Neues technisches Molekül ist vielversprechend als schnelles Gegenmittel gegen Kohlenmonoxidvergiftung

Die Forscher der University of Maryland School of Medicine (UMSOM) entwickelten zusammen mit ihren Kollegen ein neues Molekül, das als wirksames Gegenmittel für die Kohlenmonoxidvergiftung mit weniger Nebenwirkungen als andere Moleküle, die derzeit getestet wurden PNAs.

Die Kohlenmonoxidvergiftung macht jedes Jahr 50.000 Notaufnahmen in den USA aus und verursacht etwa 1.500 Todesfälle. Diese Todesfälle können auftreten, wenn Kohlenmonoxid, die aus der Verbrennung freigesetzt werden, in einem geschlossenen Raum aufbaut, was sich aus Belüftungsfehlern in Erdgasverbrennungsanlagen in Innenräumen oder in Innenräumen oder in einer geschlossenen Garage ergeben kann. Die Kohlenmonoxidvergiftung ist auch mit den meisten Bränden aus Raucheinatum verbunden.

Derzeit sind die einzigen Behandlungen für die Kohlenmonoxidvergiftung Therapien auf Sauerstoffbasis, die dem Körper helfen, das giftige Gas zu beseitigen. Trotz der Behandlung erleidet fast die Hälfte der Überlebenden langfristige Herz- und Hirnschäden. Dies hat einen dringenden Bedarf an schnelleren und wirksameren Therapien erzeugt.

In der neuen Studie entwickelte das Forschungsteam eine neue technische proteinbasierte Therapie namens RCOM-HBD-CCC, die wie ein Schwamm wirkt, um Kohlenmonoxid aus dem Blut zu genießen. Beginnend mit RCOM (kurz für „Regulator des Stoffwechsels“)-einem natürlichen Protein das Bakterium Paraburkholderia Xenovorans Verwendet, um die winzigen Kohlenmonoxidniveaus zu erfassen-die Forscher haben eine sehr selektive Version entwickelt: Es greift Kohlenmonoxid, ohne Sauerstoff oder andere wichtige Moleküle im Körper zu stören.

Bei Tests an Mäusen arbeitete die neue Therapie schnell, um Kohlenmonoxid aus roten Blutkörperchen zu entfernen, und wurde durch Urin sicher aus dem Körper geschwärmt.

Im Gegensatz zu anderen Behandlungen auf Proteinbasis fanden wir, dass die Verbindung nur minimale Blutdruckänderungen verursachte, was ein aufregender Befund war und das Potenzial dieses neuen Moleküls auf klinische Anwendungen erhöhte. Dies hat das Potenzial, ein schnelles, intravenöses Gegenmittel gegen Kohlenmonoxid zu werden, das in der Notaufnahme oder sogar auf dem Gebiet von Ersthelfern angegeben werden könnte. „

Mark T. Gladwin, MD, Studie korrespondierender Autor, Dekan von UMSOM, Vizepräsident für medizinische Angelegenheiten, University of Maryland, Baltimore (UMB) und John Z. und Akiko K. Bowers angesehen Professor

Wie Kohlenmonoxid tötet

In gesunden Körpern bindet aus der Luft inhalative Sauerstoff an das Proteinhämoglobin auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen, die dann den Sauerstoff an alle Gewebe des Körpers fährt. Inhaliertes giftiges Kohlenmonoxidgas konkurriert jedoch mit Sauerstoff gegen Hämoglobin. Es tritt in den Blutkreislauf ein und bindet mit einer 200- bis 400-fachen größeren Affinität als Sauerstoff an Hämoglobin. Das bedeutet, dass Kohlenmonoxidschweine die meisten Hämoglobinsitze, sodass nicht genügend Sauerstoffmoleküle zu den Geweben fahren können, die sie benötigen.

