Brevet FR2042381A1 — publié le 19710212

i 2042381 La présente invention concerne de nouveaux produits de remplacement du plasma sanguin du type gélatine et plus particulièrement une solution contenant de la gélatine et un dérivé non toxique d'hydrate de carbone capable de produire des ions bicarbonate pour le tamponnage des 5 fluides de l'organisme (et pour contrecarrer ainsi l'acidose) ets éventuellement, des ions sodium, potassium, chlorure, calcium et/ou magnésium à une concentration physiologique qui ne perturbe pas l'équilibre normal des fluides de l'organisme. Le plasma sanguin est la portion fluide du sang en circu-10 lation et comprend une solution aqueuse contenant les protéines du sérum, des sels minéraux et des substances-tampons (électrolytes) du glucose et du fibrinogène. Il est. bien connu d'utiliser le plasma sanguin pour remplacer les pertes de sang afin de maintenir le volume sanguin dans les états de choc et analogues et pour d'autres applications médicales. 15 Les problèmes qui se présentent dans la préparation et 1$ stockage du plasma sanguins en particulier la transmission de l'hépatite, et pour l'utilisation potentielle d'urgence à grande échelle ont provoqué de nombreuses recherches dans laa imiaes au point des succédanés de plasma à base de produits non sanguins. Ces succédanés sont généralement à base de 20 polymères colloïdaux, tels que polyvinylpyrrolidone, dextrane ou gélatine, afin d'approcher les propriétés physiques des protéines du sérum dissoutes ou dispersées dans une solution saline isotonique. Il semble que la gélatine soit le colloïde de choix. C'est une protéine comme la sérum-albumine, c'est-à-dire d'origine animale, non antigénique, chargée négativement, -àrânion 25 tamponnant et qui se combine avec les cations. La gélatine est une protéine dérivée composée de divers aminoâcides reliés par les groupes amino et carbonyle-raisins, de manlèœ.-àidonner la liaison peptidique classique. Le poids moléculaire de la gélatine est caractéristique et élevé (les valeurs du poids moléculaire moyen varient 30 d'environ 10.000 à 100.000) et il est sensiblement hétérogène pour un type ou qualité donné. La gélatine est composée de molécules de types asymétrique ou en bâtonnets, résultant de l'hydrolyse des chaînes longues des résidus de polypeptide dans le tissu conjonctif blanc. L'expérience a montré que 1'hydrolyse primaire du collagène a lieu à intervalles sur des sites réac-35 tifs de ces chaînes pour-produire une molécule idéale,de. géla.tine apparentée non dégradée. Ceci se poursuit à un degré variable dans une hydrolyse secondaire à intervalles statistiques sur les liaisons moins réactives de la 70 15529 2042381 2 molécule idéale de gélatine. Ceci explique comment la réaction de dégradation est resp onsable du schéma moléculaire hétérogène aléatoire d'un échantillon particulier de gélatine. L'asymétrie de la molécule de gélatine donne donc, avec le 5 schéma moléculaire hétérogène, les propriétés intrinsèques de formation de gel et viscosité aux solutions de gélatine préparées pour l'administration intraveineuse. Oh a montré que les diverses dimensions moléculaires n'inter-, viennent pas uniformément dans la circulation et ne soijt pas conservées avec un égal degré d'efficacité. 