Substitutos Artificiais Ao Sangue Alogenico / Artificial Substitutes To The Allogenic Blood

Resumo O sangue alógeno apresenta riscos de transmissão de infecções, complicações por erro humano, por doenças pré-existentes, têm curta validade e poucos doadores. Seu custo torna-se alto devido aos exames de triagem para detecção de infecções. Por isso, foram desenvolvidos carreadores artificiais de oxigênio de três tipos básicos: hemoglobina ligada, fluorcarbonos e porfirina, que serão analisados. Os transportadores artificiais são agregados a substitutos do plasma hemodiluidores ou necessitam deles como veículo, para repor o volume, regular o pH e nutrição celular. Paralelamente, foram criadas técnicas cirúrgicas sem a utilização de sangue. Planeja-se a cirurgia, determinando-se a perda provável sanguínea, aumentando-se a massa eritrocitária, recuperando-se o sangue derramado, mantendo-se a temperatura normal, realizando-se transfusões autólogas hemodiluídas etc. A maioria dos carreadores a base de hemoglobina não são estéreis, e causam hipertensão devido a afinidade pelo óxido nítrico, com aumento de eventos sérios em testes clínicos, com exceção do Hemospan um pó, R,

conjugado com polietilenoglicol relação aos pacientes-controle, além de ser esterilizado. Dentre os fluorcarbonos, aqueles com menor dimensão molecular obtiveram melhores resultados, como o Perftoran utilizado na Rússia desde 1998, com 0,7 mícrons, embora com efeitos colaterais, mas gerenciáveis. Suspeita-se assim, que o acidente vascular cerebral isquêmico gerado por alguns produtos deu-se devido ao tamanho molecular, visto que os capilares têm a luz de 2,5 mícrons. Úteis em situações críticas como choque hemorrágico, nas anemias genéticas, auto-imunes, hemolíticas, nas isquemias, tratamento de neoplasias etc., seu potencial benefício justifica o incentivo à continuidade das pesquisas.

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Palavras chaves: carreadores artificiais de oxigênio, substitutos sintéticos do sangue, técnicas cirúrgicas sem transfusões de sangue, “sangue artificial”.

Abstract The donated blood presents infections risks, complications for human mistake and pre-existent diseases. The price of the blood donated is high, due trial tests for infection detection. For this reasons, researchers developed oxygen artificial carriers, with three basic kinds: linked hemoglobin, fluorcarbons and porfirin, which will be analyzed. The artificial transporters are aggregated to plasma substitutes or blood dilutors or need them as vehicle to substitute the volume, to regulate pH and to feed tissues. Paralleling, were created surgical techniques without using blood. Surgery are planned, determining the probable loss of blood, arising the erythrocytes mass days before, recovering the spilled blood, keeping the patient’s normal temperature, auto-transfusions and keeping patient’s body temperature, and optimization with blood dilutors (keeping the oxygenation near the normal taxes). The most oxygen carriers hemoglobin based are not sterile, causes hypertension due nitric oxide affinity, increasing serious events during the clinical

tests,

except

Hemospan , R

a

sterile

powder

conjugated

with

poliethileneglycol, that have not presented problems compared to controlpatients, Among perfluorcarbons, those minor molecular sized have got better results, as Perftoran , used in Russia since 1998, with 0,7 microns, although presents R

some collateral effects, but manageable. The suspects are that ischemic cerebral vascular accident occurred with the most, was due bigger molecular size than the capillary lumen (2,5 microns). Some products are still in pre-clinical or final tests. Useful in critical situations, as hemorrhagic chock, genetic or auto-immunes, hemolytic anemia, ischemic events, organs preservation for transplanting, neoplasies, the beneficial potential of this products justifies and incentive to researches.

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Key Words - artificial blood substitutes, oxygen synthetic carriers, bloodless surgical techniques, “artificial blood”.

Sumário SUMÁRIO................................................................................................5 1. INTRODUÇÃO......................................................................................5 4. LEGISLAÇÃO PARA TRANSFUSÕES DE SANGUE......................................9 4.1. TRIAGEM DE DOADORES............................................................................................9 4.2. QUESTÕES IMUNOLÓGICAS .......................................................................................10 4.3. DESTINO DO SANGUE DOADO ....................................................................................10 6.1.1. Células-Tronco.......................................................................................16 6.2.1. Perfluorcarbonos....................................................................................17 6.2.2. Polímeros de Porfirina sem Perfluorcarbono...........................................19 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................21

1. INTRODUÇÃO O sangue é um tecido conjuntivo tão essencial que representa a vida. Sua transfusão é uma forma de transplante. Para compreender as funções do sangue artificial, é necessário compreender o natural. Um adulto tem 5 a 6 litros de sangue. Carrega nutriente, leva toxinas para o fígado para detoxificação, depois para os rins para filtração e retira gás CO 2 e leva O2 para as células. É constituído por glóbulos brancos (elementos de defesa contra microorganismos e partículas estranhas), plaquetas (responsáveis pela coagulação), e os glóbulos vermelhos, chamados também de eritrócitos ou hemácias (transportam os gases), e pelo plasma (fase líquida do sangue). O sangue tem o pH entre 7,32 a 7,42 e viscosidade de 4 cp . O plasma contém 3

80%

de

água,

e

20%

de:

proteínas

(como

albumina,

enzimas

e

imunoglobulinas); açúcares (glicose, frutose e lactose); lipoproteínas (LDL, HDL, VLDL), triglicerídeos; hormônios; coenzimas (vitaminas); minerais; fibrinogênio (utilizado para coagulação) e escórias do metabolismo que serão filtrados (uréia, creatinina e ácido úrico), e tem viscosidade de 1 cp3.

