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Toxic side-effects of diaspirin cross-linked human hemoglobin are attenuated by the apohemoglobin-haptoglobin complex - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116569 
Carlos J. Munoz a, Daniela Lucas a, Jacinda Martinez a, Mia Ricario a, Quintin T. O'Boyle b, Ivan S. Pires b, Andre F. Palmer b, Pedro Cabrales a,
a Department of Bioengineering, University of California San Diego, La Jolla, CA, United States 
b William G. Lowrie Department of Chemical and Biomolecular Engineering, The Ohio State University, Columbus, OH, United States 

Correspondence to: Functional Cardiovascular Research Laboratory, Department of Bioengineering, University of California San Diego, 9500 Gilman Dr, La Jolla, CA 92093, United States.Functional Cardiovascular Research Laboratory, Department of Bioengineering, University of California San Diego9500 Gilman DrLa JollaCA92093United States

Abstract

Alpha-alpha diaspirin-crosslinked human hemoglobin (DCLHb or ααHb) was a promising early generation red blood cell (RBC) substitute. The DCLHb was developed through a collaborative effort between the United States Army and Baxter Healthcare. The core design feature underlying its development was chemical stabilization of the tetrameric structure of hemoglobin (Hb) to prevent Hb intravascular dimerization and extravasation. DCLHb was developed to resuscitate warfighters on the battlefield, who suffered from life-threatening blood loss. However, extensive research revealed toxic side effects associated with the use of DCLHb that contributed to high mortality rates in clinical trials. This study explores whether scavenging Hb and heme via the apohemoglobin-haptoglobin (apoHb-Hp) complex can reduce DCLHb associated toxicity. Awake Golden Syrian hamsters were equipped with a window chamber model to characterize the microcirculation. Each group was first infused with either Lactated Ringer’s or apoHb-Hp followed by a hypovolemic infusion of 10% of the animal’s blood volume of DCLHb. Our results indicated that animals pretreated with apoHb-Hb exhibited improved microhemodynamics vs the group pretreated with Lactated Ringer’s. While systemic acute inflammation was observed regardless of the treatment group, apoHb-Hp pretreatment lessened those effects with a marked reduction in IL-6 levels in the heart and kidneys compared to the control group. Taken together, this study demonstrated that utilizing a Hb and heme scavenger protein complex significantly reduces the microvasculature effects of ααHb, paving the way for improved HBOC formulations. Future apoHb-Hp dose optimization studies may identify a dose that can completely neutralize DCLHb toxicity.

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Keywords : Hemoglobin, Heme, Scavenging, Microcirculation, Microhemodynamics, HBOC


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Vol 174

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