10 On admet généralement que les protéines de la gélatine sont des électrolytes amphotères vrais, dont l'ionisation et les propriétés physicochimiques dépendent du pH de leurs solutions. De même, chaque protéine constituant la gélatine a un point isoélectrique défini auquel l'ionisation et, par conséquent, la réactivité physique et chimique, est minimale. Certaines 15 de ces propriétés qui présentent une influence minimale au point isoélectrique comprennent la solubilité, la viscosité, la pression osmotique colloïdale et l'activité chimique. Ainsi, la pression osmotique colloïdale d'une solution de gélatine est minimale au point isoélectrique. Comme le point isoélectrique ' de la gélatine est influencé par les proportions relatives des groupes amino 20 et carboxy libres qui fournissent les groupes ioniques réactifs de la protéine, toute modification dans leurs proportions fait varier sensiblement les pro- r' priétés physico-chimiques. La gélatine proprement dite (stérilisée et débarrassée de substances pyrogènes et antigènes) a déjà été utilisée comme produit de remplacement' du *•'*: 25 plasma sanguin, mais elle a soulevé certains problèmes, en particulier pour sa conservation , car elle se gélifie à la température ambiante. Ceci a conduit à d'autres composés dérivés de la gélatine qui permettent de pallier notamment ces inconvénients. On prépare l'oxypolygélatine par polymérisation de la gélatine 30 avec le glyoxal et oxydation par H2Q2. On obtient un autre dérivé par copulation des polypeptides avec un diisocyanate. On obtient une gélatine fluide modifiée en faisant réagir la gélatine (ayant de préférence une gamme de poids moléculaires d'environ 15 000 à 36 000) avec l'anhydride succinique, citraconique, itaconique, aconitique ou maléique ou le chlorure de succinyle 35 ou de fumaryle, comme décrit dans le brevet français n° 1 291 502.' Tous ces dérivés de gélatine ont été introduits dans le courant sanguin directement en solution saline isotonique. n » X '% • 70 15529 3 2042381 Les gélatines actuellement disponibles sont diluées dans des solutions dépourvues d'ions bicarbonate ou de l'un de ses précurseurs et ne contiennent pas de quantité physiologique d'électrolytes. Par suite, si on administre les gélatines liquides actuellement disponibles en grandes 5 quantités après une perte de sang importante, ou pour le traitement d'un état de choc, elles ne corrigent pas l'acidose qui accompagne ces états et peuvent même le faire empirer par dilution ultérieure des réserves épuisées de substances-tampons des fluides de l'organisme. Elles peuvent même produire dans les fluides de l'organisme des concentrations anormales en ions sodium, 10 chlorure ou calcium. En conséquence;, il peut se produire une dégradation de la fonction rénale et du débit urinaire ou de la fonction cardiovasculaire ou du mécanisme de coagulation. L'invention a donc pour objet un produit de remplacement amélioré du plasma sanguin du type de la gélatine qui corrige, lorsqu'on 15 l'utilise, les effets d'acidose et qui évite éventuellement les anomalies électrolytiques dans les fluides de l'organisme. La demanderesse a découvert selon l'invention que tout succédané du plasma doit contenir, en plus d'une fraction colloïdale qui remplace la fraction de protéine du plasma, une fraction qui remplace (ou 20 qui au moins n'affecte pas de façon défavorable) la fraction cristalloïde du plasma. La concentration en cristalloïdes3dans lesquels la gélatine est diluée, doit s'approcher de celle du plasma normal. Un constituant extrêmement important de la fraction de cristalloïde est une substance qui peut agir comme un tampon (comme l'ion bicarbonate dans le plasma) et,si on le 25 désire, comme un substrat, par exemple pour la production d'énergie (tel -que glucose ou fructose). Il est également souhaitable de maintenir une concentration normale des électrolytes essentiels du plasma sanguin dans les solutions de gélatine. La demanderesse a en outre découvert que n'importe quel 30 dérivé non toxique d'hydrate de carbone métabolisé en et H^O produit des ions bicarbonate qui tamponnent les fluides de l'organisme. Le dérivé préféré selon l'invention est le lactate; mais on peut utiliser un acétate - ou un gluconate. Ils ont un effet d'économie des protéines chez l'humain à 35 jeun normal, à des degrés divers, outre leur activité de titrâtion et leur contribution au bilan calorique. Le glucose^ le fructose ou leurs mélanges peuvent, être ajoutés pour une plus faible activité de titration, mais une plus grande contribution calorique. 