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As hemácias embora tenham 8 mícrons, são flexíveis, passando por capilares de 2,5 mícrons. Normalmente um adulto tem 4,8 milhões/mm 3 (+-0.6) nas mulheres e 5,4 (+-0,8) no homem ao nível do mar. Tem vida de 90 a 120 dias. Diariamente, 100 mL são destruídos no baço e sintetizados na medula óssea vermelha. Contém água, potássio, sódio e 27 enzimas. Usa glicose para obter energia para as bombas de sódio e potássio. Cada hemácia contém 300 milhões de moléculas de hemoglobinas. A hemoglobina é uma molécula quaternária com um ferro em cada uma das quatro porções1, cada ferro liga-se com O 2 ou CO 2 de acordo com a pressão local (do menos concentrado para o mais concentrado). Os tecidos têm pouco oxigênio, então este se desliga da hemoglobina, dissolve-se no meio e difundem-se para o interior das células. No homem e outros mamíferos 7% do CO2 sai dos tecidos e é dissolvido no plasma, 23% associa-se aos grupos amina da hemoglobina e outras proteínas, e 70% penetra nas hemácias e é transformado por ação da enzima anidrase carbônica em ácido carbônico, que depois se dissocia em H+ e bicarbonato (CO2 + H2O – H2CO3 + H+ e HCO3), e sai difundindo-se no plasma. O bicarbonato tem função de tampão sanguíneo. A hemácia tem pressão de 27 (+-2) mm/Hg para liberar o oxigênio5. Ainda há enzimas que protegem contra oxidação da hemoglobina.

2. OBJETIVOS Considerando-se a importância do sangue alógeno para manutenção da vida, e dado a grande dificuldade de se obter doadores saudáveis nas situações de grande perda sanguínea, foram desenvolvidas técnicas cirúrgicas eliminando

o

uso

de

sangue

alógeno,

e

através

da

biotecnologia

desenvolveram transportadores artificiais de oxigênio, que serão avaliados. Em um acidente a perda média é de 2,5 L de sangue e a vítima recebe reposição de volume plasmático para restabelecer a pressão e melhorar oxigenação.

Chegando ao hospital, até ser testado seu tipo sanguíneo, e

receber sangue leva-se em média uma hora, o que numa perda aguda de sangue compromete o estado do paciente por baixa oxigenação tissular, que

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seria minimizado com uso de um carreador artificial de oxigênio . Além disso, 3

os estoques têm que ser refrigerados, a validade de uma bolsa doada é de 35 a 42 dias, e há riscos de infecções, erro humano, e outros problemas.

3. TÉCNICAS CIRÚRGICAS SEM USO DE SANGUE A partir da década de 50, percebeu-se a necessidade de técnicas para realizar cirurgias sem transfusões de sangue alógeno. Desenvolveram-se três técnicas basicamente10.

3.1. Otimização da Massa Eritrocitária Efetuam-se os exames pré-operatórios de hemoglobina, coagulação e dos fatores de coagulação, e determinando-se o volume de sangue existente por cada 100 mL (hematócrito), em função do peso, altura e sexo (mulher normal 35 a 47%; homem de 39 a 50%). Aumenta-se a massa eritrocitária de 45 a 50%, 10 a 21 dias antes da cirurgia para adultos e 4 a 6 semanas para crianças, com a administração de hormônio eritropoetina, estimulando a produção de sangue, e terapia com vitaminas sintéticas, minerais, proteínas10, e alimentos contendo: vitamina B1215, B6, ferro, acido fólico, aminoácidos, 1

vitamina C, bioflavonóides6, e vitamina K nos casos de má coagulação. Paralelamente, determina-se qual será a perda de sangue provável durante a cirurgia10.

3.2. Tolerância à Anemia Para se realizar uma cirurgia o paciente poderia ter no mínimo 30% de hematócrito e 10g/dL de Hemoglobina, baseado no limiar Treshhold, de 1942. Os padrões normais são mulher 14 (+-2) e homem 16 (+-2) 2. Para baixar as transfusões, baixou-se para 20% o Hematócrito e 8 g/dL a hemoglobina. Alguns cirurgiões já operaram pacientes com até 3 g/dL de hemoglobina com

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transfusão de expansores de plasma como - solução de Ringher (contendo lactato, cloretos de sódio, cálcio e potássio e bicarbonato de sódio em concentrações similares à do sangue)11, e com solução salina. O Dextran (polissacarídeo de glicose) substitui a albumina plasmática por ter peso molecular similar, bem como a gelatina e o Hetastarch (hidroxietila de amido) . 1

Estes fluídos são injetados até três vezes o volume de sangue perdido, e o volume excessivo de expansores é rapidamente regulado pelos mecanismos naturais com diurese renal . Com o uso de Lactato de Ringher, restabelece-se 3

o volume plasmático, com isso a viscosidade do sangue diminui, e o sangue pode retornar com maior velocidade ao coração, isto permite que seja bombeado mais rápido, e sem gasto de energia. O aumento de fluxo sanguíneo compensa o menor número de hemácias, assim os índices de oxigenação permanecem próximos ao normal . 3

O Em 1998 foi publicado o “Estudo Sagüis”, que abordou 43 hospitaisescolas, quando se observou que alguns hospitais usavam cinco vezes menos o Limiar Treshold em cirurgias de revascularização do miocárdio e colectomia de câncer, sem alterações na morbidade e mortalidade. Para cirurgias idênticas usavam-se números variados de bolsas de sangue, ficando entendido que havia transfusões sem necessidade . 10

3.3. Redução de Perda Sanguínea Requer trabalho em equipe entre médico e anestesiologista. Há a recuperação de sangue durante cirurgia por um aparelho, que quando detecta hemorragia filtra resíduos e lava os glóbulos vermelhos, recuperando até 50% do sangue perdido. O posicionamento inclinando o paciente na mesa de cirurgia diminui a pressão e o sangramento. Há também hipotensão induzida por medicamentos (não pode ser usada junto com hemodiluição sob risco de hipóxia). É feita também a transfusão autóloga, onde o sangue do próprio paciente é retirado semanas antes da cirurgia e solubilizado com expansores, reaplicado na cirurgia.

