Инновация за кадром

12 октября, 2012, 13:55 Распечатать Выпуск №36, 12 октября-19 октября

Разработки украинских ученых в области медицинских сорбентов, в частности для терапии почечной недостаточности и сепсиса, находятся на острие мировой науки

В последнее время в мире резко возрос интерес к медицинским сорбентам как действенному средству вспомогательной терапии хронической болезни почек (ХБП) и сепсиса. Обеспечивая эффективную детоксикацию организма, медицинские сорбенты значительно улучшают качество жизни, ощутимо продлевают ее у почечных и септических больных, к тому же их масштабное применение сулит весомое снижение лечебных расходов.

Примечательно, что и в период становления проблемы медицинских сорбентов в 70-х—80 годах прошлого века, и в постсоветский период Украина занимала ведущие позиции в разработке и клиническом применении сорбентов. Основываясь сейчас на анализе мировых тенденций в разработке и лечебном применении сорбентов, можно заключить, что мы пока еще можем компенсировать утерянное и восстановить прежние разработки по медицинским сорбентам на качественно новом уровне.

Хорошо известно, что главная функция почек — выведение из организма конечных продуктов обмена, и в случае нарушения этой функции при возникновении почечных заболеваний, пациенты рано или поздно должны использовать аппарат искусственной почки, т.е. так называемую диализную терапию (программный диализ) или решиться на трансплантацию почки. 

К сожалению, хроническая болезнь почек является необратимым, прогрессирующим заболеванием, которое переходит в терминальную стадию (стадию почечной недостаточности). И, как правило, развитие и протекание ХБП сопровождается диабетом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, поражениями костной системы и мышечной анемией (уремической полинейропатией).

Ни одна страна в мире не может обеспечить полноценным программным диализом всех нуждающихся больных. Например, в России в настоящее время имеется дефицит диализных мест в связи с большой стоимостью процедуры диализа, расходных материалов и аппаратов.

По-видимому, сходная картина и в нашей стране. Ведь средства массовой информации неоднократно освещали сложные проблемы лечения почечных больных в диализных центрах Черкасской и Черниговской областей. Вероятно, из-за того же дефицита диализных мест врачи идут на сокращение времени диализных процедур, что не обеспечивает необходимой детоксикации организма. Это приводит к летальному исходу 50% больных в течение первого года терапии и 20% — в последующие три года. И это при том, что высококачественная диализная терапия в передовых странах может гарантировать больным с почечной недостаточностью высокое качество жизни в течение 25—30 лет. Ясно также, что экономическая ситуация в нашей стране не скоро позволит обеспечить полноценное лечение нуждающихся почечных больных.

Однако имеется, в некотором смысле, альтернатива, которая позволяет «перегнать не догоняя», и не только с точки зрения качества лечения, но и его экономической эффективности. Таким способствующим диализу средством являются медицинские гемо- и энтеросорбенты, применение которых в сочетании с диализом или помимо диализной терапии существенно улучшает качество лечения, отодвигает сроки начала лечения с применением «искусственной почки», продлевает жизнь даже безнадежных больных и существенно уменьшает стоимость лечения.

Еще в 70-х годах прошлого века было показано, что уремические токсины можно удалять из организма не только путем очищения крови «искусственной почкой», но и посредством диализа желудочно-кишечного тракта (пропусканием физиологического раствора через участок тонкого кишечника, т.е. через стенку промываемого участка кишечника токсины могут выходить и удаляться физраствором). Потому в этот же период предпринимались попытки принимать внутрь некоторые сорбенты (энтеросорбция) для связывания ими уремических токсинов в желудочно-кишечном тракте. И хотя была показана возможность детоксикации организма подобным способом, процесс энтеросорбции сопровождался рядом неприемлемых осложнений, так как сорбенты не обладали нужным набором свойств.

Однако выполненные нами совместно с ленинградскими нефрологами еще в начале 80-х годов прошлого века исследования лечебных возможностей энтеросорбции с использованием микросферических углей СКН обнаружили их высокую эффективность в терапии ХБП более чем у 80% больных. Назначение энтеросорбентов даже без диализа (в частности, при отсутствии выраженных нарушений водно-электролитного обмена), обеспечивало весомый эффект детоксикации организма больных, что позволяло отсрочить начало регулярной диализной терапии. Более того, было показано существенное увеличение выживаемости больных, использовавших энтеросорбцию, по сравнению с пациентами, получавшими только малобелковую диету, которая, как правило, назначается этой категории пациентов.

