فوم مونوکسید کربن در مبارزه با التهاب


در این مصاحبه، News-Medical با پروفسور Leo Otterbein در مورد روشی جدید برای رساندن مونوکسید کربن به بدن در حالی که اثرات بالقوه خطرناک آن را دور می‌زند، صحبت می‌کند.

لطفاً می‌توانید خودتان را معرفی کنید، از سوابق علمی‌تان برایمان بگویید و الهام‌بخش آخرین تحقیقاتتان چه بوده است؟

نام من لئو اوتربین از مرکز پزشکی Beth Israel Deaconess در بوستون، ماساچوست است. من استاد دانشکده پزشکی هاروارد هستم، جایی که در 18 سال گذشته بوده ام. قبل از آن، پس از اتمام کار فوق دکترا در دانشگاه ییل، در دانشگاه پیتسبورگ بودم. دکتری من در دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور به پایان رسید و در ژوئن 2000 فارغ التحصیل شدم. کار پایان نامه من بر روی مونوکسید کربن و نحوه عملکرد آن در بدن تمرکز دارد و ادامه دارد.

من بیشتر وقتم را صرف یک آزمایشگاه تحقیقاتی پایه می کنم که در آن مونوکسید کربن را در مدل های مختلف بیماری های انسانی مطالعه می کنیم. این کار در 18 سال گذشته تکامل یافته است و اکنون در آزمایش‌های بالینی در حال انجام است، و ما به تلاش‌های خود برای درک چگونگی کارکرد، چرایی کارکرد آن و تلاش برای تغییر درک این موضوع ادامه می‌دهیم که چرا باید آن را چیزی فراتر از یک گاز سمی در نظر گرفت. .

اصلی ترین و ساده ترین راه برای مطالعه مونوکسید کربن این است که آن را به صورت گاز استنشاقی مصرف کنید زیرا به راحتی گازها را از طریق ریه ها وارد می کنید. هنگامی که ما برای اولین بار این آزمایش ها را شروع کردیم، راه ساده برای تحویل آن، قرار دادن یک حیوان در یک دستگاه نوردهی بود که به آنها اجازه می داد در مونوکسید کربن تنفس کنند. البته، بر اساس ادبیات گسترده، انتظار داشتیم که موارد منفی زیادی داشته باشیم، اما مشاهده کردیم که حیوانات آن را به خوبی تحمل کردند و به تحقیقات خود ادامه دادیم و توانایی CO را برای ارائه اثرات مفید در انواع نشانه های بیماری آزمایش کردیم. کار ما اکنون در سراسر جهان گسترش یافته است و ده ها آزمایشگاه در حال کار بر روی درک تأثیرات این مولکول در سلامت و بیماری هستند.

اعتبار تصویر: honglouwawa/Shutterstock.com

اعتبار تصویر: honglouwawa/Shutterstock.com

با گذشت زمان، چندین محقق سعی کردند راهی برای تزریق مونوکسید کربن از طریق روش‌های دیگر تحویل به جای استنشاق ابداع کنند. احتمالاً اولین باری بود که مردم شروع کردند به این باور که مونوکسید کربن لازم نیست به عنوان یک گاز استنشاقی تجویز شود و به دلیل توانایی منحصر به فرد آن در انتشار آزادانه در بدن بسیار شبیه اکسیژن، تلاش ها برای یافتن راه های جایگزین برای تجویز CO آغاز شد. .

من با همکاران جیمز برن و جیووانی تراورسو ملاقات کردم و در مورد چالش شناسایی ابزارهای جدید برای تجویز مونوکسید کربن که ایمن، موثر و دور از چالش‌هایی است که استنشاق و مولکول‌های کوچک ایجاد می‌کنند، بحث کردیم. کاملاً به اعتبار آنها، آنها این سؤال را مطرح کردند که “چرا ما این را در یک فوم یا جامد قرار نمی دهیم؟” و به طور جمعی، ما حوزه های تخصصی خود را متحد کردیم، که مقدمه این کار اخیر شد. این فوق العاده هیجان انگیز است زیرا نشان داده ایم که می توانید تا آنجایی که می توانید مونوکسید کربن را با تنفس فوم در آن بریزید و می توانید آن را به راحتی از طریق معده یا رکتوم منتقل کنید. ما اصطلاح Gas Trapping Materials یا GEM را ابداع کردیم که در مجموع شامل فوم ها، ژل ها و حتی جامدات می شود.

