突然的循环骤停(suddencirculatoryarrest)是常见的，在欧盟中发生率为 60/10000的居民。心肺复苏(CPR)包括胸外按摩，除颤，机械通气和药物 治疗，是已建立的治疗方式。然而，尽管在训练医务人员和潜在旁观者中越 来越多的努力，设备的改进和广泛的跨学科指导，但是CRP仍然是困难且 某种程度上即兴的任务。此外，关于存活和神经恢复的结果不尽如人意：在 经历医院CPR的患者中报道了死亡率>70％，其在医院外场景的比率高得 多。此外，在罕见的存活病例中，脑损伤是常见的。
Trummer等，TheJournalofThoracicandCardiovascularSurgery,May 2010,p.1325-1332报道了在延长时间段的心脏骤停后的成功复苏。根据该报 道，有可能在使用猪的动物模型中心脏骤停后长达15分钟后复苏。在该实 验中，使用Ringer溶液和肝素一起作为预充液(primingsolution)建立体外 血液循环。
本发明的目的是提供可以用于心脏骤停后的复苏过程中的保护液。期望 将损伤特别是脑中的损伤保持在尽可能低的水平。已经在许多病例中观察到 发生了脑部的实质性损伤，其中患者在心脏骤停后更长时间段后复苏。这样 的损伤具有人精神方面严重损害的影响，而这些患者无法恢复正常生活。
本文公开的保护液可以优选的用于复苏程序中，所述复苏程序在例如 WO2011/045011有更详细的描述。在心脏骤停后相对短的时期，必须重建 血液循环。当心脏骤停在医院中例如在心脏的外科手术治疗期间发生时，与 发生在医院外的突然心脏骤停病例相比，情况较为可控。通常在医生和旁观 者能够重建血液循环之前有时间的延迟。心脏骤停最严重损害的器官是脑。 本文公开的保护液防止或减少由于心脏骤停后血液循环重新开始导致的损 伤。
到目前为止，普遍接受的是，仅当在循环停滞后最初的3至5分钟内采 用常规的CPR，正常的脑部和心肌功能才能恢复。因此，因为时间是确定 CPR后患者结果的最重要的因素，进行的每种尝试是为了在心脏骤停后尽快 开始CPR以避免复苏后的脑损伤。然而从病理生理学的观点来看，心脏骤 停后的循环停滞可以理解为全身缺血之后当血液供给重新建立时的再灌注 损伤。这一现象称为特定器官的组织中的“缺血-再关注损伤”。然而如果在 再灌注的条件(压力，流动，温度)和再灌注物的组成方面控制显著缺血损 害后的初次再灌注，就可以以长得多的时间间隔拯救这些器官。这一治疗方 案的有益效果已经在心肌，骨骼肌，肝，肺和肾组织中证明。
假设循环骤停后全身和脑部严重的缺血-再灌注损伤是CPR后发病率和 死亡率的根本原因，对CPR后全身的再灌注条件给予了特别的关注。将患 者通过动脉和静脉血管插管与体外生命支持系统(ECLS)相连和使用体外 循环后续稳定的选项已经证明是改善CPR后存活的有用工具。因为循环的 回复和对器官特别是脑部足够的血液供给是CPR的主要方面，在CPR期间 和之后使用ECLS潜在的实现在血压，血流，和再灌注物方面控制再灌注条 件。然而，对于常温心脏骤停后的全身再灌注的有效条件还未确定。
虽然复苏中的目标是避免脑部的严重损伤，其它重要的器官也不应受到 致命影响。在复苏程序中，应当注意重要的器官特别像是心脏，肝，肺和肾 不被损伤到使得患者不能从复苏存活的程度。由于对于每一种器官的最佳条 件不一定相同，有些时候必须选择最好的折衷办法，其一方面避免脑部的严 重损伤，另一方面避免对其它重要器官像是心脏和肺的不可逆损伤。
在扩展的系列动物实验中，在建立的猪模型中探索了这些条件的相关 性。由此获得的结果允许可靠的外推至人类。这一研究的一个主要目的是提 供全身可控的灌注，其中对于最敏感的器官，脑部的需求优先。如上文所述， 应当尽量的限制缺血-再灌注损伤，其表示为脑水肿的程度。除了定义再灌 注的物理条件外(温度，血压/流)，再灌注的组成是本公开的主题。在优选 的实施方案中，低钙血，高镁血和高渗透压度是与避免再灌注组织的水肿相 关的方面。本文所述的保护液也指定为预充液。
