Prvi protuotrov za trovanje ugljičnim monoksidom

Američki istraživači s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Maryland (UMSOM), konstruirali su novu molekulu koja se čini obećavajućom kao učinkovit protuotrov za trovanje ugljičnim monoksidom s manje nuspojava od drugih molekula koje se trenutno testiraju, prema novoj studiji objavljenoj u časopisu PNAS.

Trovanje ugljičnim monoksidom uzrokuje 50.000 posjeta hitnoj pomoći u SAD-u svake godine i uzrokuje oko 1500 smrtnih slučajeva. Do ovih smrti može doći kada se ugljični monoksid oslobođen izgaranjem nakupi u zatvorenom prostoru, što može biti posljedica kvarova ventilacije u opremi za izgaranje prirodnog plina u zatvorenom prostoru ili rada benzinskih generatora ili automobila u zatvorenom prostoru ili u zatvorenoj garaži. Trovanje ugljičnim monoksidom također je povezano s većinom požara uzrokovanih udisanjem dima.

Trenutno su jedini tretmani za trovanje ugljičnim monoksidom terapije na bazi kisika, koje pomažu tijelu da eliminira otrovni plin. Međutim, čak i uz liječenje, gotovo polovica preživjelih pati od dugotrajnog oštećenja srca i mozga. To je stvorilo hitnu potrebu za bržim i učinkovitijim terapijama.

U novoj studiji, istraživački tim razvio je novu, inženjerski konstruiranu terapiju na bazi proteina pod nazivom RcoM-HBD-CCC, koja djeluje poput spužve i upija ugljični monoksid iz krvi. Počevši s RcoM-om (regulatorom metabolizma), prirodnim proteinom koji bakterija Paraburkholderia xenovorans koristi za detekciju najmanjih razina ugljičnog monoksida, istraživači su konstruirali verziju koja je vrlo selektivna te hvata ugljični monoksid bez ometanja kisika ili drugih važnih molekula u tijelu.

U testovima na miševima, nova terapija brzo je uklanjala ugljični monoksid iz crvenih krvnih stanica i sigurno se izlučivala iz tijela putem urina. "Za razliku od drugih tretmana na bazi proteina, otkrili smo da spoj uzrokuje samo minimalne promjene krvnog tlaka, što je bilo uzbudljivo otkriće i povećalo je potencijal kliničke primjene ove nove molekule", rekao je dopisni autor studije dr. Mark T. Gladwin, dekan UMSOM-a. "Ovo ima potencijal postati brzi, intravenski protuotrov za ugljični monoksid koji bi se mogao davati u hitnoj službi ili čak na terenu od strane hitnih službi."

U zdravim tijelima, kisik udahnut iz zraka veže se za protein hemoglobin na površini crvenih krvnih zrnaca, koji zatim prenose kisik u sva tkiva u tijelu. Međutim, udahnuti otrovni plin ugljikov monoksid natječe se s kisikom za hemoglobin. Ulazi u krvotok i veže se za hemoglobin s 200 do 400 puta većim afinitetom od kisika. To znači da ugljikov monoksid zauzima većinu mjesta na hemoglobinu, pa ne dovoljno molekula kisika može stići do tkiva kojima su potrebne.

Trenutno su jedini dostupni tretmani za trovanje ugljičnim monoksidom davanje 100 posto čistog kisika, ponekad pod tlakom u hiperbaričnoj komori.

Prečesto se pacijenti ne prevoze, ne dijagnosticiraju i ne liječe na vrijeme kako bi se preokrenuli učinci trovanja ugljičnim monoksidom, koji može uzrokovati trajne srčane i neurološke ozljede ili čak smrt.

Istraživački tim usredotočio se na inženjering "hvatača" ugljičnog monoksida, proteina strukturno sličnih hemoglobinu, poznatih kao hemoproteini, ali koji pokazuju još veći afinitet vezanja, ljepljivost, za ugljični monoksid i manji afinitet vezanja kisika.

Uneseni u krvotok, hemoproteini čistači poput RcoM-HBD-CCC brzo se vežu za molekule ugljičnog monoksida, smanjujući vrijeme potrebno za uklanjanje polovice ugljičnog monoksida iz krvi na manje od minute, u usporedbi s više od sat vremena s terapijom čistim kisikom i pet sati bez ikakvog tretmana. Kada se ugljični monoksid ukloni, oslobađa hemoglobin na crvenim krvnim stanicama kako bi ponovno počeo prenositi kisik.

Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da RcoM-HBD-CCC nije rezultirao porastom krvnog tlaka bez obzira na to je li u krvi bio prisutan ugljikov monoksid. Teoretiziraju da iako RcoM-HBD-CCC može vezati dušikov oksid, molekulu koja regulira krvni tlak, to može činiti sporije od drugih hemoproteina, što dovodi do njegovog sigurnijeg profila.

Buduće studije vjerojatno će uključivati više predkliničkih istraživanja kako bi se odredio siguran i učinkovit raspon doziranja za RcoM-HBD-CCC u liječenju trovanja ugljičnim monoksidom. To bi također moglo biti osnova za nova istraživanja u drugim područjima, uključujući terapiju isporukom kisika ili nadomjestak krvi. To bi moglo uključivati hemoragični šok, sindrom akutnog respiratornog distresa (ARDS), teške anemije i očuvanje organa za transplantaciju.