گاز درمانی یک عنصر آشنا از مراقبت های بهداشتی است. وضعیت فعلی استفاده از گازها در پزشکی چگونه است و معمولاً چگونه استفاده می شود؟

گازی که بدنام ترین است و بهترین شهرت را به عنوان یک داروی درمانی دارد، اکسید نیتریک (NO) است. جایزه نوبل در سال 2000 برای کشف اینکه این مولکول گاز می تواند اثرات بیولوژیکی حیاتی ایجاد کند اهدا شد. همه ما می دانیم که اکسیژن برای زندگی حیاتی است، اما یافته ها مبنی بر اینکه اکسید نیتریک در عملکرد سلولی در سراسر بدن مهم است، اولین موردی بود که نشان داد همه سلول ها گازهای خاصی را به صورت درون زا تولید می کنند تا فرآیندهای بدن را به طور طبیعی حفظ کنند. NO یک درمان قوی برای نوزادان مبتلا به فشار خون ریوی و برای استفاده در افراد مبتلا به بیماری قلبی عروقی است.

معلوم شد که مونوکسید کربن دارای خواص مشابهی است. همه سلول‌های بدن به طور مداوم مونوکسید کربن می‌سازند و به طور متناقض وقتی بدن تحت استرس است، مانند شرایط التهاب یا بیماری، مقدار بیشتری از آن را تولید می‌کنند. پیتر بارنز نشان داد که مونوکسید کربن را می توان در تنفس بیماران بیمار اندازه گیری کرد و با شدت بیماری همبستگی دارد. بنابراین، هر چه بیمارتر باشد، مونوکسید کربن بیشتری تولید می‌شود، و هرچه بهتر می‌شوید، مقدار مونوکسید کربن در نفس کاهش می‌یابد.

مونوکسید کربن با مسمومیت و مرگ مرتبط است، اما نشان داده شده است که در دوزهای کم دارای ویژگی های مفید است. در حال حاضر در مورد استفاده از مونوکسید کربن در سلامت انسان چه می دانیم؟

پاسخ کوتاه این است که کارآزمایی ها ادامه دارد و هیچ گونه عارضه جانبی مرتبط با درمان گزارش نشده است. کارآزمایی‌های در حال انجام، مونوکسید کربن را در فیبروز ریوی و سندرم دیسترس تنفسی بزرگسالان (ARDS) بررسی می‌کنند، جایی که بی‌خطر بودن آن در این بیماران ثابت شده است. آزمایش دیگری وجود دارد که با شرکتی که من وابسته به آن هستم، مستقر در سن دیگو، کالیفرنیا، آغاز شده است. آنها به دنبال ارائه مونوکسید کربن فرموله شده به عنوان درمانی هستند که می توانید بنوشید و علاقه مند به آزمایشات بالینی برای بیماران کم خونی داسی شکل و بیماری پارکینسون هستند با این ایده که می توانید مونوکسید کربن را به صورت مایع از طریق معده و روده تجویز کنید.

آشپزی و التهاب موضوعاتی به ظاهر نامرتبط هستند. چگونه تکنیک‌های مورد استفاده در غذای مولکولی الهام‌بخش روش جدید تحویل مونوکسید کربن شد که در مطالعه خود توضیح دادید؟

من اعتبار کامل را به جیمز برن و جیووانی تراورسو می دهم. آنها مهندسان زیستی تحویل دارو هستند. فکر می‌کنم آن‌ها این ایده را دوست داشتند که اگر بتوانید چیزی بی‌خطر و قابل اصلاح برای تحویل دارو پیدا کنید، مقدار زیادی از زمان خود را صرفه‌جویی می‌کنید. بنابراین استناد به غذا فقط یک راه بهتر، آسان‌تر و ساده‌تر برای رساندن مونوکسید کربن است.