70 15529 4 2042381 La demanderesse a également découvert qu'il est souhaitable de maintenir un équilibre ■é'iéctxoly.tique de la solution de la gélatine aussi voisin que possible de celui du plasma sanguin normal. Bien entendu, certaines solutions actuellement disponibles contiennent des concentrations normalement 5 élevées de chlorures ou de calcium et des concentrations anormalement faibles de potassium. Une teneur relativement élevée en calcium peut agir sur les mécanismes de coagulation, une teneur élevée en chlorure peut produire davantage d'acidose et une faible teneur en potassium agit de façon défavorable sur la fonction cardiovasculaire. Les ions minéraux les plus Importants 10 sont les ions sodium, potassium, chlorure, magnésium et calcium, mais on peut aussi contrôler la concentration d'autres ions. La gélatine préférée selon l'invention est la gélatine fluide modifiée décrite dans le brevet français n° 1.291.502. Elle est stable aux changements de température (c'est-à-dire qu'elle reste liquide), facile à 15 stériliser, reste inchangée après un stockage prolongé et elle a un poids moléculaire moyen compris dans l'intervalle de 15.000 à 36.000. Cette gélatines qui contient (dans sa forme technique) environ 1 milliéquivalent de sodium par gramme, est une solution aqueuse à 0,5-6% et elle est complétée de manière à contenir un dérivé non toxique d'hydrate de carbone, tel qu'un 20 lactate, un acétate ou un gluconate, capable de produire 20 à 60 milli-équivalents d'ions bicarbonate par litre lors des transfusions dans les fluides de l'organisme. Si on le désire, il est très souhaitable que Les concentrations finales en électrolytes soient 3s suivantes ; 25 ions sodium 135-155 milliéquivalents/litre ions potassium 3- 5 " " ions chlorure 90-110 " " Dans certains cas, il peut être souhaitable qu'elle contienne 2 à 4 milli-30 équivalents d'ions magnésium et/ou 3-5 milliéquivalents d'ions calcium par litre. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. Cet exemple illustre la technique utilisée pour la préparation d'un succédané de plasma sanguin à base de la gélatine fluide modifiée 35 préparée selon le brevet français mentionné ci-dessus. 70 15529 5 2042381 EXEMPLE On .prépare un produit de remplacement du plasma sanguin de composition suivante : 10 Gélatine fluide modifiée (contenant 23 mg ou 1 mill l'équivalent de sodium par gramme) Chlorure de sodium Chlorure de potassium Chlorure de magnésium Lactate de sodium Eau distillée 30 g 5S38 g Os 37 g 0,14 g 3,36 g 1000 ml Cette solution donne les concentrations ioniques ou en gramme par litre indiquées dans la colonne 1 du tableau 1 ci-après; les autres 15 colonnes sont modifiées. TABLEAU I 20 25 1 2 3 4 5 6 Gélatine, g 30 30 30 15 20 40 Glucose, g 0 30 0 0 0 0 Sodium, milliéquivalent 152 152 135 140 145 150 Potassium, " 5 5 3 3 5 4 Magnésium, " 3 3 0 4 4 2 Calcium, " 0 0 5 0 0 3 Chlorure, " 100 100 93 100 110 99 Acétate, " 0 0 0 33 0 20 Lactate, " 30 30 20 0 0 0 Gluconate, " 0 0 0 0 24 0 30 Toutes les solutions indiquées ci-dessus se révèlent efficaces comme produits de remplacement du plasma sanguin. Pour préparer un lot plus important, on utilise la succinyl-gélatine décrite dans le brevet français mentionné ci«dessuss qui contient 35 de grandes quantités d'eau et des résidus du chlorure de sodium qui sont