ПРОТАМИН: ОБЗОР ТОКСИЧНОСТИ

  Протамин является поликатионным пептидом, получаемым из рыбопродуктов и используется для нейтрализации противосвертывающего эффекта гепарина. Между 1970 и 1979 годом появилось примерно тринадцать публикаций касательно побочных эффектов протамина, оказываемых на сердечно-сосудистую систему. В последние три года к ним добавилось еще около 30 сообщений. Одной из возможных причин этого всплеска является более широкое использование протамина, нежели ранее, а особенно часто его стали использовать для проведения вмешательств на сердце и сосудах.
  Исследования, проведенные на животных в начале 70 годов привели к тому, что протамин вызывает гипотензивный эффект вследствие его прямого угнетающего действия на миокард. Недавние исследования в области физиологии кровообращения и действия протамина показали, что не все так просто и действие препарата в данном случае комплексно. Цель настоящего обзора - собрать и обработать информацию о предсказуемых побочных эффектах и реакциях идиосинкразии на протамин сердечно-сосудистой системы. Мы собрали все результаты клинических исследований, экспериментов на животных и наблюдений из доступной нам литературы и надеемся, что наша работа поможет разрешить противоречия и решить проблемы, связанные с использованием препарата в клинике.

  Исторические данные и фармакология протамина

  Frederick Miesher начал исследования ядра клетки в 1868 году, что привело к идентификации азотистых оснований, из которых состоит нуклеотид. Для своих экспериментов он использовал сперму определенного вида рыб и получил вещество, названное впоследствии протамином. Последующие исследования Hossell разнообразных тканей позволили доказать белковую природу протамина. Среди белков, исследованных в то время, протамин являлся простейшим соединением аминокислот. Используя протамин, как прототип, Miesher et al открыли основные положения химии белков.
  Протамины были названы согласно тому продукту, из которого их получали - клупеин из селедки, салмин - из макрели и скомбрин из скумбрии. Коммерческие препараты протамина в настоящее время получают из половых желез самцов сельди. Этот продукт нагревается, затем подвергается воздействию спиртом, затем проводится реакция преципитации с помощью спирта и хлорида натрия, затем все это нагревается, фильтруется и дегидрогенерируется. Сухой порошок, приготовляемый в Японии, упаковывается и продается в США (как в качестве сухого порошка, так и в качестве раствора).
  Примерно 67% аминокислотного состава протамина составляет аргинин, который делает его сильно щелочным поликатионным веществом с молекулярным весом примерно в 4500 дальтон. Множественные положительно заряженные цепи протамина соединены с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК и образуют нуклеопротамин спермы. Гепарин, полианионный мукополисахарид, обладает антикаогулянтным действием вследствие активации антитромбина III. Когда к протамину добавляют гепарин in vitro, то ионные силы вызывают образование стабильного преципитата. В действительности протамин обладает не только способностью нейтрализовать гепарин, но и обладает слабым противосвертывающим эффектом. В середине тридцатых годов протамин исследовался как антитело к гепарину в клинических условиях. Был впервые разработан метод титрования протамина для нейтрализации гепарина in vivo.
  Протамин используется в клинике не только как вещество для нейтрализации гепарина. Hageborn et al использовали его для пролонгирования абсорбции введенной подкожно суспензии инсулина. Комплекс протамина и инсулина и протамин-цинк - инсулин начинают действовать примерно через 7 часов после введения, и его действие продолжается 36 часов. Инсулин изофан начинает действовать через 2 часа после введения и продолжает действовать в течение 24 часов. Изофан-инсулин также выпускается под названиями NPH- инсулин (N - нейтральный, Р - протамин, Н - Hagedorn).
  Другие возможности использования протамина придали ему дополнительную популярность. До использования кардиоплегии некоторые хирурги обнаружили, что местное применение протамина при фибрилляции желудочков снижали амплитуду фибрилляции. Препарат также серьезно испытывался в качестве препарата для лечения злокачественных новообразований. Хотя эти исследования не дали положительного результата, более поздние исследования показали, что протамин ингибирует новообразование сосудов. Несмотря на эти находки, в настоящее время в клинике используются только два эффекта протамина: нейтрализация гепарина и пролонгирование действия инсулина.
  Альтернативные препараты для нейтрализации гепарина - гексадиметрин и толуидиновый синий. Гексадиметрин является клинически эффективным антидотом гепарина, и успешно используется в тех случаях, когда протамин противопоказан. В США его коммерческих форм нет. Толуидиновый синий менее пригоден в качестве заменителя протамина, поскольку он менее эффективен и вызывает метгемоглобинемию.

Клинические исследования и эксперименты на животных

  Побочные эффекты протамин-сульфата в основном заключается во влиянии на сердечно-сосудистую систему, что проявляется в качестве гипотонии. Лабораторные и клинические исследования позволяют обосновывать побочные эффекты препарата и предсказывать их. Их мы рассмотрим до анализа опубликованных сообщений о случаях идиосинкразии к препарату.

  Исследования на животных

  Сообщения о токсичности протамина для животных были опубликованы в начале столетия. С 1939 года сообщалось о токсичности протамина для нескольких видов животных, в том числе кроликов, крыс, гвинейских свиней, мышей и собак. Jaques обнаружил, что побочные эффекты могут иметь самый разный характер у разных видов: у собак, например, развивается глубокая и продолжительная гипотония после введения им протамина, а у других животных подобный тяжелые состояния возникают только после введения им чрезвычайно высоких доз протамина. Собаки стали моделью для исследования токсичности протамина.

