Trasportatori artificiali di ossigeno

Il trasporto artificiale dell'ossigeno è ottenibile inserendo nel sangue sostanze in grado di legare l'ossigeno e rilasciarlo nei tessuti come fanno i globuli rossi. Queste sostanze però non sono i globuli rossi ma bensì delle molecole di sintesi che presentano una particolare affinità con il gas tanto da poterlo trasportare nel sangue. Attualmente esistono tre tipi di trasportatori: a base emoglobinica, efaproxiral e i perfluoro-derivati. Tutti questi farmaci presentano diversi rischi ed hanno notevoli effetti collaterali.

Gli effetti collaterali dei trasportatori artificiali di ossigeno variano significativamente, e comprendono:

• febbre
• riduzione del numero di piastrine,
• ipertensione, causata dall'incremento del volume ematico e dal maggiore contenuto d'ossigeno
• vasocostrizione, in seguito all'inibizione della vasodilatazione generata dall'ossido nitrico
• irritabilità gastrointestinale, a causa del maggiore tono della muscolatura liscia viscerale e degli sfinteri
• riduzione dell'apporto di ossigeno ai tessuti
• danni renali, a causa del riversamento delle sostanze nei reni
• sovraccarico di ferro, causato dalla lisi dell'emoglobina instabile,
• possibilità di contrarre infezioni in seguiti all'uso di sostanze biologiche non sterilizzate
• Comparsa di edemi, in seguito alla somministrazione di trasportatori artificiali di ossigeno, potrebbe determinarsi un'elevata pressione periferica e polmonare con rischio di comparsa di edemi

La breve emivita di queste molecole indica che deve essere infusa al momento della necessità per trarre beneficio.

L'uso di questi composti è vietato dal regolamento anti-doping in quanto l'incremento del trasporto di ossigeno permette a d un atleta di avere maggiore resistenza aerobica, migliorando VO2max, capacità lattacide, disponibilità energetiche e prestazioni di natura aerobica. Risultano pertanto utili in tutti gli sport di endurance.

Trasportatori a base di emoglobina

I trasportatori a base emoglobinica di prima generazione sono stati realizzati utilizzando l'emoglobina estratta dai globuli rossi. Tale tipo di tecnica è risultata poco praticabile, perché la molecola di emoglobina è costituita da 4 sub-unità (un tetramero) ed una volta infusa nel sangue si divide in due dimeri con conseguente diminuzione della capacità di legare l'O2. Inoltre, tale forma molecolare, risulta tossica per i reni e crea numerosi problemi di carattere biochimico.
I trasportatori a base di emoglobinica successivi sono stati realizzati attraverso la produzione di emoglobina modificata mediante tecniche genetiche di DNA ricombinante. L'emoglobina ottenuta viene trattata in modo da formare una poliemoglobina coniugata con polimeri che ne aumentano la stabilità.

I trasportatori a base di emoglobina possono aumentare la pressione sanguigna, diminuire la gittata cardiaca, causare malessere, dolori addominali, produrre emoglobinuria e tossicità renale. è possibile inoltre che l'emoglobina esogena aumenti le concentrazioni di O₂ libero,producendo ROS (specie reattive dell'ossigeno), radicali liberi in grado di danneggiare le macromolecole biologiche.

Infine, i trasportatori di ossigeno a base di emoglobina riducono la vasodilatazione mediata dall'ossido nitrico in arteriole e capillari. Altri effetti avversi sono manifestazioni gastrointestinali con aumento del tono degli sfinteri intestinali, marcata flatulenza e meteorismo. La tossicità renale, indotta dalla filtrazione dell'emoglobina può determinare necrosi dei tubuli e rappresenta una reazione avversa potenzialmente fatale. Inoltre, i prodotti ematici derivati da emoglobina di origine umana o bovina possono contenere agenti infettivi, specialmente virus, o innescare reazioni immunologiche nel ricevente.

Efaproxiral

L'efaproxiral è una forma di emoglobina sintetica usata in associazione con la radioterapia e con i chemioterapici per la sua proprietà di aumentare la capacità dell'emoglobina di trasportare ossigeno. Viene utilizzata nella cura di tumori che affliggono tessuti scarsamente ossigenati. La sua azione si esplica riducendo l'ipossia tessutale cui ne segue una ridotta espressione di HIF1.
Questa caratteristica permette anche di migliorare le prestazioni atletiche in esercizi di tipo aerobico. Per questo motivo questa sostanza è stato inserito dalla World Anti-Doping Agency nella lista dei prodotti vietati.

I Perfluoroderivati

Si tratta di sostanze con elevata affinità con i gas, pertanto hanno la capacità di trasportare notevoli volumi dei gas respirati (incluso l'ossigeno) nei liquidi. Messi a punto negli anni '70, sono prodotti tuttora allo stato sperimentale.

I perfluoroderivati presentano una elevata affinità con l'O₂, tale da consentire concentrazioni di ossigeno solubilizzato nel sangue 50 maggiori rispetto a quelle presenti normalmente. Queste sostanze si legano a molecole lipidiche. Tale combinazione in soluzione acquosa dà origine ad una emulsione costituita da particelle molto piccole che possono essere infuse.
Gli effetti avversi associati all'uso di perfluorocarburi comprendono sintomi influenzali come febbre e mialgie. I perfluorocarburi sono stati anche correlati a congestione epatica o splenica, con conseguente insufficienza dell'organo e compromissione dei meccanismi di difesa immunitaria.