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Blutdurst

WASHINGTON, DC – In den meisten Industriestaaten können Patienten der Sicherheit von Bluttransfusionen vertrauen. Das Problem ist, dass es nicht immer leicht ist, den ständigen Nachschub sauberen Spenderblutes zu gewährleisten. Ist es möglich, ein für alle Mal einen ausreichenden Vorrat an sicherem Blut zu schaffen?

Die heutigen Blutvorräte wurden oft von Freiwilligen gespendet und können mit HIV und anderen Infektionsträgern verunreinigt sein. Und Spenderblut muss kalt gelagert werden und hält dann 28 Tage. Aufgrund der Angst vor Verunreinigung – und des Interesses des Militärs an haltbareren Vorräten – steht die Erforschung synthetischer Alternativen in der Medizin schon lang an erster Stelle.

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Die Idee der Verwendung von Blutersatz kam erstmals im 17. Jahrhundert auf und ist immer noch Gegenstand vieler Forschungen. Bei der Suche nach haltbarem, transportablem, umfassend verwendbarem Blutersatz wurden bereits viele Produkte entwickelt, die in Extremsituationen wie etwa auf dem Schlachtfeld die üblichen Bluttransfusionen ersetzen und damit die Transfusionsmedizin revolutionieren könnten.

Aber auch nach über drei Jahrzehnten aktiver Forschung konnte aufgrund tiefgreifender wissenschaftlicher Probleme noch kein klinisch geeignetes Produkt die behördliche Zulassung erlangen.

Blut ist ein komplizierter Mix aus Plasmaproteinen, roten Blutzellen, Blutplättchen und weiteren zellulären Bestandteilen. Diese Elemente erfüllen wichtige Funktionen wie den Transport von Sauerstoff, Nährstoffen und Immunoglobulinen (zur Infektionsabwehr) und regulieren den Wassergehalt, die Temperatur und den pH-Wert.

Im frühen zwanzigsten Jahrhundert begannen die Forscher mit der Untersuchung des Hämoglobins in den roten Blutkörperchen – des Proteins, das Sauerstoff aus den Atemwegen in den Rest des Körpers transportiert. Sie fanden heraus, dass freies Hämoglobin aus Menschen- oder Kuhblut oder auch aus genetisch veränderten Quellen, wenn es von alternden Zellen isoliert wird, verjüngt, chemisch stabilisiert und als Blut-„Ersatz“ injiziert werden kann, der Sauerstoff ebenso effektiv transportieren kann wie echte Blutzellen, aber nur für viel kürzere Zeit. (Fluorkohlenwasserstoff, ein synthetischer Blutersatz, der nicht auf Hämoglobin-Basis hergestellt wurde, hat sich als weniger effektiver Sauerstoffträger herausgestellt.)

Aber freies Hämoglobin kann den Körper völlig durcheinander bringen und zu Bluthochdruck, Herzstillstand und sogar zum Tod führen. Tatsächlich ist das Hämoglobin bei fast allen Lebewesen in roten Blutzellen eingekapselt, die den Körper vor den negativen Effekten des Proteins schützen (und gleichzeitig das Hämoglobin vor den Verdauungsenzymen des Körpers). Trotzdem glauben Experten, Produkte auf Hämoglobinbasis könnten dazu verwendet werden, das Leben von Traumapatienten zu retten und Patienten zu behandeln, die gespendetes Blut aus religiösen Gründen ablehnen (wie beispielsweise die Zeugen Jehovas).

Hämoglobin enthält Häme, chemische Bestandteile, die wiederum Eisen enthalten – ein Übergangsmetall, das oxidieren (rosten) kann. Außerhalb roter Blutzellen wird das „gute“ zweiwertige Eisen – die einzige Form, die Sauerstoff transportieren kann – unkontrolliert oxidiert und bildet eine „schlechte“ dreiwertige oder „hässliche“ vierwertige Form des Hämoglobins. Wird Hämoglobin dieser höheren Oxidationszustände in den Kreislauf eines Menschen gebracht, zerstört es sich nach einer Weile selbst und beschädigt Moleküle im umgebenden Gewebe.

Da diese bösartigen Formen von Hämoglobin innerhalb lebender Systeme schwer zu untersuchen sind, wurden sie von den Wissenschaftlern größtenteils ignoriert. Stattdessen beschäftigten sie sich mit Strategien, die verhindern, dass das injizierte Hämoglobin durch die Nieren gefiltert wird, dass es durch die Blutgefäßwände austritt und dass synthetisches Hämoglobin Stickoxid zerstört (ein Gas, das in der Blutbahn erzeugt wird, diese erweitert und den Blutfluss erhöht). Einige Forscher halten die Reaktion mit den Stickoxiden für am problematischsten, da sie den Blutdruck erhöht.

Aber bei der Suche nach Wegen, diese Oxidationsreaktionen unter Kontrolle zu halten, wurden Fortschritte gemacht. Wissenschaftler (auch solche in meinem Labor) haben erforscht, wie der Körper mit der gelegentlichen Freisetzung von Hämoglobin aus alternden roten Blutkörperchen und aus Zellen, die von Blutkrankheiten wie der hämolytischen Anämie befallen sind, umgeht. Sie fanden heraus, dass die erste Verteidigungslinie des Körpers gegen Hämoglobinoxidation in einem Reduktionsprozess besteht, in dem Moleküle wie Harnsäure oder Ascorbinsäure (Vitamin C) die Oxidation durch Reduktion des Eisens in einen schwächer oxidierenden Zustand verringern.

Weiterhin sind viele Blutproteine auf die Beseitigung von Hämoglobin oder seiner Bestandteile spezialisiert. Sie verringern seine Giftigkeit und reinigen es auf sichere Weise für die Weiterverarbeitung innerhalb spezialisierter Zellen, die Makrophagen genannt werden. Beispielsweise bindet sich Haptoglobin eng an Teile des Hämoglobins, und Hämopexin fängt die durch das Hämoglobin ausgestoßenen Häme ein. Einige aktuelle therapeutische Möglichkeiten bestehen darin, gemeinsam mit dem Hämoglobin Haptoglobin oder Vitamin C zu injizieren – Zusätze, die für die Entwicklung sicherer und effektiver Blutersatzstoffe vielversprechend sind.

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Auf diesen Fortschritten müssen die Wissenschaftler aufbauen. Sicherer Blutersatz und neue therapeutische Möglichkeiten, die die Effektivität von Bluttransfusionen steigern, würden die Behandlung in schwierigen Situationen deutlich verbessern. Letztlich könnten damit viele Leben gerettet werden.

Aus dem Englischen von Harald Eckhoff