Derzeit besteht die einzige verfügbare Behandlungen für die Kohlenmonoxidvergiftung darin, 100 Prozent reinen Sauerstoff zu geben, manchmal unter Druck in einer hyperbarischen Kammer.

Allzu oft werden Patienten nicht rechtzeitig transportiert, diagnostiziert und behandelt, um die Auswirkungen einer Kohlenmonoxidvergiftung umzukehren, was zu dauerhaften kardialen und neurologischen Verletzungen oder sogar zum Tod führen kann.

„Dieses Molekül könnte ein Game-Changer sein, da es Kohlenmonoxid direkt und schnell mit einem so geringen Risiko für Nebenwirkungen außerhalb des Ziels entfernen kann“, sagte Jason J. Rose, MD, MBA, Associate Professor of Medicine, Abteilungsleiter für Lungen-, Intensiv- und Schlafmedizin, und einer der Forscher der Studie. „Angesichts der vielversprechenden Ergebnisse sehen wir auch das Potenzial für die Verwendung von RCOM-HBD-CCC in anderen Bereichen, wie als Blutersatz bei schwerer Anämie oder hämorrhagischer Schock.“

Blutstromfresser

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf technische Kohlenmonoxid „Acavengers“, die hämoglobin, die als Hämoproteine ​​bezeichnet werden, strukturell ähnlich sind, aber eine noch größere Bindungsaffinität – Klebrigkeit – für Kohlenmonoxid und weniger Affinität zur Bindung von Sauerstoff aufweist.

Im Blutkreislauf binf Scavenger-Hämoproteine ​​wie RCOM-HBD-CCC schnell an Kohlenmonoxidmoleküle und verringern die Zeit, die die Hälfte des Kohlenmonoxids im Blut auf weniger als eine Minute dauert, verglichen mit mehr als Stunde mit reiner Sauerstofftherapie und fünf Stunden ohne Behandlung. Wenn Kohlenmonoxid geräumt wird, befreien dieses Hämoglobin auf roten Blutkörperchen, um erneut Sauerstoff zu tragen.

Viele Hämoproteine ​​haben aber auch eine gewisse Affinität zur Bindung von Sauerstoff und können daher auch Stickoxid abkleiden, ein Molekül, der für die Regulierung des Blutdrucks wichtig ist. Infusionen von Hämoproteinen oder Hämoglobin können die Stickoxidspiegel im Blut verringern, was zu festen Blutgefäßen und einem raschen Anstieg des Blutdrucks führt.

In dieser jüngsten Studie waren die Forscher überrascht, dass RCOM-HBD-CCC nicht zu einem Anstieg des Blutdrucks führte, unabhängig davon, ob im Blut Kohlenmonoxid vorhanden war. Sie theoretisieren, dass RCOM-HBD-CCC Stickoxid, ein Blutdruckmolekül, das Molekül, dies jedoch langsamer tun kann, langsamer als andere Hämoproteine, was zu einem sichereren Profil führt.

Zukünftige Studien werden wahrscheinlich vorklinische Forschung umfassen, um den sicheren und effektiven Dosierungsbereich für RCOM-HBD-CCC bei der Behandlung von Kohlenmonoxidvergiftungen zu bestimmen. Es könnte auch die Grundlage für neue Forschungsergebnisse in anderen Bereichen bilden, einschließlich einer Therapie für Sauerstoffabgabe oder eines Blutersatzes. Dies könnte einen hämorrhagischen Schock, das akute Atemnotssyndrom (ARDS), schwere Anämien und die Erhaltung von Organen für die Transplantation umfassen.

Dr. Rose und Dean Gladwin sind Mitbegründer und Direktoren von Globin Solutions, die auf RCOM von der University of Pittsburgh eine lizenzierte Technologie für die Entwicklung eines CO-Vergiftungsgegenmittels lizenziert. Dr. Rose ist Präsident und CEO von Globin Solutions. Globin Solutions hat Forschungsvereinbarungen mit UMB gesponsert.

Quellen: