Karbonmonoksid, en giftig gass som dreper tusenvis av amerikanere hvert år, kan vise seg å være et liv-saver for pasienter komme seg fra organtransplantasjoner, slag eller hjerteinfarkt, ifølge ny forskning fra University of Michigan Cardiovascular senteret .
I en fersk undersøkelse, UM forskerne funnet at inhalere små mengder karbonmonoksid i flere uker etter transplantasjon kirurgi hindret utviklingen av en dødelig betennelsesreaksjon i eksperimentell mus som fikk transplantert trachea eller windpipes.
Hvis karbonmonoksid terapi fungerer like bra hos mennesker som det gjør i mus, kan det hindre en betennelsesreaksjon, kalt oblitererende bronkiolitt, som utvikler i nesten 50 prosent av alle pasienter som får en lungetransplantasjon fra en urelatert donor. OB er den vanligste komplikasjonen etter en lungetransplantasjon i mennesker og den mest dødelige. Det oppstår når pasientens immunsystem avviser transplanterte lungen og sender en hær av T-celler å angripe og ødelegge de utenlandske vev.
"Ingen er sikker på nøyaktig hvordan det skjer, men de små luftveiene i lungene hovne opp og bli gradvis mindre inntil pasienten ikke får puste," sier David J. Pinsky, MD, J. Griswold Ruth, MD og Margery Hopkins Ruth Professor of Internal Medicine og sjef for kardiovaskulær medisin i UM Medical School, som ledet forskningen. "Foreløpig har vi ingen effektiv behandling for OB. Mindre pasienten får en ny lunge transplantasjon, er utfallet som regel dødelig."
Resultater fra UM studien ble publisert 18 juli i siste nummer av Journal of Experimental Medicine (JEM) .
Pinsky forskning team fokuserer på forholdet mellom karbonmonoksid og nitrogenoksid - to giftige gasser produsert av forskjellige typer celler i kroppen. UM forskningsresultater tyder på at en pasients sjanser for å leve eller dø etter en lungetransplantasjon avhenger i stor grad, på utfallet av en intern maktkamp mellom to enzymer som kontrollerer cellulære produksjon av disse gassene.
"Hmox, eller heme oxygenase enzym, er ansvarlig for syntesen av karbonmonoksid," Pinsky forklarer. "Det ble først identifisert som en heat shock protein indusert under stress forhold for å beskytte celler mot skader. Hmox uttrykk økninger i human lungetransplanterte pasienter med OB.
"Nitrogenoksid syntase, eller iNOS, er enzymet ansvarlig for syntesen av nitrogenoksid," Pinsky legger. "Når det er uttrykt i endotelcellene i blodkarene, fører det dem til å strekke og slappe av. Men når det er uttrykt i epitelceller i luftveiene, genererer det en flom av leukocytter som utløser en betennelsesreaksjon. Expression of iNOS øker også under lungetransplantasjon avvisning .
"Vi tror at Hmox og karbonmonoksid er kroppens måte å prøve å begrense vev betennelser og skader indusert av iNOS og nitrogenoksid under transplantasjon avvisning," Pinsky sier. "Våre data viser at lokale CO produksjon gir viktig beskyttelse mot OB indusert av iNOS uttrykk. Det er en balansegang mekanisme. Når Hmox uttrykket går opp, reduserer det iNOS uttrykk og undertrykker en nøkkel signalveien involvert i immunresponsen."
For å teste deres hypotese, studerte UM forskerne to typer eksperimentelle mus - en gruppe manglet genet for Hmox enzymet og ikke klarte å syntetisere karbonmonoksid. En annen gruppe produserte uvanlig høye nivåer av Hmox og CO Når UM forskere transplantert windpipes fra en type mus inn i den andre, genetiske forskjeller mellom de to stammer av mus utløst transplantasjon avvisning, betennelser og betydelig innsnevring av luftveiene i transplantasjon mottakere.
Men UM forskere oppdaget at de kunne redde musene ved å ha dem inhalerer CO-beriket luft (100 ppm) for to uker etter transplantasjon, eller ved å gi dem et stoff som induserer høye nivåer av Hmox uttrykk.