Во время процедур на открытом сердце врачи вводят большие дозы разжижающего кровь препарата, называемого гепарином, для предотвращения образования сгустков. При приеме слишком большого количества гепарина у пациентов могут развиться осложнения в виде чрезмерного кровотечения.
Распространенным противоядием является сульфат протамина, который связывается с гепарином, чтобы обратить его действие.«Протамин — это природное соединение, которое использовалось в хирургических операциях на протяжении многих десятилетий», — сказал Гильермо Амир, профессор биомедицинской инженерии в Школе инженерии Маккормика Северо-Западного университета и хирургии Медицинской школы Файнберга.Но когда дозы протамина слишком велики, они также могут иметь противоположный эффект — превращаться в антикоагулянт, который усугубляет кровотечение, вызванное гепарином.
Амир и его команда смогли модернизировать этот давно зарекомендовавший себя препарат, чтобы не только предотвратить этот опасный побочный эффект, но и использовать его в качестве шаблона для доставки оксида азота, молекулы, которая играет жизненно важную роль во многих биологических процессах и потенциально полезна для предотвращения рубцевание сосудистых трансплантатов и стентов.«Оксид азота — очень защитная молекула для сосудистой сети», — сказал Роберт ван Лит, научный сотрудник лаборатории Амира. «Обычно все клетки внутри кровеносных сосудов постоянно секретируют эту молекулу. Это предотвращает чрезмерный рост клеток, который способствует образованию рубцов в кровеносных сосудах, и сохраняет внутреннюю часть сосуда здоровой».Хотя существуют другие препараты, высвобождающие оксид азота, большинство из них становятся токсичными после выхода газа.
Например, известно, что нитрозамин вызывает рак. Команде Амира удалось превратить протамин в донор оксида азота, не изменяя его естественную структуру.
Поскольку протамин уже естественным образом присутствует в организме, он не оставляет токсичных побочных продуктов.«После того, как протамин высвобождает оксид азота, он возвращается в свою естественную форму и по-прежнему действует как антидот гепарина», — сказал ван Лит. «Это гораздо более безопасная альтернатива».
При поддержке Американской кардиологической ассоциации, исследование теперь доступно в Интернете и будет опубликовано в майском выпуске журнала Free Radical Biology and Medicine за 2015 год. Ван Лит — первый автор статьи.
Протамин необходим во многих операциях, потому что дозировка гепарина может быть сложной. Хирурги должны дождаться введения протамина до тех пор, пока в операционной не возникнут проблемы с кровотечением или когда потребуется восстановить нормальное свертывание крови в конце операции. «Это не очень точно, так как во время операции хирурги должны контролировать свертывание крови», — пояснил ван Лит. «И в конце операции они хотят восстановить нормальное свертывание крови, нейтрализуя оставшийся гепарин».Исследовательская группа обнаружила, что добавление оксида азота действительно превращает протамин в несколько другую молекулу, но не влияет на его функцию в качестве антидота гепарина.
Модифицированный протамин способен медленно высвобождать оксид азота, предотвращая как чрезмерный рост клеток, так и склонность протамина становиться коагулянтом при более высоких дозах. Затем команда планирует смешать это новое лекарство с гидрогелем, который можно наносить непосредственно на внешнюю поверхность поврежденного кровеносного сосуда, чтобы обеспечить длительную профилактику чрезмерного роста клеток, что приводит к рубцеванию и затруднению кровотока.
«Мы показали, что можем минимизировать негативные эффекты протамина и превратить это широко используемое лекарство в безопасный генератор оксида азота», — сказал Амир.