При отравлении сероводородом пострадавших спасет искусственный гем
Сероводород, бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц, образуется естественным образом при разложении веществ, содержащих атомы серы. Вдыхание этого газа опасно для здоровья, а сероводород в высоких концентрациях, может привести к очень быстрой смерти.
Его относительная плотность выше, чем у воздуха, что ведет к накоплению газа у поверхности земли, в естественных и рукотворных углублениях. Это создает реальную угрозу для людей, работающих в горных выработках, системах водоснабжения и канализации, ревизионных колодцах подземных электросетей.
Почему сероводород так опасен? Попадая в кровь, он прочно связывается с ферментом цитохром С-оксидазой и блокирует клеточное аэробное дыхание. Говоря простыми словами, нарушается доставка кислорода к клеткам.
При отравлении сероводородом помощь может оказаться неэффективной. Даже если вынести пострадавшего из опасной зоны, ядовитый газ останется в крови.
На данный момент не существует стопроцентно эффективного средства, которое могло бы купировать сероводородную интоксикацию. Есть настоятельная необходимость в разработке терапевтических препаратов, которые можно хранить в течение длительного времени и которые дают немедленный эффект при остром отравлении сероводородом.
В исследовании, проведенном профессором Хироаки Китагиси из Университета Досиса (Япония) и опубликованном 10 декабря 2024 года в журнале Scientific Reports, предложено новое противоядие от сероводорода.
Свой вклад в исследование внесли и другие сотрудники университета: Ацуки Накагами, аспирант факультета прикладной химии, доктор Киюэ Мао, доцент сельскохозяйственного факультета Масаки Хоритани и профессор Масахито Кодера с факультета естественных наук и инженерии.
Ученые использовали имитирующие гем искусственные соединения, которые обладали более высоким сродством к сероводороду, чем природный гемоглобин крови.
Профессор Китагиси: «За последние два десятилетия мы разработали и изучили синтетические соединения, имитирующие гем. Серия hemoCDs, состоящая из порфирина и циклодекстринов, основана на сгенерированной цифровой модели гема и полностью дублирует его биологические функции».
Ранее профессор Китагиси и его коллеги синтезировали две версии искусственных гемов, названых Гемо-близнецами (hemoCD-Twins). Оба гема — met-hemoCD-Р и met-hemoCD-I — успешно купировали у мышей и крыс интоксикацию окисью углерода (CO) и цианистым водородом (HCN).
В новом исследовании in vitro ученые решили проверить, способны ли эти два комплекса поглощать в водной среде сероводород. Было обнаружено, что met-hemoCD-I, в частности, обладает очень высоким сродством к сероводороду в нормальных физиологических условиях — почти в 10 раз выше, чем у человеческого гемоглобина. Хорошие показатели дал и близнец met-hemoCD-Р.
Met-hemoCD-I смог преобразовать токсичный сероводород в нетоксичные сульфит- и сульфат-ионы. Это подтверждает, что его можно использовать для лечения отравления сероводородом.
Чтобы протестировать противоядие, его ввели мышам, получавшим острую и хроническую интоксикацию сероводородом. Результаты были многообещающими — мыши, которым вводили met-hemoCD-I, демонстрировали заметно лучшие показатели выживаемости по сравнению с мышами контрольной группы, которым не вводили противоядие. Активность цитохром-С-оксидазы в тканях головного мозга и сердца, подавленная сероводородом, у получивших антидот животных быстрее возвращалась к норме.
Ценность и перспективность искусственного гема met-hemoCD-I как антидота определяется его доказанной безопасностью для здоровья. У крыс met-hemoCD-I выводился с мочой в неизменном виде в течение нескольких суток.
Результаты исследования показывают, что hemoCD-Twins можно использовать в качестве мощного антидота для лечения отравлений монооксидом углерода (угарный газ), цианистым водородом (синильная кислота (, а теперь и сероводородом без риска каких-либо побочных эффектов.
Профессор Китагиси говорит: «Используя hemoCD-Twins, мы можем предложить универсальное решение для лечения отравлений разными гемотоксичными газами, даже если причина отравления неизвестна. До сих пор у нас нет эффективного решения проблемы случайного отравления газом — мы предлагаем hemoCD для удовлетворения этой насущной потребности экстренных служб».
В будущем ученые надеются внедрить препарат на основе искусственного гема в больницы и, что особенно важно, в службы скорой помощи и спасения. «Мы продолжим доклинические и клинические испытания в сотрудничестве с врачами для того, чтобы реализовать лечебный комплекс и сделать его доступным во всем мире», — добавляет профессор Китагаси.
Ранее ученые предложили инновационный метод таргетной доставки препаратов к раковым клеткам.
