L'emoglobina rappresenta, ai fini cui è preposta, un sistema superiore ad ogni altro, essendo capace di legare con legami reversibili una notevole quantità di ossigeno molecolare nei polmoni per liberarne gran parte a livello tissutale.

Per sostituirne tale capacità, sono state studiate due classi principali di sostanze:

a.     sostituti di sintesi; (emulsioni di idrocarburi fluorurati o perfluorocomposti);

b.     sostituti biologici; (soluzioni emoglobiniche ottenute mediante lisi delle emazie lavate e private degli stromi o “stroma free hemoglobin”).

Perfluorocomposti (PFC)

I perfluorocomposti sono degli idrocarburi alogenati con fluoro, inerti dal punto di vista biologico. A differenza dell'emoglobina, trasportano l'ossigeno e l'anidride carbonica come gas disciolti allo stato fisico. L'avidità per l’ossigeno (alla stessa tensione possono portarne tre volte la quantità trasportata dall'emoglobina) ne rappresenta anche il principale ostacolo all’uso clinico, dal momento che impedisce una corretta cessione di ossigeno ai tessuti.

I principali vantaggi dei PFC sono riassumibili nei seguenti punti:

• non possedendo capacità antigeniche, non richiedono prove crociate pretrasfusionali;

• essendo di origine sintetica, non trasportano malattie infettive trasmissibili;

• possedendo una viscosità più bassa di quella del sangue, garantiscono un più rapido flusso e, conseguentemente, un minore sforzo cardiaco;

• grazie alla bassa viscosità e alla dimensione estremamente piccola delle particelle (70-100 volte inferiori a quella dei globuli rossi) raggiungono più facilmente aree ipossiche, riuscendo a penetrare in tessuti ischemici per occlusioni vascolari, come nell'infarto del miocardio, nell'ischemia cerebrale etc;

• possono essere usati anche in casi di avvelenamento da ossido di carbonio, in quanto possono trasportare e cedere ossigeno ai tessuti in presenza di concentrazioni letali di CO.

Naturalmente i PFC presentano anche degli svantaggi, tra i quali  i principali sono: 

• non riuscendo ad estrarre dall'aria l'ossigeno in modo preferenziale come l'emoglobina, la quantità di gas in soluzione nei PFC non potrà che essere in equilibrio con quella dell'atmosfera; questo fa sì che, nella terapia con i PFC, occorra somministrare anche una certa percentuale di ossigeno, esponendo il paziente al rischio della tossicità per tale gas;

• essendo rimossi dal sistema-reticolo-endoteliale, questo può risultare bloccato quando sono trasfusi in grande quantità.

Nonostante la presenza di tali svantaggi non ancora risolti, abbia consigliato diverse farmacopee nazionali a non approvarne l'uso clinico, in letteratura sono riportati diversi casi di utilizzazione sperimentale dei PFC delle generazioni più recenti nella patologia tumorale, nella terapia d'urgenza dell’avvelenamento da CO, in casi di ischemie cerebrali e cardiache (fino all'infarto miocardico, per la perfusione di organi isolati, interventi chirurgici ed emodiluizione, come mezzo di contrasto selettivo (elevata radiodensità a livello del fegato e della milza).

Soluzioni di emoglobina

Le soluzioni di emoglobina ottenuta per lisi da globuli rossi lavati sono i principali sostituti biologici della capacità ossiforetica attualmente allo studio.

I principali parametri da controllare nelle soluzioni di emoglobina sono:

• la potenziale tossicità renale;

• la potenziale assenza di antigenicità;

• l'interferenza sul meccanismo della coagulazione;

• l'effetto sul sistema reticolo-endoteliale.

Per quanto riguarda le soluzioni di origine umana, gli effetti collaterali verso i quali oggi si cerca una soluzione non sono più quelli dovuti a pirogeni ed alle reazioni post-trasfusionali, poiché l'obbiettivo di una drastica riduzione della nefrotossicità dovuta agli agenti stromali è stato raggiunto, ma a quelli legati alla produzione di un composto puro, cioè privo di residui liberi e con la migliore modificazione molecolare.

Gli effetti collaterali sono: vasocostrizione portata dall'Hb libera, che si pensa inattivi e leghi NO (in tal modo si inibisce la vasodilatazione mediata da NO); accumulo dei prodotti emici liberi, tossici per le cellule epiteliali renali; possibili infezioni batteriche dovute ad accumulo di eme e Fe liberi che fungono da substrato per la crescita batterica; formazione di radicali liberi.

Sono stati condotti in questi ultimi anni vari studi clinici, oltre a quelli pre-clinici, su modello animale. I risultati ottenuti su vari gruppi di pazienti trasfusi con Poli-SHb sono stati decisamente incoraggianti.

Attualmente la SHb si ottiene partendo da eritrociti scaduti nei Servizi Trasfusionali.

Dal momento che questa fonte di approvvigionamento è assai scarsa (rarissime sacche di sangue conservate nei Centri Trasfusionali arrivano a scadenza), la ricerca si sta indirizzando verso l’Hb bovina, che nella sperimentazione animale sembra essere addirittura più efficace di quella umana nella cessione di O ai tessuti. Per quanto riguarda questa SHb, sono stati già effettuati vari studi clinici su diversi gruppi di pazienti fra cui portatori di HbS. I risultati della fase I/II sono di buona tolleranza al prodotto e di nessuna complicazione clinica.

Attualmente si sta infine provando a "stabilizzare" la SFH con la costruzione di membrane artificiali biodegradabili, ottenute da un emolisato di fosfatidilcolina e colesterolo; si producono delle sferule di 2 micron di diametro, dette neoemociti, che sembrano presentare una maggiore capacità di conservazione.

Si può dire che a tuttoggi non si è ritrovato il sostituto ideale del sangue umano, dal momento che né PFC né SHb possono svolgere i molteplici ruoli che esso ricopre.

Il nuovo impulso che si sta dando alle ricerche su PFC e SHb  ha riaperto il capitolo trasfusionale, in quanto l’uso di questi prodotti in combinazione con la tecniche trasfusionali autologhe potrebbe ridurre l’esposizione del paziente alla trasfusione allogenica riducendo sempre più il rischio trasfusionale.