不希望受限于理论，在改进的再灌注物中使用这些组分基于以下考虑：
所述预充液的一个主要方面是高渗透压度。当溶液中的物质为了建立平 衡穿过膜从低浓度的区域到较高浓度的区域时，发生渗透。溶于溶液的颗粒 的浓度表示为溶质的摩尔每升溶液，称为“渗透压度(osmolality)”，在人血浆 中，溶解的颗粒的浓度为约0.290mol。因此，其渗透压度为290mOsm/L。 正常人血浆的范围通常从约250延伸到310mOsm/L。
水从低渗透压度的区域到高渗透压度的区域以与渗透压度的差异(辐射 状)成比例的速率流动直到达到平衡。与血液含有相同颗粒浓度的溶液是等 渗透的(等张的)。在药物中经常使用0.9％的氯化钠溶液，其与血液和静脉 内皮是等渗的。具有较低渗透压度的溶液(较低浓度的溶解颗粒)指定为低 渗的。具有比生理盐水溶液(0.9％氯化钠)高的渗透压度的溶液指定为高张 的或高渗透的。
本发明的保护液是高渗的，并具有渗透压度范围从300至700mOsm/L。 优选的范围是400至600mOsm/L而特别优选的是渗透压度为440至 550mOsm/L，所有溶于溶液的颗粒促成所述渗透压度。
一种用于增加本文公开的保护液的渗透压度的优选组分是白蛋白，优选 人白蛋白。为了生成高渗透压度的再灌注物，选择人白蛋白作为预充液的基 本组分。白蛋白可比的高分子量潜在的减少了这些分子在血管外空间的转移 并潜在的结合胞内液体，避免细胞水肿。
除了人白蛋白外，糖醇像是甘露糖醇的高渗特性可以用作所述预充液的 有用附属物。在其它的实施方案中，也可能使用其它的物质来增加渗透压度。 然而，应当考虑一些此类组分当用作输注溶液时也具有副作用。例如，甘露 糖醇具有利尿的效果。其它适合的组分是糖，例如，葡萄糖。当选择其它组 分时，必须避免不希望得到的副作用。
本文公开的保护液的进一步的重要方面是增加溶液中镁离子的含量。据 信高浓度的镁离子(Mg2+)具有保护作用，特别是对于防止或减少由再灌注 伤害导致的损伤。高镁血的细胞保护作用已在分离的心脏线粒体的呼吸作用 中描述。此外，因为对“无复流”现象的潜在影响，可以减少血小板聚集，“无 复流”现象是再灌注损伤的另一个症状。因此优选的镁离子添加到本文所述 的预充液。Mg2+离子可以以适合的盐的形式引入所述溶液中。一种优选的有 助于高浓度Mg2+的组分是柠檬酸镁。在这一优选的实施方案中，柠檬酸根 阴离子具有如下文所述的进一步的有利特性。其它优选的Mg2+离子源是硫 酸镁或天冬氨酸镁。
由于缺血导致能量依赖且基于细胞膜的Na+/Ca2+逆向转运的不足，细胞 质中的钙浓度过剩的增加，以及随后细胞内的流体聚集。这一流体增加与细 胞水肿同义，最终导致细胞的故障和潜在的终端衰竭。因此，减少对细胞的 钙供给限制这种效果。通过向预充液添加柠檬酸镁或柠檬酸钠完成钙含量的 减少。或者，可以使用其它螯合剂，例如2,3-二巯基-1-丙磺酸(DMPS)，α 硫辛酸(ALA)或乙二胺四乙酸或甲胺。对适合的螯合剂的选择依赖于溶液 的其它组分。特别优选比结合Mg2+更好的结合Ca2+的螯合剂。
所述保护液的另一种优选组分是利多卡因(lidocaine)(2-二乙基氨基-N- (2,6-二甲基苯基)乙酰胺)。利多卡因例如可在商标Xylocaine下获得，且 其公知作为局部作用麻醉剂和抗心律不齐剂。
在优选的实施方案中，所述保护液含有高剂量的利多卡因。剂量范围从 1至20mg/kg体重，更优选的5至15mg利多卡因每kg待治疗的患者体重， 且特别优选大约10mg/kg体重添加到所述预充液。所述保护液中存在的利 多卡因的量某种程度上依赖于待治疗的患者的体重。