  Системное кровообращение: Снижение системного артериального давления, впервые замеченное в начале 1900-х годов, происходит после быстрого введения протамина собакам. Было продемонстрировано, что снижение системного артериального давления у собак до 30 мм рт. ст. происходило через 30 секунд после введения им протамина в дозе 5-10 мг/кг. Затем происходил " рефрактерный период" продолжительностью 4-6 часов, в течение которого та же доза протамина, введенного с той же скоростью не могла вызвать у собаки гипотензии. Скорость инъекции является очень важным фактором: если дозу протамина вводили в течение 4 минут, то особых изменений системного артериального давления она не вызывала, тогда как та же доза, вводимая за 15 секунд, приводила к резкому падению системного артериального давления.
  Goldman et al, проводившие эксперименты на 74 собаках, 39 из которых подвергались постоянному мониторингу системной гемодинамики, установили, что системное артериальное давление у животных падает после введения протамина, причем возникновение эффекта не зависело от пути введения препарата: внутривенно, внутримышечно, в центральные или периферические сосуды. Также в этих экспериментах было отмечено повышение давления в портальной системе. Radegran et al вводили собакам протамин в дозе 10 мг/ кг со скоростью 30 мг/мин. Системная гипотензия возникала через 2.5-7 минут после введения препарата. Повторные дозы практически не вызывали изменений гемодинамики. Fadali et al быстро вводили гепарин и протамин собакам, после чего системное артериальное давление падало. Исследования, проведенные на 8 собаках также показали , что введение дозы протамина в 3 мг/кг в течение 2 минут также значительно снижает системное артериальное давление.
  Gourin et al предотвращали падение давления быстрым введением жидкости сразу же после введения протамина. Однако при этом они наблюдали значительное набухание внутренностей, объясняя это тем, что протамин изменяет емкость венозной системы. Измерения системного сосудистого сопротивления показали, что при применении протамина оно снижается на 20-33%. Снижение системного сосудистого сопротивления было также подтверждено и другими авторами. Однако, некоторые авторы сообщают об увеличении системного сосудистого сопротивления на 42% после введения дозы протамина в 3 мг/ кг и не отмечают никаких изменений этого параметра после введения протамина в дозе 6 мг/кг.
  Эти авторы в эксперименте пережимали собакам аорту до того, как начать измерения и снимали зажим через 5 минут после введения протамина. Внезапное падение системного артериального давления во время снятия клеммы могло быть вызвано рефлексом с каротидного синуса.
  Эти и другие исследования демонстрируют, что после введения протамина системное артериальное давление падает. При отсутствии других вмешательств системное сосудистое сопротивление также понижается, однако на эти результаты могут повлиять рефлексогенные зоны. Снижение венозного возврата также может влиять на системное артериальное давление путем снижения преднагрузки сердца.

  Легочный кровоток

  Подъем среднего давления в легочной артерии, связанный с введением протамина описывался в трех самостоятельных публикациях. В другом исследовании сообщается, что среднее давление в легочной артерии, сопротивление сосудов легких и сопротивление дыхательных путей увеличиваются после введения собакам протамина. После смерти наблюдались петехиальные кровоизлияния в легких. В подобном же исследовании собакам предварительно давали ацетилсалициловую кислоту, и поэтому протамин вызывал меньшие изменения в легочной гемодинамики и сопротивлении дыхательных путей. В последующих исследованиях, указывается, что причин повышения сопротивления сосудов легких может быть две: активный спазм сосудов легких и пассивная обструкция вследствие агрегации тромбоцитов. Это подтверждается при одновременном измерении давления в легочной артерии, давления в левом желудочке и давления заклинивания легочных капилляров. Давление в легочной артерии и давление заклинивания легочных капилляров повышалось, а давление в левом желудочке не изменялось. Предположив, что пассивная обструкция сосудов слипшимися тромбоцитами снижает давление в легочной вене, активная вазоконстрикция представляется наиболее важным моментом в повышении сопротивления сосудов легких. На собаках повышение давления в легочной артерии и сопротивления сосудов легких не подтвердилось. На свиньях были получены такие же результаты. Итак, реакция легочного кровотока на быстрое введение протамина заключается в повышении давления в легочной артерии и сопротивления легочных капилляров. Наиболее вероятно, что это происходит благодаря активной вазоконстрикции сосудов легких.