80-е годы прошлого века были отмечены в СССР небывалым энтузиазмом в теоретических исследованиях и клиническом применении гемо- и энтеросорбентов. Причиной тому стали впечатляющие результаты первых работ в этой области, а также относительная доступность гемо- и энтеросорбентов. Их производство на основе синтетических углей СКН и углей КАУ (на основе плодовых косточек и скорлупы орехов) было организовано в Украине на Приднепровском химическом заводе (полупродукт) и на Киевском мясокомбинате в цехе кровезаменителей (флаконы со стерильными сорбентами), а также на опытном производстве Института сорбции и проблем эндоэкологии НАНУ. (За работы по созданию средств и методов сорбционного очищения крови автор этой статьи и член-корреспондент НАНУ, профессор В. Николаев вместе с группой московских ученых были удостоены в 1979 г. Государственной премии СССР в области науки и техники.)

Многочисленными исследованиями и масштабным клиническим применением сорбционной терапии (гемо- и энтеросорбции) была выявлена ее выраженная эффективность прежде всего при болезненных состояниях, связанных с высокой интоксикацией организма, а именно при острых отравлениях, эндотоксикозах, сопровождающих перитониты, панкреатиты, сепсис и ожоговую болезнь, вирусных гепатитах, токсикозах беременности, химической или лучевой терапии опухолей и др. Впечатляющие лечебные результаты давало применение гемо- и энтеросорбции при неотложных состояниях у лиц с заболеваниями печени и почек, а также при аутоиммунных и кожных болезнях, не поддающихся лечению лекарственными препаратами, — псориазе, красной волчанке, бронхиальной астме, аллергозах. Весьма эффективными сорбционные методы оказались даже при нарушениях холестеринового и липидного обмена и при лечении т. н. болезней цивилизации — атеросклероза, алкогольной интоксикации, наркомании и др.

Наконец, использование сорбционных методов позволяет обеспечить профилактику и успешное лечение экологически обусловленных заболеваний, прежде всего профилактику накопления и ускоренное выведение из организма различных экотоксикантов (пестицидов, тяжелых металлов, радионуклидов), и коррегировать нарушения обменных процессов, связанных с их попаданием в организм. Так, отдельно следует упомянуть о способности сорбентов обеспечивать экологическую защиту организма людей, работавших или проживающих в зоне чернобыльской катастрофы. Обследование более 3000 лиц, использовавших сорбционную терапию, показало, что профилактический прием энтеросорбентов в загрязненной зоне в 1986 г. и в более поздние сроки в шесть-восемь раз снижал уровень накопления радионуклидов в организме, в то время как лечебное применение позволяло в пять-семь раз ускорить их выведение из биологических сред. При этом принципиальным является то, что, в отличие от иных декорпорирующих средств, только углеродные энтеросорбенты очищают организм также и от радиотоксинов (включая нейтрализацию агрессивных свободных радикалов). В результате у лиц, использовавших энтеросорбенты, не розвивались характерные для ликвидаторов заболевания.

Все сказанное о высокой эффективности сорбционных методов в терапии столь разнородных заболеваний и патологических состояний подкреплено большим массивом научных исследований и результатами клинического применения. В основе этих весомых данных лежат базовые факторы эфферентной (выводящей) медицины: удаление токсикантов сорбентами стимулирует естественные механизмы жизненных процессов — активизацию иммунитета, нормализацию работы выделительных органов и др.

