Practical applications of hemoglobin-based oxygen carriers in organ transplantation

Abstract

Abstract: In recent years, much attention has been paid to the excellent oxygen transport properties of Hemoglobin-based oxygen carriers (HBOCs), which deliver oxygen to organs and tissues via arterial blood by binding oxygen and carbon dioxide via venous blood back to the lungs for respiratory elimination from the body. Studies have shown that HBOCs, which are characterised by low immunogenicity, no risk of haemolytic reaction, low viscosity, and enhanced diffusive oxygen transport, can show excellent results in clinical applications in the field of organ transplantation. Early HBOCs generations had a short intravascular circulation life-time, induced vasospastic side effects, and caused free hemoglobin induced toxicity. Polymerization of hemoglobin molecules significantly increased the size of acellular hemoglobin, thus minimizing the extravasation and prolonging their half-life in intravascular circulation, and was considered to be the key factor in mitigating the vasoconstriction effects. The aim of this paper is to provide an in-depth review of the current status of research and application of HBOCs in organ transplantation, as well as to look forward to their future application in this field.

В последние годы большое внимание уделяется кислородно-транспортным свойствам переносчиков кислорода на основе гемоглобина (HBOCs), которые способны связывать кислород в легких и доставлять его к органам и тканям через артериальную кровь для обеспечения тканевого дыхания. Исследования показали, что HBOCs, характеризующиеся низкой иммуногенностью, малым риском гемолитической реакции, низкой вязкостью и улучшенным диффузионным переносом кислорода, могут показать хорошие результаты при клиническом применении в области трансплантации органов. Ранние поколения HBOCs имели короткое время внутрисосудистой циркуляции из-за нестойкости тетрамера гемоглобина, вызывали побочные вазоспастические эффекты и токсичность, обусловленную свободным гемоглобином. Полимеризация молекул гемоглобина стабилизировала тетрамер путем сшивания димеров внеклеточного гемоглобина, тем самым минимизируя экстравазацию и продлевая период внутрисосудистой циркуляции. Полимеризация глютаральдегидом считается ключевым фактором в смягчении вазоконстрикторных эффектов внеклеточного гемоглобина. Цель данной статьи – дать подробный обзор современного состояния исследований и применения переносчиков кислорода на основе гемоглобина (HBOCs) в трансплантации органов, а также заглянуть в будущее их использования в этой области.