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A Hemostasia é uma técnica de ligação, onde ocorre até mesmo o ligamento de pequenos vasos. Utiliza-se de coagulador de raios de argônio, adesivos tópicos, tampão de cola de fibrina e hemostática. Na Normotermia a temperatura do paciente é mantida a 36,8 (36,4 até 37,2) tornando eficaz a coagulação natural, para isso a sala é mantida a 27 graus, com uso de traje térmico ou cobertor, e até mesmo aquecimentos dos fluídos antes da infusão. Utilizam-se também de câmaras hiperbáricas para melhorar a oxigenação dos tecidos . 10

Apesar de tudo isto, persiste o problema do transporte dos gases no caso de perdas grandes de sangue em acidentes e como proteger o receptor.

4. LEGISLAÇÃO PARA TRANSFUSÕES DE SANGUE A lei federal 10205 de 2001 regula a hemoterapia, e visa proteger o receptor, bem como o doador. Proíbe o comércio de sangue e seus derivados, exige triagem para doenças, provas imunohematológicas e garante o direito à informação da procedência do sangue recebido e previne reações póstransfusão adversas. Finalmente requer esterilização ou incineração total dos elementos que tiveram contato com o sangue21.

4.1. Triagem de Doadores A Portaria nº. 1.376, de 19 de novembro de 1993 e a RDC 343/2004 da ANVISA, determina a triagem de doadores, e os com história de doença préexistente hematológica, cardíaca, renal, pulmonar (asma severa), hepática, auto-imune, diabetes, hipertireoidismo, hanseníase, tuberculose, câncer, alterações da coagulação, convulsão após a infância ou epilepsia devem ser avaliados e podem ser excluídos da doação temporária ou definitivamente. O doador deve ter entre 18-65 anos, peso acima de 50 kg, boas condições de saúde, estar nutrido e descansado. Desqualifica comportamentos de risco como tatuagem, sexo sem proteção a menos de 12 meses, positivo para vírus

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HTLV I e II, HIV, com ou já exposto a hepatite, malária, chagas, gripado, gravidez (somente 90 dias após parto normal e 180 dias após parto cesariano), hipertensão ou hipotensão, anemia, doença de Kreutzfeld-Jacob, sífilis (somente curados), e que tenham recebido hormônio de crescimento de origem humana.

Usuários

de

antibióticos

e

quimioterápicos

antibacterianos,

corticosteróides, anticoagulantes orais, agentes hipoglicemiantes, antipsicóticos somente 30 dias após o uso poderiam doar sangue. Quem já foi receptor de hemoterapia nos últimos 10 anos também é desqualificado. A doação de sangue é limitada, sendo 4 vezes ao ano para o homem e 3 vezes ao ano para a mulher. O padrão doado é de 450 mL por bolsa21.

4.2. Questões Imunológicas Quanto a candidatos com imunização ativa: os candidatos à doação que anteriormente sofreram imunização ativa podem ser aceitos se receberam toxóides, vacinas de vírus, bactérias, riquetsias mortos ou inativados desde que assintomáticos. Como exemplo há vacinas para doença meningocócica, peste, pneumococo, cólera, difteria, hepatite B purificada (derivada do plasma somente após 10 anos), influenza, para-tifóide (injetável), Haemophilus influenza. Doadores mordidos por animal e vacinados, somente após um ano. No caso de vírus vivo atenuado, o candidato pode ser aceito após quatro semanas, como exemplo: rubéola, febre tifóide (oral), varicela, poliomielite (oral), sarampo e BCG. Devem ser realizados exames para determinação de antígenos das hemácias (tipo A, O, AB, B e RH) e anticorpos para infecções21.

4.3. Destino do sangue doado O sangue total pode ser armazenado por 35 dias, pois em cinco semanas ocorre hemólise (de 100 hemácias restam 71) onde ocorre a destruição da

10

integridade da membrana do eritrócito causando liberação do potássio interno o tornado elevado, e a liberação também de hemoglobina, esta livre torna-se nefrotóxica, e de 5,5 vai para 461 mg/U, dentre outras alterações. O sangue é armazenado numa bolsa com citrato (anticoagulante), fosfato, dextrose e adenina. A bolsa deve ter rótulo com informações de tipo sanguíneo e as exigidas por lei. Pode ser separado também em hemácias lavadas, armazenado 24 horas de 4-6ºC (útil para pessoas muito alérgicas). As plaquetas são isoladas também para casos de trombocitopenia de 5 a 7 dias 20/24ºC, o plasma e a globulina anti-hemofílica (fator 8 hemofílicos) podem ser armazenados por 1 ano, a menos 18ºC, e as hemácias glicerolizadas dois ou mais anos de 85/120ºC negativos21. Por todo este trabalho , o sangue embora doado, gera um custo final de 500 dólares por bolsa (por volta de 1000 Reais).

5. COMPLICAÇÕES DAS TRANSFUSÕES DE SANGUE 5.1. Imunocompatibilidade e Infecções Pós-Transfusacionais As complicações mais comuns decorrem por erro humano, como hemólise das hemácias transfundidas por superaquecimento do sangue armazenado ou contato com soluções parenterais inapropriadas. Pode haver troca de rótulos ou teste laboratorial inadequado de tipagem ou RH também. Os testes imunológicos para averiguação de presença de germes baseiam-se na produção de anticorpos circulantes no sangue, mas o sistema imune demora 10 a 15 dias para produzi-los, e a Legislação não determina a realização de exames de biologia molecular para detecção de vírus, pois são caros (NAT), expondo o receptor a risco de contaminação por HIV e hepatite, dentre outros vírus novos que surgem constantemente4,

11

Um doador tipo O devido a múltiplas gestações ou transfusões, pode desenvolver anticorpos anti-A e anti-B no plasma, o que aglutinará o sangue do tipo A e B ou AB, podendo levá-lo à morte. Num caso assim, as hemácias deveriam ser lavadas para utilização. A presença de ar nos tubos e nas bolsas de sangue perfuradas causa embolia gasosa e problemas cardíacos. Se não houver filtração do sangue doado, e houver micro coágulos e fibrina, poderá haver insuficiência pulmonar. Antes do sangue ser administrado é necessário o pré-aquecimento a 37ºC, ou haverá resfriamento do coração com arritmia ou parada cardíaca. Nas hemorragias maciças devem-se administrar separadamente plaquetas, pois o sangue transfundido pode não ter quantidades necessárias destas, além do anticoagulante presente nas bolsas.