通常，所述保护液具有浓度为0.05-1.0g每l溶液。在一些优选的实施 方案中，利多卡因含量范围从0.1-0.7g每l溶液。甚至更优选的量为0.3-0.7g 每l溶液。由于患者的体重在紧急的情况下未知，利多卡因的浓度可以按照 平均体重，例如70kg计算。利多卡因导致电压门控钠通道的封闭，最终导 致细胞膜的稳定。这一效果在心肌细胞和神经元中是有益的。因此，利多卡 因是所述预充液的优选组分。
所述预充液进一步优选的附属物是肝素。使用肝素为了提供足够的抗凝 作用，其对于运行体外循环是必要的。由于许多患者在CPR的时候没有没 有肝素化或者抗凝状态不清楚，涵盖该药物在预充中的添加。
在优选的实施方案中，用于防止或减少脑部再灌注损伤的保护液具有渗 透压度为350至600mOsm/L,pH值6.8至7.8,优选7.4至7.6。人体的生理 pH值为pH7.4。在本发明特别优选的实施方案中，本文公开的保护液具有 某种程度上较低的pH值。因此，优选使用pH值为约7.0至7.4，其降低身 体中的pH值。
为了维持本文公开的保护液的pH值，也可以含有缓冲试剂以允许在灌 注过程的某些时候所述溶液的碱性pH以抵消细胞酸中毒。适合的缓冲试剂 可以是磷酸盐，磷酸氢盐系统或碳酸氢盐缓冲系统。这种缓冲剂可以以0.1 mmolkg体重和小时至3mmolkg体重和小时的剂量施用。所述缓冲剂的浓 度包含所有可以有助于缓冲效果的离子。在磷酸盐缓冲溶液中，在计算缓冲 试剂的浓度时考虑所有的磷酸盐离子(PO43-,HPO42-,H2PO4-和H3PO4)。
一个主要地有助于所述保护液的高渗透压度的成分是白蛋白，其中优选 使用人血清白蛋白。白蛋白以按重量计1-20％，优选2-15％和更优选的 5-10％的量基于溶液添加到所述保护液。白蛋白通常可以作为具有高浓度的 白蛋白的溶液，例如溶液中20％的人白蛋白。这种具有高浓度的白蛋白的溶 液用于制备所述保护液。虽然也可以使用来自其它来源的白蛋白，优选使用 人血清白蛋白，因为这一材料可以大量获得。待使用的人血清白蛋白必须是 特别制备用于人类应用的。这表示其必须不含有病毒或其它不希望的微量有 毒成分。
在另一个实施方案中，所述保护液还进一步含有糖醇。优选的糖醇是甘 露糖醇。然而，也可以使用赤藓糖醇。
本发明的一个基本方面是所述保护液含有高含量的镁离子。镁的浓度范 围为0.1-15mmol/l,优选1.0-8.0和更优选为1.5-4.5mmol/l。
所述保护液的另一个方面是所述溶液应当基本不含钙离子。为了去除血 管内含有的钙，所述保护液含有螯合剂。优选的螯合剂是柠檬酸盐。柠檬酸 液可以以0.1-20mmol/l的量存在，优选以从1.0-5.0mmol/l的量。在特别优 选的实施方案中，为了达到高浓度的镁和向溶液中引入柠檬酸根阴离子而没 有可能干扰保护液的效果的抗衡离子，可通过使用柠檬酸镁制备所述保护 液。
在另一个优选的实施方案中，所述保护液含有大量的肝素。优选的，肝 素的浓度范围从5000至50,000IU每升溶液，更优选的是范围为 15,000-40,000IU每升溶液和特别优选的是范围为20,000-30,000IU每升溶 液。
本发明的重要方面是本文公开的保护液的粘度。在其中使用所述保护液 (预充液)的复苏程序中，所述溶液和所述溶液与患者血液的混合物必须泵 送通过患者的身体并通过使用的机器。因此，所述溶液的粘度起着至关重要 的作用。混合溶液的粘度难以准确描述。此外，粘度依赖于所述溶液的温度。 至关重要的是本文公开的保护液具有粘度在37℃小于3mPas和在32℃小 于5mPas。当所述保护液与人血液混合时，所述保护液的粘度应当在37℃ 小于4mPas和在32℃小于6mPas。通过本领域技术人员公知的方法确定粘 度。一种非常普遍的测量粘度的方法是Brookfield粘度测量计。然而，或者 也可以通过毛细管粘度测量计或旋转粘度测量计测量粘度。对于血浆的测 量，已推荐了一种专门的毛细管粘度测量计(硬度粘度测量计)。其它的方 法例如描述于Haidekker等，AmJPhysiolHeartCircPhysiol,2002, H1609-H1614)。