  Сердце

  Многочисленные эксперименты на животных подтвердили, что при быстром введении протамина сердечный выброс снижается. Снижение сердечного выброса или сердечного индекса могут возникать вследствие одной из следующих причин: частота сердечных сокращений, постнагрузка. сократительная способность миокарда и преднагрузка. Эти факторы будут рассмотрены по очереди.
  Большинство исследователей контролировали в эксперименте только частоту сердечных сокращений, таким образом, данных о влиянии изменения ЧСС на сердечный выброс мы не имеем. Как указано выше, при введении протамина общее периферическое сопротивление сосудов падает. Чтобы подтвердить, что это снижает постнагрузку, при снижении ОПСС сердечный выброс должен возрастать, а не падать. Что же касается преднагрузки, Goldman, в эксперименте продемонстрировал, что при введении протамина повышается центральное венозное давление и давление в системе портальной вены. В противоположность этому, давление в левом предсердии не изменяется, как это показали Radegran et al. Увеличение в объеме внутренностей, отмеченное Gourin et al, согласуется с понижением венозного возврата и, таким образом преднагрузка будет уменьшаться. Введение жидкости потребовалось для того, чтобы поддерживать объем левого желудочка на одном уровне в течение всего указанного исследования. Хотя единых данных относительно изменений преднагрузки во время введения протамина мы не имеем, измерение объемов желудочков сердца и данные Gourin et al, кажутся нам наиболее правдоподобными, и поэтому мы делаем вывод, что при введении протамина преднагрузка снижается.
  Изменение сократительной способности миокарда стало наиболее важным объектом исследования на животных. Интерпретация этих данных несколько затруднена, поскольку это связано с трудностями оценки инотропного состояния миокарда животных. Хотя полное обсуждение физиологических аспектов выходит за рамки данного обзора, относительно ко всем использованным методам должны быть применены некоторые ограничения. Были сделаны попытки измерить частоту сокращения отдельного сократительного элемента, используя модель сердечной мышцы Хилла. Из этого значения была выведена производная по изменению давления в левом предсердии во время сокращения. Были произведены достаточно сложные расчеты, которые привели к выводу, что при введении протамина инотропные свойства и сократительная способность миокарда уменьшаются. Однако другие авторы, проводившие эксперимент при постоянном объеме левого желудочка считают, что эти параметры могут оставаться неизменными, а могут и увеличиваться.
  Iwatsuki et al пробовали измерить изометрическую силу и максимальную частоту сокращения in vitro в изолированных волокнах сосочковых мышцах правого желудочка при 30 градусах. Эти показатели резко снижались при добавлении в раствор протамина в концентрации 12.5 мг/л.
  Greene et al вводили протамин в коронарные артерии и измеряли систолическое давление заполнения левого желудочка. Авторы не наблюдали никаких изменений наблюдаемых ими параметров сердечной деятельности как при интактных коронарных артериях так и при искусственно созданной ишемии.

  Роль тромбоцитов

  Jaques первым сообщил о значительной тромбоцитопении, связанной с применением протамина в 1949 году. Эта тромбоцитопения возникала сразу перед системной гипотензией и достигала своего максимума в течение 4 минут (количество тромбоцитов снижалось до 10 % от исходного). Также наблюдалась и лейкопения. Когда тромбоцитопению искусственно вызывали гликогеном, последующее введение протамина не приводило к снижению системного артериального давления, таким образом, можно предположить, что для гипотензивной реакции были необходимы тромбоциты. Radegran et al обнаружили, что тромбоцитопения, вызванная протамином сопровождалась увеличением давления в легочной артерии и снижением системного артериального давления. Ацетилсалициловая кислота не предотвращала снижения количества тромбоцитов на 93 %, хотя давление в легочной артерии и сопротивление сосудов легких не изменялись, и удавалось предотвратить появление петехиальных кровоизлияний в легких. Точная роль тромбоцитов в возникновении всех этих процессов до сих пор остается неизвестной.

  Роль гепарина и тромбина

  Многие исследователи сравнивали действие протамина на сердечно-сосудистую систему при наличии циркулирующего гепарина и в его отсутствие. В исследовании Goldman et al сообщается, что снижение сократительной способности миокарда и сердечного выброса происходит в обоих случаях. Однако, введение гепарина, сопровождающееся последующим введением протамина приводит к снижению системного артериального давления, тогда как введение только протамина приводит к повышению системного артериального давления. Напротив, сам по себе гепарин не вызывает изменений в системном артериальном давлении, давлении в легочной артерии и количестве тромбоцитов, которые сочетаются с введением протамина, согласно данным Radegran et al. Однако, был подмечен интересный эффект " перезарядки". Суть: гепарин -- протамин -- гемодинамическая реакция -- восстановление -- отсутствие гемодинамических изменений после повторного введения протамина, что противоречит результатам Jaques. Они предложили другую цепочку: гепарин -- протамин -- гемодинамическая реакция -- восстановление -- гепарин -- протамин дает типичную гемодинамическую и гематологическую реакцию после повторного введения протамина. В недавнем эксперименте на свиньях изучалось изменение давления в легочной артерии, сопротивления сосудов легких и сердечный выброс после быстрого введения протамина показало, что и давление в легочной артерии и сопротивление сосудов легких повышаются, а сердечный выброс понижается. Доза протамина в 3 мг/ кг вводилась гепаринизированным животным и таковых изменений не наблюдалось, когда до введения гепарина вводили протамин. Отрицательных гемодинамических эффектов не наблюдалось, когда протамин и гепарин непосредственно перед инъекцией смешивали в шприце.
   Готового объяснения влияния гепарина на действие протамина пока не существует. Возможно, что изменения, происходящие в результате быстрого введения протамина, зависят от образования в организме комплекса протамин- гепарин. Хотя описанные выше эффекты противоречат этой гипотезе, гемодинамические эффекты, которые имеют место при введении протамина без гепарина, остаются необъяснимыми. В этот процесс может быть вовлечено сразу несколько феноменов.
  Было установлено, что тромбин действует так же, как и гепарин, когда дело касается феномена "подзарядки" как побочного эффекта: даже после нескольких введений протамина существенных гемодинамических реакций не последовало, однако после введения протамина на фоне инфузии тромбина была получена стойкая гипотоническая реакция. В последующих исследованиях было показано, что тромбин, как протамин , увеличивает давление как в легочной вене так и в легочной артерии, однако эти изменения происходят сразу же после инфузии тромбина, а после введения протамина до их появления проходит несколько минут. Введение рептилазы, фермента, расщепляющего фибриноген, никак не влияет на эффекты протамина в данном случае. Обсуждение системных и легочных сосудистых эффектов самого по себе тромбина выходит за рамки настоящего обзора. Взаимодействие свертывающей системы и реакций сердечно-сосудистой системы на протамин остается неясным.