5.2. Efeitos Colaterais e nas Doenças Pré-Existentes No sangue estocado de cinco semanas de estoque ocorre lise de 30% das hemácias e liberação de seu conteúdo, hemoglobina, potássio, estroma2 (lipídios do estroma da membrana de eritrócitos livres que são endotóxicos)12. Há menos enzima DPG, tornando lenta a liberação de oxigênio para os tecidos. A hemoglobina por ser pequena penetra nos espaços intercelulares do endotélio vascular, conectando-se ao óxido nítrico (vaso relaxante), que inibe a endotelina (constritora) resultando em hipertensão, devendo-se considerar o quadro clínico do paciente cardíaco. Um aumento excessivo do volume sanguíneo, também geraria insuficiência cardíaca congestiva com edema pulmonar2. Na insuficiência hepática pode não haver metabolização do citrato das bolsas e resultar em hemorragia. Na insuficiência renal o paciente deve receber hemácias lavadas, porque o sangue total hemolisado com alto teor de potássio e hemoglobinas livres causaria nefrotoxicidade, com sintomas de oligúria, seguida de anúria e morte de 5 a 14 dias . 2

12

5.3. Reações Adversas Pós-Transfusão O paciente pode não apresentar sintomas durante a administração de sangue, ou pode estar sob anestesia, sendo a única evidência um sangramento incontrolável na incisão e nas mucosas. Pode ocorrer durante a transfusão ansiedade e desconforto, ou dificuldade de respiração, opressão pré-cordial, vermelhidão na face, dor no tórax ou lombo, pele fria, dispnéia, náuseas, vômito e até choque, que é um prognóstico grave. E pode haver hemoglobina livre no plasma, urina e icterícia. Na suspeita de problemas, devese centrifugar uma amostra e observar visualmente a presença de hemoglobina, então interromper a transfusão e investigação das reações póstransfusão, e administrar manitol por quantos dias forem necessários2. Podem aparecem reações alérgicas de hipersensibilidade em alguns casos, como urticária, edema, tontura, cefaléia, às vezes dispnéia, espasmo generalizado da musculatura lisa, e anafilaxia rara2.

6. CARREADORES ARTIFICIAIS DE OXIGÊNIO 6.1. Carreadores Artificiais de O2 com Hemoglobina Natural A partir da II Guerra Mundial, as forças armadas norte-americanas têm investido em carreadores artificiais a base de hemoglobina (Hemopure, Polyheme, Hemospan, Fluorcarbono, Dendrímero4). A hemoglobina é obtida de sangue humano doado expirado, de placenta, de gado bovino ou produzida por engenharia genética recombinante. O FDA (Food and Drug Administration, EUA) não aprovou até agora nenhum tipo e contra-indica testes clínicos em pessoas alérgicas, com mastocitose sistêmica, hipertensão arterial incontrolável, grávidas e lactantes e menores de 18 anos14.

Nos estudos clínicos avalia algum episódio de

13

hipotensão e sua duração e até depois de 6h de cirurgia; falha de coração; hipóxia ou Acidente Vascular Cerebral isquêmico ou isquemia de miocárdio; disfunção renal; número e intervalos das doses, incidência de uso de diuréticos por volume circulatório excessivo ou oligúria e mortalidade até 30 dias após cirurgia14. O Hemopure®, da Biopure Corp., utiliza hemoglobina bovina com ligação cruzadas de glutaraldeído nas porções alfa e beta, dissolvida em solução salina. Fica um dia no corpo, é estéril, e tem pressão de 30 mm-Hg similar à hemácia. Estoca-se por três anos e é compatível com qualquer tipagem sanguínea, libera mais oxigênio em pequenas passagens por seu tamanho 1000 vezes menor que um eritrócito, como mostrou os testes em cães mesmo com 90% de obstrução coronária. Está em teste clínico de fase II na Holanda, e é utilizado livremente na África do Sul13. Apresentam efeitos colaterais transitórios e gerenciáveis de náusea, vômito, descoloração da pele, hipertensão, oligúria, dificuldade de engolir e flatulência. Após testes de fase III em cirurgia ortopédica houve 5% de aumento de sérios eventos como infarto, acidente vascular cerebral e morte, em relação aos casos controle. Por isso não foi aprovado pelo FDA, que permitiu continuidade apenas dos estudos com animais4. Existe também um temor público da encefalite bovina espongiforme, causada por príons. Apesar disso, já salvou vidas, como a de Emily Grus, que desenvolveu anticorpos contra seu próprio sangue com hemólise. Usaria ciclosporina que demoraria 15 dias para fazer efeito, mas sofreu uma infecção grave, necessitando de muitos litros de sangue. Administraram-se várias doses de Hemopure, sendo que com dosagem semelhante de sangue natural não sobreviveria. Uma unidade deste carreador artificial equivale a três bolsas de sangue7. Já o Oxyglobin®, da Biopure Corp. tem hemoglobina bovina ligada. Desde 1998 foi aprovado para uso veterinário pelo FDA e pela Comissão Européia. Na anemia canina e trauma, usa-se 10-30 mL/kg. É eliminado em 4-5 dias4.