本文公开的保护液优选的用于防止或减少脑部的再灌注损伤，其潜在地 发生于心肺复苏后。术语心肺复苏包含发生于医院中例如心脏手术中的事 件，或者其可以自发发生于日常生活中和医院外，例如，在心肌梗塞或自发 心室纤颤之后。
在特别优选的实施方案中，所述用于保护或减少脑部再灌注损伤的保护 液用于一种设备中，其详细描述于WO2011/04011。
优选的保护液含有量为0.05-1.0g每l溶液的利多卡因，量为1.0-50g/l 的糖醇，其中所述糖醇优选甘露糖醇，镁，其以1.0至15mmol/l的浓度存 在，5000至50,000IU肝素/l溶液，和量为20至100mmol/l溶液的柠檬酸根 离子。
所述保护液优选用于防止或减少心肺复苏后脑部的再灌注损伤中。
在另一个优选的实施方案中所述保护液用于防止或减少心肺复苏后脑 部的再灌注损伤中，其中溶液含有0.1-25.0mmol钾每l溶液。在一些实施方 案中，可以优选在所述溶液中具有浓度为大于8mmol/l的钾。在这些实施方 案中，钾的浓度为8至25mmol钾每升溶液。高浓度的钾的效果是可以避免 心脏除颤或不那么频繁的进行。通过向所述溶液中添加钾，心脏的电和连贯 的肌肉活动降低到接近零。其优点是可以终止心室纤维性颤动的底物和能量 消耗过程。这表示在底物的补充后，可以更好的起始心脏跳动。此外，降低 了在潜在的除颤期间，插入的插管错位的风险。
在进一步的实施方案中，所述保护液可以含有去甲肾上腺素，浓度为 0.05μg-0.5μg去甲肾上腺素每kg待治疗的患者。因为所述溶液提前制备， 所述保护液中的最终浓度范围可以从约1至100mg去甲肾上腺素每升溶液。
环孢菌素减弱缺血的心肌细胞中线粒体通透性转换孔的开口并稳定线 粒体内膜。因此环孢菌素A是所述保护液的优选组分。在进一步的实施方 案中，所述保护液可以含有浓度为1.0-17.5mg孢菌素A每kg待治疗的患者。 更优选的是范围2.5-15.0每kg患者和特别优选的是范围4.0-12.0环孢菌素 A每kg患者。因此，所述溶液可以含有从50mg至1300mg环孢菌素每升 溶液，优选从250mg至850mg环孢菌素每升保护液。
特别优选的预充液通过使用以下项制备：
实验室分析揭示了特别优选的预充液的以下化学组分。
虽然希望的是保持钙的含量尽可能的低，但最终溶液可能含有一些钙， 其作为不希望的杂质带入所述溶液。由于人白蛋白从血液获得，可能发生微 量的钙作为杂质引入到所述溶液中。然而，钙的含量应当低于0.5mmol/l。
这一预冲液在患者连接到例如描述于WO2011/045011装置前用于润 洗，冲洗体外循环回路和将其除气。在与患者连接和血液泵开始后，所述预 充液与患者回流的血液混合，并通过动脉线再灌注到所述患者中。依赖于对 回流血的分析，更改再灌注血。这一更改部分可以是通过作为我们的ECLS 一部分的剂量系统添加药物。所述剂量系统由主线组成，其连续的使用预充 液或任意其它的静脉内晶体类或胶体状溶液冲洗。依赖患者的特殊需要，可 以通过分开的侧线向所述主线添加药物。因此，可以在剂量系统的主线末端 描述动态的药物组合物。
实施例1