  Вазоактивные медиаторы

  Относительно этого вопроса существует очень мало реальной информации, однако - огромное количество всяческих предположений. Подтверждено, что при введении протамина уровень гистамина в крови не меняется, однако метод определения был недостаточно чувствителен. Поэтому полностью исключить влияние гистамина нельзя. При ваготомии не было получено данных об изменении реакций животных на протамин. Введение животным метилсергида, антагониста серотонина, также не дало никаких результатов, однако системная гипотония при этом усугублялась. Разработка новых высокочувствительных методов определения медиаторов в крови поможет разрешить проблему.
  Резюме результатов исследований на животных. Протамин понижает системное артериальное давление и ОПСС и увеличивает давление в легочной артерии и сопротивление легочных сосудов. Снижение сердечного выброса происходит в результате, по крайней мере, снижения такого важного фактора, как преднагрузка. Вероятнее всего, что протамин не оказывает влияния на сократительную способность миокарда. Изменения гемодинамики, в свою очередь, сопровождаются снижением количества тромбоцитов, хотя роль циркулирующего гепарина, тромбоцитов и вазоактивных медиаторов в регуляции всех этих процессов до сих пор остается неясной.

  Клинические исследования

  Клинические исследования отличаются по своей методике, дозе вводимого протамина, скорости инфузии, пути введения, состояния здоровья испытуемого, наличия или отсутствия анестезии, методу регистраций изменений кровообращения и времени этой регистрации
  Медленное введение протамина. Первой группе испытуемых вводили протамин в течение одной и более минут. Были обследованы 15 пациентов, 12 из них - во время операции протезирования клапана сердца, один - во время операции закрытия дефекта межпредсердной перегородки, один - во время полной коррекции тетрады Фалло и один - во время аортокоронарного шунтирования. У всех пациентов с поражением клапанов, по крайней мере, один из клапанов был с регургитацией. Среднее давление в легочной артерии не изменялось в течение 5 минут после инъекции протамина. Давление в легочной артерии, измеренное через 15 минут после введения протамина, однако, поднималось (с 26 мм рт.ст. исходного до 35 мм рт.ст. Кажется маловероятным, что этот подъем является результатом введения протамина - слишком уж поздно он происходил. К тому же, давления заполнения камер сердца, которые, безусловно, влияют на давление в легочной артерии, не измерялись. После инъекции протамина у большинства пациентов наблюдалось преходящее падение системного артериального давления, но артериальное давление возвращалось к прежнему уровню перед первой регистрацией параметров гемодинамики через 5 минут после введения протамина, поэтому в протоколе системное артериальное давление отмечалось как неизменное. Было также обнаружено 24% повышение сердечного выброса через 5 минут после введения протамина. Измерения, проведенные через 15 минут после введения протамина, показали, что сердечный выброс не отличался от исходного уровня. Системное артериальное давление не изменялось при медленной инъекции гепарина и падало незначительно и очень на короткий срок только после очень быстрого введения протамина.
  15 больных, обследованных Conahan et al, имели стабильное системное артериальное давление, сердечный выброс и центральное венозное давление во время инъекции протамина. Исследователи использовали свежеприготовленный из порошка протамин, однако их результаты ничем не отличались от тех, которые были получены при использовании предварительно приготовленного фабричного раствора протамина. У одного больного на протамин развилась анафилактическая реакция. Во время введения протамина и после него не наблюдалось изменения концентрации свободного и связанного кальция.
  В дополнение к регистрации системного артериального давления, давления в легочной артерии, давления заклинивания легочных капилляров и сердечного индекса Sethna et al определяли кровоток через коронарный синус и концентрацию лактата в крови до и после введения протамина. У девяти больных была нормальная функция левого желудочка и у них не возникло значительных изменений гемодинамики. Сопротивление коронарных сосудов возрастало на 26%, что отнесено авторами к снижению потребления миокардом кислорода. В последующей публикации те же авторы сообщали о результатах аналогичного исследования, проведенного на 11 больных с декомпенсированной функцией левого желудочка. Сердечный индекс снижался на 13%. Авторы сделали вывод, что реакция на протамин может зависеть от стабильности и компенсации кровообращения.
  Когда Michaels and Barash регистрировали изменения гемодинамики после введения протамина у больных с компенсированной и декомпенсированной функцией левого желудочка, ни один из параметров гемодинамики в течение 5 минут после завершения инфузии протамина существенно не изменялся. У больных с декомпенсированной функцией левого желудочка понижалось системное артериальное давление и ОПСС через 15 минут после завершения введения протамина. В противоположность данным Setha et al, сердечный индекс у таких больных не уменьшался.
  Hanowell et al исследовали влияние протамина на системное артериальное давление, давление в легочной артерии, давление в правом желудочке, частоту сердечных сокращений, давление заклинивания легочных капилляров и сердечный индекс у 16 больных с компенсированной функцией левого желудочка. В течение 5 минут после 5-минутной инъекции протамина не было зарегистрировано никаких изменений.
  Чтобы обобщить действие медленного введенного протамина (время инъекции более 3 минут): системное артериальное давление понижалось очень незначительно, если вообще понижалось, сердечный индекс оказался неизменным, и хотя результаты исследований у больных с декомпенсированной функцией левого желудочка несколько более неоднородны, давление в легочной артерии также оставалось неизменным.
  Быстрое введение протамина. Пять исследований были проведены на условиях быстрого введения протамина (менее минуты). Shapira et al. измеряли сердечный выброс с помощью электромагнитного датчика потока и также высчитывали сократительную способность миокарда. Когда протамин вводился в течение 30-60 секунд, понижалось системное артериальное давление, ОПСС, давление в правом предсердии и давление в легочной артерии. Сердечный индекс увеличивался. Сократительная способность миокарда несколько увеличивалась.
  Puaca et al. вводили протамин в восходящую аорту. В это же самое время производились инфузии жидкостей в большом темпе, чтобы поддержать давление заполнения камер сердца. При этих условиях повышался сердечный выброс и системное артериальное давление. Авторы сделали вывод, что инфузии поддерживают стабильность гемодинамики, а использованный ими путь введения протамина не обладает никакими преимуществами.
  Frater et al. сравнивали результаты после введения протамина в правое или левое предсердие. При введении препарата в левый желудочек гемодинамика оставалась неизменной. При введении препарата в правое предсердие снижалось системное артериальное давление и ОПСС, а также повышался сердечный индекс, Однако, у одного пациента из восьми обследуемых случилась анафилактоидная реакция на протамин. Информация об этом больном не была исключена из общей информации и может быть использована для сравнения. Итак, авторы предоставили данные о введении препарата в правое и левое предсердие, однако данные результаты нельзя считать абсолютно достоверными, поскольку группа обследуемых была очень мала, поэтому нельзя утверждать, что введение препарата в левое предсердие может предотвратить анафилактоидную реакцию. Frater et al измеряли уровень гистамина в плазме через 3 минуты после быстрого введения протамина. Авторы отметили небольшое, но статистически достоверное повышение этого показателя после инъекции протамина в правые отделы сердца, что навело авторов на мысль, что выброс гистамина в малом круге кровообращения приводит к возникновению гемодинамических эффектов быстрого введения протамина.
  Milne et al измеряли системное артериальное давление, ОПСС, давление в легочной артерии, давление в правом предсердии, давление в левом предсердии, сердечный индекс и центральное венозное давление после внутривенного введения протамина у одной группы больных и после интрааортального введения протамина в другой группе больных. Ни в одной из этих групп не было отмечено гемодинамических реакций за исключением 20% снижения системного артериального давления через 1 минуту после интрааортального введения протамина, причем системное артериальное давление вернулось к прежнему уровню через 1.5 минуты. Следующие пять исследований проводились при быстром введении протамина. Авторы отметили снижение системного артериального давления и ОПСС. Сердечный индекс при этом возрастал, но неясно, происходило ли это в результате рефлекторной реакции или в результате какого-либо прямого воздействия. Нет данных о подъеме давления в правом предсердии или в легочной артерии. Возможно, что давления заполнения камер сердца возрастали. Имеются косвенные данные об угнетающем действии протамина на сердце, и поскольку модель Хилла вряд ли применима к интактной мышце сердца, очень трудно правильно оценить наличие и степень угнетения миокарда.