14

Observaram-se os seguintes efeitos colaterais: descoloração de esclera, urina e plasma, membranas e mucosas, vômitos, diarréia, febre, arritmia, taquipnéia. O Polyheme®, da Norfield, baseia-se em hemoglobina humana polimerizada com glutaraldeído, filtrada, com controle para redução de risco de infecção e é diluída em solução de eletrólitos. Cada bolsa de 50g equivale a uma de sangue alógeno, podendo ser transfundido 20 unidades/vez . Tem vida média de 12 meses, pressão de 2821

30 mm-Hg e permanece no corpo por 24hs. Num dos estudos de II fase, a Walter Reed Army Institute of Research comparou a eficácia dos fluídos de ressuscitação no tratamento de hemorragia em ratos de laboratório, mostrando alta mortalidade4. Está em fase III, já usado em (720 pacientes em 31 centros de trauma) para avaliação em choque hemorrágico. Tem sido

permitida, pelo FDA, sua

administração em

ambulâncias desde 2003, gerando problemas de bioética quando a vítima torna-se parte do grupo de triagem e recebe sangue 12 horas após o acidente, versus os do grupo controle, que recebe uma solução salina até a chegada ao hospital17. O Hemospan®, da Sangart, trata-se de hemoglobina humana de bolsas de sangue expiradas. É em pó, esterilizada e conjugada com polietilenoglico. Tem a viscosidade similar à do glóbulo vermelho, pode ser estocado por anos, e é compatível universal. Com uma bolsa de sangue expirada se produz 3 unidades em processo simples de produção, com baixo custo. Em 2008 foi concluída a fase III na Suécia, quando foi feito um estudo duplo cego randomizado contra o grupo controle que usou o expansor do volume do plasma Hestartarch (Voluven®) em mil cirurgias de artroplastia, sem evidência de sérios eventos em relação aos pacientes controle. 4,18,23 NA França, Universidade Pierre et Marie Cure, é utilizada hemoglobina purificada da minhoca aquática Arenicola marina, que por ser extracelular é 50

15

vezes maior que a hemoglobina humana, (10 mícrons), sem reações adversas relatadas.7 O Dextran-bromo®, da Destrosang Corporation, Canadá em associação com a Universidade de Hong Kong, consiste em hemoglobina com frações ligadas covalentemente, polimerizadas e colocadas em lipossomas. Dura 57hs no plasma, não sofre “clearance” renal, tem baixo extravasamento evitando-se edema. Já testado em animais, e está sendo testado na Tailândia 19. Há especulações de que possa ativar plaquetas e o sistema retículo endotelial. Há informações de que os fragmentos lipídicos e estromas celulares residuais levam à liberação da hemoglobina e hipertensão, com ativação de complemento e radicais livres.

26,19

O Hemoximer® (PHP-Hemoglobina Piridoxilada Polioxietilenizada) da empresa americana Apex Bioscience da Curacyte, está em fase III de teste para em caso de choque tentar reverter hipotensão20. O problema dos carreadores de oxigênio a base de hemoglobina, é que embora resolvidos os problemas de nefrotoxicidade e hipertensão por alguns fabricantes, persiste o problema de alta demanda de doadores, para obter-se o sangue expirado e ou ter que se produzir por engenharia genética recombinante a um baixo custo.

6.1.1. Células-Tronco No New York Blood Center Dr. Narla Mohandas descreveu um complexo meio de produção de sangue ex-vivo, publicado por Guatarrana et all, mas dispendioso, a partir de células- tronco4,28.

6.2. CARREADORES DE O2 TOTALMENTE SINTÉTICOS

16

6.2.1. Perfluorcarbonos São moléculas inertes contendo flúor e carbono que carreiam O2 e CO2. Têm sido indicados para tratar estados críticos como choque hemorrágico em acidentes e guerras, anemias genéticas severas, anemia hemolítica, isquemia localizada, cirurgias, hipovolêmica sanguínea, Alzheimer, tratamento de fungos, intoxicação por monóxido de carbono, coadjuvante de quimioterapia oncologia, queimaduras, septicemia e choque séptico, preservar tecido para transplantes, não aceitação por motivos religiosos de sangue e componentes naturais, síndrome torácica aguda, embolismo, lavagem de feridas em cavidade interna e coadjuvante em técnica cirúrgica de hemodiluição. O perfluoro octilbromideo poderia ser útil como agentes de contrastes em exames diagnósticos 15,26. A Sanguine Corporation produz o PHER-02, com emulsificante diferente do Fluosol japonês de 1ª Geração, descontinuado por sérios efeitos colaterais. Foi testado em animais com sucesso. São contra-indicados para pacientes com problemas pulmonares4. O Perftoran® é usado na Rússia desde 1996. Tem aparência azul transparente e mede 0,7 mícrons. Pode ser conservado congelado por três anos, ser descongelado a 4 graus e recongelado até cinco vezes. A meia vida é de 24 horas. A quantia de 5 mL por Kg, é eliminado em 120 horas. Diferentemente do Fluosol (1ª. Geração), sai logo do tecido linfóide secundário e no fígado das Células de Kupfer, mas pode gerar febre (ativação do sistema complemento. O emulsificante contém: Pfocalin, Pforidin, Proxanol, NaCl, KNa, ClMg, hidrocarbonato sódico, fosfato sódico, glicose, água destilada. O oxigênio plasmático aumenta de 1 para 15%, por isso é necessário o uso de máscara e/ou um cateter nasal, devido a diferença de pressão de oxigênio entre o ar no pulmão e sangue. Se utilizado com um hemodiluidor não indicado, deverá ser administrado em outra veia, e após total transfusão do perfluorcarbono. É contra-indicado em casos de hemofilia (decresce o fator 8 de coagulação), grávidas e lactentes somente num estado crítico. Sua administração em média deve ser 10 mL

17

por kg, pois a partir de 1 g/kg gera hipertensão. Algumas vantagens são diminuição

da

viscosidade

sanguínea,

diminuição

do

fibrinogênio,

aumento de elasticidade dos eritrócitos, desagregação de trombócitos, redução de produção de radicais superóxido (efeito antioxidante). Os efeitos colaterais são: alergia com urticária, queda de temperatura corporal, rubefaciação, taquicardia, hipotensão, febre, cefaléia, dor retroesternal e lumbago, dificuldade respiratória e anafilaxia (em 2% dos casos) 4,

15

.