utilisés dans sa préparation. Par exemple, on ajoute 20 litres d'eau à 70 kg de ce lot de succinyl-gélatine. On maintient la température à 55°C. On ajoute 70 15529 6 2042381 au mélange ci-dessus 9 litres d'une solution à 407» de soude caustique et 150 litres d'eau et on ajuste enfin le pH de cette solution à 7,2. On détermine la composition de cette solution de la manière suivante : 5 a. Mesure de la concentration en gélatine fluide modifiée;; On trouve que la quantité.de gélatine dans la solution est égale à 27.000 g et permet la préparation de 900 litres d'une solution à 3% de gélatine fluide modifiée., b. Mesure de la concentration en chlorure de sodium. 10 On trouve que la quantité de chlorure de sodium dans la solution est égale à 5.604 g. On ajoute à ce milieu les quantités suivantes de sels : Lactate de sodium 3.024 g 15 Chlôrure de magnésium 128,7 g Chlorure de potassium 335,7 g On ajoute ensuite 239,8 g de chlorure de sodium pour obtenir une concentration finale en chlorure égale à 100 milliéquivalents/litre; on 20 ajuste le volume à 900 litres par addition d'eau. On filtre cette solution, 2 on la conditionne, on la stérilise, par exemple à l'autoclave sous 1,05 kg/cm pendant 15 à 20 mn. On administre cette solution de gélatine fluide modifiée à 12 chiens (2 sont morts pendant la saignée) pour remplacer 45 à 60% de leur 25 perte de volume sanguin par suite d'hémorragies massives et rapides. Cette solution se révèle expérimentalement un succédané satisfaisant pour le plasma sanguin dans le traitement d'urgence de la perte de sang aiguë et massive. On peut voir qù'après la transfusion avec cette solution de gélatine tous les facteurs ci-dessus tendent à revenir 30 à leur valeur normale. TABLEAU II Effets du remplacement du volume sanguin par la gélatine fltfide selon l'invention après l'hémorragie che2 12 chiens. 35 Temps de saignée, mn 5,6. ■■ 0,5 Temps de transfusion, mn " 9,8 - ls4 Volume sanguin, ml 2462 ^ 74 Perte de sang, 7° 47,3 - 1,6 70 15529 P .y 7 2042381 TABLEAU II (Suite) Effets de remplacement du volume sanguin par la gélatine fluide selon l'invention après l'hémorragie chez 12 chiens. Pression, mm Hg + Avant saignée 146 ^ 6 5 - Après saignée 19 ^ 3 Après transfusion 126 - 4 Rythme cardiaque + Avant saignée 178 - 8 Après saignée t 124 ^ 12 Après transfusion 135 - 5 pH artériel Avant saignée 7,38-0,03 10 Après saignée 7,36 ^ 0,02 Après transfusion 7,30 - 0,03 Pression de artérielle(mm Hg) Avant saignée 39-3 Après saignée 30 ^ 5 Après transfusion 36-4 + Bicarbonate (milliéquivalent/litre) Avant saignée 19,5 ^ 2,3 15 Après saignée 15,2 ^ 3,2 Après transfusion 17,1 - 2,8 Comme le montre le tableau HT. ci'-annexé:;. on administre également cette solution en quantités de 1 à 3 litres à 50 patients lors d'interven-20 tions chirurgicales pour augmenter ou conserver le volume sanguin. Cette solution est bien tolérée dans tous les cas.Les concentrations de potassium, sodium et protéines dans le plasma, ainsi que d'itématocrite, restent .dans un intervalle normal. En outre, la diurèse est bien maintenue. Les études in vivo et 25 in vitro indiquent que les mécanismes de coagulation ne sont pas perturbés. Le temps de coagulation, mesuré par le procédé de Howell dans des tubes normaux et siliconés, et les thromboélastogrammes, restent dans des limites normales, in vivo, et in vitro après dilution de 5 parties de sang dans 2 parties de cette gélatine fluide. On vérifie également que cette solution 30 de gélatine fluide, comme on l'a déjà observé pour d'autres prélablement utilisées, n'interfère pas avec le grape sanguin. On effectue une étude de la tolérance rénale et hépatique chez l'homme par infusion de 1 litre de solution en 2 heures,et analyses sanguine et urinaire appropriées,qui sont toutes dans les intervalles normaux. y* 35 La demanderesse a préparé et étudié par des procédés semblables à ceux décrits ci-dessus d'autres produits de remplacement du plasma sanguin, à savoir : 70 15529 8 2042381 a. en remplaçant la succinyl-gélatine par l'oxypolygélatine et les produits de copulation des polypeptides avec les diisocyanates, b. par remplacement du lactate par le citrate,et c. par addition de glucose ou de fructose en quantité de 1 à 5%. 