在动物模型中测试了所述保护液。一种猪模型用于实验，其详细描述于 Trummer等，JournalofThoracicandCardiovascularSurgery(2010),p.1325ff， 对其我们明确提及。在实验中，具有重量为约55kg的猪使用异丙酚麻醉。 使用芬太尼(fentanyl)维持麻醉和肌肉麻痹。对于血管通路作出了两个切 口。在实验期间监控系统血压，通过心室纤维性颤动诱导心脏骤停，且心脏 骤停维持20分钟。20分钟后，通过使用不同的预充液起始复苏。治疗后， 监控动物七天。此后进行安乐死。此后立即取出脑并储存于福尔马林溶液用 于组织学检查。
在麻醉之前且心肺复苏后每24个小时评估测试动物的神经功能状态。 所述神经功能检查由五个测试方面组成，其总结如下：
A.中枢神经功能(0-100分)：瞳孔大小(0-10)；眼位(0-10)；光，眼 睑，和角膜反射(各0-10)；睫状体脊髓和眼头反射(各0-10)；听 觉和咽反射(各0-10)；隆突反射(0-10)
B.呼吸(0-100分)：正常(0)，换气过度(25)，异常(50)，不存在 (100)
C.运动感知功能(0-100分)：牵张反射(0-25)，对疼痛的运动反应 (0-25)，定位(0-25)，肌紧张(0-25)
E.意识水平(0-100分)：正常(0)，含糊不清(cloudy)(30)，精神 错乱(delirium)(45)，恍惚(stupor)(60)，昏迷(coma)(100)
F.行为(0-100分)：饮水，咀嚼，坐，和站立(各0-15)；行走(0-40)
总分是所有部分的总和(0，正常；500，脑死亡)。括号中的分数表示 各个参数的分数。
将猪分为四组，其中使用一个对照组和三个测试组。
对于对照组使用Ringer溶液作为预充液。如Trummer等(Journalof ThoracicandCardiovascularSurgery,2010,pp1325-1332)中所述的处理动物。 在对照组中，心脏骤停和心肺复苏之间的时间段为15分钟。
为了证明通过本文公开的保护液可以延伸心脏骤停和复苏之间的时间 段，对于测试组1-3心脏骤停和复苏之间的时间跨度为20分钟。这5分钟 的差别特别重要因为很多时候，尽管有最好的组织，但在能开始复苏行动之 前需要更多的时间。
作为本发明的溶液，使用了三种测试溶液1，2和3。
测试溶液1具有渗透压度为440mosm/l。这是一种除了甘露糖醇、利多 卡因之外还含有人白蛋白的溶液。所述动物温热(hypothermally)处理，目 标为体温32℃持续30分钟。
测试溶液2具有渗透压度为550mosm/l。其含有人白蛋白，甘露糖醇， 利多卡因，高浓度的酶和钠-枸橼酸(citricum)。所述动物温热处理，目标为 体温32℃持续30分钟。
测试溶液3具有渗透压度为550mosm/l。其含有人白蛋白，甘露糖醇， 利多卡因，高浓度的镁和钠-枸橼酸。此外，降低了钠的浓度。所述动物在 正常热环境下处理。在该组中没有尝试控制温度。猪的体温保持在～36℃。
测试结果提供于下表中：
该实验清楚的表明了本文所述的保护液确实大幅降低了：
a)这些动物的死亡率和
b)脑损伤并允许在心脏骤停和心肺回复之间令人难以置信的长时间段 (20分钟)之后恢复。使用前述的评分系统(NDS)量化神经功能恢复。“良 好恢复”包括所述动物的完全意识，站立，行走，进食和饮水。
该比较性实施例清楚的表明了本文公开的测试溶液允许心脏骤停和开 始复苏程序之间的时间段的延长。在对照中15分钟后进行的神经功能缺陷 的打分的结果与测试溶液很好地可比。然而，重要的差别是15分钟和20分 钟之间的时间差别。此外，本实验表明温热处理进一步改善了结果。
使用对照溶液也可以在几个病例中避免脑部损伤。在实验中使用的动物 在越长的时间后不遭受严重的神经功能损伤，这种溶液就能够更好的用于人 类以在心源性休克，严重的循环衰竭或心肺复苏的情况下避免脑部的损伤。