اعتبار تصویر: lunamarina/Shutterstock.com

اعتبار تصویر: lunamarina/Shutterstock.com

ما یک چالش داشتیم و این سوال را مطرح کردیم: چگونه می توانیم گازی را وارد بدن کنیم که شامل استنشاق آن از طریق ریه نیست؟ آنها متوجه شدند که وقتی کاپوچینو درست می‌کنید یا وقتی رستوران‌های مجلل از آن در ارائه غذاهای هنری خود استفاده می‌کنند، از گاز برای ایجاد کف استفاده می‌کنند، بنابراین ما پرسیدیم، “چرا برای استفاده در پزشکی کار نمی‌کند؟”

لطفاً به ما بگویید چگونه تحقیقات خود را انجام دادید و یافته های اصلی شما چه بود؟

این تحقیق یک کار گروهی بود و محققان مختلف هر کدام افکار و تخصص منحصر به فرد خود را ارائه کردند. طرف من از همکاری تلاش برای پاسخ به این سوال بود که چگونه از این در حیوانات استفاده کنیم و آن را در مدل‌های مربوط به بیماری از نظر انسانی آزمایش کنیم؟

ما محتمل ترین مکان را برای این کاربرد موضعی مونوکسید کربن موثرترین مکان در نظر گرفتیم و آن را در دو مدل مختلف بیماری روده ای آزمایش کردیم که می توانستیم فوم را مستقیماً در محل التهاب و آسیب بافت قرار دهیم. یکی کولیت یا بیماری التهابی روده و دیگری پروکتیت بود که یک آسیب ناشی از تشعشع است که می تواند در بیماران سرطانی رخ دهد. ما تصور کردیم که فوم CO یا GEM می تواند به عنوان بخشی از یک استراتژی درمانی توسعه یابد و اثرات محافظتی قابل توجهی را در معکوس کردن پیشرفت بیماری و ترویج بهبود بافت مشاهده کردیم.

مواد به دام انداختن گاز

سوال بعدی که پرسیدیم این بود که آیا می‌توانیم فوم را از طریق روده برای رساندن موثر CO و مفید بودن آن برای اندام‌های دورتر از روده استفاده کنیم. اینجاست که ما از مدل آسیب کبدی استفاده کردیم. آزمایشگاه من علاقه دیرینه و روش‌هایی برای مطالعه آسیب حاد کبدی ناشی از دارو دارد و از نظر بالینی مرتبط است. به ویژه در ایالات متحده، یک مشکل بالینی وجود دارد که در آن افراد در مصرف موادی مانند استامینوفن (تیلنول) بیش از حد مصرف می‌کنند، زیرا متوجه نمی‌شوند که محدودیت‌هایی برای مقدار مصرف در یک دوره زمانی وجود دارد و اگر بیش از حد مصرف کنید، خیلی سریع، کبد از کار می افتد. ما نشان دادیم که اگر از تزریق موضعی فوم CO از طریق روده استفاده کنید، از آسیب کبدی ناشی از استامینوفن جلوگیری می‌کند.

ما سپس فوم را در خوک‌ها آزمایش کردیم تا نشان دهیم که فوم به همان اندازه مؤثر و زیست‌دسترس است که در موش مشاهده شد. ما هنوز آسیب شناسی بیماری در خوک ها را به دلیل محدودیت زمانی مطالعه نکرده ایم. ما اکنون این کار را به عنوان مجموعه بعدی مطالعات خود انجام می دهیم، و این کار بسیار خوب پیش می رود. نکته مهم این است که این جنبه از تحقیقات نشان می دهد که این فناوری به جوندگان محدود نمی شود.

فوم نسبت به روش های فعلی درمان بیماری های التهابی مانند کولیت، مانند داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی، چه مزایایی دارد؟

نمی دانم بگویم که ما به دنبال جایگزینی داروهای فعلی و استاندارد مراقبت هستیم یا خیر. ممکن است از مونوکسید کربن به عنوان یک کمکی استفاده شود. در برخی شرایط، مونوکسید کربن به دلایل مختلف می تواند اثرات داروهای دیگر را افزایش دهد.