5 Les résultats obtenus avec ces: différentes formes sont semblables à ceux décrits ci-dessus. Ces solutions sont toujours bien tolérées et ne perturbent pas l'équilibre acide-base ou ionique des fluides de l'organisme. Les changements provoqués dans la concentration du dérivé de gélatine ou des électrolytes dans la gamme décrite ci-dessus n'ont aucun effet défavo-10 rable. 70 15529 9 2042381 REVEND ICAT IONS 1. Produit de remplacement du plasma sanguin, caractérisé en ce qu'il comprend une solution aqueuse de gélatine ou d'un dérivé de gélatine et un dérivé non toxique d'hydrate de carbone capable de produire des ions bicarbonate dans les fluides de l'organisme. 5 2. Plasma selon la revendication i, caractérisé-en ce qu'il comprend en outre des concentrations physiologiques des ions minéraux sanguins. 3. Plasma selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dérivé de gélatine est choisi parmi l'oxypolygélatine, les produits 10 de copulation des polypeptides avec un diisocyanate ou la gélatine fluide modifiée. 4. Plasma selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite gélatine est en solution aqueuse à 0S 5-6% et ledit dérivé d'hydrate de carbone est un composé choisi parmi les 15 lactates, les acétates, les gluconates et les citrates, en quantité suffisante pour produire 20 à 60 milliéquivalents d'ions bicarbonate dans les fluides de l'organisme, par litre de solution administrée. 5. Plasma selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient en outre 1 à 5% d'un composé ohoisi parmi 20 le glucose, le fructose et leurs mélanges. 6. Plasma selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il contient en outre des concentrations physiologiques d'ions sodium, potassium et chlorure. 7. Plasma selon la revendication 6, caractérisé en ce que la 25 concentration ionique par litre est de 135 à 155 milliéquivalents d'ions sodium, 3 à 5 milliéquivalents d'ions potassium et 90 à 110 milliéquivalents d'ions chlorure. 8. Plasma selon la revendication 7S caractérisé en ce qu'il contient en outre 2 à 4 milliéquivalents d'ions magnésium par litre. 30 9. Plasma selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il contient 3 à 5 milliéquivalents d'ions calcium par litre;j 10. Plasma selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit dérivé d'hydrate de carbone est un lactate. 70 15529 10 2042381 11. Plasma selon, l'une quelconque des revendications là 10, caractérisé en ce que ledit composé de gélatine est une gélatine fluide modifiée. 12. Plasma selon la revendication 11, caractérisé en ce que 5 ledit composé de gélatine est un produit de réaction d'une gélatine ayant un poids moléculaire moyen de 15.000 à 36.000, avec l'anhydride succinique. 13. Procédé pour l'obtention d'un plasma sanguin de remplacément, caractérisé en ce que l'on mélange (a) une solution aqueuse de gélatine ou d'un dérivé de gélatine, (b) un dérivé non toxique d'hydrate de carbone 10 capable de produire des ions bicarbonate dans les fluides de l'organisme, et (c) des concentrations physiologiques d'ions minéraux sanguins. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la gélatine et les composés de gélatine sont choisis parmi l'oxypolygélatine, les produits de copulation de polypeptides avec un diisocyanate et la 15 gélatine fluide modifiée, et lesdits ions minéraux sont les ions sodium^ potassium, chlorure et magnésium. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite gélatine est en solution aqueuse à 0,5-6% et ledit dérivé d'hydrate de carbone est un composé choisi parmi les lactates, les acétates, les 20 gluconates et les citrates, en quantité suffisante pour produire 20 à 60 milliéquivalents d'ions bicarbonate danB les fluides de l'organisme, . par litre de solution administrée, et la concentration ionique par litre est de 135 à 155 milliéquivalents d'ions sodium, 3 à 5 milliéquivalents d'ions potassium et 90 à 110 milliéquivalents d'ions chlorure. 70 15529 PL. UNBJE TABLEAU III 2042381 Age Volume Etat ou intervention Na K Osm Hem Prot ÛLtres) B A B A B A B A B A 33 1 Ménisque 139 141 3,6 3,0 308 302 47 36 71 57 33 1 Ménisque 140 144 4,1 3,4 308 308 44 45 69 65 ±23 1 Ménisque 141 137 3,9. 3,6 280 265 59 57 77 71 40 1 Ménisque 140 140 3,8 3,2 302 318 45 41 73 24 1 Ménisque 140 142 4,0 3,5 318 318 51 45 77 65 21 1 Goitre 148 146 4,8 3,8 318 313 48 48 90 72 . 32 1 Cholécystectomie 44 . 43 80 76 31 1 Cholécystectomie 145 3,2 318 40 76 -'-20 1 Lithiase uretérale 144 138 4,3 3,9 313 302 46 39 76 68 46 1 Cholécystectomie 142 150 3,4 3,9 318 302 48 ■43 68 38 1 Gastrectomie 139 127 5,0 3,7 302 53 43 76 61 21 1 Commotion 146 3,4 302 324 47 39 61 32 1 Neuro.lyse cubitale 145 145 4,1 3,S 340 308 52 45 73 69 20 1 Ostéosynthèse de l'avant bras 134 139 4,0 3,2 318 313 49 42 76 68 ±56 1 Cholécystectomie 150 143 3,4 3,0 318 346 43 30 72 65 52 1 Splénectomie 132 132 4,8 4,1 308 308 42 38 61 50 19 1 Luxation de l'épaule 135 134 3,7 3,6 .314 302 44 40 63 61 26 1 Paneréatectomie 147 140 3,5 4,0 308 313 41 33 67 61 55 1 Cholécystectomie 146 148 3,6 4,0 335 318 44. 39 72 68 22 1 Hernie inguinale 148 150 3,4 3,8 318 313 42 37 68 68 34 1 Résection de 2 orteils 150 154 3,2 3,9 318 330 48 50 68 68 20 1 Lithiase uretérale 140 136 4,4 5,1 302 302 42 42 65 65 29 1 Tibioplastie 137 148 3,7 4,8 308 308 49 46 76 72 29 1 Dissection de l'aisselle 141 146 4,0 4,4 302 313 49 40 72 65 52 1 Cholécystectomie 148 148 4,8 3,^5 308 313 43 38 50 72 50 1 Gastrectomie 140 141 5,0 4,5 308 313 52 44 72 68 63 1 Hernie hiatale 144 142 3,9 3,9 302 302 45 41 76 68 20 1 Luxation de 11 épaule -146 150 4,3 4,7. 313 313 54 54 46 1 Lithiase rénale 150 136 4,8 4,0 335 292 54 32 65 60 1 Lithiase rénale 125 132 3,8 4,3 51 41 65 63 ±50 1 Hernie vésicale 142 140 5,0 3,7 313 292 51 44 76 61 33 1 Ménisque 144 146 4,4 3,8 313 324 48 45 70 76 24 1 Laminectomie 148 148 4,2 3,8 324 324 46 39 57 61 15 1 Synovectotaie 148 5,5 308 40 50 26 1 Laminectomie 148 148 4,5 3,7 330 313 47 42 61 50 20 1,2 Luxation de 11 épaule Luxation de 1'épaule 142 148 4,5 4,0 302 286" 48 36 20 1,3 142 148 4,5 4,0 302 286 48 36 42 1,3 Cholécystectomie 142 145 4,6 4,2 308 313 48 38 69 51 33 1,5 Résection de la 1ère cQte 292 318 46 40 73 63 32 1,5 Ulcère duodénal 142 148 4,0 4,1 313 318 40 39 57 50 20 1,5 Exploration du plexus 148 4,2 302 38 72 31 1,5 Néphrectomie 148 148 4,0 3,8 313 313 kl 36 76' 72 25 1,5 Néphrectomie 145 139 3,4 3,7 325 292 45 43 65 65 49 2 Uretérotomie 140 3,5 308 313 i+1 41 43 2 Ulcère peptique 145 148 3,9 4,8 308 330 U 33 87 19 2 Sténose uretérale 133 142 4,3 4,5 302 313 i7 38 73 65 30 2 Biopsie du tibia 140 144 4,8 4,6 302 308 M 34 76 61 20 2 Ostéosynthèse 143 139 4,7 5,3 330 313 i6 35 22 2 Arthrodèse de la cheville 140 138 4,8 4,4 313 308 i8 38 31 3 Lithiase rénale 142 4,2 302 318 52 45 '* = Femmes (3 seulement) Osm = Osmolarité, en milliosmoles B = Avant infusion Hem = Hématocrite, "L A = Après infusion Prot = Protéines, g/1 de plasma Na et K, m. éq./litre.