Противоядие от угарного газа

Мутантный белок нейроглобин спасает от смертельного отравления угарным газом.

Угарный газ не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, но при этом довольно ядовит – из-за того, что образует чрезвычайно прочный комплекс с белком гемоглобином.

Как мы знаем ещё со школы, гемоглобин переносит кислород из лёгких к другим органам и тканям, но, если с гемоглобином соединился угарный газ, молекула кислорода его оттуда уже не вытеснит. Грубо говоря, CO лишает организм кислорода – связываясь с гемоглобином, угарный газ прекращает газообмен. Кроме того, он останавливает окислительные процессы в митохондриях – клеточных органеллах, которые с помощью кислорода добывают для клетки энергию.

Чаще всего отравления угарным газом случаются при пожаре или в домах с печным отоплением; однако не стоит забывать, что СО образуется при сгорании автомобильного топлива, газа,  при производстве некоторых химических соединений, так что возможностей отравиться им на самом деле больше, чем кажется.

Первые признаки отравления проявляются, когда с угарным газом связывается 20% гемоглобина, а смерть наступает, когда эта доля доходит до 50% и выше. Есть ли какое-то противоядие, которое помогло бы обезвредить попавший в организм угарный газ? Обычно в таких случаях используют только одно средство – искусственная вентиляция лёгких с кислородной подушкой. Иногда можно встретить упоминания о веществе под названием ацизол, который рекомендуют принимать «за 30–40 минут до контакта с угарным газом» – ацизол модифицирует гемоглобин так, чтобы он не так сильно связывал СО. Но в целом попытки найти быстрое и надёжное противоядие от угарного газа до сих пор ни к чему не приводили.

Возможно, что в качестве такого противоядия можно использовать белок нейроглобин. В мозге и в сетчатке глаза нейроглобин связывает избыток кислорода и монооксид азота NO, поддерживая тканевой и клеточный гомеостаз и обеспечивая запас кислорода на случай, если его вдруг станет не хватать. Исследователи из Питтсбургского университета, занимавшиеся нейроглобином, заметили, что он часто бывает связан ещё и с СО. У каждого из нас есть какое-то количество гемоглобина, связанного с CO, который образуется как побочный продукт некоторых биохимических процессов; при разрушении такого гемоглобина СО переходит к нейроглобину.

Если нейроглобин в принципе способен связывать угарный газ, то, возможно, эту его способность можно усилить? В статье в Science Translational Medicine Марк Глэдуин (Mark T. Gladwin) и его коллеги описывают мутантную версию нейроглобина, которая удерживает СО в 500 раз сильнее, чем гемоглобин – иными словами, что по физико-химическим законам, СО будет предпочтительнее связываться с мутантным нейроглобином, убегая к нему от гемоглобина.

Эксперименты показали, что нейроглобин действительно может быть прекрасным антидотом против угарного газа: когда мышам в течение нескольких минут давали подышать воздухом с 3% СО (а это смертельно опасная концентрация как для животных, так и для людей), то у них быстро появлялись все характерные признаки отравления – которые, однако, так же быстро проходили после внутривенной инъекции мутантного нейроглобина. Новый белок спасал от смерти 87% отравившихся мышей.

Пока что никаких побочных эффектов от нейроглобина обнаружить не удалось; в организме он не накапливается – его постепенно выводят почки. Однако тут ещё необходимо проверить, как реагирует на него иммунная система: если белок раздражает иммунитет, последствия могут быть довольно неприятными. С другой стороны, если речь идёт о действительно тяжёлом отравлении угарным газом, то неприятности с иммунитетом, которые могут случиться в перспективе, возможно, не такая уж большая цена за спасение жизни.