Панацея от отравления угарным газом: революционное открытие
26 января Ли Ван и Квинзи Сю, два ученых-биотехнолога из Питтсбургского университета в Пенсильвании, поместили мышь под наркозом в герметичный блок, после чего подключили его к мониторам. Внутрь блока подавался 3% угарный газ — этой концентрации достаточно, чтобы убить среднестатистического человека за 4,5 минут. Как и ожидалось, кровяное давление мыши резко упало, и частота сердечных сокращений стала нерегулярной. После этого ученые имплантировали в тело мыши молекулярную смесь, разработанную ими в лаборатории, через внутривенную трубку. Спустя несколько мгновений, давление и ЧСС животного пришли в норму: оно полностью выздоровело.
СО — Безвкусный газ без цвета и запаха, выделяемый всем, от двигателей автомобилей до труб промышленных комплексов, отравление которым ежегодно приводит к госпитализации десятков тысяч людей, при этом около 10% подобных случаев оканчивается летальным исходом. СО ядовит по двум причинам. Во-первых, он прочно связывается с гемоглобином в крови и тем самым мешает тому доставлять кислород клеткам организма. Во-вторых, он тормозит процесс дыхания, влияя на митохондрии. До сих пор лучшим лекарством от отравления углекислым газом являлся метод, разработанный еще 50 лет назад: подача в легкие кислорода под высоким давлением.
«Ученые многократно пытались использовать различные биохимические приемы, чтобы отделить СО от гемоглобина, но они так и не сработали. Именно поэтому мир до сих пор пользуется старой, весьма примитивной технологией», говорит Ланс Беккер, врач из Манхассета, Нью-Йорк.
Новая методика описана в журнале Science Translational Medicine. Все дело в нейроглобине, белке, который обычно встречается в головном мозге и сетчатке. Он защищает клетки от разрушения путем связывания кислорода и оксида азота, и ученым удалось «перепрофилировать» его на связывание СО. Исследовательская группа Питсбурга, под руководством лечащего врача Марка Гладуина, в ходе своей работы заметила, что выделенные из тканей молекулы нейроглобина почти всегда несли в себе СО, продукт натурального распада гемоглобина. В 2012 году это натолкнуло ученых на очень важную мысль: а нельзя ли использовать белок в качестве противоядия от отравления угарным газом?
Для испытания с участием мыши, группа создала молекулу-мутанта, и такой нейроглобин оказался способным связывать СО в 500 (!) раз эффективнее, чем гемоглобин. После связывания молекулы выводятся из организма через почки. Во время испытаний с летальными дозами СО, молекулярная смесь спасла жизнь 87% мышей. По словам самих ученых, молекула настолько активна, что даже может оторвать СО от гемоглобина и присоединить к себе.
Не стоит забывать о том, что отравление угарным газом активирует ряд иммунологических реакций, которые вызывают повреждения нервной и сердечно-сосудистой систем. Простого удаления молекул СО из организма зачастую бывает недостаточно, но если ввести сыворотку достаточно быстро — она буквально может вернуть пациента с того света. Сейчас Гладуин и коллеги намерены заняться углубленным изучением эффективности и степени опасности применения нейроглобина, тестируя его на крысах, крупных млекопитающих и, наконец, на людях. Одной из главной задачей станет создание технологии производства белка-мутанта в количествах, достаточных для повсеместного использования. Если ученые преуспеют, можно смело говорить о том, что мир ожидает настоящая медицинская революция.