  Резюме

  В некоторых случаях исследователи отмечали снижение ситемного артериального давления и ОПСС у некоторых больных, особенно, если протамин вводился быстро. Сердечный выброс рефлекторно повышался за исключением тех больных, у которых была декомпенсированная функция левого желудочка, в этом случае результат более зависел от преднагрузки, необходимой для поддержания ударного объема. Возможно, что при снижении объемов заполнения протамин способен снижать сердечный выброс. Несмотря на скорость введения, протамин не вызывает резкого повышения давления в легочной артерии, хотя это возможно при реакциях идиосинкразии. Введение протамина в левый желудочек или в аорту вряд ли может быть защитой от гемодинамических изменений или реакций идиосинкразии (см. ниже). Можно сделать предположение, что протамин несколько угнетает сократительную функцию миокарда у человека.

  Рeакции идиосинкразии

  Антигенные свойства протамина

  Протамин- это нечеловеческий белок , прототип веществ, которые запускают выработку антител в иммунной системе человека. Несмотря на это, протамин считается веществом, обладающим минимальными антигенными свойствами. Недавние сообщения о положительных кожных реакциях на протамин, однако опровергают эту широко распространенную точку зрения, таким образом, препарат способен вызвать иммунный ответ. К тому же антитела к протамину были найдены у некоторых больных.
  Иммунологическое обследование людей, которые подверглись операции вазэктомии, может дать ключ к решению этой проблемы. Известно, сто яички имеют определенные привилегии от именной системы организма. В пубертатном возрасте возникает гематотестикулярный барьер и позволяет сперме развиваться отдельно от всего остального тела, предотвращая действие иммунной системы на иммунологически неравнозначную сперму. Когда возникает окклюзия семявыводящих путей (например, при вазектомии), сперма начинает абсорбироваться. Это стимулирует выработку антител, таким образом, через год после вазэктомии, у 73% мужчин образуется антитела к сперме агглютинирующего типа и у 22% мужчин находят антитела к собственным человеческим протаминам (аутоантитела). Человеческие протамины по составу практически идентичны протаминам лососей. Таким образом, аутоантитела к человеческим протаминам могут вызвать перекрестную реакцию на коммерческие препараты протамина. Несмотря на это, сообщений об анафилактоидных реакциях на протамин у пациентов с предшествующей вазектомией не публиковалось.

