Інновація за кадром

Останнім часом у світі різко зріс інтерес до медичних сорбентів як дійового засобу допоміжної терапії хронічної хвороби нирок (ХХН) і сепсису. Забезпечуючи ефективну детоксикацію організму, медичні сорбенти значно покращують якість життя, відчутно подовжують його у ниркових та септичних хворих, до того ж їх масштабне застосування обіцяє вагоме зниження лікувальних витрат.

Прикметно, що і в період становлення проблеми медичних сорбентів у 70-х — 80-х роках минулого століття, і в пострадянський період Україна посідала чільні позиції в розробці та клінічному застосуванні сорбентів. Спираючись на аналіз світових тенденцій у розробці та лікувальному застосуванні сорбентів, можна зробити висновок, що ми поки що можемо компенсувати втрачене і відновити колишні розробки, які стосуються медичних сорбентів, на якісно новому рівні.

Добре відомо, що головна функція нирок — виведення з організму кінцевих продуктів обміну, і в разі порушення цієї функції внаслідок ниркових захворювань пацієнти рано чи пізно мусять використовувати апарат штучної нирки, тобто так звану діалізну терапію (програмний діаліз), або наважитися на трансплантацію нирки.

На жаль, хронічна хвороба нирок — незворотне, прогресуюче захворювання, яке переходить у термінальну стадію (стадію ниркової недостатності). Як правило, розвиток та перебіг ХХН супроводжується діабетом, серцево-судинними захворюваннями, ураженнями кісткової системи та м’язовою анемією (уремічною полінейропатією).

Жодна країна світу не може забезпечити повноцінним програмним діалізом усіх хворих, котрі його потребують. Наприклад, у Росії на цей час зафіксований дефіцит діалізних місць у зв’язку з високою вартістю процедури діалізу, витратних матеріалів та апаратів.

Певно, схожа картина і в нашій країні. Адже засоби масової інформації неодноразово висвітлювали складні проблеми лікування ниркових хворих у діалізних центрах Черкаської та Чернігівської областей. Імовірно, той-таки дефіцит діалізних місць спонукає лікарів іти на скорочення часу діалізних процедур, що не забезпечує необхідної детоксикації організму. Це стає причиною летального кінця 50% хворих упродовж першого року терапії та 20% — у подальші три роки. І це при тому, що високоякісна діалізна терапія в передових країнах може гарантувати хворим із нирковою недостатністю високу якість життя впродовж 25—30 років. Зрозуміло також, що економічна ситуація в нашій країні не скоро дозволить забезпечити повноцінне лікування ниркових хворих.

Однак є, в певному сенсі, альтернатива, котра дозволяє «перегнати не наздоганяючи», і не тільки з погляду якості лікування, а й з погляду його економічної ефективності. Таким засобом, що сприяє діалізу, є медичні гемо- й ентеросорбенти, застосування яких у поєднанні з діалізом чи окрім діалізної терапії істотно покращує якість лікування, відсуває терміни початку лікування із застосуванням «штучної нирки», подовжує життя навіть безнадійних хворих та значно знижує вартість лікування.

Ще в 70-х роках минулого століття було показано, що уремічні токсини можна видаляти з організму не тільки шляхом очищення крові «штучною ниркою», а й із допомогою діалізу шлунково-кишкового тракту (пропусканням фізіологічного розчину через ділянку тонкого кишківника, тобто крізь стінку ділянки кишківника у процесі промивання токсини можуть виходити й виводитися фізрозчином). Тому тоді ж були спроби приймати всередину деякі сорбенти (ентеросорбція) для зв’язування ними уремічних токсинів у шлунково-кишковому тракті. І хоча вдалося показати можливість детоксикації організму в такий спосіб, процес ентеросорбції супроводжувався низкою неприйнятних ускладнень, адже сорбенти не мали потрібного набору властивостей.

Однак виконані нами спільно з ленінградськими нефрологами ще на початку 80-х років минулого століття дослідження лікувальних можливостей ентеросорбції з використанням мікросферичного вугілля СКН виявили їхню високу ефективність у терапії ХХН більш ніж у 80% хворих. Призначення ентеросорбентів навіть без діалізу (зокрема, за відсутності виражених порушень водно-електролітного обміну) забезпечувало вагомий ефект детоксикації організму хворих, що дозволяло відстрочити початок регулярної діалізної терапії. Більше того, було показано істотне збільшення виживаності хворих, які використовували ентеросорбцію, порівняно з пацієнтами, котрі отримували тільки малобілкову дієту, що зазвичай призначається для цієї категорії пацієнтів.

