PL211740B1 - Układ do pozaustrojowego oczyszczania krwi z patogennych peptydaz cysteinowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do pozaustrojowego oczyszczania krwi z patogennych enzymów inicjujących procesy nowotworowe stany zakażeń krwi, w tym sepsę oraz wywołujących zmiany dystroficzne mięśni, w tym enzymów z grupy cysteinowych peptydaz, szczególnie z katespyn B i L oraz kalpain, który przeznaczony jest do usuwania z krwi tych białek w celu eliminacji degradacji komórek własnych, spowodowanej ich obecnością we krwi.

Znane są z najnowszych doniesień literaturowych informacje o kluczowych rolach, jakie w zmianach towarzyszą cych procesom nowotworowym odgrywają katepsyny B i L jak i kalpainy w dystroficznych chorobach mięśni. Obie te grupy enzymów zaliczane są do jednej rodziny cysteinowych peptydaz, których aktywność hamowana jest przez podobne budową inhibitory. Enzymy te odgrywają kluczową rolę w rozwoju nowotworów i zmian dystroficznych jak również powstają na skutek obecności we krwi drobnoustrojów towarzyszących rozwijającemu się stanowi zapalnemu we krwi, określanego zespołem sepsy. Odczyn jest reakcją organizmu na działanie szeregu czynników uszkadzających, który niehamowany na skutek utraty mechanizmów wygasających, powoduje powstanie uogólnionego zapalenia (SiRS) przejawiającego się wielonarządową dysfunkcją układów organizmu. Eliminacja z krwi enzymów z grupy cysteinowych peptydaz, w tym kalpain oraz katepsyn B i L ma zapobiec nadmiernemu destrukcyjnemu oddziaływaniu tych enzymów na zjawisko niszczenia komórek jak i śródbłonka naczyń, powodując wzrost ich przepuszczalności oraz wystąpienia nasilonych procesów apoptotycznych. Istnieje prawdopodobieństwo, że eliminując te enzymy można doprowadzić do zmniejszenia lizy do tkanek prawidłowych, co w końcowym efekcie doprowadzić może do ograniczenia rozprzestrzeniania reakcji zapalnej w organizmie (SIRS) i co chroni funkcję układu krwionośnego, oddechowego, immunologicznego i innych.

Jak wynika z publikacji Auserwald EA. i inni (1996) Eur. J. Biochem 235, 534-542; Abrahamson M. i inni (2003) Biochem Soc. Symp. 179 - 199, moż na obniżyć, a nawet zahamować ilość obecnych we krwi chorego wymienionych enzymów za pomocą specyficznych inhibitorów cysteinowych peptydaz pozyskiwanych z moczu pacjentów z chorobą nowotworową, z białka jaj, z łożyska, z wód płodowych, a także z soi, ryżu czy z ziemniaków, które wykazują na tyle niską toksyczność w stosunku do żywych organizmów, że rokują możliwość zastosowania ich do hamowania cysteinowych peptydaz in vivo.

Do takich inhibitorów należą inhibitory cysteinowych peptydaz znane z polskich patentów nr 166834, 174636 i 190404. Inhibitory cysteinowych peptydaz z białka jaj, łożyska i wód płodowych wykorzystano podając zwierzętom doświadczalnym ze wszczepionymi nowotworami ludzkimi, które następnie poddano działaniu terapii fotodynamicznej (Saleh Y. i inni In Vivo 2001: 15; 351 - 357). Badania te miały na celu zbadanie zmodyfikowanej metody leczenia nowotworów złośliwych. Inhibitory te zastosowano również w innej zmodyfikowanej metodzie hamowania nowotworów podając je równocześnie z witaminą E (Sebzda T. i inni World J. Gastroenterol. 2005: 11; 587 - 592).

Jednym ze znanych sposobów pozaustrojowego oczyszczania krwi jest dializa.

Dializator został skonstruowany po raz pierwszy w 1913 roku i opatentowany w 1942 roku w Stanach Zjednoczonych. Zastosowano go do zbudowania sztucznej nerki, to jest aparatu przeznaczonego do dializy krwi pacjentów z niewydolnością nerek. (W.J. Kolff United States Patent 5487827). Sztuczna nerka ma na celu zastąpienie pracy nerek własnych, których zadaniem jest filtrowanie krwi doprowadzając w efekcie do usuwania z niej szkodliwych produktów przemiany materii, w tym głównie mocznika i kreatyniny. Różnego typu schorzenia powodują niewydolność nerek, a zastosowanie hemodializy zapewnia przywrócenie choremu okresowe prawidłowe funkcjonowanie organizmu, które zostało naruszone zwiększoną ilością we krwi mocznika i kreatyniny.

