ラットモデルを用いた90分持続重度出血性ショック（血液量2/3喪失）の蘇生療法において、心毒性のない新規ナノバイオ治療薬ポリヘモグロビン-スーパーオキシドジスムターゼ-カタラーゼ-カルボン酸無水物酵素を開発した

A novel nanobiotherapeutic poly-[hemoglobin-superoxide dismutase-catalase-carbonic anhydrase] with no cardiac toxicity for the resuscitation of a rat model with 90 minutes of sustained severe hemorrhagic shock with loss of 2/3 blood volume.

• Yuzhu Bian
• Thomas Ming Swi Chang

抄録

ヘモグロビン（Hb）、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）、カタラーゼ（CAT）、炭酸無水酵素（CA）を架橋し、可溶性ポリHb-SOD-CAT-CAナノバイオテクノロジー複合体を形成します。得られた生成物は、3つの赤血球（RBC）機能を強化した可溶性複合体であり、血族抗原を含まない。本研究では、血液量の3分の2を除去し、平均動脈血圧（MAP）30mmHgで90分間の出血性ショックをもたらした。これに続いて、別の蘇生液を再輸液し、さらに60分間継続した。PolyHb-SOD-CAT-CAは、3容量の乳化リンゲル溶液43.3±2.8mmHg；血液91.3 ± 3.6 mmHg; polyHb-SOD-CAT、86.0 ± 4.6 mmHg;ポリストロマフリーヘモリセート(polySFHb)、85.0 ± 2.5 mmHg;およびpolyHb、82.6 ± 3.5 mmHg。PolyHb-SOD-CAT-CAは、以下の基準に基づいて、血液および他の流体よりも優れていた。PolyHb-SOD-CAT-CAは、組織のpCO2を98±4.5 mmHgから68.6±3 mmHgに減少させた。これは、乳化リンゲル溶液（98±4.5 mmHg）、polyHb（90.1±4.0 mmHg）、polyHb-SOD-CAT（90.9±1.4 mmHg）、血液（79.1±4.7 mmHg）、およびpolySFHb（77±5 mmHg）と比較して、有意に（p＜0.05）効果的であった。PolyHb-SOD-CAT-CAは、ST値の上昇を21.7±6.7%に減少させ、polyHb（57.7±8．7％）、血液（39.1±1.5％）、polySFHb（38.3％±2.1％）、polyHb-SOD-CAT（27.8±5.6％）、および乳化リンゲル液（106±3.1％）と比較して、有意（< 0.05）であった。polyHb-SOD-CAT-CA群の血漿心筋トロポニンT（cTnT）レベルは、他の全ての群と比較して有意に（P＜0.05）低かった。PolyHb-SOD-CAT-CAは血漿中の乳酸値を18±2.3mM/Lから6.9±0.3mM/Lに低下させた。乳化リンゲル液(12.4±0.6mM/L)、polyHb(9.6±0.7mM/L)、血液(8.1±0.2mM/L)、polySFHb(8.4±0.1mM/L)、およびpolyHb-SOD-CAT(7.6±0.3mM/L)と比較して、有意に高い効果(P＜0.05)を示した。polyHb-SOD-CAT-CAは、室温で320日間保存することができる。凍結乾燥したポリHb-SOD-CAT-CAは、68Fで2時間加熱殺菌することができ、これは、ヒト免疫不全ウイルス、エボラウイルス、および他の感染性生物を不活化する必要がある場合に重要であり得る。

We crosslink hemoglobin (Hb), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and carbonic anhydrase (CA) to form a soluble polyHb-SOD-CAT-CA nanobiotechnological complex. The obtained product is a soluble complex with three enhanced red blood cell (RBC) functions and without blood group antigens. In the present study, 2/3 of blood volume was removed to result in 90-min hemorrhagic shock at mean arterial blood pressure (MAP) of 30 mmHg. This was followed by the reinfusion of different resuscitation fluids, then followed for another 60 min. PolyHb-SOD-CAT-CA maintained the MAP at 87.5 ± 5 mmHg as compared with 3 volumes of lactated Ringer's solution, 43.3 ± 2.8 mmHg; blood, 91.3 ± 3.6 mmHg; polyHb-SOD-CAT, 86.0 ± 4.6 mmHg; poly stroma-free hemolysate (polySFHb), 85.0 ± 2.5 mmHg; and polyHb, 82.6 ± 3.5 mmHg. PolyHb-SOD-CAT-CA was superior to the blood and other fluids based on the following criteria. PolyHb-SOD-CAT-CA reduced tissue pCO2 from 98 ± 4.5 mmHg to 68.6 ± 3 mmHg. This was significantly (p < 0.05) more effective than lactated Ringer's solution (98 ± 4.5 mmHg), polyHb (90.1 ± 4.0 mmHg), polyHb-SOD-CAT (90.9 ± 1.4 mmHg), blood (79.1 ± 4.7 mmHg), and polySFHb (77 ± 5 mmHg). PolyHb-SOD-CAT-CA reduced the elevated ST level to 21.7 ± 6.7% and is significantly (< 0.05) better than polyHb (57.7 ± 8.7%), blood (39.1 ± 1.5%), polySFHb (38.3% ± 2.1%), polyHb-SOD-CAT (27.8 ± 5.6%), and lactated Ringer's solution (106 ± 3.1%). The plasma cardiac troponin T (cTnT) level of polyHb-SOD-CAT-CA group was significantly (P < 0.05) lower than that of all the other groups. PolyHb-SOD-CAT-CA reduced plasma lactate level from 18 ± 2.3 mM/L to 6.9 ± 0.3 mM/L. It was significantly more effective (P < 0.05) than lactated Ringer's solution (12.4 ± 0.6 mM/L), polyHb (9.6 ± 0.7 mM/L), blood (8.1 ± 0.2 mM/L), polySFHb (8.4 ± 0.1 mM/L), and polyHb-SOD-CAT (7.6 ± 0.3 mM/L). PolyHb-SOD-CAT-CA can be stored for 320 days at room temperature. Lyophilized poly-Hb-SOD-CAT-CA can be heat pasteurized at 68F for 2 h. This can be important if there is a need to inactivate human immunodeficiency virus, Ebola virus, and other infectious organisms.