[ad_1]
Угарный газ наиболее известен как потенциально смертельный газ. Однако в небольших дозах он также обладает полезными свойствами: было показано, что он уменьшает воспаление и может стимулировать регенерацию тканей.
Группа исследователей под руководством Массачусетского технологического института, Бригама и Женской больницы, Университета Айовы и Медицинского центра Бет Исраэль Диаконисс разработала новый способ доставки угарного газа в организм, минуя его потенциально опасные последствия. Вдохновленные методами, используемыми в молекулярной гастрономии, они смогли включить монооксид углерода в стабильную пену, которая может быть доставлена в пищеварительный тракт.
В исследовании на мышах исследователи показали, что эти пены уменьшают воспаление толстой кишки и помогают обратить вспять острую печеночную недостаточность, вызванную передозировкой ацетаминофена. Новая техника, описанная сегодня в Наука Трансляционная медицина бумага также может быть использована для доставки других терапевтических газов, говорят исследователи.
«Возможность доставки газа открывает совершенно новые возможности нашего понимания терапии. Как правило, мы не думаем о газе как о лекарственном средстве, которое можно принимать перорально (или которое можно вводить ректально), поэтому это предлагает новый захватывающий способ подумать о том, как мы можем помочь пациентам», — говорит Джованни Траверсо, Карл ван Тассел по развитию карьеры Ассистент профессора машиностроения в Массачусетском технологическом институте и гастроэнтеролог в Brigham and Women’s Hospital.
Траверсо и Лео Оттербейн, профессор хирургии Гарвардской медицинской школы и Медицинского центра Бет Исраэль Диаконисс, являются старшими авторами статьи. Ведущими авторами являются Джеймс Бирн, врач-ученый и онколог-радиолог из Университета Айовы (бывший резидент Массачусетской программы радиационной онкологии имени Бригама и Даны Фарбер) и научный сотрудник Института интегративных исследований рака им. Коха Массачусетского технологического института; Дэвид Галло, исследователь Beth Israel Deaconess; и Ханна Бойс, инженер-исследователь из Brigham and Women’s.
Доставка пеной
С конца 1990-х годов Оттербайн изучает терапевтические эффекты низких доз угарного газа. Было показано, что газ оказывает благотворное влияние на предотвращение отторжения трансплантированных органов, уменьшение роста опухоли и модулирование воспаления и острого повреждения тканей.
При вдыхании высоких концентраций угарный газ связывается с гемоглобином в крови и препятствует получению организмом достаточного количества кислорода, что может привести к серьезным последствиям для здоровья и даже к смерти. Однако в более низких дозах он оказывает благотворное влияние, например, уменьшает воспаление и способствует регенерации тканей, говорит Оттербейн.
«Нам уже много лет известно, что угарный газ может оказывать благоприятное воздействие при всех видах патологий, если его вдыхать в виде вдыхаемого газа», — говорит он. «Однако использовать его в клинике было непросто по ряду причин, связанных с безопасным и воспроизводимым введением, а также опасениями медицинских работников, что привело к тому, что люди захотели найти другие способы его введения».
Несколько лет назад Траверсо и Оттербейн были представлены Кристофом Стайгером, бывшим постдоком Массачусетского технологического института и автором нового исследования. Лаборатория Траверсо специализируется на разработке новых методов доставки лекарств в желудочно-кишечный тракт. Чтобы решить проблему подачи газа, им пришла в голову идея включить газ в пену, подобно тому, как повара используют углекислый газ для создания пены с фруктами, овощами или другими ароматизаторами.
Кулинарные пены обычно создаются путем добавления загустителя или гелеобразующего агента к жидкости или твердому веществу, протертому в виде пюре, а затем либо взбивания для включения воздуха, либо с помощью специального сифона, который вводит газы, такие как углекислый газ или сжатый воздух.
Команда Массачусетского технологического института создала модифицированный сифон, который можно было присоединить к любому газовому баллону, что позволило им включить окись углерода в свою пену. Для создания пен они использовали такие пищевые добавки, как альгинат, метилцеллюлоза и мальтодекстрин. Также добавляли ксантановую камедь для стабилизации пены. Изменяя количество ксантановой камеди, исследователи могли контролировать, сколько времени потребуется для высвобождения газа после введения пены.
Показав, что они могут контролировать время выброса газа в организме, исследователи решили протестировать пены для нескольких различных применений. Во-первых, они изучили два типа местного применения, аналогичного нанесению крема для успокоения зудящих или воспаленных участков. В исследовании на мышах они обнаружили, что введение пены ректально уменьшает воспаление, вызванное колитом или радиационным проктитом (воспаление прямой кишки, которое может быть вызвано лучевой терапией рака шейки матки или простаты).
Современные методы лечения колита и других воспалительных состояний, таких как болезнь Крона, обычно включают препараты, подавляющие иммунную систему, что может сделать пациентов более восприимчивыми к инфекциям. По словам исследователей, лечение этих состояний с помощью пены, которую можно наносить непосредственно на воспаленные ткани, предлагает потенциальную альтернативу или дополнительный подход к этим иммуносупрессивным методам лечения. Хотя в этом исследовании пены вводились ректально, исследователи говорят, что их также можно было бы вводить перорально.
«Пены настолько просты в использовании, что помогут перенести их в уход за пациентами», — говорит Бирн.
Контроль дозы
Затем исследователи приступили к изучению возможных системных применений, при которых угарный газ мог бы доставляться в отдаленные органы, такие как печень, из-за его способности диффундировать из желудочно-кишечного тракта в другие части тела. Для этого исследования они использовали мышиную модель передозировки ацетаминофена, которая вызывает серьезное повреждение печени. Они обнаружили, что газ, доставленный в нижний отдел желудочно-кишечного тракта, смог достичь печени и значительно уменьшить количество воспалений и повреждений тканей, наблюдаемых там.
В этих экспериментах исследователи не обнаружили каких-либо побочных эффектов после введения угарного газа. Предыдущие исследования на людях показали, что небольшое количество угарного газа можно безопасно вдыхать. У здорового человека концентрация угарного газа в крови составляет около 1 процента, а исследования на людях-добровольцах показали, что уровень до 14 процентов можно переносить без побочных эффектов.
«Мы думаем, что с пеной, используемой в этом исследовании, мы даже близко не приближаемся к тем уровням, которые нас бы беспокоили», — говорит Оттербейн. «То, что мы узнали из испытаний вдыхаемых газов, проложило путь к тому, чтобы сказать, что это безопасно, если вы знаете и можете контролировать, сколько вы даете, как и любое лекарство. Это еще один приятный аспект этого подхода — мы можем контролировать точную дозу».
В этом исследовании исследователи также создали гели, содержащие окись углерода, а также заполненные газом твердые вещества, используя методы, аналогичные тем, которые используются для изготовления Pop Rocks, твердых леденцов, которые содержат пузырьки углекислого газа под давлением. Они планируют протестировать их в дальнейших исследованиях, в дополнение к разработке пены для возможных испытаний на людях.
Исследование частично финансировалось премией Фонда рака простаты для молодых исследователей, премией Министерства обороны для первых исследователей программы рака простаты, стипендией Фонда надежды на исследования рака, Национальной ассоциацией игроков футбольной лиги, Министерством обороны и Массачусетским технологическим институтом. Кафедра машиностроения.
[ad_2]
Source