على مر التاريخ، كان جسم الإنسان موضوع التدقيق غير المحدود والعجب. العديد من حيرة في وظيفة كل هذه الأعضاء والسوائل الموجودة في الداخل. وشمل ذلك الغرض من الدم، الذي شهد نفسه بالتناطل على أنه مجرد “تبريد الجسم”، أن تكون مسؤولا عن تنظيم مروحيات الجسم، مما يؤدي إلى ممارسة إراقة الدماء وغيرها من سبل الانتصاف المشكوك فيها. كما تقدم العلم الطبي، فإننا نشعر بالقلق من منظور مختلف تماما.
ببساطة وضع نظام الدورة الدموية والدم في الداخل، هو ما يسمح لنا الكائنات الكبرى والمتعددة الخلية موجودة. يحمل الأكسجين والمواد الغذائية للخلايا، مع تمكين إزالة منتجات النفايات بالإضافة إلى طريق سهل للخلايا التي تشكل نظام المناعة لدينا. دمائنا والأنسجة المعنية بوجود صحي. هذا شيء يصبح واضحا بشكل مؤلم عندما نتحدث عن الإصابات والعمليات الجراحية التي تنطوي على فقدان دم شديد.
في حين أن ممارسة نقل الدم من الدم المتبرع لها اختلاف ملحوظ هنا، فليس من السهل دائما إبقاء كل نوع من أنواع الدم مخزنة، لا سيما في المستشفيات النائية، في سيارة إسعاف، أو في وسط منطقة حربية. هنا استخدام الدم الاصطناعي – خالية تماما من متطلبات التخزين المعقدة والحاجة إلى موازنة أنواع الدم – قد تكون ثورية وتوفير العديد من الأرواح، بما في ذلك أولئك الذين يحظر دينهم نقل الدم البشري.
على الرغم من إجراء الكثير من التقدم في هذا المجال، مع عدد محدود من المنتجات المفيدة، إلا أنه يثبت أنه يمثل تحديا للضرب عند الاستبدال الذي يقاوم جميع الصناديق اللازمة لجعلها عامة وآمنة.
ليس فقط أي السوائل
خاص روي W. Humphrey من توليدو، أوهايو منح البلازما في الدم بعد إصابته بشظايا في صقلية في 9 أغسطس 1943. (المصدر: Nara)
على الرغم من وجود تقارير عن شركة الإنعكاد التي تمر بممارسة عمليات نقل الدم بين البشر باعتبارها القرن السادس عشر، إلا أنها لم توصف حتى وليام هارفي (1578 – 1657) نظام الدورة الدموية البشرية وخصائص الدم في القرن السابع عشر أن الآراء الحديثة من هذا الجانب من فسيولوجيا البشرية بدأت تشكل. جاء هذا إلى جانب تجارب نقل الدم بشكل رئيسي بين الحيوانات.
في عام 1665، قام الطبيب ريتشارد السفلي بانخفاض نقل الدم الخام بين كلبيين، مع وجود تأثير مريض على ما يبدو على أي حيوان بعد العملية المذكورة. حول هذا الوقت تم محاولة نقل الدم من حيوان إلى إنسان (Xenotransfusion)، مع العديد من المواضيع البشرية لا نجاو من الإجراء، من المفترض أن يرجع إلى رفض الجسم لهذا الدم الأجنبي.
مشكلات مماثلة كما هو الحال مع Xenotransfusion اقتصاص عمليات نقل الدم بين البشر بين البشر: بينما في بعض الحالات، سيعمل هذا الأمر، في أوقات أخرى، فإن الموضوع المستقبلي سيعاني من آثار سيئة ويموت البعض نتيجة لذلك. أدى ذلك إلى نقل الدم وجود مصداقية سيئة في القرن التاسع عشر. لم يكن الأمر حتى عام 1901 عندما اكتشف كارل لاندستينر المجموعات الدموية الثلاثة (أ، ب، س) أن تفسير لهذه النتائج أصبح واضحا.
عند خلط أنواع الدم غير المتوافقة معا، يمكن للمرء أن يلاحظ بوضوح كيف ستلتج خلايا الدم الحمراء معا. كان الأمر في هذه المرحلة من السهل التفكير في ما سيحدث داخل جسم الإنسان إذا حدث مثل هذا التفاعل أثناء نقل الدم. أدت هذه البصيرة إلى الأول من الثورات العديدة التي من شأنها أن تجعل عمليات نقل الدم آمنة ومجموعة كما هي اليوم.
