Oświetlając czerwonym światłem krew przepływającą przez zmodyfikowane sztuczne płuco (oksygenator membranowy), można usunąć z niej tlenek węgla (CO). Zespół z Massachusetts General Hospital i Harvardzkiej Szkoły Medycznej opisał urządzenie i testy na szczurach na łamach Science Translational Medicine.

Tlenek węgla jest toksyczny. Jego toksyczność wynika z większego niż tlen powinowactwa do hemoglobiny erytrocytów. Hemoglobina w czerwonych krwinkach organizmu wiąże 200 razy silniej tlenek węgla niż tlen, co tłumaczy, dlaczego narażenie na gaz może być tak zabójcze. CO tworzy z Hb połączenie zwane karboksyhemoglobiną. Jest ono trwalsze od służącej do transportu tlenu oksyhemoglobiny. Obecnie zatrucie CO leczy się, podając 100% tlen, niekiedy w komorze hiperbarycznej. W swoim urządzeniu Amerykanie wykorzystali czerwone światło.

Już dawno temu naukowcy odkryli, że światło widzialne może osłabić wiązanie między CO a hemoglobiną, pozwalając, by tlen zajął miejsce tlenku węgla. Dotąd jednak nie badano dogłębnie metod wykorzystania światła u pacjentów z zatruciem CO.

Podczas eksperymentów zespół Luki Zazzerona odkrył, że otwarcie klatki piersiowej szczura i oświetlenie płuc czerwonym światłem pomaga usunąć CO. Technika nie działa jednak u ludzi, bo nasze płuca są mniej przezroczyste. Akademicy wpadli więc na pomysł, by połączyć światło ze sztucznym płucem.

Początkowo podczas testów krew z CO „przepuszczano” przez zwykłe oksygenatory. W tych eksperymentach usuwanie CO nie było jednak zwiększone przez fototerapię, bo urządzenia dostępne w handlu nie są zaprojektowane w taki sposób, by dało się wystawiać krew na oddziaływanie światła.

Ekipa zaczęła więc wprowadzać modyfikacje. Oksygenatory pierwszej generacji ponownie nie zapewniały optymalnego transferu tlenu. Okazało się, że da się go osiągnąć, sięgając po membrany kapilarne (ang. capillary membrane). Wykorzystanie przezroczystego szkła akrylowego umożliwiało swobodną penetrację światła. Eksperymenty pokazały, że czerwone światło jest skuteczniejsze niż zielone i niebieskie w dysocjowaniu CO od hemoglobiny w krwi przepływającej przez oksygenator. W porównaniu do wentylacji czystym tlenem, dodanie pozaustrojowego eliminowania CO za pomocą fototerapii (ang. extracorporeal removal of CO with phototherapy, ECCOR-P) podwajało tempo usuwania tlenku węgla u zatrutych szczurów z normalnymi płucami.

Membrana kapilarna w szkle akrylowym, © Credit: L. Zazzeron et al., Science Translational Medicine (2019)

Kiedy u gryzoni przy zatruciu CO występowało ostre uszkodzenie płuc, urządzenie potrajało prędkość usuwania CO i zwiększało przeżywalność (w porównaniu do grupy kontrolnej).

Naukowcy podkreślają, że potrzebne są dalsze badania, które pokażą, czy ludzie reagują podobnie.

 

ŹródłoMedicalXpress, the-scientist.com