80-ті роки минулого століття відзначилися в СРСР небувалим ентузіазмом у теоретичних дослідженнях та клінічному застосуванні гемо- й ентеросорбентів. Причиною стали вражаючі результати перших робіт у цій галузі, а також відносна доступність гемо- та ентеросорбентів. Їх виробництво на основі синтетичного вугілля СКН і вугілля КАУ (на основі плодових кісточок та шкаралупи горіхів) було організовано в Україні на Придніпровському хімічному заводі (напівпродукт) і на Київському м’ясокомбінаті в цеху кровозамінників (флакони зі стерильними сорбентами), а також на дослідному виробництві Інституту сорбції та проблем ендоекології НАНУ. (За роботи зі створення засобів і методів сорбційного очищення крові автор цієї статті та член-кореспондент НАНУ, професор В.Ніколаєв, спільно з групою московських учених були удостоєні 1979 р. Державної премії СРСР у галузі науки та техніки.)

Численними дослідженнями і масштабним клінічним застосуванням сорбційної терапії (гемо- та ентеросорбції) було виявлено її виражену ефективність насамперед при хворобливих станах, пов’язаних із високою інтоксикацією організму, а саме при гострих отруєннях, ендотоксикозах, які супроводжують перитоніти, панкреатити, сепсис і опікову хворобу, вірусних гепатитах, токсикозах вагітності, хімічній або променевій терапії пухлин тощо. Вражаючі лікувальні результати давало застосування гемо- та ентеросорбції при невідкладних станах у осіб із захворюваннями печінки та нирок, а також при аутоімунних і шкірних хворобах, які не піддаються лікуванню лікарськими препаратами, — псоріазі, червоному вовчаку, бронхіальній астмі, алергозах. Досить ефективними сорбційні методи виявилися навіть при порушеннях холестеринового і ліпідного обміну та при лікуванні так званих хвороб цивілізації — атеросклерозу, алкогольної інтоксикації, наркоманії тощо.

Нарешті, використання сорбційних методів дозволяє забезпечити профілактику і успішне лікування екологічно зумовлених захворювань, перш за все профілактику накопичення і прискорене виведення з організму різних екотоксикантів (пестицидів, важких металів, радіонуклідів), та коригувати порушення обмінних процесів, пов’язаних із їх потраплянням в організм. Так, окремо слід згадати про здатність сорбентів забезпечувати екологічний захист організму людей, які працювали або живуть у зоні Чорнобильської катастрофи. Обстеження понад 3 тис. осіб, котрі використали сорбційну терапію, показало, що профілактичний прийом ентеросорбентів у забрудненій зоні в 1986 р. та в пізніші терміни вшестеро-увосьмеро знижував рівень накопичення радіонуклідів в організмі, тоді як лікувальне застосування дозволяло уп’ятеро-всемеро прискорити їх виведення з біологічних середовищ. При цьому принципово те, що, на відміну від інших декорпоруючих засобів, тільки вуглецеві ентеросорбенти очищають організм також і від радіотоксинів (включно з нейтралізацією агресивних вільних радикалів). Відтак в осіб, котрі використовували ентеросорбенти, не розвивалися характерні для ліквідаторів захворювання.

Усе сказане про високу ефективність сорбційних методів у терапії таких різнорідних захворювань і патологічних станів підкріплене великим масивом наукових досліджень та результатами клінічного застосування. В основі цих вагомих даних лежать базові фактори еферентної (вивідної) медицини: видалення токсикантів сорбентами стимулює природні механізми життєвих процесів — активізацію імунітету, нормалізацію роботи видільних органів тощо.