Патологические реакции при заведомо известном введении протамина

  Антитела к протамину могут активно вырабатываться при повторном введении человеку протамина или подобного антигена. Иногда бывает так, что о предшествующем введении протамина ничего не известно. Протамин может назначаться при таких вмешательствах, при которых требуется гепарин, например, хирургия сосудов, катетеризация полостей сердца, искусственное кровообращение, гемодиализ, а также при проведении плазмафереза и иных процедур, связанных с изъятием и возвращением модифицированной крови больного.
  Введение протамина в качестве компонента пролонгированных инсулинов менее опасно в плане аллергизации. Как протамин-цинк инсулин, так и инсулин NPH содержат протамин, который используется для пролонгирования абсорбции инсулина из места его подкожного введения. У некоторых диабетиков, получающих подобные препараты инсулина, отмечаются реакции на подкожное введение препарата. Kern et al. сообщил о 104 больных с кожными реакциями в месте введения препаратов инсулина с протамином. Однако на чистый протамин ни у одного больного кожная реакция не развивалась, поэтому неизвестно, что вызвало реакцию: сам по себе инсулин или комплекс инсулина с протамином. Напротив Sanchez et al. описали больного с кожной реакцией на NPH инсулин и на протамин. Гипосенсибилизирующая терапия протамином в возрастающих дозах привела к исчезновению кожной реакции, что позволило и далее назначать больному данный препарат инсулина без развития каких- либо побочных эффектов.
  У большинства больных кожные реакции на препараты инсулина с протамином не возникают, однако, у таких больных возможна системная реакция после внутривенного введения протамина Moorthy et al. описали типичную анафилактоидную реакцию у больного диабетом, получающим протамин- цинк- инсулин во время вмешательства на сосудах. Через месяц после этого у больного был обнаружен повышенный уровень иммуноглобулина Е в крови. Однако этот единственный случай является достаточно неспецифичным.
  Doolan et al. сообщают о больном, постоянно принимавшем протамин-цинк инсулин, у которого развилась анафилактическая реакция после проведенного хирургического вмешательства с применением искусственного кровообращения. Кожный тест на протамин был резко положительный, несмотря на отсутствие данных о реакции на протамин-цинк инсулин. Из 11 больных, постоянно принимавших протамин-цинк инсулин, и у которых развилась анафилактоидная реакция на протамин, только у одного из 4 обследованных с помощью кожного теста на чувствительность к протамину и у него развилась сильно положительная реакция. Действительно, из всех 13 больных с анафилактоидными реакциями, которым предварительно вводили препараты инсулина с протамином, только у одного было получено подтверждение, что, анафилактический шок произошел в результате длительной иммунизации протамином. В остальных 12 случаях документация явно недостаточна. Таким образом, сенсибилизация, вызванная длительным введением препаратов инсулина с протамином, является редкой в клинической практике, однако серьезной проблемой, которая требует обязательного проведения кожных проб на чувствительность к протамину при любом его введении, помимо препаратов инсулина.
  Однократное внутривенное введение протамина вряд ли вызывает выработку антител. Имея в виду, что протамин вводится тысячам больных при катетеризации полостей сердца, а затем многим из них проводятся операции с применением искусственного кровообращения, это действительно кажется маловероятным. Конечно, во многих случаях промежуток между этими процедурами исчисляется несколькими днями или неделями, что, безусловно, слишком мало для развития реакции и выработки антител. Holland et al. сообщили о двух больных, у которых развилась анафилактическая реакция через 30 минут после введения протамина при завершении искусственного кровообращения. Одному больному проводили катетеризацию полостей сердца за 7, другому - за 19 дней до хирургического вмешательства. У обоих больных кожные тесты были отрицательные. Возникает вопрос: ну и почему же именно на протамин? Часто причинно- следственные связи устанавливаются по времени, прошедшему от введения препарата до развития реакции. В данных случаях реакция возникла только через 30 минут после введения протамина, поэтому стоит подумать, а протамин ли виноват?
  Была описана анафилактоидная реакция на протамин у больного, которому проводили катетеризацию полостей сердца через 1.5 года после операции на сердце с применением искусственного кровообращения. У пациента были получены положительные результаты кожной пробы, что указывало на аллергизацию. Best et al сообщили об анафилактоидной реакции на внутривенное введение протамина у больного, которому перед этим три раза вводили протамин внутривенно. Исследователи производили серийное исследование компонентов комплемента в плазме больного, что дало следующий результат: произошла активация комплемента классическим путем. В семи сообщениях в двух говорится о высоких концентрациях иммуноглобулина G в крови больных, а в остальных - о реакции связывания комплемента, активация которого произошла классическим путем.