Если говорить о развитых странах, то в наибольшей мере в проблеме энтеросорбции «отличились» практичные японцы. Они разработали аналог наших энтеросорбентов и, хотя на десять лет позже нас, но начали активно применять его для лечения почечных больных. Повторяя наши результаты, они подтвердили, что энтеросорбция позволяет отсрочить диализную терапию, тормозит развитие ХБП, коррегирует липидный обмен и др. Сообщалось, например, что сейчас в Японии препарат используется для лечения 20 тысяч недиализируемых пациентов; он применяется также в Южной Корее и на Тайване, активно продвигается в систему здравоохранения США. Более того, проблема имеет также большую экономическую значимость. Так, показано, что на поддержку жизни одного больного ХБП в развитых странах расходуется  60 — 80 тыс. долл. США в год,  а применение в лечебном процессе энтеросорбентов уменьшает эти расходы почти на 25 тыс. долл. 

К сожалению, после распада СССР производство высококачественных медицинских сорбентов СКН и КАУ было прекращено, зато появились сугубо коммерческие разработки (проекты), подкрепляемые не клиническими эффектами от их использования, а беспардонной, недобросовестной рекламой. И это отрицательно отразилось на «лечебном авторитете» сорбентов вообще.

Между тем в странах с развитой системой здравоохранения интерес к медицинским сорбентам продолжает нарастать; зарубежные специалисты начинают воспринимать и повторять то, что было получено у нас много лет назад. 

Ярким свидетельством возрастающего в последние годы интереса развитых стран к сорбционным методам детоксикации являются разработки и клиническое применение специализированных сорбентов (селективных гемосорбентов) для лечения сепсиса, включая септический шок.

В настоящее время сепсис характеризуется как воспалительная реакция, т.е. активация защитных механизмов организма при попадании во внутреннюю среду инфекции. Еще совсем недавно считалось, что для уничтожения патогенных микробов в кровотоке (после санирования гнойного очага) необходимо использовать бактерицидные препараты, прежде всего, антибиотики. Однако все оказалось не так просто. Масштабное внедрение антибиотиков в клиническую практику не привело к снижению уровней инфекционной патологии или уменьшению смертности от инфекционных заболеваний, в частности от сепсиса; это лишь вызвало видоизменения патогенной микрофлоры и появление штаммов с высокой, а подчас абсолютной устойчивостью к действию бактерицидных препаратов.

Сепсис уже давно стал нередким, а во многих случаях и фатальным осложнением многих хирургических заболеваний во всем мире и одной из главных причин смерти пациентов в отделениях реанимации и интенсивной терапии. Летальность при септических заболеваниях весьма высока и составляет от 30 до 50%, а количество больных еще с 30-х годов прошлого века неуклонно растет. В США, невзирая на высокий уровень врачебной помощи, ежегодно сепсисом заболевает от 750 тыс. до 1 млн. человек; более 200 тысяч из них умирают. Лечение одного больного сепсисом в этой стране обходится более чем в 50 тыс. долл.; суммарные ежегодные затраты на лечение сепсиса в США составляют около 17 млрд. долл. Думается, что у нас сложилась аналогичная (если не худшая) ситуация.

Удивителен механизм начала и развития септических состояний. При гибели патогенных микроорганизмов в результате контакта с антибиотиками или под действием клеток иммунной системы происходит разрушение бактериальных клеточных оболочек (мембран) с выделением липополисахарида сложного строения (эндотоксина), являющегося основным составным элементом наружной мембраны инфицирующих бактерий. Например, в составе наружной оболочки лишь одной бактерии кишечной палочки содержится примерно 3 млн. молекул этого токсина. Появление эндотоксина в биологических средах организма (кровотоке) является лишь пусковым звеном в формировании чрезмерной воспалительной реакции организма при сепсисе; сама же эта защитная реакция связана с молекулами через посредников (медиаторов), которые выбрасываются клетками хозяина, «опознавшими» молекулы эндотоксина. В конечном итоге аномально выраженный ответ организма приводит к нарушениям сбалансированных процессов микроциркуляции и потребления кислорода, сопровождается дыхательной недостаточностью, угнетением антиоксидантной системы, появлением избыточных свободных радикалов и повреждением эпителия и в конечном итоге — развитием полиорганной недостаточности (сосуды, сердце, почки) и др. Фактически возникает порочный круг аутоагрессии (если хотите, аутоканнибализма), связанный с тем, что обменные процессы в организме под действием эндотоксина направлены не на восстановление тканей и органов, а на их поражение или даже самоуничтожение.