Якщо говорити про розвинені країни, то найбільше в проблемі ентеросорбції «відзначилися» практичні японці. Вони розробили аналог наших ентеросорбентів і, хоча на десять років пізніше за нас, але почали активно застосовувати його для лікування ниркових хворих. Повторюючи наші результати, вони підтвердили, що ентеросорбція дає можливість відтермінувати діалізну терапію, гальмує розвиток ХХН, коригує ліпідний обмін тощо. Повідомлялося, наприклад, що нині в Японії препарат використовується для лікування 20 тис. пацієнтів, яким не проводять діалізу; він застосовується також у Південній Кореї і Тайвані, активно просувається в систему охорони здоров’я США. Більше того, проблема має також велике економічне значення. Так, показано, що на підтримку життя одного хворого на ХХН у розвинених країнах витрачається 60—80 тис. дол. США на рік, а застосування в лікувальному процесі ентеросорбентів зменшує ці витрати майже на 25 тис. дол.

На жаль, після розпаду СРСР виробництво високоякісних медичних сорбентів СКН і КАУ було припинено, зате з’явилися суто комерційні розробки (проекти), що підкріплювалися не клінічними ефектами від їх використання, а безпардонною, несумлінною рекламою. І це негативно позначилося на «лікувальному авторитеті» сорбентів узагалі.

Тим часом у країнах з розвиненою системою охорони здоров’я інтерес до медичних сорбентів продовжує зростати; закордонні фахівці починають сприймати й повторювати те, що було отримане в нас багато років тому.

Яскравим свідченням зростання останніми роками інтересу розвинених країн до сорбційних методів детоксикації є розробки та клінічне застосування спеціалізованих сорбентів (селективних гемосорбентів) для лікування сепсису, включено із септичним шоком.

Наразі сепсис характеризується як запальна реакція, тобто активація захисних механізмів організму при потраплянні у внутрішнє середовище інфекції. Ще зовсім недавно вважалося, що для знищення патогенних мікробів в кровотоці (після санування гнійного вогнища) необхідно використовувати бактерицидні препарати, перш за все антибіотики. Однак усе виявилося не так просто. Масштабне впровадження антибіотиків у клінічну практику не привело до зниження рівнів інфекційної патології чи зниження смертності від інфекційних захворювань, зокрема від сепсису; це лише викликало видозміни патогенної мікрофлори і появу штамів з високою, а інколи — й абсолютною стійкістю до дії бактерицидних препаратів.

Сепсис уже давно став частим, а в багатьох випадках — і фатальним ускладненням багатьох хірургічних захворювань у всьому світі й однією з головних причин смерті пацієнтів у відділеннях реанімації та інтенсивної терапії. Летальність при септичних захворюваннях досить висока і становить від 30 до 50%, а кількість хворих ще з 30-х років минулого століття неухильно зростає. У США, попри високий рівень лікарської допомоги, щорічно на сепсис хворіють від 750 тис. до 1 млн. осіб; понад 200 тис. їх помирають. Лікування одного хворого на сепсис у цій країні коштує понад 50 тис. дол.; сумарні щорічні витрати на лікування сепсису у США становлять близько 17 млрд. дол. Гадаю, у нас склалася аналогічна (якщо не ще гірша) ситуація.

Механізм початку і розвитку септичних станів дивний. При загибелі патогенних мікроорганізмів внаслідок контакту з антибіотиками чи під дією клітин імунної системи відбувається руйнування бактеріальних клітинних оболонок (мембран) із виділенням ліпополісахариду складної будови (ендотоксину), що є основним складовим елементом зовнішньої мембрани інфікуючих бактерій. Наприклад, у складі зовнішньої оболонки лише однієї бактерії кишкової палички міститься приблизно 3 млн. молекул цього токсину. Поява ендотоксину в біологічних середовищах організму (кровотоці) — лише пускова ланка у формуванні надмірної запальної реакції організму при сепсисі; сама ж ця захисна реакція пов’язана з молекулами через посередників (медіаторів), яких викидають клітини господаря, що «упізнали» молекули ендотоксину. Врешті-решт аномально виражена відповідь організму призводить до порушень збалансованих процесів мікроциркуляції та споживання кисню, супроводжується дихальною недостатністю, пригніченням антиоксидантної системи, появою надлишкових вільних радикалів і ушкодженням епітелію, а в остаточному підсумку — розвитком поліорганної недостатності (судини, серце, нирки) тощо. Фактично виникає порочне коло аутоагресії (коли хочете — аутоканібалізму), пов’язане з тим, що обмінні процеси в організмі під дією ендотоксину спрямовані не на відновлення тканин і органів, а на їх ураження чи навіть самознищення.

