Декстран — полисахаридный плазмозаменитель¶
Декстран — это природный полисахарид, представляющий собой разветвлённую полимерную молекулу, состоящую из остатков α-D-глюкозы, связанных преимущественно гликозидными связями типа α(1→6). Декстраны синтезируются бактериями рода Leuconostoc, прежде всего Leuconostoc mesenteroides, а также некоторыми другими видами молочнокислых бактерий. В медицине и биотехнологии декстраны широко применяются как плазмозамещающие средства, реагенты для хроматографии, криопротекторы и стабилизаторы лекарственных форм.
¶Структура и свойства
Основная цепь декстрана состоит из глюкозных остатков, соединённых α(1→6)-гликозидными связями — такой тип связи придаёт полимеру высокую подвижность цепи и хорошую растворимость в воде. От 5 до 10 % глюкозных звеньев образуют точки ветвления через α(1→3)-связи, от которых отходят боковые цепи различной длины. Степень разветвлённости определяет физико-химические свойства полимера: чем больше ветвей, тем ниже вязкость раствора и меньше удельное сопротивление течению.
Молекулярная масса природных декстранов может достигать миллиардов дальтон, однако для практических целей полимер фракционируют или синтезируют контролируемо, получая продукты с массой от 1000 до 90 000 Да. По молекулярной массе различают:
- Низкомолекулярные декстраны (1000–10 000 Да) — проникают через почечный фильтр, быстро выводятся из организма;
- Среднемолекулярные декстраны (20 000–40 000 Да) — используются как плазмозаменители;
- Высокомолекулярные декстраны (60 000–90 000 Да и выше) — обладают выраженными коллоидно-осмотическими свойствами, применяются для восполнения объёма циркулирующей крови.
Декстраны химически инертны, биологически совместимы, не обладают антигенными свойствами в значительной степени, хотя у части пациентов возможны аллергические реакции. Водные растворы декстрана стерилизуют автоклавированием.
¶История открытия
Декстран был впервые описан в 1814 году французским химиком Ансельмом Пайеном, который обнаружил сладкий полисахарид в бродящем соке свёклы. В 1874 году немецкий ботаник Вильгельм Томе доказал, что декстран продуцируют бактерии, а не растения. В 1940-х годах шведские учёные Бьорн Ингельман и Арне Тиселиус установили структуру декстрана и разработали методы его получения из культур Leuconostoc. В годы Второй мировой войны и сразу после неё декстран стал одним из первых эффективных плазмозаменителей — его производство было налажено в Швеции, Великобритании и США.
¶Производство
Промышленный синтез декстрана основан на ферментативной реакции, катализируемой ферментом декстрансукразой. В качестве субстрата используется сахароза, которую бактерии Leuconostoc mesenteroides превращают в декстран с выделением фруктозы. Процесс ведут в ферментаторах при контролируемых температуре, pH и времени реакции, что позволяет управлять молекулярной массой продукта. Полученный полимер очищают от белков, низкомолекулярных примесей и фруктозы, затем фракционируют по размеру методами ультрафильтрации или растворения в органических растворителях.
В России декстран производится на нескольких фармацевтических предприятиях; крупнейшим отечественным производством плазмозаменителей на основе декстрана исторически являлся завод в подмосковном Сергиевом Посаде.
¶Медицинское применение
¶Плазмозамещающие растворы
Основная медицинская область применения декстрана — восполнение объёма циркулирующей крови при гиповолемии, вызванной кровопотерей, травмой, ожогами или шоком. Растворы декстрана с молекулярной массой 40 000 и 70 000 Да (в международной номенклатуре — декстран-40 и декстран-70) вводят внутривенно. Декстран-40 улучшает микроциркуляцию за счёт снижения агрегации эритроцитов и вязкости крови, тогда как декстран-70 обладает более выраженным коллоидно-осмотическим эффектом и дольше удерживается в сосудистом русле.
¶Антикоагулянтные свойства
Декстраны проявляют умеренный антикоагулянтный эффект, связанный с ингибированием агрегации тромбоцитов и снижением концентрации факторов свёртывания. В клинической практике это свойство используется для профилактики тромбозов после хирургических вмешательств.
¶Прочие применения
Декстран-сульфат — сульфатированный производное декстрана — применяется как гиполипидемическое средство и входит в состав некоторых лекарственных форм. Декстраны используются в офтальмологии в составе увлажняющих капель для глаз. В биохимии и молекулярной биологии декстран-агарозные и декстран-сепарозные гели применяются в размерно-исключающей хроматографии для разделения белков и нуклеиновых кислот. Декстран также служит криопротектором при замораживании клеток и тканей.
¶Применение в научных исследованиях
В физиологии кровообращения декстраны с меченой флуоресцентными метками используются для измерения проницаемости сосудов и объёма внеклеточного пространства. В фармакокинетике декстраны применяются как маркеры для определения объёма распределения и скорости клубочковой фильтрации.
¶Побочные эффекты
Возможные нежелательные реакции включают анафилактические реакции (встречаются у 0,01–0,1 % пациентов), нарушения свёртываемости крови, интерстициальные отёки лёгких при передозировке, а также ложное повышение уровня глюкозы в крови при использовании некоторых методов анализа. Введение декстранов требует контроля гемодинамики и функции почек.
¶Источники
- Государственная фармакопея РФ, монография «Декстран»
- Т. С. Лебедева, «Плазмозамещающие и кровезамещающие растворы», Москва
- J. R. De Belder, «Dextran», Encyclopedia of Polymer Science and Technology
- Ф. Клейтон, «Биохимия полисахаридов», пер. с англ.