Najważniejszą częścią sztucznej nerki jest pojemnik - dializator, w którym mieści się zazwyczaj 50 ml krwi. W dializatorze odbywa się proces wypłukania z krwi nadmiaru mocznika i kreatyniny. Okres częstotliwości dializy nie jest wcześniej ustalany, ale dobiera się go dla każdego pacjenta osobno. Dializę kończy się w momencie, gdy poziom wypłukiwanych z krwi związków osiągnie poziom pozwalający na funkcjonowanie prawidłowe zarówno nerek jak i innych narządów. Proces ten odbywa się w sposób ciągły, a przerwanie jego następuje po uzyskaniu prawidłowego poziomu izolowanych związków. Częstość powtarzanej dializy uzależniona jest od szybkości gromadzenia się we krwi konkretnego pacjenta kreatyniny i mocznika. Okres powtarzania dializy jest ściśle uzależniony od korelacji dializa - pacjent.

Znany z patentu US nr 5487827 układ dializatora składa się ze zbiornika ze skoncentrowanym roztworem dializacyjnym. Wyjście tłoczne pompy perylstatycznej połączone jest z podgrzewaczem

PL 211 740 B1 oraz z wejściem płynu dializacyjnego. Wejście krwi do dializatora połączone jest z kolejną pompą perylstatyczą oraz z dozownikiem antykoagulantu, mającego na celu zahamowanie powstawania zakrzepów, a gdy mimo zabezpieczenia pojawią się one, to zostają zatrzymane w dializatorze i nie dostają się do krwi przetłaczanej do organizmu pacjenta. Kontrolowane jest również ciśnienie krwi po wyjściu z dializatora, ale jeszcze przed dostaniem się z powrotem do żyły pacjenta. Reasumując dializator włączony jest w krwioobieg poprzez pompę perystaltyczną podłączoną do żyły pacjenta za pomocą cewnika naczyniowego z kranikiem krzyżowym, przez którą pobierana jest w sposób ciągły krew, a następnie poprzez ultradźwiękowy detektor powietrza i miernik ciśnienia, przez który w sposób ciągły oczyszczona krew powraca do żyły pacjenta przez cewnik do wlewów naczyniowych z kranikiem. Dializator będący składnikiem sztucznej nerki zawiera około 11 tysięcy kapilar, o średnicy około 200 - 300 mikrometrów. Rurki te, zamknięte są w pojemniku, do którego przedostaje się płyn dializacyjny o odpowiednim pH i stężeniu elektrolitów. Rurki kapilarne są zbudowane z półprzepuszczalnej błony. Dzięki temu mocznik i kreatynina przepływają w określonym kierunku z krwi, gdzie stężenie tych związków jest wysokie, do płynu, gdzie ich stężenie jest niskie. Trudność związana z konstrukcją dializatora polega na tym, żeby usunąć z krwi to, co niepotrzebne, nie zmieniając przy tym jej pozostałych właściwości i nie usuwać ważnych dla życia pacjenta białek ani jonów. Woda i elektrolity mogą wędrować przez błony półprzepuszczalne w obie strony, dzięki czemu ich stężenie we krwi pozostaje niezmienione.

Przedmiotem wynalazku jest układ do pozaustrojowego oczyszczania krwi z patogennych peptydaz cysteinowych, z użyciem znanych nośników inhibitorów cysteinowych peptydaz, korzystnie otrzymywanych z białka jaj charakteryzujący się tym, że znajduje się w nim kolumna, wyposażona z obu stron w zawory połączone z przewodami z tworzywa sztucznego o wartoś ci medycznej, które tworzą obwód złożony z pierwszej perystaltycznej pompy, stroną tłoczną połączoną poprzez trójdrogowy zawór z wejściowym zaworem kolumny, która poprzez wyjściowy zawór jest przyłączona do drugiej perystaltycznej pompy, stroną tłoczną połączonej z drugim krańcowym zaworem, przy czym kolumna wypełniona jest ziarnistym sorbentem lub włókniną, korzystnie granulowaną lub modyfikowaną celulozą lub kopolimerami akrylowymi lub sorbentami powlekanymi metakrylanem hydroksymetytu, o granulacji 300-500 mikrometrów i porach w zakresie 0,1-10 mikrometra bądź o średnicy włókien litych 200 mikrometrów, zaś sorbent nasycony jest inhibitorem cysteinowych peptydaz, korzystnie znanych inhibitorów cysteinowych peptydaz otrzymywanych z białka jaj, w ilości od 20 do 100 mg/1 g nośnika, natomiast z obu stron kolumna ma wewnątrz porowate podpory, na których oparte są porowate membrany z polipropylenu lub poliamidu o porach nie większych niż 20 mikrometrów. Korzystnie, układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że do drugiego wejścia trójdrogowego zaworu doprowadzone jest wyjście zbiornika wyposażonego w tłok, wypełnionego antykoagulantem.

Korzystnie, układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że wnętrze kolumny podzielone jest na szereg segmentów za pomocą porowatych membran, przy czym w każdym segmencie znajduje się od 20 do 50 m sorbentu.

Podstawowym zadaniem ujawnionego układu jest zapewnienie, że w sposób ciągły będą usuwane z krwi pacjenta wyłącznie specyficzne patogenne uszkadzające enzymy, natomiast pozostałe jej składniki pozostaną w stężeniu w stanie niezmienionym. Krew zostanie, więc pozbawiona wyłącznie patogennych cysteinowych peptydaz mięśniowych własnych komórek, bez konieczności bezpośredniego kontaktu z organizmem pacjenta.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania zilustrowanym rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu, a fig. 2 pokazuje fragment złoża kolumny w przekroju pionowym.