Виникає в певному сенсі містична ситуація: гинучи, патогенні мікроорганізми «посилають» у вигляді ендотоксину організму господаря (тобто тому, хто їх знищив!) смертоносний сигнал на самознищення. І в 30—50% випадків це спрацьовує.

Після розкриття й усвідомлення механізмів формування та перебігу сепсису на клітинному і молекулярному рівнях, а також тяжких токсикозів, які супроводжують це захворювання, спеціалісти низки розвинених країн зовсім недавно дійшли висновку про необхідність включення в комплексну терапію сепсису методів гемосорбції з використанням сорбентів, що селективно поглинали б ендотоксини як пускових чинників виникнення патологічного стану організму при сепсисі. І першими тут виявилися японці, котрі нещодавно розробили сорбційну колонку — адсорбер (картридж) для вилучення ендотоксину з крові. Потім випробування аналогічного адсорбера розпочалися у Швеції. На підставі опублікованих даних складається враження, що розробники цих дорогих селективних сорбентів очікували від їх застосування більш виражених терапевтичних ефектів. Проте японські і шведські картриджі активно завойовують інші країни, насамперед Росію.

Задля справедливості хотілося б зазначити, що значно раніше від японців та шведів білоруські вчені під керівництвом професора В.Кірковського розробили і вже давно успішно застосовують для лікування сепсису у країнах СНД гемосорбент «Овосорб», який селективно поглинає з кровотоку протеолітичні ферменти, котрі здійснюють патологічні процеси деструкції (розщеплення) білків і їх перетворення на надзвичайно токсичні олігопептиди. Специфічність сорбції на «Овосорбі» забезпечується виділеним із білка качиних яєць овомукоїдом, який, перебуваючи на поверхні пористої матриці гемосорбента, міцно зв’язується з протеолітичними ферментами.

Однак прикметним у проблемі сепсису є те, що останнім часом ряд фахівців дійшли висновку про доцільність розробки неселективних гемосорбентів, які дозволяють видаляти з організму хворого не тільки ендотоксин, а й надлишок медіаторів запалення, зокрема цитокінів, тобто пептидів із середньою молекулярною вагою, що беруть участь в ініціації та розвитку каскаду шкідливих запальних реакцій. Наприклад, у США створено спеціалізовану фірму, яка розробляє для терапії сепсису (для видалення цитокінів) гемосорбенти на основі пористих гранул співполімерів стиролу. У Великобританії розроблено методи отримання мезопористого синтетичного вугілля сферичної грануляції для створення гемосорбентів широкого спектру дії, що ефективно поглинають медіатори запалення, насамперед ті ж цитокіни.

Як відомо, нове — це добре забуте старе. Ще 30 років тому українські спеціалісти отримали великий масив експериментальних і клінічних даних, які свідчать про високу ефективність у лікуванні сепсису неселективних вуглецевих гемосорбентів (у ряді випадків — у поєднанні з ентеросорбцією та локальним застосуванням вугілля у вигляді пов’язок на рани). Саме активне вугілля з підходящою пористою структурою і хімією поверхні може досить ефективно видаляти з крові не тільки ендотоксини та медіатори запалення, а й інші небезпечні продукти порушеного метаболізму — агресивні вільні радикали, перекиси ліпідів, багато продуктів азотистого обміну тощо.

Очищення крові на створених нами вуглецевих гемосорбентах виявилося ефективним при лікуванні різних форм і видів сепсису, включно із септичним шоком та лікуванням стафілококового сепсису в дітей. Було, зокрема, показано, що вже після одного сеансу гемосорбції істотно зменшується в крові вміст патогенних мікроорганізмів і різко зростає їх чутливість до дії антибіотиків. Також було виявлено високу ефективність сорбційного лікування сепсису і в ниркових хворих.

Прикметно, що скептичне ставлення фахівців розвинених країн до сорбційних методів терапії сепсису, яке спостерігалося три десятиліття тому, тепер замінилося зацікавленістю. І можна з упевненістю вважати, що, поряд із селективними сорбентами, лідируючу позицію в сорбційній терапії сепсису посяде досить доступне й ефективне активне вугілля високої якості. Методи отримання таких матеріалів ми розробили, і, за наявності необхідних інвестицій, їх виробництво може бути організоване у стислі терміни.