Indicado para hipovolêmica , anemia, alívio de isquemia por oclusão de vasos, diminui inflamação e rejeição em transplantes, ativa detoxificação no

fígado,

auxiliar

na

circulação

extracorpórea,

inibição

do

desenvolvimento de retrovírus, cicatrização de úlceras . 15

O Oxygent®4 da Alliança Pharmaceutical Corporation possui partículas de 16-18 mícrons, pode ser estocado a 2-8°C e está em fase III de estudos. Contém uma mistura de 58% perfluoroctil bromido e 2% perfluorodecil bromido emulsificado com fosfolipídios de ovos (lecitina), e está em testes finais na Europa e América do Norte. Apresenta uma coloração branca e é totalmente sintético, se estocado sua durabilidade é de dois anos, e demora em torno de quatro dias para ser excretado. Estas partículas são carreadas por lipídeos e levadas ao pulmão onde são exaladas. Carrega 20-30% mais gases que o sangue natural. Especula-se que pode causar a liberação de radicais livres com oxidação no corpo, além disso, o O2 é abundantemente liberado antes de chegar ao capilar onde a pressão de O2 é menor, justamente onde sua necessidade é maior . Os estudos de fase II em cirurgia cardíaca e cirurgia 5

geral tiveram mais eficiência do que uma unidade de sangue. A fase II realizouse na Europa, e em 2003 houve suspensão da fase III, devido à incidência de acidente vascular cerebral maior do que o grupo controle. Estão em estudos danos ao cérebro. O Oxycyte® (Synthetic Blood Intl.), tem 19 mícrons e o pH de 7,1, sendo similar ao Oxygent. Testes em animais demonstraram sucesso. Está na fase II,

18

em prevenção de hipóxia tecidual em cirurgias e será testado em cirurgias de troca de válvula cardíaca. Os Dendrímeros®4 da Dientritech Corp. (Dr. Stephen Kaganove) é uma nano-estrutura

(açúcar,

poliol-acetamida,

fosforamidato,

fosfocolina

ou

glicerofosfocolina), com polímeros ramificados, que são dendrímeros com fluorcarbono ligado covalentemente e o final hidrofílico, como o plasma humano. São isentos de hemoglobina, inertes e atóxicos. Testes em coelhos foram bem sucedidos, onde não ocorreu indução de resposta imune22.

6.2.2. Polímeros de Porfirina sem Perfluorcarbono Pesquisadores da Universidade Sheffield, na Inglaterra, estudam também polímeros de porfirina com ferro no centro e com quatro aminas ao lado, onde se ligariam ao CO 2, com cinco ciclos de oxigenação, mas o custo para sua produção é elevado . 25

CONCLUSÃO (banner) As técnicas cirúrgicas planejadas sem uso de sangue parecem providenciais, tendo em vista a necessidade de se poupar sangue. A hemodiluição com soluções, como por exemplo Lactato de Ringher, otimiza a oxigenação, pela redução da viscosidade sanguínea e aumento de velocidade da circulação. Mas, há ocasiões em que um carreador de O2 artificial é importante, como em grandes perdas sanguíneas, destruição de hemácias por doenças hemolíticas, intoxicações, neoplasias, por não haver tempo hábil para testes de compatibilidade sanguínea, descongelamento e reaquecimento

a 37oC

de uma bolsa de sangue para transfusão. Além disso, geralmente não se tem conhecimento das doenças pré-existentes do indivíduo para saber se deveria ser administrado sangue total ou fracionado.

19

Dentre os carreadores artificiais de O2 a base de hemoglobina, ainda há um risco residual de transmissão de infecções, e a maioria ocasiona hipertensão como efeito colateral, além da ameaça dos príons de origem bovina. Em uso atualmente há o Hemopure® (de hemoglobina bovina), na África do Sul, e embora fabricado nos EUA,

não foi aprovado pelo FDA para uso

humano ou veterinário. O Polyheme® (de hemoglobina humana) está sendo administrado atualmente em ambulâncias nos EUA., para choque hemorrágico, a título de teste clínico de fase III, apesar do elevado índice de mortalidade nos testes de fase II com ratos. O Oxyglobin® (hemoglobina bovina) é utilizado para fins veterinários nos EUA e Europa, com alguns efeitos colaterais como arritmia. Já o mais romissor dentre os a base de Hb, acha-se o Hemospan®, (hemoglobina humana em pó) terminou sua fase III sem eventos sérios em relação aos

pacientes-controle. Não provocou

hipertensão como os anteriores além de ser estéril e poder ser diluído em soluções substitutas de plasma não viscosas. lipossomas, como o Dextran-Bromo® e a hemácia apresentaram reações imunológicas pela

Dos encapsulados com artifi- cial canadense

fragmentação do lipossoma e

hipertensão devido à libertação da hemoglobina encapsulada. O Hemoxímer® está ainda em testes.

Na França usou-se hemoglobina de poliquetos com

sucesso, mas a viabilidade da criação das espécies em larga escala é discutível. Somente vinte por cento da necessidade de hemoglobina nos EUA, chegam a 70.000 kg. Quanto às células tronco, mesmo obtida uma tecnologia para produção de sangue alógeno, ainda precisariam ser resolvidos problemas como: de validade, estoque, descongelamento nas urgências,

testes de compatibili-

dade, custo de produção, dentre outros. Dos carreadores a base de fluorcarbono, com sucesso está em uso,

desde 1996,

o

Perftoran® russo,

que apresenta alguns

efeitos

colaterais, mas gerenciáveis. Tem efeito hipotensor, e tem outras aplicações interessantes e benéficas. Sua dimensão é de 0,7 mícrons em contraste com outros que