Возникает в некотором смысле мистическая ситуация — погибающие патогенные микроорганизмы «посылают» в виде эндотоксина организму хозяина (т.е. тому, кто их погубил!) смертоносный сигнал на самоуничтожение. И в 30 —50% случаев это срабатывает.

После раскрытия и осознания механизмов формирования и протекания сепсиса на клеточном и молекулярном уровне и сопровождающих это заболевание тяжелых токсикозов специалисты ряда развитых стран совсем недавно пришли к выводу о необходимости включения в комплексную терапию сепсиса методов гемосорбции с использованием сорбентов, селективно поглощающих эндотоксины как пусковые факторы возникновения патологического состояния организма при сепсисе. И первыми здесь оказались японцы, недавно разработавшие сорбционную колонку — адсорбер (картридж) для удаления эндотоксина из крови. Затем испытания аналогичного адсорбера начались в Швеции. Вместе с тем на основании опубликованных данных создается впечатление, что разработчики этих дорогих селективных сорбентов ожидали от их применения более выраженных терапевтических эффектов. Тем не менее японские и шведские картриджи активно продвигаются в другие страны, прежде всего в Россию.

Справедливости ради хотелось бы отметить, что намного раньше японцев и шведов белорусские ученые под руководством проф. В.Кирковского разработали и уже давно успешно применяют для лечения сепсиса в странах СНГ гемосорбент «Овосорб», который селективно поглощает из кровотока протеолитические ферменты, осуществляющие патологические процессы деструкции (расщепления) белков и их превращение в чрезвычайно токсичные олигопептиды. Специфичность сорбции на «Овосорбе» обеспечивается выделенным из белка утиных яиц овомукоидом, который, находясь на поверхности пористой матрицы гемосорбента, прочно связывается с протеолитическими ферментами. 

Примечательным в проблеме сепсиса является, однако, то, что в последнее время ряд специалистов пришли к выводу о целесообразности разработки неселективных гемосорбентов, позволяющих удалять из организма больного не только эндотоксин, но и избыток медиаторов воспаления, в частности цитокинов, т.е. пептидов со средним молекулярным весом, участвующих в инициации и развитии каскада вредоносных воспалительных реакций. К примеру, в США создана специализированная фирма, разрабатывающая для терапии сепсиса (для удаления цитокинов) гемосорбенты на основе пористых гранул сополимеров стирола. В Великобритании разработаны методы получения мезопористых синтетических углей сферической грануляции для создания гемосорбентов широкого спектра действия, эффективно поглощающих медиаторы воспаления, прежде всего те же цитокины.

Как известно, новое — это хорошо забытое старое. Еще 30 лет назад украинскими специалистами получен большой массив экспериментальных и клинических данных, свидетельствующих о высокой эффективности в лечении сепсиса неселективных углеродных гемосорбентов (в ряде случаев в сочетании с энтеросорбцией и локальным применением углей в виде повязок на раны). Именно активные угли с подходящей пористой структурой и химией поверхности могут достаточно эффективно удалять из крови не только эндотоксины и медиаторы воспаления, но и остальные опасные продукты нарушенного метаболизма — агрессивные свободные радикалы, перекиси липидов, многие продукты азотистого обмена и др.

Очищение крови на созданных нами углеродных гемосорбентах оказалось эффективным при лечении разных форм и видов сепсиса, включая септический шок и лечение стафилококкового сепсиса у детей. Было, в частности, показано, что уже после одного сеанса гемосорбции существенно уменьшается в крови содержание патогенных микроорганизмов и резко возрастает их чувствительность к действию антибиотиков. Была выявлена также эффективность сорбционного лечения сепсиса и у почечных больных.

Примечательно, что наблюдавшееся три десятилетия назад скептическое отношение специалистов развитых стран к сорбционным методам терапии сепсиса сейчас сменилось заинтересованностью. И можно с уверенностью полагать, что, наряду с селективными сорбентами, лидирующую позицию в сорбционной терапии сепсиса займут достаточно доступные и эффективно работающие активные угли высокого качества. Методы получения таких материалов нами разработаны, и при наличии необходимых инвестиций их производство может быть организовано в сжатые сроки.