اعتبار تصویر: Oksana Mizina/Shutterstock.com

اعتبار تصویر: Oksana Mizina/Shutterstock.com

عنصر کنترل در هنگام طراحی مکانیسم های تحویل جدید برای درمان ها چقدر مهم است؟

زمانی که CO را در نظر می گیریم، در درجه اول به دلیل دیدگاه منفی جامعه نسبت به مونوکسید کربن که ناشی از پوشش رسانه ای است، اهمیت زیادی دارد. یکی از چالش‌ها فقط این نیست که آیا بیمار درمان با مونوکسید کربن را می‌پذیرد، بلکه این است که افراد، چه کارکنان مراقبت‌های بهداشتی که مونوکسید کربن را تجویز می‌کنند یا پزشکانی که آن را برای استفاده به عنوان درمان تجویز می‌کنند، احساس راحتی و امنیت داشته باشند. گاز در بیمارستان استفاده از مسیر استنشاق نیز چالش هایی مانند تنوع در استنشاق را به همراه دارد تا اطمینان حاصل شود که بیماران مقادیر مناسبی را استنشاق می کنند که درمانی هستند. استفاده صحیح از ماسک های زایمان، و همچنین تفاوت در میزان تنفس، بر دوز دقیق تأثیر می گذارد. علاوه بر این، گاز استنشاقی نیاز به سیلندرهای بزرگ گاز فشرده برای ذخیره و حمل و نقل در اطراف بیمارستان ها و اسکله های بارگیری دارد. در مقابل، فوم‌ها را می‌توان به‌خوبی مدیریت کرد، زیرا مقادیر کم و دقیقی دارند که می‌توان تحویل داد. بنابراین شما دقیقا می دانید که چه مقدار به بدن می رسانید و چگونه و کجا آن را تجویز می کنید. مطالعات ما روی جوندگان و خوک‌ها به وضوح نشان می‌دهد که می‌توانیم مقادیر بسیار قابل تکراری را ارائه کنیم و آن را به دقت در خون اندازه‌گیری کنیم.

آینده برای خود و تحقیقات شما چیست؟

تحقیقات در آزمایشگاه من بر درک نحوه عملکرد مونوکسید کربن در سلامت و بیماری تمرکز دارد. ما علاقه مندیم که بدانیم چگونه و چرا مونوکسید کربن عملکرد سلول ها را تغییر می دهد. از نظر فناوری فوم، گام بعدی شروع انتقال آن به بیماران است.

خوانندگان از کجا می توانند اطلاعات بیشتری بیابند؟

درباره لئو اوتربین

دکتر اوتربین دکترای خود را گرفت. از جانز هاپکینز در سال 2000، جایی که کار پایان نامه فارغ التحصیلی او زمینه تحقیق در مورد اثرات بیولوژیکی مونوکسید کربن را آغاز کرد و از آن زمان تاکنون این رشته را هدایت کرده است. او در حال حاضر استاد جراحی در دانشکده پزشکی هاروارد و مدیر تحقیقات ترجمه در مرکز پزشکی Beth Israel Deaconess در بوستون است. ایده او برای استفاده از مونوکسید کربن به عنوان یک گاز درمانی از یک فرضیه تجربی شکل گرفت اثبات تحقیقات اصلی و اکنون به آزمایشات بالینی در حال انجام. کار او، از جمله تلاش‌های مشترک در کار اخیر بر روی GEMها، به کمک به حوزه زیست‌شناسی انتقال‌دهنده‌های گازی در پزشکی که او به پیشروی آن کمک کرد، ادامه می‌دهد. او توسط NIH، وزارت دفاع، و بنیادهای مختلف، از جمله انجمن ملی بازیکنان لیگ فوتبال، برای مطالعه اثرات مفید CO و درک بهتر مکانیسم‌های عملکرد سلولی و مولکولی آن تامین می‌شود.



منبع