Патологические реакции, возникшие у больных, которым ранее не вводили протамин

  Сообщения об анафилактоидных реакциях без предварительного введения протамина можно поделить на три типа: реакции у больных с аллергией на рыбу, больные с развившимся после искусственного кровообращения паралитическим расширением капилляров и больные с катастрофическим спазмом сосудов малого круга кровообращения после проведения искусственного кровообращения.
  Перекрестные антитела, вызвавшие анафилактоидную реакцию, описанную Knape et al. после искусственного кровообращения у больного с эпизодами синкопе, когда этот больной ел натуральную рыбу. К тому же, кожные пробы с протамином оказались сильноположительными, уровень иммуноглобулина Е был очень высок, и радиоиммунологическим методом была выявлена аллергия на белок рыбы. Caplan сообщил, что у четырех больных, которым производили процедуру плазмафереза, проявилась аллергическая реакция на протамин, причем у двух из них ранее отмечалась аллергическая реакция на рыбу. Нужно заметить, что аллергия на собственно рыбу и ракушки - это две разные вещи, поскольку они обладают различным антигенным составом. Сообщений об аллергической реакции на протамин у больных с аллергией на ракушки не было.
  Некардиогенный отек легких и анасарка, развивающиеся примерно через 30 минут после введения протамина были замечены в 7 случаях. Olinger et al описали четырех больных с таким синдромом после проведения им искусственного кровообращения. Holland et al недавно описали другие три случая, в двух из которых протамин вводился при катетеризации полостей сердца. Ни у одного из этих больных не было данных за аллергию к протамину. Протамин в этом случае, скорее всего, был только одним из множества факторов, вызвавших подобный синдром, поэтому этот синдром нельзя рассматривать как чистую аллергию на протамин. Действительно, в трех других случаях, описанных Culliford et al, данный феномен был определен, как "неизвестный тип аллергических реакций на кровь или препараты крови". Несмотря на это, появление подобного синдрома после введения протамина абсолютно непредсказуемо и очень часто приводит к смерти больного, три из семи больных, о которых речь шла выше, умерли. Одна такая реакция наблюдалась и в нашей клинике (данных мы не публиковали) и была настолько интенсивной, что отек внутренностей не дал хирургам возможности стянуть края грудины.
  Другая аллергическая реакция на протамин, катастрофический спазм сосудов малого круга кровообращения, может возникать и при первом введении протамина. При ней наблюдается сильнейший спазм сосудов легких и системная гипотония, которые развиваются немедленно после введения протамина. Lowenstein et al сообщили о шести таких случаях, причем у пяти больных легочная гемодинамика была нарушена еще до операции в связи с поражением клапанов сердца. Этот тип реакции аналогичен тому, который наблюдался в эксперименте на собаках, причем в этом случае наблюдалась и значительная тромбоцитопения. У одного из больных в нашей клинике возникла такая ситуация, однако до ее возникновения мы определили уровень тромбоцитов, поэтому мы повторили анализ сразу после развития реакции и увидели, что количество тромбоцитов сократилось до 16% от первоначального), иные не публиковались). Напротив, Bjoraker and Ketcham сообщили, что количество тромбоцитов сокращалось до 72% от исходного у 14 больных после введения протамина, однако ни у одного из этих больных не было аллергических реакций на протамин. Также как и в эксперименте на животных, было замечено, что легочная артериальная гипертензия после введения протамина у людей длится очень недолго. Мы ввели нашему больному протамин еще раз сразу после реакции, и это, так же как и в эксперименте на животных, ни к чему не привело.

  Гетерогенность патологических реакций на протамин

  Типы реакций

  Предыдущие рассуждения показали, что патологические реакции сердечно-сосудистой системы на протамин можно разделить на три типа: транзиторная гипотония в ответ на быстрое введение препарата, анафилактоидные реакции и катастрофический спазм сосудов малого круга кровообращения. В свою очередь, анафилактоидные реакции можно разделить на три группы: анафилактический шок, реакции немедленного типа и реакции замедленного типа. Анафилактический шок вызывается антителами. В патогенез реакций немедленного типа не вовлекается антитела, а происходит реакция связывания комплемента путем его активации классическим путем. Реакции замедленного типа отмечались в нескольких сообщениях, однако, прямой их связи с введением протамина отмечено не было.
  Транзиторная системная гипотония, связанная с быстрым введением протамина, проходит обычно сама или легко может быть устранена путем внутривенного введения жидкостей, что зависит от того, насколько остро реагирует больной, таким образом, на введение протамина. Поскольку другие типы реакций на протамин не могут быть абсолютно исключены, и могут потребовать более активной терапии, то и быстрое введение протамина в клинической практике не может быть рекомендовано.
  Анафилактоидные реакции на протамин характеризуются отеком кожи, слизистых оболочек и внутренностей, снижением ОПСС, бронхоспазмом и резким покраснением. При реакции замедленного типа (тип IIC) эти реакции могут развиваться неравномерно. Лечение должно включать в себя ингаляции кислорода, ИВЛ в режиме НПД и раннее активное использование адреналина. Дополнительные вазоактивные препараты могут потребоваться для поддержания системного артериального давления. Антигистаминные препараты, эуфиллин и стероиды также должны быть включены в программу лечения анафилактических реакций. В большинстве случаев дифференциальной диагностики не требуется. Иногда проводится определение иммуноглобулинов методом электрофореза и радиоиммунный анализ, чтобы подтвердить диагноз анафилактического шока (тип IIA). Определение компонентов комплемента в сыворотке крови может потребоваться, что анафилактоидная реакция была вызвана именно связыванием комплемента (тип IIB). Предупреждение анафилактоидной реакции проводится, например, у тех больных, у которых ранее отмечались аллергические реакции на контрасты, применяемые в коронарографии. Программа профилактики включает в себя следующие пункты: применение антигистаминных препаратов и стероидов перед введением рентгенконтрастного препарата. Недавно мы лечили больного с отеком лица и глотки после введения протамина во время катетеризации камер сердца. Впоследствии больному предстояла операция с применением искусственного кровообращения, и мы провели профилактику антигистаминными препаратами и стероидами, при этом после введения протамина никаких побочных эффектов не наблюдалось (данные не публиковались). Диагностика и меры профилактики аллергических реакций замедленного типа неясны. Ответы на эти вопросы можно получить только после полного выяснения механизма участия протамина в данном процессе.
  Катастрофический спазм сосудов малого круга (тип III) сопровождается дилятацией правого желудочка, легочной артериальной гипертензией, снижением давления наполнения левого желудочка и системной гипотонией. Диагноз очень прост, если имеется катетер в легочной артерии. Этот синдром развивается после минимальной дозы введенного протамина (10 мг) и может разрешиться самостоятельно. Лечение заключается во введении изопротеренола, некоторые больные были успешно лечены адреналином. Нет никаких данных за то, что крайне медленное введение протамина предотвращает эту реакцию.

