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<title>Blutersatz</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Blutersatz</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Blutersatzmittel</b> dienen der Sauerstoffversorgung einzelner oder aller Organe, etwa wenn geeignetes Spenderblut akut nicht verfügbar ist (z. B. nach Unfällen oder bei Operationen) oder gezielt bestimmte Organe mit <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a> versorgt werden sollen. Bei starkem Blutverlust kann es zum Zusammenbrechen der Sauerstoffversorgung des Gehirns und des gesamten Körpers kommen, was schwere Hirnschäden oder den Tod zur Folge haben kann.

</p><p>Man unterscheidet <i>Volumenexpander</i> (Flüssigkeiten, die das noch vorhandene Restblut verdünnen und soweit ergänzen, dass der Blutkreislauf wieder funktionieren kann), die selbst keine <a href="Physiologie" title="Physiologie">physiologische</a> Funktion des Blutes übernehmen können, und <i>Blutersatzmittel im engeren Sinn</i>. Letztere sollen primär den Sauerstofftransport aktiv übernehmen können. In der Vergangenheit gab es zwei grundlegende Entwicklungsrichtungen: Blutersatzmittel auf Basis des roten Blutfarbstoffs <a href="H%C3%A4moglobin" title="Hämoglobin">Hämoglobin</a>, und Blutersatzmittel auf <a href="Perfluorcarbon" class="mw-redirect" title="Perfluorcarbon">Perfluorcarbon</a>-Basis. Vorteile gegenüber Spenderblut sind die fehlende Gefahr der Übertragung von krankmachenden Viren (z. B. <a href="HIV" title="HIV">HIV</a>, <a href="Hepatitis_B" title="Hepatitis B">Hepatitis B</a> und anderen), die fehlende <a href="Blutgruppe" title="Blutgruppe">Blutgruppenspezifität</a> und die längere Haltbarkeit. Heute stehen zudem auch Methoden der Stammzellmedizin („Blood Pharming“) im Fokus.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Hämoglobinbasierte_Blutersatzmittel"><span id="H.C3.A4moglobinbasierte_Blutersatzmittel"></span>Hämoglobinbasierte Blutersatzmittel</h2></div>

<p>Auf dem roten Blutfarbstoff Hämoglobin basierende Blutersatzmittel (hämoglobinbasierte Blutsubstitute, HBBS; englisch: <i>Hemoglobin based oxygen carrier, HBOC</i>) verwenden als Ausgangsstoffe sowohl humanes Hämoglobin aus abgelaufenen <a href="Blutkonserve" title="Blutkonserve">Blutkonserven</a> oder aus biotechnologischer Herstellung, als auch artfremdes Hämoglobin (beispielsweise vom Rind oder Schwein).

</p><p>Natives Hämoglobin ist eine Eiweißverbindung, die aus 4 <a href="Protein-Untereinheit" title="Protein-Untereinheit">Untereinheiten</a> besteht (α<sub>2</sub>β<sub>2</sub>-<a href="Tetramer" title="Tetramer">Tetramer</a>), von denen je eine α-Untereinheit mit einer β-Untereinheit stabil verbunden ist (αβ-<a href="Dimer" title="Dimer">Dimer</a>). Außerhalb der <a href="Erythrozyt" title="Erythrozyt">Erythrozyten</a> hat Hämoglobin eine sehr kurze <a href="Halbwertszeit" title="Halbwertszeit">Halbwertszeit</a>. Es ist instabil und zerfällt rasch in seine beiden Dimere, die stark nephrotoxisch (nierenschädigend) wirken. Hämoglobin weist eine S-förmige Sauerstoffbindungskurve auf, wobei die Sauerstoffbindungseigenschaft im physiologischen Bereich empfindlich vom Sauerstoff<a href="Partialdruck" title="Partialdruck">partialdruck</a> abhängt. Dabei spielt unter anderem die Konzentration an <a href="2%2C3-Bisphosphoglycerat" class="mw-redirect" title="2,3-Bisphosphoglycerat">2,3-Bisphosphoglycerat</a> (2,3-BPG) eine große Rolle, die außerhalb der roten Blutkörperchen zu niedrig ist, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung des umliegenden Gewebes sicherzustellen. Ferner dringt Hämoglobin in die Wände der Blutgefäße ein und bindet dort <a href="Stickstoffmonoxid" title="Stickstoffmonoxid">Stickstoffmonoxid</a>, einen gefäßerweiternden Stoff. Es resultieren ein Blutdruckanstieg und eine Gewebeminderdurchblutung, die unerwünschte Ausmaße annehmen können.