tem em média 18 mícrons e provocaram

acidente

vascular cerebral isquêmico. Provavelmente não conseguiram atravessar

20

o lúmen dos capilares de 2,5 mícrons, obstruindo-os. Estão em testes clínicos os PFC: Dendrímeros® e o PHER2® que foram bem sucedidos nos testes preliminares. Os fluorcarbonos não são indicados para doenças pulmonares preexistentes. As Porfirinas inglesas ainda não foram testadas in vivo, mas demonstraram potencial carreador de O2 e CO2. O potencial benefício destes produtos sugere e justifica a continuidade das pesquisas.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BATELLO, C.F. Dr. Iridologia e Irisdiagnose. São Paulo. Editora Ground, 1999 2. BERKOW, R. (Coord.) et all. Manual Merck De Medicina, 15a edição, Editora Roca, São Paulo, 1989. 3. FERRABOLI, Hematologia Clínica. Apostila do Curso de Farmácia, Universidade São Judas Tadeu. São Paulo, 2008. 4. LaFolie, P. Blood Substitutes. Disponível em: http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/2006108websites/group09artificialblood/index.htm. Acessado em: 20 de julho de 2008. 5. Grethlein,S. M.D., Blood Substitutes, 2007. Disponível em: http://www.emedicine.com/med/topic3198.htm. Acessado em: 08 de maio de 2008. 6. All anonymous. Como controlar Hemorragias sem transfusões de sangue, Revista Awake!, NY, 22Nov1991. Editora Watchtower, 1991.

21

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em:

http://www.hemopure.co.za/downloads/LouisLevienArticle.pdf. E E. E. Jacobs Jr.Hemopure - shifting the paradigm of

22

tissue

oxygen

delivery.

2004.

Disponível

em:

http://www.hemopure.co.za/downloads/GeneralTrainingPresentation.pdf . Acessados em: 02 de junho de 2008. 17. Polyheme®. Disponível em: http://www.Northfieldlabs.com . Acessado em: 25 de maio de 2008 18. Hemospan®. Disponível em: http://www.sangart.com/hemospan/productinfo.php. Acessado em: 12 de maio de 2008 19. HEMOGLOBIN OVERVIEW. Disponível em: http://www.dextrosang.com/hemoglobin.htm. Acessado em: 25 de maio de 2008. M. S. Rogers. Pro-oxidant effects of cross-linked haemoglobins explored using liposome and cytochrome c oxidase vesicle model membranes. Disponível em: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1135971. Acessado em: 20 de junho de 2008. 20. Curaycte's development portfolio is based on two core technologies with therapeutic potential in areas of significant medical need. Disponível em: < http://www.curacyte.eu/technology.htm>. Acessado em: 10 de maio de 2008. 21. Compilação das legislações da Hemoterapia Brasileira. Disponível em: www.prosangue.sp.gov.br/prosangue/actionlegislacaocomp.do. Acessado em: 17 de agosto de 2008 22. Dendrimero. Disponível em: < http://www.dendritech.com/pamam.html>. Acessado em: 25 de maio de 2008. 23. Winslow RM. Cell-free oxygen carriers: Scientific foundations, clinical development, and new directions. Disponível em: < http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18555029>. Acesado em: 18 de julho de 2008. 24. Blood Substitutes Stakeholder Information Pack. EuroBloodSubstitutes consortium, Maio de 2007. Disponível em: < http://www.eurobloodsubstitutes.com/BloodSubStakeholderInformationPack.pdf . Acessado em: 28 de julho de 2008. 25. Dendritic molecules as potential artificial blood products. Disponível em: http://www.biopolymer.group.shef.ac.uk/research/twyman_theme04.php. Acessado em: 02 de junho de2008. 26. NOVARETTI, M.C.Z. Importância dos carreadores de oxigênio livre de células. Revista Brasileira de Hematologia e Hemoterapia, Vol 2 nr.4, S. J. do Rio Preto Oct-dez/2007. Disponível em:

23

http://www. scielo.br ISSN 1516-8484.Acessado em: 15 de junho de 2008. 27. Bruce J. Leone, M. D. Artificial Blood: What Is It? Will I Use It?. Disponível em: www.dcmsonline.org/jaxmedicine/1998journals/december98/artificialblood.htm. Acessado em: 12 de maio de 2008. 28. Mohandas, N. M.D. Human erythroid cells produced ex vivo at large scale differentiate into red blood cells in vivo. Disponível em: < http://www.nature.com/nbt/journal/v20/n5/abs/nbt0502-467.html>. Acessado em: 28 de julho de 2008.

24

SUBSTITUTOS ARTIFICIAIS ALTERNATIVAS ÀS TRANSFUSÕES DE SANGUE ALOGÊNICO CARDOSO C.B., CORDEIRO G.G., GEMELGO M.E., PORTO A.F., SHIMIBAKURO C.Y., TOLEDO R.L.V.A., Professores orientadores VAZ A.J., FERRABOLI R. Universidade São Judas Tadeu Curso de Farmácia

INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO

OBJETIVOS OBJETIVOS

O sangue é um tecido vital, complexo com inúmeras funções, sendo uma delas carrear O2 e CO2. Entretanto o sangue alógeno apresenta riscos de transmissão de infecções, complicações por erro humano, por doenças pré-existentes, têm curta validade e poucos doadores. Devido aos exames de triagem para detecção de infecções seu custo torna-se alto. Por isso, foram desenvolvidas técnicas cirúrgicas eliminando o uso de sangue alógeno e criaram-se carreadores artificiais de oxigênio. Deste último há três tipos básicos: com hemoglobina bovina, humana ou recombinante, e de fluorcarbonos. Alguns estão em uso, outros em testes clínicos ou em projeto.

