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Samstag, 22.07.2017
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Erstes Mittel gegen tödliches Giftgas

Neuentwickelte Protein bindet eingeatmetes Kohlenmonoxid in Sekundenschnelle

Rettung vor tödlichem Giftgas: An keinem anderen Gift sterben so viele Menschen wie an Kohlenmonoxid (CO). Doch jetzt könnten US-Forscher erstmals ein Gegenmittel gefunden haben. Ein spezielles Protein bindet das tödliche Gas im Blut in Sekundenschnelle und verhindert so das innere Ersticken. Mäuse konnten so schon vor dem sicheren Tod gerettet werden. Bewährt sich das Protein in weiteren Tests, könnte dies in Zukunft viele Opfer einer CO-Vergiftung retten.
Die Verbindung aus einem Sauerstoff- und einem Kohlenstoffatom ist ein tödliches Gift, denn es verhindert den Sauerstofftransport im Blut.

Die Verbindung aus einem Sauerstoff- und einem Kohlenstoffatom ist ein tödliches Gift, denn es verhindert den Sauerstofftransport im Blut.

Es ist unsichtbar, geruchlos – und tödlich: Kohlenmonoxid (CO) ist ein schleichendes, aber hochwirksames Atemgift. Gelangt es über die Lunge ins Blut, bindet es dort an den Blutfarbstoff Hämoglobin. Weil es dabei eine sehr viel höhere Affinität für Hämoglobin hat als Sauerstoff, wird dieser durch das Kohlenmonoxid verdrängt. Als Folge transportiert das Blut kaum mehr Sauerstoff mehr in die Organe – wir ersticken innerlich.

Bisher hilft nur die Überdruckkammer


Besonders groß ist die Gefahr für eine solche CO-Vergiftung bei Bränden mit viel Rauchgas und bei einigen Industrieprozessen. Aber auch Kaminöfen oder Pelletheizungen können das giftige Gas freisetzen. Das Problem dabei: "Obwohl Kohlenmonoxid die häufigste Vergiftungsursache weltweit, haben wir bis heute kein effektives Gegenmittel", erklärt Seniorautor Mark Gladwin von der University of Pittsburgh.

Bisher kann man den Vergifteten nur so schnell wie möglich in eine Überdruckkammer schaffen und ihn dort mit 100 Prozent Sauerstoff beatmen. Das unter Hochdruck verabreichte Überangebot des Atemgases verdrängt dann das Kohlenmonoxid allmählich aus dem Hämoglobin. Allerdings: Um damit nur die Hälfte des CO aus dem Blut zu entfernen, dauert es mehr als eine Stunde – in vielen Fällen ist dies zu lang, um bleibende oder sogar tödliche Folgen der CO-Vergiftung zu verhindern.


Körpereigenes Protein umgebaut


Gladwin und seine Kollegen haben daher nach einem Mittel gesucht, das das Kohlenmonoxid schneller und effektiver vom Hämoglobin lösen kann. Fündig wurden sie bei einem körpereigenen Verwandten des Hämoglobins, das unter anderem bei Schlaganfällen im Gehirn freigesetzt wird. Dieses Neuroglobin besitzt ein freies "Ärmchen" für Kohlenmonoxid und bindet das Gas daher gut.

Neuroglobin: Dieses Protein kommt natürlicherweise in unserem Gehirn vor. Durch molekulare Veränderungen machten es die Forscher zu einem noch effektiveren CO-Sammler.

Neuroglobin: Dieses Protein kommt natürlicherweise in unserem Gehirn vor. Durch molekulare Veränderungen machten es die Forscher zu einem noch effektiveren CO-Sammler.

Um die CO-Affinität dieses Neuroglobins weiter zu steigern, bauten die Forscher dieses Protein an einigen Stellen um. Diese mutierte Form des Neuroglobins, Ngb H64Q getauft, testeten sie anschließend an Roten Blutkörperchen und bei Mäusen auf ihre Wirksamkeit als Gegenmittel für eine CO-Vergiftung.

Wirkung in 23 Sekunden


Das Ergebnis: "H64Q bindet Kohlenmonoxid rund 500 Mal stärker als Hämoglobin", berichtet Gladwin. "Dadurch entfernt es das an Hämoglobin gebundene Gas 1.200 Mal schneller als reiner Sauerstoff." Denn statt weiterhin die Roten Blutkörperchen zu blockieren, verbindet sich das Kohlenmonoxid nun mit dem Protein und ist damit unschädlich gemacht.

In den Mäuseversuchen zeigte sich, wie schnell das Protein wirkt: Wurden die Tiere einer Dosis CO-Gas ausgesetzt, dauerte es nur 23 Sekunden, bis die Hälfte des Kohlenmonoxids aus ihrem Blut entfernt war – bei reinem Sauerstoff dauert dies 74 Minuten. Nach einer tödlichen Giftgas-Dosis rettete eine sofortige Injektion von Ngb H64Q fast allen Tieren das Leben. In der Kontrollgruppe starben dagegen fast alle Mäuse.

Erste klinische Studien schon in den nächste Jahren


Noch muss in weiteren Tests geprüft werden, ob Ngb H64Q auch beim Menschen so effektiv und sicher wirkt. Bei den Mäusen scheint das Protein aber keine giftigen Nebenwirkungen zu verursachen. Wie die Forscher berichten, wird das Neuroglobin problemlos mit dem Urin ausgeschieden. Die Wissenschaftler hoffen, schon innerhalb der nächsten Jahre die ersten klinischen Studien des Neuroglobins am Menschen durchführen zu können.

"Wenn es einmal zugelassen ist, könnte dieses Gegenmittel bei Notfällen schnell und direkt durch die Rettungskräfte verabreicht werden - und das giftige Gas innerhalb von Minuten aus Blut, Organen und Geweben entfernen", sagen die Forscher. Die für viele Vergiftungsopfer tödliche Verzögerung durch den Transport zur nächsten Überdruckkammer würde damit entfallen. (Science Translational Medicine, 2016; doi: 10.1126/scitranslmed.aah6571)
(University of Pittsburgh Schools of the Health Sciences, 08.12.2016 - NPO)
 
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