النسخ من سيد
إن المضاعفات الظاهرة مع محاولة تكرار وظائف الدم البشري هي أننا نحاول إعادة إنشاء شيء قد تطورت على مدى ملايين السنين، داخل نظام أكبر (الجسم) الذي يعتمد على جوانبه العديدة التي تعاني من العمل بشكل صحيح. حتى لو لم يكن من المفترض أن تكون في الجسم لفترة أطول من اللازم حتى تعافت مستويات الدم الطبيعية، فلا يمكن السماح لها بالتسبب في ضرر أكثر بكثير مما تمنع.
في البشر، يمثل الدم لمدة ~ 7٪ من إجمالي وزن الجسم. تكثيفها حوالي 1060 كجم / م 3، وهو قريب جدا من 1000 كجم / م 3 من الماء. يوجد بشرا بالغا في المتوسط حوالي 4.5 لتر من الدم، والتي تتكون من ~ 45٪ من خلايا الدم الحمراء، ~ 54.3٪ بلازما، ونحو 0.7٪ من خلايا الدم البيضاء. عادة ما يتحدث كل من هذه المجموعات الوظيفة الرئيسية الثلاث من الدم.
تشمل خلايا الدم الحمراء الهيموغلوبين، والتي تربط الأكسجين، خلايا الدم البيضاء (جنبا إلى جنب مع الأجسام المضادة) تشكل جزءا رئيسيا من الجهاز المناعي، وتشمل البلازما العناصر الغذائية والكهرباء وعناصر تخثر الدم التي تدعم الخلايا وتسمح بإصلاح الإصابات تجلط الدم. من هذا يمكننا أن نستنتج ما هو مطلوب في بديل بالدم: حاسمة وظيفة خلايا الدم الحمراء، إلى جانب سائل الناقل أقرب إلى البلازما (وهو ماء ~ 95٪).
في حين أن الأخير واضح نسبيا بشكل نسبيا في شكل خدمات Crystalloid (E.G. Saline Solution)، فإن التعقيد يأتي مع Substituting وظائف خلايا الدم الحمراء. هنا شهدت طريقتين بحثي كبير و(محدودة) الاستخدام: perfluorocarbon- وناقلات الأكسجين المستندة إلى الهيموجلوبين (PFBOC وHBOC، على التوالي).
ملزمة الاوكسجين، فضفاضة
هيكل الهيموجلوبين البشري. α ومفارز بيتا هم في الأحمر والأزرق، على التوالي، ومجموعات الهيم التي تحتوي على الحديد باللون الأخضر. (الائتمان: ريتشارد ويلر)
حيث حاملة الأكسجين مع صفات خلايا الدم الحمراء تصبح معقدة هو أن هذه الجزيئات يجب أن لا تربط فقط إلى الأكسجين، ولكنها يجب أيضا أن يجعل بسهولة في متناول أنسجة الجسم. الفكر الواضح هنا سيكون لالهيموغلوبين توليف واستخدام ذلك مباشرة. والعقبة هي أن الهيموغلوبين في حد ذاته لديه تقارب الأكسجين عالية جدا، لديها قصيرة العمر النصفي في الدم، ويمكن أن يسبب تلفا في الكلى. في خلايا الدم الحمراء (RBC)، الهيموجلوبين تشكل 33٪ فقط من كتلة الخلية، مع كتلة المتبقية العمل على تحقيق الاستقرار في الهيموغلوبين.
لهذا السبب على HBOC باستخدام الهيموجلوبين العادي لن تكون مجدية، لأنها لن تقدم ما يكفي من الأوكسجين إلى الأنسجة. لحل هذه المشكلة، الهيموغلوبين يجب أن استقرت في الطريقة التي لا يزال يسمح للملزم للأوكسجين، في حين لا تمنع توزيعها على الأنسجة. قامت عدد من الشركات من الجهود لتحقيق هذا HBOCs في السوق، مع HemAssist (عن طريق باكستر للرعاية الصحية)، Hemolink (Hemosol، وشركة) وHemopure (Biopure كورب) وغيرهم إما الفشل أثناء المحاكمات، أو بعد وقت قصير من دخول المبيعات التجارية .