Що ж стосується сучасних проблем ХХН, то тут головна надія покладається останнім часом на розробки нових, більш спеціалізованих сорбентів. Фактично потрібні матеріали, які б доповнювали функцію активного вугілля; адже активне вугілля поглинає тільки токсичні продукти обміну молекулярної природи (креатинін, сечова кислота, олігопептиди та ін), але не може виводити з організму ниркових хворих надмірну кількість електролітів — іонів амонію (аміаку), калію, фосфатів кальцію та магнію. І тут американські фахівці великі надії покладають на створений хіміками новий сорбент — кристалічний силікат цирконію. Передбачається, що його здатність селективно і у великих кількостях поглинати електроліти дозволить у поєднанні з вугіллям зменшити габарити діалізної техніки і навіть поліпшити параметри штучної нирки, яка носиться автономно (цей пристрій позбавляє хворого необхідності бути прив’язаним до стаціонарного діалізного апарату тричі на тиждень, даючи йому свободу руху). Більше того, обережно говорять навіть, що ці нові ентеросорбенти відкривають перспективи відмови в недалекому майбутньому від діалізної техніки і обмеження при лікуванні ниркових хворих тільки збалансованими ентеросорбентами та, може, супутніми мембранними пристосуваннями для видалення з організму лише надлишкової води.

Одним із традиційних напрямів діяльності Інституту сорбції та проблем ендоекології НАН України з часу його заснування були розробки сорбентів медичного призначення. З урахуванням повної відсутності якісних і доступних у ціновому плані вуглецевих сорбентів у нашій країні (та й в усіх країнах СНД), ми створили останніми роками методи отримання гранульованого активного вугілля медичного призначення на основі доступної й недорогої шкаралупи кокосових горіхів — базової сировини всієї світової промисловості для виробництва вуглецевих сорбентів. За терапевтичною ефективністю вони не поступаються вугіллю СКН і відповідають усім вимогам, які пред’являються до вуглецевих матеріалів для виробництва високоякісних гемо- й ентеросорбентів. Що ж стосується сорбційних матеріалів для контролю електролітів в організмі хворих із ХХН, то в нас розроблено новий гібридний сорбент, який за поглинальною здатністю та спектром електролітів, що їх може видаляти, перевершує американський силікат цирконію.

Таким чином, розробки сорбентів для терапії ХХН, виконані в інституті, перебувають на вістрі світової науки в цій галузі, й організація їх виробництва зробила б вагомий внесок не тільки у вирішення проблем ниркових хворих, а й в інші сектори практичної охорони здоров’я України. Інститут має готові приміщення для організації такого виробництва. Зупинка за малим — пошуком фінансування (інвестора) для купівлі обладнання та виконання комплексу всіх робіт, необхідних для запуску виробництва. І тут у нас певною мірою вселило надію прийняте на Київському інвестиційному форумі 29 березня нинішнього року рішення про створення (будівництво) у Святошинському районі інноваційного парку Bionic Hill, на базі якого передбачається розгорнути серію високих технологій, зокрема у сфері біотехнологій та фармацевтики. До речі, наш інститут розміщується майже поруч із планованим місцем створення Bionic Hill.

Ми підготували інвестиційний проект «Організація виробництва медичних сорбентів» і ще восени минулого року подали його в КМДА. Однак сума, яку ми просили для інвестицій, була, мабуть, надто скромною, і на проект ніхто не звернув уваги; на форумі викликали зацікавлення лише мільярдні проекти з інфраструктури, торгових центрів, транспорту тощо. А ось те, що справді могло продемонструвати рівень нашої науки в галузі біотехнологій та вирішення актуальних медичних проблем, залишилося за кадром.

Це нагадує недавно висвітлену в Інтернеті анекдотичну ситуацію: американські вчені розробили унікальну куленепробивну поліетиленову маску, яка захищає голову (обличчя) від смертельного кульового поранення. Однак Пентагон відмовився фінансувати цю розробку через її низьку вартість.

Тим часом організація виробництва медичних сорбентів у стислі терміни в Києві могла бути першою важливою для практичної охорони здоров’я міста й усієї України біотехнологією, яка стала б візитною карткою створюваного інноваційного парку.

Володимир Стрелко

Газета «Дзеркало тижня. Україна» №36 (13.10.2012)

Матеріали опублікували: Прес-служба Президії НАН України