  Частота возникновения аллергических реакций

  Хотя исследований на предмет частоты возникновения подобных реакций не проводилось, из опубликованных статей можно сделать некоторые выводы. Быстрое введение протамина приводит к возникновению системной гипотонии прак5тически у всех больных. Coulon et al предположил, что даже очень маленькие дозы протамина сульфата изменяют системное артериальное давление и интенсивность этой реакции зависит от предварительной нагрузки объемом - у больных с гиповолемией системное артериальное давление понижается, а у больных с гиперволемией - повышается в ответ на введение протамина. Хотя большинство врачей, которые часто используют протамин, считают, что снижение давление может возникнуть и при медленном введении протамина, это предположение не следует считать верным.
  Что же касается реакций типа II , Caplan et al сообщили, что у 4 из 140 больных, которым проводили плазмаферез (3%) возникли аллергические реакции на протамин. Lakin et al в своем сообщении указали, что у 4 их 11 больных, которым несколько раз производили плазмаферез повторно, были симптомы аллергии на протамин. Из 15 кардиохирургических больных у одного развилась анафилактоидная реакция. Masone et al сообщили о 17 больных с анафилактоидными реакциями на протамин типа II. Эти реакции могут возникать чаще, чем указывают авторы - в одном случае из 20.
  У одного из 40 больных возникла реакция III типа на протамин (вазоконстрикция малого круга). Другие авторы определяют эту частоту как 3 случая на 100 больных. Действительно, эти реакции случаются редко, однако в зависимости от профиля учреждения эта частота может отличаться, поскольку эти реакции особенно часто встречаются у больных с патологической гемодинамикой в малом круге кровообращения.

  Будущие исследования

  В период с 1970 по 1979 год было проведено много исследований на собаках и опубликовано немного сообщений о реакциях идиосинкразии у людей. После сообщения Moorthy et al. появилось множество публикаций об аллергических реакциях на протамин у человека. К тому же, вновь пробудившийся интерес к действию протамина на сердечно-сосудистую систему привел к многочисленным исследованиям на этот счет, в том числе и исследованиям, в которых использовалось введение протамина в венозное и артериальное русло.
  Будущие работы должны быть посвящены патофизиологии, эпидемиологии и исследованию клинических аспектов реакций на протамин. Что касается патофизиологии, то здесь особенно необходимы эксперименты на животных, чтобы обнаружить те вазоактивные вещества, которые ответственны за возникновение подобных реакций у человека. В частности, нужно изучить выброс гистамина с помощью более точных методик. Брадикинин, серотонин и тромбоксан также являются вероятными кандидатами в медиаторы гемодинамических изменений. Такие исследования можно также производить и в клинике.
  Некоторые факты позволяют предположить, что эйкосаноиды (простагландины и другие) и тромбоциты также могут играть свою роль в развитии спазма сосудов малого круга кровообращения. Во-первых, тромбоксан А2 , который получается из арахидоновой кислоты путем циклооксигенназной реакции является мощным веществом, которое вызывает спазм сосудов малого круга и агрегацию тромбоцитов. Он вырабатывается тромбоцитами и возможно, эндотелиальными клетками и имеет время полужизни в 30 секунд, которое примерно соответствует времени развития реакции спазма сосудов малого круга. Во- вторых, у эндотоксинового шока очень много общего с реакцией спазма сосудов малого круга: транзиторная легочная артериальная гипертензия и системная гипотензия, тромбоцитопения, лейкопения и резкое повышение проницаемости капилляров. Легочная артериальная гипертензия при эндотоксиновом шоке может быть предотвращена путем назначения индометацина, а в эксперименте удалось доказать, что легочная гипертензия у собак предотвращается введением им ацетилсалициловой кислоты.
  У всех больных, о которых сообщил Lowenstein et al. гемодинамика в сосудах малого круга была аномальной в связи с поражением клапанов сердца или кардиогенным шоком. Какие же здесь могут быть факторы, потенцирующие аномальные реакции на протамин? Например, аномальный эндотелий может плохо синтезировать простациклин, мощный вазодилататор, поэтому вызванный протамин выброс тромбоксана приводит к спазму сосудов. Интересно, что простагландины сначала были найдены в сперме, и ясно, что в продуктах, из которых получают протамин, тоже достаточное количество простагландинов, которые состоят из трех цепочек, в отличие от арахидоновой кислоты, которая состоит из двух цепочек. Может ли спазм сосудов малого круга быть вызван эндогенными нарушениями системы эндотелия или же причиной этого являются экзогенные тромбоксаноподобные вещества, которые присутствуют практически во всех коммерческих препаратах протамина? Эту проблему нужно серьезно исследовать, причем усилия нужно направлять также и на получение высокоочищенных препаратов протамина.
  Дополнительные патофизиологические исследования должны быть произведены в области изучения роли протамина в активации комплемента, роли комплекса протамин- гепарин, и причины, почему тромбин действует как гепарин при феномене "перезарядки". Относительно эффектов протамина на сократительную функцию миокарда можно применить новую методику составление диаграмм давление - объем для левого желудочка.
  Другая серьезная проблема, нуждающаяся в исследовании - это эпидемиология аллергических реакций на протамин. Сейчас эти реакции считаются нередкими (более 5%), но это чисто эмпирическое утверждение, особенно относительно реакций типа IIC, нуждающееся в проверке.
  Наконец, у больных с тяжелыми аллергическими реакциями на протамин его можно заменять гексадиметрином. который в настоящее время в США не используется. Преимущества хирургического лечения больных с обструктивными заболеваниями сосудов или пороками клапанов сердца очевидны, поэтому количество больных с патологическими реакциями на протамин растет и будет расти. Разумно будет ввести в практику альтернативный препарат.
  На многие вопросы ответы пока не получены ответы, однако авторы надеются, что их работа помогла в разрешении некоторых противоречий.