ولاحظ القضايا المشتركة تشمل تضيق الأوعية، ويفترض بسبب الهيموغلوبين ملزمة لأكسيد النتريك. العديد من هذه HBOCs كانوا يستهدفون استخدامها في الحيوانات غير البشرية، حيث عززت فيات أدت إلى هذه المنتجات لا يمر التجارب الطبية، أو يتم سحبها من السوق في غضون بضع سنوات.
في المقابل، هناك واحد PFBOC وافقت ادارة الاغذية والعقاقير: Fluosol-DA، مع مثل ساذرلاند وآخرون. (1984)، والإبلاغ عن فعاليته مع القطط، وOhyanagi وآخرون. (1984) على فعالية Fluosol-DA 20٪ ضخ مع المرضى انظر يهوه. كما هو الحال في الدين يؤدي المجموعة الأخيرة من لهم في رفض نقل الدم وما شابه ذلك، وهذا يمكن أن يكون مشكلة مع الرعاية الطبية.
ومع ذلك، فإن تعقيد Fluosol – عملاء يجب أن تتنفس جو الأكسجين النقي إلى “تحميل” جزيئات PFBOC مع ما يكفي من الأوكسجين – والتخزين معقدة (تجميد) والتعامل مع متطلبات أدى إلى إنتاج وقف في عام 1994.
لا بليد بها حتى الآن
وعلى الرغم من العديد من النكسات على مر السنين في الحصول على بديل الدم صلبة في السوق، والحاجة إلى الخدمة هذه هي هائلة جدا للأبحاث إلى أن تتوقف. وهذا يقودنا إلى التطورات الراهنة، مع الولايات المتحدة عسكريا كونها واحدة من المشترين المهتمين لهذه البدائل الدم. ليس فقط لحاملات الأكسجين، ولكن أيضا لالصفائح الدموية الاصطناعية (لتجلط الدم) والبلازما المجففة.
نقاط البيع الرئيسية هي هنا لتعزيز العمر الافتراضي، وإزالة مطابقة معقدة من أنواع الدم، وخفض احتمال الحساسية، وهلم جرا. على الرغم من أننا قطعنا شوطا طويلا منذ الأيام الأولى من عمليات نقل الدم، ونحن لا تزال تعتمد على التبرع بالدم، والنظام الذي يعالج هذا الدم. في حين انها النظام الذي يوفر العديد من الأرواح كل عام، لأنه يأتي مع العوائق اللوجستية المعقدة، قصيرة العمر الافتراضي، وإمكانية الدم الملوث.
الدم الاصطناعية لديه ميزة هنا أنه يمكن أن تنتج في أي الكمية المطلوبة وتحت ظروف خاضعة لرقابة صارمة. ميزة إضافية من مثل PFBOCs هو أنها تتميز جزيئات أصغر بكثير من كرات الدم الحمراء، مما يسمح لهم لتجاوز العقبات حتى والتضيق في الشرايين. هذا من شأنه أن يسمح لالأوكسجين في الأنسجة التي تريد إنهاء خلاف ذلك الأمر الأكسجين المحرومة ويموت، والتي يمكن تجنب نخر وبتر الأطراف، وغيرها من مشاكل الإصابات.
الخيال العلمي حتى انها واقع
على الرغم من أن التفاؤل في أواخر القرن 20 عن بدائل الدم ويبدو أن هدأت بعد العديد من النكسات حتى العقود الماضية، وهناك الكثير من الاشياء التي لدينا علم ليس فقط ما لا العمل، ولكن أيضا ما تفعله. حصلنا أيضا على الكثير من المعلومات الأساسية عن جوانب من علم وظائف الأعضاء البشرية، والتي تعمل على زيادة فهمنا للنظام القلب والأوعية الدموية.
وقبل بضع مئات من السنين، كان الناس يعتقدون أن الدم الغنم أو حتى النبيذ الأحمر أو البول من شأنه أن يجعل بدائل جيدة للدم البشري. اليوم ونحن نفهم العديد من تعقيدات فصيلة الدم تقرير، يمكن معالجة الدم المتبرع به لاستخدام فقط في كرات الدم الحمراء والبلازما أو الصفائح الدموية، لعلاج عدد من الحالات الطبية، وهلم جرا. مع بدائل الدم بعد أن كانت انخفضت إلى معظمها على سؤال الهندسة الطبية، وهناك احتمالات لنرى التقدم هنا قبل فترة طويلة.