Un dispozitiv care luminează și oxigenează sângele în afara corpului înainte de a-l pompa înapoi elimină gazul prin eliberarea hemoglobinei din CO.

Ruth Williams
9 octombrie 2019

Deasupra: Un dispozitiv de îndepărtare extracorporeal de CO cu aparat de fototerapie (ECCOR-P)
CURTEZIA SPITALULUI GENERAL MASSACHUSETTS

mașina

Emoglobina H din globulele roșii ale corpului leagă monoxidul de carbon de 200 de ori mai strâns decât oxigenul, ceea ce explică de ce expunerea la gaz poate fi atât de mortală. Dar această legătură toxică poate fi spartă de lumină. În ciuda descoperirii acestei vulnerabilități cu mai bine de 100 de ani în urmă, cercetătorii abia încep să investigheze potențialul său clinic în cazurile de otrăvire cu CO. O lucrare din Science Translational Medicine de astăzi (9 octombrie) descrie un dispozitiv nou care, iluminând sângele cu lumină roșie în timp ce schimbă simultan monoxid de carbon cu oxigen, poate elimina rapid toxina de la șobolani.

"Acest aparat. . . ar putea scurta timpul pentru îndepărtarea monoxidului de carbon, un pas important în orice posibil nou tratament pentru otrăvirea cu monoxid de carbon ”, scrie Mark Gladwin de la Universitatea din Pittsburgh într-un e-mail către The Scientist. Gladwin este directorul Institutului de Medicină Vasculară pentru Inimă, Plămân și Sânge din Pittsburgh și președinte al consiliului de administrație al Globin Solutions, o companie care dezvoltă antidoturi pentru otrăvirea cu monoxid de carbon și nu a fost implicat în cercetare.

„[Ziarul] demonstrează două lucruri: că sunt capabili să accelereze rata de eliminare a carboxihemoglobinei din război cu dispozitivul lor și pot face acest lucru la șobolanii care au leziuni pulmonare severe și nu pot fi oxigenați”, Neil Hampson, pneumolog emerit la Centrul Medical Virginia Mason din Seattle, care, de asemenea, nu a participat la studiu.

Monoxidul de carbon este una dintre cele mai frecvente cauze ale otrăvirii umane - fie ca urmare a incendiilor, a ventilării defectuoase a aparatelor sau a inhalării gazelor de eșapament ale vehiculelor - cu aproximativ 50.000 de cazuri în SUA în fiecare an. Majoritatea pacienților sunt tratați cu 100% oxigen, fie la presiune normală, fie crescută (într-o cameră hiperbară), dar un astfel de tratament nu este întotdeauna adecvat pentru cazurile care implică leziuni pulmonare severe. Dacă un pacient a inhalat particule, substanțe chimice sau fum, de exemplu, schimbul de gaze poate fi afectat în plămâni, iar inhalarea prelungită a oxigenului pur poate provoca chiar leziuni pulmonare suplimentare, explică anestezistul Warren Zapol de la Massachusetts General Hospital și Harvard Medical School a condus cercetarea.

Prin urmare, Zapol și colegii săi au căutat o modalitate de a accelera nu numai eliminarea monoxidului de carbon în cazurile de otrăvire, ci și una care să ajute în mod specific persoanele cu funcție pulmonară limitată. Erau conștienți de faptul că lumina elimină monoxidul de carbon, dar nu oxigenul, de la hemoglobină - o constatare care datează din 1896 -, dar și faptul că pur și simplu lumina strălucitoare a corpului unei persoane nu ar ajuta. „Dacă ai disocia doar monoxidul de carbon în piele sau ceva de genul acesta, s-ar reasocia”, explică Zapol, „ai nevoie de un plămân”, astfel încât gazul să poată fi expirat. Echipa a arătat recent că la șobolani a fost posibilă deschiderea pieptului, iluminarea plămânilor și accelerarea eliberării de monoxid de carbon. Dar „când am ajuns la animale mai mari, plămânul nu era suficient de transparent. . . deci nu a fost foarte eficient ", spune Zapol.

Noua sa abordare este să pompeze sângele dintr-o venă din picior, să-l trimită printr-o membrană poroasă pentru schimbul de gaze, unde oxigenul este forțat și monoxidul de carbon în afară și îl luminează simultan cu lumină de 623 nm (roșie) - lungimea de undă arătată la maximiza eliberarea de monoxid de carbon. Sângele nou curățat este apoi pompat înapoi într-o venă din gât. Deoarece abordarea necesită inserarea a doar două canule intravenoase, „nu ar fi foarte invazivă și în douăzeci de minute sau patruzeci de minute, boom, ai fi curat”, spune Zapol. Ideea ar fi să aveți o versiune mobilă pentru utilizare în ambulanță, explică el.

În experimentele de dovadă de principiu la șobolani sever otrăviți de gaz, dispozitivul a crescut eliminarea monoxidului de carbon cu 79%, comparativ cu animalele de control al căror sânge nu a fost nici oxigenat, nici iluminat, dar a trecut încă prin dispozitiv. Mașina - formată din canule, tuburi, o pompă și unitatea de oxigenare adăpostită în plexiglas pentru iluminare - a dublat, de asemenea, rata de eliminare observată la șobolanii care respirau 100% oxigen.

Când animalele au fost supuse leziunilor pulmonare, dispozitivul aproape a triplat viteza de eliminare a monoxidului de carbon în comparație cu cea a respirației de oxigen singur. Și a îmbunătățit șansele de supraviețuire a animalelor. Dispozitivul „te scoate cu adevărat”, spune Zapol, a cărui echipă lucrează acum la un dispozitiv similar pentru a testa pe mamifere mai mari.

Rămâne de văzut dacă oamenii ar avea aceleași beneficii. „Rata accelerată de îndepărtare din corp a carboxihemoglobinei nu a fost neapărat asociată cu schimbarea clinică a rezultatului”, spune Hampson. În mod interesant, el subliniază faptul că nivelul de monoxid de carbon din corpul pacientului nu este o indicație a modului în care acestea vor fi corecte. „Este posibil ca cineva să vină cu un nivel de carboxihemoglobină de 50% și poate vorbi cu dvs. și să aibă dureri de cap. Altcineva poate veni cu un nivel de 10 la sută și poate fi comat ”. Această relație neliniară între doză și rezultat poate avea mai puțin de-a face cu foamea oxigenului și mai mult de efectele patologice suplimentare ale monoxidului de carbon, care includ legarea la alte proteine ​​care conțin hem și declanșarea răspunsurilor inflamatorii. Acestea fiind spuse, deoarece dispozitivul a îmbunătățit supraviețuirea la animalele rănite la plămâni, poate avea potențial pentru pacienții aflați în situații similare, care altfel nu pot fi tratați, spune Hampson.

În timp ce efectele otrăvirii cu monoxid de carbon pot să nu fie dependente de doză și gazul să afecteze pacienții în mod diferit, „este cu siguranță ceva ce vrei să scapi din sângele tău cât mai repede posibil”, spune Zapol, care speră ca o versiune clinică a dispozitivului său va permite doar asta.

Ruth Williams este o jurnalistă independentă cu sediul în Connecticut. Trimite-i un e-mail la [email protected] sau găsește-o pe Twitter @rooph.

L. Zazzeron și colab., „Fototerapia și oxigenarea cu membrană extracorporală facilitează îndepărtarea monoxidului de carbon la șobolani”. Sci Transl Med, 11: eaau4217, 2019.