</p><p>Aus diesen Gründen muss Hämoglobin vor seinem Einsatz als Spenderblutersatz entsprechend modifiziert werden. Dazu gibt es verschiedene Ansätze:

</p>

<ul><li><a href="Intramolekular" class="mw-redirect" title="Intramolekular">Intramolekulare</a> Quervernetzung um die tetramere Struktur des Hämoglobins zu stabilisieren und den Zerfall in die toxischen Dimere zu unterbinden. Vernetzt werden zwei Dimere jeweils entweder zwischen ihren α-Untereinheiten oder zwischen den β-Untereinheiten (z. B. mit O,O-Succinyldi(salicylsäure) oder 2-Nor-2-Formylpyridoxal-5-Phosphat).</li>

<li><a href="Rote_Biotechnologie#Herstellung_von_Arzneimitteln" title="Rote Biotechnologie">Rekombinante Herstellung</a> von humanem Hämoglobin, dessen beide Dimere über entsprechende Modifikation in der Aminosäurensequenz ihrer α-Untereinheiten stabil miteinander verbunden sind.</li>

<li>Anbindung von <a href="Pyridoxalphosphat" title="Pyridoxalphosphat">Pyridoxal-5-Phosphat</a> an humanes Hämoglobin um dessen Sauerstoffbindungseigenschaften zu verbessern (Pyridoxilierung).</li>

<li>Intermolekulare Quervernetzung, um größere Moleküle zu erhalten. Als Vernetzungsmittel werden polyaldehydische Verbindungen verwendet wie etwa Glutaraldehyd oder o-Raffinose. <a href="H%C3%A4moglobin-Glutamer" title="Hämoglobin-Glutamer">Hämoglobin-Glutamer</a> hat beispielsweise eine mittlere Molekülmasse, die etwa dem drei- bis vierfachen der des Hämoglobins entspricht.</li>

<li>Anknüpfung von Makromolekülen an das Hämoglobin, wie beispielsweise <a href="Dextran" class="mw-redirect" title="Dextran">Dextrane</a>, <a href="Polysaccharid" class="mw-redirect" title="Polysaccharid">Polysaccharide</a>, <a href="Hydroxyethylst%C3%A4rke" title="Hydroxyethylstärke">Hydroxyethylstärke</a>, oder synthetische wasserlösliche Makromoleküle wie <a href="Polyethylenglykol" class="mw-redirect" title="Polyethylenglykol">Polyethylenglykole</a> (Konjugation). Größere Moleküle haben eine längere Halbwertszeit und wirken weniger gefäßverengend.</li>

<li>Verpackung des Hämoglobins in <a href="Liposom" title="Liposom">Liposomen</a> oder künstliche Membranhüllen („künstliche rotes Blutkörperchen“).</li></ul>

<p>Von den hämoglobinbasierten Entwicklungen sind bislang zwei aus Rinderhämoglobin hergestellte Hämoglobin-Glutamer-Zubereitungen zugelassen worden (in Südafrika das Präparat <i>Hemopure</i> zur Anwendung in der Humanmedizin, in den USA und Europa <i>Oxyglobin</i> zur Anwendung in der Tiermedizin).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Perfluorcarbonbasierte_Blutersatzmittel">Perfluorcarbonbasierte Blutersatzmittel</h2></div>

<p>Synthetisch hergestellten Perfluorcarbone (PFC) wie beispielsweise <a href="Perflunafen" title="Perflunafen">Perflunafen</a> oder <a href="Perflubron" class="mw-redirect" title="Perflubron">Perflubron</a> lösen sehr gut <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a> und <a href="Kohlendioxid" class="mw-redirect" title="Kohlendioxid">Kohlendioxid</a> und sind chemisch inert. Da sie mit Wasser nicht mischbar sind, müssen sie als feinste Tröpfchen mit einem geeigneten, physiologisch verträglichen <a href="Emulgator" title="Emulgator">Emulgator</a> in Wasser dispergiert werden. Der mittlere Tröpfchendurchmesser liegt bei etwa 100–200 nm. Die <a href="Emulsion" title="Emulsion">Emulsion</a>, der zur Einstellung des osmotischen und onkotischen Drucks weitere Stoffe wie etwa <a href="Salze" title="Salze">Salze</a> zugesetzt werden, ist mit Blut mischbar und kann dieses im <a href="Blutkreislauf" title="Blutkreislauf">Blutkreislauf</a> partiell ersetzen, wobei sie den Sauerstofftransport übernimmt. Der Sauerstoffgehalt der Perfluorcarbone ist direkt proportional zum Sauerstoff<a href="Partialdruck" title="Partialdruck">partialdruck</a> (lineare Sauerstoffbindungsgrafik). Perfluorcarbone werden nicht verstoffwechselt, sondern über die Lunge abgeatmet.

</p><p>Ein Nachteil der Perfluorcarbonemulsionen ist, dass sie das <a href="Retikuloendotheliales_System" class="mw-redirect" title="Retikuloendotheliales System">retikuloendotheliale System</a> (RES), dessen Zellen die Emulsionströpfchen <a href="Phagozytose" class="mw-redirect" title="Phagozytose">phagozytieren</a> und speichern, sehr belasten. In der Folge kann es zu Störungen der Immunabwehr kommen.

</p><p>In den USA und wenigen europäischen Ländern wurde als bislang einzige <a href="Parenteral" title="Parenteral">parenterale</a> Perfluorcarbonemulsion das Mittel <i>Fluosol</i> (anderer Name <i>Fluosol-DA</i>), erstmals 1989, zur Sauerstoffversorgung des Herzmuskels während der <a href="Perkutane_transluminale_coronare_Angioplastie" class="mw-redirect" title="Perkutane transluminale coronare Angioplastie">perkutanen transluminalen koronaren Angioplastie</a> zugelassen. In der Behandlung der <a href="An%C3%A4mie" title="Anämie">Anämie</a> hatte Fluosol hingegen keinen Nutzen gezeigt und ist somit nicht zum Ersatz bei Blutverlust indiziert. 1994 nahm es der Hersteller wieder vom Markt. In Russland und Mexiko ist ein ähnliches Produkt im Markt mit einer Reihe von Indikationen für die klinische Anwendung (<i>Perftoran</i>, <i>Perftec</i>). Diese Emulsionen der ersten Generation enthalten 20 % (Gewicht/Volumen) einer Mischung aus Perflunafen und Perfluor-<i>N</i>-4-(methylcyclohexyl)piperidin,<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> sind mit einem synthetischen Emulgator auf <a href="Poloxamer" class="mw-redirect" title="Poloxamer">Poloxamerbasis</a> stabilisiert und nur tiefgefroren länger haltbar. Aufgrund ihrer Sauerstoffbindungseigenschaften sind sie am effektivsten unter künstlicher Sauerstoff<a href="Beatmung" title="Beatmung">beatmung</a>.

</p><p>Experimentelle Perfluorcarbonemulsionen der zweiten Generation (beispielsweise <i>Oxygent</i>, <i>Oxycyte</i>) vermögen mehr Sauerstoff aufzunehmen, enthalten besser verträgliche Emulgatoren und weisen eine günstigere chemisch-physikalische Stabilität auf. Sie enthalten im Vergleich zu den älteren Entwicklungen wesentlich höhere Konzentrationen an Perfluorcarbonen, wobei das zyklische Perflunafen zudem auch Verbindungen mit einem höheren Gaslösungsvermögen weicht, wie etwa dem linearen bromhaltigen Perflubron. Als Emulgator fungieren Substanzen biologischen Ursprungs wie <a href="Phospholipid" class="mw-redirect" title="Phospholipid">Phospholipide</a> aus Ei- oder Soja<a href="Lecithin" class="mw-redirect" title="Lecithin">lecithin</a>. Die Emulsionen sind bei Kühllagerung stabil. Mögliche Anwendungsgebiete sind die gezielte Sauerstoffversorgung bestimmter Organe, etwa des Gehirns nach einem <a href="Sch%C3%A4del-Hirn-Trauma" title="Schädel-Hirn-Trauma">Schädel-Hirn-Trauma</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quellen_und_Literatur">Quellen und Literatur</h2></div>

<ul><li><i>Blood Substitutes: Principles, Methods, Products and Clinical Trials</i>, Volume 1. T.M.S. Chang, Karger Landes, CH-Basel, 1997 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.medicine.mcgill.ca/artcell/bloodsubvol1.pdf">PDF</a>).</li>

<li>K.C. Lowe: <i>Blood substitutes: From Chemistry to Clinic</i>. Journal of Materials Chemistry, 2006, 16, 4189–4196, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1039/B604923K">10.1039/B604923K</a></span>.</li>

<li><cite style="font-style:italic">Studie sieht erhöhtes Herzinfarkt- und Sterberisiko durch Kunstblut</cite>. 28. April 2008 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.aerzteblatt.de/treffer?mode=s&wo=47&typ=1&nid=32225&s=sauerstoff">aerzteblatt.de</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Blutersatz&rft.btitle=Studie+sieht+erh%C3%B6htes+Herzinfarkt-+und+Sterberisiko+durch+Kunstblut&rft.date=2008-04-28&rft.genre=book" style="display:none"> </span></li>

<li>D. R. Spahn: <cite style="font-style:italic">Blood substitutes Artificial oxygen carriers: perfluorocarbon emulsions</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Critical Care</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3</span>, 24. September 1999, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1186/cc364">10.1186/cc364</a></span>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC137239/">PMC 137239</a> (freier Volltext).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Blutersatz&rft.atitle=Blood+substitutes+Artificial+oxygen+carriers%3A+perfluorocarbon+emulsions&rft.au=D.+R.+Spahn&rft.btitle=Critical+Care&rft.date=1999-09-24&rft.doi=10.1186%2Fcc364&rft.genre=book&rft.pmc=137239&rft.volume=3" style="display:none"> </span></li>

<li><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://deadurl.invalid/http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2005_Groups/10/webpages/PFClink.htm">@1</a></span><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2005_Groups/10/webpages/PFClink.htm">@2</a></span><span style="display:none">Vorlage:Toter Link/biomed.brown.edu</span><a rel="nofollow" class="external text" href="http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2005_Groups/10/webpages/PFClink.htm">Perfluorocarbon emulsions</a> <small>(Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im April 2018. <a rel="nofollow" class="external text" href="http://timetravel.mementoweb.org/list/2010/http://biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2005_Groups/10/webpages/PFClink.htm">Suche in Webarchiven</a>)</small>, Webpage von Studenten der Brown University, USA-Providence, April 2005 (englisch)</li>

<li>Guo et al. (2020): <i>Biomimetic Rebuilding of Multifunctional Red Blood Cells: Modular Design Using Functional Components</i>, <a href="https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08714" class="extiw external" title="doi:10.1021/acsnano.9b08714">doi:10.1021/acsnano.9b08714</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spektrum.de/wissen/warum-blut-immer-noch-alternativlos-ist/1464361">Warum Blut immer noch alternativlos ist</a>, Artikel auf www.spektrum.de, Lars Fischer, 14. Juni 2017.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Filmblut" title="Filmblut">Filmblut</a> (Kunstblut)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">G. Rüschmeyer: <cite style="font-style:italic">Kunstblut in unseren Adern</cite>. 31. März 2019 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.faz.net/aktuell/wissen/medizin-ernaehrung/transfusionsmedizin-fliesst-bald-kunstblut-in-unseren-adern-16104898.html">faz.net</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Blutersatz&rft.au=G.+R%C3%BCschmeyer&rft.btitle=Kunstblut+in+unseren+Adern&rft.date=2019-03-31&rft.genre=book" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.vidal.ru/drugs/perftoran__20674">Vidal</a>, Medikamentenverzeichnis für Russland (russisch).</span>

</li>

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