的可進行修飾反應的活性基團,包括賴氨酸的支鏈e一氨基或a鏈氨基端的游離a一氨基和鏈的兩個琉基都具有反應活性,而且絕大部分賴氨酸分布在分子表面,這使得血紅蛋白的化學修飾具有很強的操作性。 國內對血紅蛋白化學修飾的研究開展較晚。20世紀90 年代前期，曾有關于毗哆醛化Hb初

10、步研究的報道；中期以來，軍事醫(yī)學科學院有關實驗室開始進行乙醇醛聚合牛Hb、葡聚糖偶聯牛Hb和聚乙二醇共軛牛（豬、人）Hb的研究。后期國內其他機構開始進行化學修飾Hb的研究。由于該項研究涉及多個學科，難度很大，目前國內從事這一研究的研究人員還不多。鑒于血液代用品研究的重要性，針對國內外的研究現狀，中國藥品生物制品檢定所血液制品室已經開始進行紅細胞代用品的質量標準與評價方法的研究工作。目前，國外已有相當數量的血紅蛋白修飾物制備的血液代用品在進行臨床試驗階段的研究，例如PEG-牛Hb（美國 Enzon公司）、戊二醛聚合牛Hb和人Hb（美國Biopure公司和 Northfieid Lab公司）等產品

11、。但是，迄今為止美國FDA等國外藥監(jiān)機構還沒有批準任何一種血紅蛋白衍生物投入臨床使用，這其中一個很重要的原因在于血液代用品的質量評價涉及多門學科，其使用的安全性尚有爭論。 血紅蛋白也可以與惰性大分子偶聯形成共軛產物，增大分子量使其性能穩(wěn)定，但氧親和力較低。聚乙二醇(PEG)與血紅蛋白的化學修飾所形成的共軛物可以保持血紅蛋白的氧結合部位的結構完整性，鈍化血紅蛋白的免疫原性，提高存留時間；而且分子穩(wěn)定性好，能在循環(huán)中維持較高氧含量，并降低網狀內皮系統(tǒng)的吞噬，由此減少可能的過敏和免疫反應，已成為很有應用前景的血液代用品，但需建立修飾的血紅蛋白的正確含量水平及其親和力的內吸收。 不同種類的血

12、紅蛋白類血液代用品各有利弊，存在的問題各不相同。其主要的副作用有胃腸道反應和血管收縮，血管收縮引起肺動脈和系統(tǒng)血壓升高，化學修飾血紅蛋白毒性反應的來源包括不純的雜質、各種修飾方法在處理過程的副產品、修飾過程SFH所產生的分解產物、化學修飾血紅蛋白本身對臟器的毒性作用等。第1代化學修飾血紅蛋白具有潛在的致死性，引起血管收縮、腎功能和肝功能障礙、胃腸道紊亂，第2代已得到解決，有些公司已向FDA提出生物制品許可證申請，但在進行臨床實驗研究時被FDA提出書面通知要求對實驗方案作進一步調整。目前研制的以血紅蛋白為主的血液代用品，其Hb來源于人、動物和應用生物技術產生的血紅蛋白，每種都有可能存在供應和安全

13、性問題。國外已有相當數量的血紅蛋白修飾物制備的血液代用品在進行臨床試驗階段的研究。有些產品在表面上看來似乎結果較為有利并具有安全性的表現，而有些研究是小劑量輸入有較好的結果，大劑量輸注時沒有結論。但是，迄今為止美國FDA等國外藥監(jiān)機構還沒有批準任何一種血紅蛋白衍生物投入臨床使用。其中的重要原因之一在于血液代用品的質量評價涉及多門學科，其使用的安全性尚有爭論。血液代用品發(fā)展較快，特別是血紅蛋白制品由于其具有獨特的氧結合特性和正常的代謝途徑，比氟碳類化合物更符合人體生理需要，是一種有發(fā)展前景的血液代用品，但由于結構不同、選擇的膠體溶液和晶體溶液存在著爭論、因其物理和化學性質不同會產生不同的功效&#

14、160;，故仍有許多問題尚未解決，其中重要的是血液代用品的安全性和有效性問題。實驗表明，我國研制的人血代用品具有攜氧、釋氧和擴充血容量的功能。人血代用品的研制成功，將緩解血源短缺的困難，杜絕血源性傳染病的交叉感染，免除適配血型的麻煩，消除輸血反應的難題。由于人血代用品具有儲存時間長，使用簡捷和便于運輸的優(yōu)點，因此可大大提高急救輸血的應急能力，達到挽救生命的目的。我國是世界上人口最多的國家，在臨床醫(yī)療中需要大量的血液制品，同時要有足夠的藥品戰(zhàn)略儲備以對災害和戰(zhàn)爭等突發(fā)事件，因此，人血代用品的研制成功具有重大的社會和經濟效益。  美國Northfield公司經過20年開發(fā)的血液代用品Po

15、lyHeme正式收到美國食品和藥物管理局(FDA)否決該藥上市的通知。理由是使用PolyHeme的病人在30天后死亡的人數要比給予定期輸血的病人要高。美國食品和藥物管理局還表示，該公司遞交的生物制品申請許可所提供的信息并不足以證明該藥的臨床價值，該產品的期臨床試驗并沒有達到預先指定的主要療效指標。Baxer進行期臨床研究后由于其產品DCL-Hb導致過多的死亡率而放棄了進一步的臨床研究。北京凱正公司開發(fā)的PEG扼和牛Hb由于產生毒性反應而從期臨床實驗中退出。部分專家也表示，血液代用品并未在世界范圍內廣泛使用，目前還處在研究階段，尚存在著難以解決的安全問題。 隨著研究和臨床試驗的深入，人們發(fā)現現代

16、科技研制的血液代用品還是無法和人類經過漫長進化形成的天然血液媲美。由于血液的成分和功能極其復雜，血液代用品很難真正模擬血液。紅細胞代用品的研究與開發(fā)目前最大的瓶頸是療效難以確定，存在毒副作用，并且生產成本較高，在臨床難以推行。血管收縮和高血壓是紅細胞代用品最常見的副作用。20世紀80、90年代，制藥公司研發(fā)了幾種人工血液，但在人體試驗中出現了心肌梗塞乃至死亡。氟碳化合物乳劑在體內半衰期較短，需要通過網狀內皮系統(tǒng)清除，所以網狀內皮系統(tǒng)有可能因負荷過重而不能進行正常的免疫活動，致使機體免疫力下降。血液代用品研究在20世紀50年代以來取得了重大進展。伴隨這一過程，國外藥監(jiān)機構對血液代用品質量評價的認識也在逐步深入。1991年，美國FDA頒布了關于血液代用品安全性評價的綱要；1994年，FDA又頒布了血液代用品生物功效評價的有關文件；1999年，FDA出臺了血液代用品臨床研究的指導性意見。但是，由于血液代用品在國外還處于研制開發(fā)階段，因此WHO與國外藥監(jiān)機構至今并沒有提供完整的質量評價標準和質控標準。目前國際上有美國Biopure公司用戊二醛法制備的聚合牛血紅蛋白人血代用品2001年成功在南非上市，2002年在美國被批準用于動物治療。在人體治療方面，在美國已完成臨床期研究，在2003伊拉克戰(zhàn)爭中被列裝為美軍軍用戰(zhàn)備物資，有望在近期獲得美國FDA生