Что же касается современных проблем ХБП, то здесь главная надежда возлагается в последнее время на разработки новых, более специализированных сорбентов. Фактически нужны материалы, дополняющие функцию активных углей; ведь активные угли поглощают лишь токсичные продукты обмена молекулярной природы (креатинин, мочевая кислота, олигопептиды и др.), но не могут выводить из организма почечных больных избыточное количество электролитов — ионов аммония (аммиака), калия, фосфатов кальция и магния. И здесь американские специалисты большие надежды возлагают на созданный химиками новый сорбент — кристаллический силикат циркония. Предполагается, что его способность селективно и в больших количествах поглощать электролиты позволит в сочетании с углем уменьшить габариты диализной техники и даже улучшить параметры автономно носимой искусственной почки (это устройство избавляет больного от необходимости быть привязанным к стационарному диализному аппарату три раза в неделю, давая ему свободу передвижения). Более того, осторожно поговаривают даже о том, что эти новые энтеросорбенты открывают перспективы вообще отказаться в недалеком будущем от диализной техники, ограничиваясь при лечении почечных больных только сбалансированными энтеросорбентами и, может быть, сопутствующими мембранными приспособлениями для удаления из организма лишь избыточной воды.

Одним из традиционных направлений деятельности Института сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины с момента его основания были разработки сорбентов медицинского назначения. С учетом полного отсутствия качественных и доступных в ценовом отношении углеродных сорбентов в нашей стране (да и во всех странах СНГ) мы создали в последние годы методы получения гранулированных активных углей медицинского назначения на основе доступной и недорогой скорлупы кокосовых орехов — базового сырья всей мировой промышленности для производства углеродных сорбентов. По терапевтической эффективности они не уступают углям СКН и соответствуют всем требованиям, которые предъявляются к углеродным материалам для производства высококачественных гемо- и энтеросорбентов. Что же касается сорбционных материалов для контроля электролитов в организме больных с ХБП, то у нас разработан новый гибридный сорбент, по поглотительной способности и спектру удаляемых электролитов превосходящий американский силикат циркония.

Таким образом, разработки института по сорбентам для терапии ХБП находятся на острие мировой науки в этой области, и организация их производства внесла бы весомый вклад не только в решение проблем почечных больных, но и в иные секторы практического здравоохранения Украины. Институт имеет готовые помещения для организации такого производства. Дело за малым — поиском финансирования (инвестора) для приобретения оборудования и выполнения комплекса всех работ, необходимых для запуска производства. И здесь нас в какой-то мере обнадежило принятое на Киевском инвестиционном форуме 29 марта этого года решение о создании (строительстве) в Святошинском районе инновационного парка Bionic Hill, на базе которого предусматривается развернуть серию высоких технологий, в том числе в сфере биотехнологий и фармацевтики. Кстати, наш институт находится почти рядом с планируемым местом создания Bionic Hill.

Мы подготовили инвестиционный проект «Организация производства медицинских сорбентов» и еще осенью прошлого года направили его в КГГА. Однако запрашиваемая нами для инвестиций сумма была, по-видимому, слишком скромной, и на проект никто не обратил внимания; на форуме пользовались интересом лишь миллиардные проекты по инфраструктуре, торговым центрам, транспорту и т.д. А вот то, что действительно могло продемонстрировать уровень нашей науки в области биотехнологий и решение актуальных медицинских проблем, осталось за кадром.

Это напоминает недавно освещавшуюся в Интернете анекдотическую ситуацию: американские ученые разработали уникальную пуленепробиваемую полиэтиленовую маску, которая защищает голову (лицо) от смертельного пулевого ранения. Однако Пентагон отказался финансировать эту разработку из-за ее низкой стоимости.

А ведь организация производства медицинских сорбентов в сжатые сроки в Киеве могла быть первой, важной для практического здравоохранения города и всей Украины биотехнологией, которая стала бы визитной карточкой создаваемого инновационного парка.

 

Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Добавить комментарий
Осталось символов: 2000
Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Всего комментариев: 0
Выпуск №44, 17 ноября-23 ноября Архив номеров | Содержание номера < >
Вам также будет интересно