Conhecer e avaliar a viabilidade dos diversos carreadores artificiais de oxigênio no sistema cardio-vascular

Em Emprojeto projetoou oufase fase experimental experimental

CARREADORES CARREADORES ARTIFICIAIS ARTIFICIAIS DE DE O2 O2 A A BASE BASE DE DE HEMOGLOBINA HEMOGLOBINA

http://www.eurobloodsubstitutes.co m

Arenicola marina Fonte:

Dendrímero – contém um PFC no centro Font:e Pages/emerging.htm http://biomed.brown.edu/Courses/BI10 8/2006108websites/group09artificialblood/

)

Figura 1 - Hemopure (Biopure), hemoglobina bovina com ligação cruzada; Figura 2 - Hemospan (Sangart), esquema da hemoglobina humana lingada e conjugada com polietilenoglicol (em azul); Figura 3 – Polyheme (Northfield), esquema da polimerização de hemoglobina humana; Figura 4 desenho da hemoglobina encapsulada em lipossoma, Dextran-BromoR (Dextrosang) Fonte: http://www.eurobloodsubstitutes.com/

Porfirina – em testes pre-clinicos na inglaterra Fonte: www.biopolymer.group.shef.ac.uk

células-tronco biomed.brown.edu/Courses/

CONCLUSAO CONCLUSAO

PERFLUORCARBONOS PERFLUORCARBONOS -- PFC PFC C

As técnicas cirúrgicas planejadas sem uso de sangue parecem providenciais tendo em vista a necessidade de se poupar sangue A hemodiluição com soluções como por

2O

C C C e l l ( t i s s u

2O 2O

e )

C

2

O

C

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2

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2

O2

E r y t h r o c y t e

2O

P

O

exemplo Lactato de Ringher, otimiza a oxigenação pela redução da viscosidade The therapeutic effects of Perftoran emulsion is determined heir by gas t sanguínea e aumento de velocidade da circulação. Mas há ocasiões em que um carreador de O2 artificial é importante como em grandes transporting properties and better tissue O perdas withdestruição the dejoint sanguíneas, hemácias por doenças hemolíticas, intoxicações, 2 delivery neoplasias, não havendo tempo para testes de compatibilidade sanguínea, descongelamento e aquecimento a 37oC de uma bolsa de sangue para transfusão e não circulation with erythrocytes se conhecem as doenças pré-existentes daquele indivíduo para saber se ode ser

P F C

2

O

2

A troca gasosa da-se por simples difusão, pela diferença de pressao +concetrado para o menos concentrado

MOLÉCULAS DE PFC Peerftoran (sangue azul) FLUORESCENTES AO REDOR DE UMA HEMÁCIA

O Perftoran 0,7 mícrons passa por obstruções e aumenta 15% a oxigenação do plasma Oxyglobin utilização veterinario nos EUA e Europa

С10 F18

www.biopure.com Fonte: www.perftoran.re

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BERKOW, R. (Coord.) et all. Manual Merck De Medicina, 15a edição, Editora Roca, São Paulo, 1989. 2. FERRABOLI, Hematologia Clínica. Apostila do Curso de Farmácia, Universidade São Judas Tadeu. São Paulo, 2008. 3. http:// biomed.brown.edu/ Brown University, Alpert Medical School. 4. http:// www.emedicine.com/med/topic3198.htm 5. www. watchtower. org/ archives/index.htm 6. NOVARETTI, M.C.Z. Importância dos carreadores de oxigênio livre de células. Revista Brasileira de Hematologia e Hemoterapia, Vol 2 nr.4, S. J. do Rio Preto Oct-dez/2007, disponível em http:// www. scielo.br ISS 1516-8484.

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administrado sangue total ou fracionado. Dentre os carreadores artificiais de O2 a base de hemoglobina, ainda há um risco residual de transmissão de infecções, além dos príons de origem bovina, e a maioria ocasiona hipertensão como efeito colateral. Em uso atualmente há o HemopureR (de hemoglobina bovina), na África do Sul, e embora fabricado nos EUA, não foi aprovado pelo FDA para uso humano ou veterinário. O PolyhemeR (de hemoglobina humana) está sendo administrado atualmente em ambulâncias nos EUA., para choque hemorrágico, a título de teste clinico de fase III, apesar do alto índice de mortalidade nos testes de fase II com ratos. O OxiglobinR (hemoglobina bovina) é utilizado para fins veterinários nos EUA e Europa, com alguns efeitos colaterais como arritmia. Já o HemospanR, (hemoglobina humana em pó) terminou sua fase II sem eventos sérios em relação aos pacientescontrole. Não provocou hipertensão como os anteriores; alem de ser estéril e poder ser diluído em soluções substitutas de plasma não viscosas. Dos encapsulados com lipossomas, o Dextran-hemoglobinR, apresentou reações imunológicas pela fragmentação do lipossoma e hipertensão devido à libertação da hemoglobina encapsulada. O HemoxímerR está ainda em testes. Na França usou-se hemoglobina de poliquetos com sucesso, mas a viabilidade da criação das espécies em larga escala, é discutível, e mesmo assim não se sabe se atenderia à demanda de 70.000 kg (20% da demanda só nos EUA). O mesmo aplica-se às células tronco, que mesmo obtida uma tecnologia para produção de sangue alógeno. Ainda precisariam ser resolvidos os problemas de validade, estoque, descongelamento nas urgências, testes de compatibilidade, risco de infecções. Dos carreadores a base de fluorcarbono, com sucesso esta em uso desde 1996 na Rússia, o PerftoranR apresenta alguns efeitos colaterais gerenciáveis, mas com diversas outras aplicações interessantes e benéficas.Tem 0,7 mícrons em contraste com outros de em média de 18 mícrons que não foram bem sucedidos, provocando acidente vascular cerebral isquêmico. Provavelmente não conseguiram atravessar o lúmen dos capilares de 2,5 mícrons, obstruindo-os. Estão em testes clínicos os dendrímeros da DentritechR e o PHERR, e bem sucedidos nos preliminares. Os fluorcarbonos não são indicados para uso quando houver doenças pulmonares preexistentes. As Porfirinas inglesas ainda não foram testadas, mas testes demonstraram potencial carreador de O2 e CO2. O potencial benefício destes produtos sugere e justifica a continuidade das pesquisas para se chegar a um produto eficaz e seguro.

Facilitationof diffusion O2 and CO2; Support of arterio/venous ∆pO2, ∆p CO2 gas tension difference; Increase of serum oxygen capacity The perfluorocarbons are able to get im planted into the lipid bilayerof plasm atic mem branes and to m odify their permeability.

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