Przykładowy układ ma kolumnę 1 o przekroju okrągłym, stanowiącą filtr, wypełnioną ziarnistym sorbentem 2, którym jest kopolimer akrylowy o granulacji 400 mikrometrów i porach w zakresie od 1 do 50 mikrometrów. Sorbent 2 nasycony jest inhibitorem inh cysteinowych peptydaz otrzymywanych z białka jaj. Kolumna 1 włączona jest w zamknięty obwód utworzony z przewodów P, wykonanych ze sztucznego tworzywa o wartości medycznej. Na wejściu obwodu znajduje się pierwszy krańcowy zawór Z1 połączony przewodem P z pierwszą perystaltyczną pompą 3, która stroną tłoczną połączona jest poprzez trójdrogowy zawór Z2 z wejściowym zaworem Z3 oraz ze zbiornikiem 4, wyposażonym w tł ok 5, wypeł nionym antykoagulantem A. Kolumna 1 poprzez wyjś ciowy zawór Z4 połączona jest z drugą perystaltyczną pompą 6, przyłączoną stroną tłoczną do drugiego krańcowego zaworu Z3. Krańcowe zawory Z1 i Z5 przystosowane są do połączenia z cewnikami naczyniowymi, umieszczonymi w ż y ł ach pacjenta. Kolumna 1 ma wewną trz przy wejś ciu i wyjś ciu porowate podpory 7, na których

PL 211 740 B1 oparte są porowate membrany 8, wykonane z polisulfonu lub polipropylenu w ilości około 25-100 mg na 1 gram sorbentu 2.

Każde ziarno sorbentu 2 otoczone jest warstwą inhibitora inh cysteinowych peptydaz w ilości około 50 mg na 1 gram sorbentu 2.

Układ działa następująco. Po włączeniu w krwioobieg pacjenta krew poprzez pierwszy krańcowy zawór Z) tłoczona jest do kolumny 1, gdzie styka się z ziarnami sorbentu 2, na których osadzony inhibitor inh pochłania szkodliwe cysteinowe peptydazy. Oczyszczona krew tłoczona jest drugą perystaltyczną pompą 6 z powrotem do krwioobiegu. Podczas oczyszczania kontroluje się parametry krwi, dozuje ewentualnie antykoagulant A i przerywa proces, gdy aktywność cysteinowych peptydaz wynosi około 10% pierwotnej aktywności.

Wykaz oznaczeń

- Kolumna 2 - Sorbent

- Pierwsza pompa perystaltyczną 4 - Zbiornik koagulantu 5 - Tł ok

- Druga perystaltyczną pompa 7 - Porowata podpora 8 - Porowata membrana inh - Inhibitor cysteinowych peptydaz A - Antykoagulant P - Przewody

Z1 - Pierwszy krań cowy zawór Z2 - Zawór trójdrogowy Z3 - Wejś ciowy zawór kolumny Z4 - Wyjściowy zawór kolumny Z5 - Drugi krań cowy zawór

Claims (3)

1. Układ do pozaustrojowego oczyszczania krwi z patogennych peptydaz cysteinowych, z użyciem znanych nośników inhibitorów cysteinowych peptydaz, korzystnie otrzymywanych z białka jaj, znamienny tym, że znajduje się w nim kolumna (1), wyposażona z obu stron w zawory (Z3, Z4) połączone z przewodami (P) z tworzywa sztucznego o wartości medycznej, które tworzą obwód złożony z pierwszej perystaltycznej pompy (3), stroną tłoczną połączoną poprzez trójdrogowy zawór (Z2) z wejściowym zaworem (Z3) kolumny (1), która poprzez wyjściowy zawór (Z4) jest przyłączona do drugiej perystaltycznej pompy (6), stroną tłoczną połączonej z drugim krańcowym zaworem (Z5), przy czym kolumna (1) wypełniona jest ziarnistym sorbentem lub włókniną korzystnie granulowaną lub modyfikowaną celulozą lub kopolimerami akrylowymi lub sorbentami powlekanymi metakrylanem hydroksymetylu, o granulacji 300-500 mikrometrów i porach w zakresie 0,1-10 mikrometra bądź o średnicy włókien litych 200 mikrometrów, zaś sorbent nasycony jest inhibitorem (inh) cysteinowych peptydaz, korzystnie znanych inhibitorów cysteinowych peptydaz otrzymywanych z białka jaj, w ilości od 20 do 100 mg/1 g nośnika, natomiast z obu stron kolumna (1) ma wewnątrz porowate podpory (7), na których oparte są porowate membrany (8) z polipropylenu lub poliamidu o porach nie większych niż 20 mikrometrów.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do drugiego wejścia trójdrogowego zaworu (Z2) doprowadzone jest wyjście zbiornika (4) wyposażonego w tłok (5), wypełnionego antykoagulantem (A).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wnętrze kolumny (1) podzielone jest na szereg segmentów za pomocą porowatych membran (7), przy czym w każdym segmencie znajduje się od 20 do 50 ml sorbentu (2).