Zespół badaczy z University of Maryland School of Medicine (UMSOM) wraz ze współpracownikami opracował nową cząsteczkę, która w badaniach przedklinicznych wykazała potencjał skutecznej odtrutki na zatrucie tlenkiem węgla, charakteryzującej się mniejszą liczbą działań niepożądanych niż inne aktualnie testowane związki. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Zatrucie tlenkiem węgla odpowiada za około 50 tys. wizyt na izbach przyjęć w USA rocznie i powoduje około 1500 zgonów. Do takich zatruć dochodzi, gdy gaz wydzielany w wyniku spalania gromadzi się w zamkniętych pomieszczeniach – na przykład wskutek awarii wentylacji przy urządzeniach spalających gaz ziemny, używania generatorów benzynowych w pomieszczeniach lub uruchamiania samochodu w zamkniętym garażu. Jest ono także częstą konsekwencją pożarów, jako element zespołu następstw inhalacji dymu.
Obecnie jedyną formą leczenia jest podawanie tlenu – w tym w warunkach terapii hiperbarycznej – w celu usunięcia gazu z organizmu. Jednak nawet po zastosowaniu leczenia, prawie połowa pacjentów doświadcza trwałych uszkodzeń serca i mózgu. To rodzi pilną potrzebę opracowania szybszych i skuteczniejszych metod terapii.
Nowe białko „wychwytujące” tlenek węgla
W ramach badań stworzono terapię białkową o nazwie RcoM-HBD-CCC, działającą jak gąbka, która „wyciąga” tlenek węgla z krwi. Punktem wyjścia był naturalny białkowy czujnik – RcoM (regulator of metabolism) – występujący u bakterii Paraburkholderia xenovorans, pozwalający na wykrywanie śladowych ilości CO. Naukowcy zmodyfikowali go tak, aby wiązał tlenek węgla wyjątkowo selektywnie, bez zakłócania wiązania tlenu lub innych istotnych cząsteczek w organizmie.
W testach na myszach nowa terapia szybko usuwała tlenek węgla z erytrocytów i była bezpiecznie wydalana z moczem. – W przeciwieństwie do innych białkowych metod leczenia, związek ten powodował jedynie minimalne zmiany ciśnienia tętniczego, co jest bardzo obiecujące i zwiększa potencjał jego zastosowań klinicznych – komentuje dr Mark T. Gladwin, dziekan UMSOM i wiceprezydent ds. medycznych University of Maryland, Baltimore. – Może to być szybka, dożylna odtrutka na CO, podawana w izbie przyjęć lub nawet w terenie przez ratowników.
Mechanizm toksyczności CO
W prawidłowych warunkach tlen z wdychanego powietrza wiąże się z hemoglobiną w erytrocytach i jest transportowany do tkanek. Tlenek węgla konkuruje o te same miejsca wiążące, lecz jego powinowactwo do hemoglobiny jest 200–400 razy większe niż tlenu. W efekcie zajmuje on większość miejsc wiążących, uniemożliwiając prawidłowe dotlenienie tkanek.
Terapia 100% tlenem (czasem w komorze hiperbarycznej) jest obecnie jedyną opcją, jednak proces eliminacji CO może trwać godzinę lub dłużej, a bez leczenia – nawet pięć godzin.
Hemoproteiny jako „odkurzacze” krwi
Badacze skupili się na opracowaniu hemoprotein – białek podobnych do hemoglobiny – które mają jeszcze większe powinowactwo do CO i mniejsze do tlenu. Podane dożylnie, wiążą one CO w ciągu kilkudziesięciu sekund, uwalniając hemoglobinę do ponownego transportu tlenu.
Problemem wielu hemoprotein jest ich zdolność do wiązania tlenku azotu (NO), co może prowadzić do skurczu naczyń i gwałtownego wzrostu ciśnienia krwi. Nowy związek RcoM-HBD-CCC nie powodował jednak wzrostu ciśnienia, nawet przy obecności CO. Badacze sądzą, że jeśli wiąże NO, to robi to znacznie wolniej niż inne hemoproteiny, co tłumaczy jego korzystniejszy profil bezpieczeństwa.
Perspektywy kliniczne
Kolejne badania będą miały na celu ustalenie bezpiecznego i skutecznego zakresu dawkowania RcoM-HBD-CCC w leczeniu zatruć CO. Możliwe są też inne zastosowania, m.in. jako substytut krwi w ciężkiej niedokrwistości czy wstrząsie krwotocznym, w terapii ostrego zespołu niewydolności oddechowej (ARDS) czy w przechowywaniu narządów do przeszczepów.
Dr Jason J. Rose i dr Mark T. Gladwin są współzałożycielami firmy Globin Solutions, która uzyskała licencję na technologię RcoM z University of Pittsburgh w celu opracowania odtrutki na zatrucie CO. Firma finansowała część badań w UMB.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences, Engineering a highly selective, hemoprotein-based scavenger as a carbon monoxide poisoning antidote with no hypertensive effect
DOI: https://dx.doi.org/10.1073/pnas.2501389122
