Szénmonoxid mérgezés ellenszere

A belélegzett szénmonoxida tüdőn keresztül a vérbe jutva a vörösvérsejtek oxigénszállító alkotóeleméről, a hemoglobinról leszorítja az oxigén molekulákat, mivel körülbelül 300-szor nagyobb az affinitása a hemoglobinhoz, mint az oxigénnek. 

Természetesen minél több szénmonoxidot lélegzünk be, a vörösvértestek annál kevesebb oxigént tudnak szállítani a különböző szervekhez. Ha a hemoglobin 25%-át "foglalja el" a szénmonoxid a mérgezés fejfájást és szédülést, 50 %-os telítettség esetén eszméletvesztést, 60% felett pedig kómát és halált okoz. A levegő 1,28 %-os szénmonoxid koncentrációja már elegendő a néhány percen belüli halálhoz.

A mérgező gáz a széntartalmú anyagok (gáz, olaj, szén) tökéletlen égésekor keletkezik, akkor, ha nincs elegendő oxigén az égéshez. Leggyakrabban a nem megfelelően bekötött vagy karbantartott illetve meghibásodott fűtő- vagy főzőberendezések, vezetékek, csövek és kémények, illetve nem ritkán a kéményen fészkelő madarak okozzák.

Jelenleg nincs antidótum

A kezelés mindezideig a tiszta oxigén azonnali adásán alapult, és bár a kezelési metódus javulásával sikerült elérni, hogy a korábbi 5 órás időtartammal szemben ma már sikerült a szénmonoxid elimináció félidejét 80 percre csökkenteni, ez még mindig túl hosszú az érintettek számára. Csak a magas nyomású oxigénterápia segítségével gyorsítható tovább a folyamat, a hiperbár kamrában végzett kezeléssel a vér szénmonoxid tartalmának fele 20 perc alatt eltávolítható, de részint nem minden kórház van felszerelve ilyen eszközzel, részint a beteget el is kell szállítani a kezelés helyére.

Épp ezért nagy jelentőségű Mark Gladwin (University of Pittsburgh) csapatának felfedezése, az a fehérje, amely nagyon rövid idő alatt megszabadítja a hemoglobint a szénmonoxidtól.

Neuroglobinok

Az amerikai kutatók által kifejlesztett fehérje a hemoglobinnal rokon neuroglobin csoport tagja. A neuroglobin szintén szállít oxigént, védi a sejteket a szívroham vagy baleseti sérülések nyomán kialakuló vérellátási hiány (isémia) vagy az véráramlás érelzáródás utáni helyreállása (reperfúzió) okozta sejthalál ellen. A fehérjét először 2000-ben fedezték fel emberi és egér retinában és agyban. Azért keltette fel a kutatók érdeklődését, mert részint erősebben köti az oxigént, mint a hemoglobin és nagyobb a szénmonoxidhoz való affinitása is.

Vizsgálatukban a kutatók kissé módosították a neuroglobint http://stm.sciencemag.org/content/8/368/368ra173 és egy Ngb-H64Q-nek nevezett fehérjével dolgoztak, melyben a neuroglobin (Ngb) hem vaskötő disztális hisztidin gyökét (H64) glutamin egységgel helyettesítették (H64Q). A molekulaszerkezet ilyetén megváltoztatása nyomán az Ngb-H64Q kevésbé érzékeny az oxigén kötődésre (autooxidációra), és stabilabban köti az oxigént. Azért, hogy megakadályozzák, hogy a fehérje nagy koncentráció esetén aggregálódjon (oligomerizáció), viszont jobban oldódjon, a fehérje felszínének 3 cisztein egységét kevésbé reaktív aminósavakra cserélték, ezt a molekulát pedig  Ngb-H64Q-CCC-nek nevezték el. Laboratóriumi körülmények között az így előállított fehérje 500-szor nagyobb affinitást mutat a szénmonoxidhoz, mint a hemoglobin, így rövid időn belül képes a hemoglobinhoz kötődött széndioxid eltávolítására: sejtmentes folyadékban illetve vörösvértestekben 0,11 illetve 0,41 perc alatt.

Állatkísérletek

A munkát állatkisérletekkel folytatva egereket 50 percre szénmonoxid tartalmú légtérbe helyeztek, ahol a mérges gáz koncentrációja alkalmas volt arra, hogy a hemoglobin oxigénkötő helyinek 60%-át elfoglalja. Valamennyi állat életben maradt. Ezt követően  Mark Gladwin és munkatársai az egerek egy részének neuroglobint adott. A kisérleti egerekben a szénmonoxid által elfoglalt oxigénkötő helyek aránya 31 másodperc múlva már 30 %-kal csökkent. A kontrollcsoportban 13%-os, a 100 %-os oxigénnel kezelt csoportban pedig 27% volt. A neuroglobin másik előnye a gyors ürülés: beadása után 60 perccel a neuroglobin 90%-a már az állatok hólyagjába jutott.

Arra a kérdésre, hogy a neuroglobin alkalmas-e a mérgezés okozta halál kivédésére, a tudósok az állatokat letális dózisú szénmonoxiddal kezelték. Ekkor a szénmonoxid expozíciót követően Ngb-H64Q-CCC-el kezelt állatok 90%-a életben maradt, szemben azokkal akik nem kaptak védő hatású anyagot: abban a csoportban 90%-os volt a halálozási arány.

A Ngb-H64Q-CCC-t eddig csak egereken tesztelték, és nem észleltek jelentős mellékhatást, az injekció utáni 48. órában sem az állatok vérében, sem veséjében nem találtak semmilyen elváltozást. A vegyület továbbá nem volt kimutatható a kísérleti állatok máj-, vese-, agy és tüdőszövetében sem. A kutatók már benyújtották a készítmény széndioxid-mérgezéssel elleni alkalmazhatóságára a szabadalmi kérelmet..

Más lehetőségek

A szénmonoxid mérgezés kezelésére a Ngb-H64Q-CCC mellett más módszerek is fejlesztés alatt állnak. A 530 és 690 nmes hullámhosszú fototerápia például a jelek szerint alkalmas arra, hogy elősegítse a szénmonoxid leválását a hemoglobinról, és patkányokban az figyelték meg, hogy a hidroxikobalamin serketi a szénmonoxid széndioxiddá alakulását. .

Japán tudósok pedig már 2010-ben kifejlesztettek egy olyan komplex szupramolekulát, amely sikerrel távolította el patkányok szervezetéből a szénmonoxidot, de ez a fejlesztés még jelenleg is csak korai fázisnál tart.

Ha akár a Ngb-H64Q-CCC, akár más fejlesztések sikeresnek bizonyulnak az állatkisérletek hatékonysági és biztonságossági vizsgálataiban, még emberi klinikai kipróbálásukig is sok év fog eltelni. legjobb tehát, ha elkerüljük a szénmonoxid mérgezés veszélyforrásait, és lakásunkba megbízható szénmonoxid detektort szerelünk.