הפוטנציאל הגדול של ננו-נוגדי חמצון

הניסויים הראו כי ננו-חלקיק יחיד מסוגל להאיץ במהירות רבה את הנטרול של אלפי מולקולות חמצן פעילות המזיקות לגוף ואשר מבוטאות ביתר על ידי תאי הגוף בתגובה לפציעה תוך המרתן לחמצן ניטרלי

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
ננו-חלקיקים מוזרקים, כאלה שיוכלו להגן על אדם פצוע מפני נזק נוסף בעקבות עקה חמצונית, הוכחו כיעילים ביותר במסגרת ניסויים.

מדענים מאוניברסיטת רייס ומאוניברסיטת טקסס פיתחו שיטות למתן תוקף לתגלית שלהם משנת 2012 ששילבה בין פוליאתילן גליקול לבין צברי פחמן הידרופיליים, הידועים בשם PEG-HCCs, תגלית אשר מעכבת את התהליך של חמצון-יתר העלול לגרום לנזק בדקות ובשעות המידיות לאחר פציעה.

הניסויים הראו כי ננו-חלקיק יחיד מסוגל להאיץ במהירות רבה את הנטרול של אלפי מולקולות חמצן פעילות המזיקות לגוף ואשר מבוטאות ביתר על ידי תאי הגוף בתגובה לפציעה תוך המרתן לחמצן ניטרלי. צורונים פעילים אלו עלולים לפגוע בתאים ולחולל מוטציות גנטיות, אולם נראה כי לחומר החדש (PEG-HCCs) יש יכולת כבירה להמיר אותם לחומרים פחות פעילים ולפיכך – פחות מזיקים. החוקרים מקווים כי הזרקה של החומר מהר ככל האפשר מיד לאחר פגיעה בגוף, כגון פציעת ראש טראומטית או שבץ מוחי, תוכל למתן את היקף הנזק למוח בזכות השבת רמות החמצן לרמות תקינות. תוצאות המחקר פורסמו זה מכבר בכתב-העת המדעי Proceedings of the National Academy of Sciences.

“באופן מעשי, החומרים משיבים את רמות החמצן בגוף לרמות תקינות כמעט באופן מידי,” אמר הכימאי James Tour. “מנגנון זה יוכל להיות כלי שימושי במיוחד עבור אנשי רפואת החירום הנדרשים לייצב במהירות נפגעי תאונות דרכים או שבץ, או לטפל בחיילים פצועים קשה בשדה הקרב.”

חומרים מקבוצת PEG-HCCs הם בעלי רוחב של 3 ננומטרים, אורך של 40-30 ננומטרים ומכילים 5000-2000 אטומי פחמן. בניסויים שנערכו, ננו-חלקיק יחיד הצליח להאיץ את ההמרה של 20 אלף עד מיליון מולקולות חמצן פעילות בכל שניה למולקולת חמצן ניטרלית, אותה המולקולה הנצרכת על ידי רקמות פגועות. אותם החוקרים היו אחראים גם למחקר קודם שהוכיח כי עירוי של החומר החדשני מסוגל לייצב במהירות את מחזור הדם במוח ולהגן עליו מפני מולקולות חמצן פעילות המבוטאות ביתר על ידי התאים במהלך טראומה רפואית, במיוחד כאשר היא מלווה באובדן מסיבי של דם.

המחקר שלהם התמקד בפציעות מוח טראומטיות, פציעות שבעקבותיהן תאים משחררים כמות כבירה של צורון חמצן פעיל הידוע בשם על-חמצן (וויקיפדיה, Superoxide)  לתוך מחזור הדם. רדיקלים חופשיים רעילים אלו הם מולקולות בעלות אלקטרון בלתי-מזווג יחיד שמערכת החיסון משתמשת בהן על מנת להשמיד מיקרואורגניזמים שפלשו לתוך הגוף. בריכוזים נמוכים, צורונים אלו תורמים להסדרת תצרוכת האנרגיה התקינה של התאים. באופן רגיל, הם מווסתים על ידי האנזים superoxide dismutase האחראי לנטרולם של צורונים אלו. אולם, אפילו חבלות מתונות עשויות לשחרר מספיק על-חמצנים על מנת לפגום במערכי ההגנה הטבעיים שבמוח. בעקבות זאת, צורונים אלו עלולים ליצור צורוני חמצן מזיקים עוד יותר (peroxynitrite, ויקיפדיה) הגורמים לנזק חמור נוסף.

“המחקר הנוכחי הראה כי החומר PEG-HCCsפועל באופן קטליטי, בקצב מהיר במיוחד ומסוגל לנטרל אלפי אלפים של מולקולות מזיקות, במיוחד רדיקלי על-חמצן והידרוקסיל ההורסים את הרקמות התקינות כאשר ריכוז הרדיקלים בהן גבוה במיוחד,” הסביר החוקר הראשי. “התוצאה הזו חשובה לא רק לטיפול בפציעות מוח טראומטיות ושבץ, אלא גם לטיפול בפציעות חמורות רבות בכל איבר או רקמה וכן עבור הליכים רפואיים כגון השתלת איברים,” מסביר החוקר. “בכל מצב שבו הרקמה חשופה לעקה שבעקבותיה ריכוז החמצן יורד, רדיקל העל-חמצן עלול ליצור פגיעה נוספת בסביבתה של הרקמה הבריאה.”

החוקרים עשו שימוש בשיטה של ספקטרוסקופית תהודה פאראמגנטית אלקטרונית (ESR) שבאמצעותה ניתן לקבל ישירות את מבנה וקצב היווצרותם של רדיקלי העל-חמצן על ידי ספירת האלקטרונים הבלתי-מזווגים בנוכחות החומר נוגד החמצן PEG-HCC, או בהיעדרו. “בניגוד מוחלט לאנזים הידוע superoxide dismutase, החומר שלנו אינו חלבון ואין בו אטום מתכת המסייע בפעילות הקטליטית,” מסביר החוקר הראשי. “הפעילות הקטליטית היעילה במיוחד של החומר עשויה לנבוע מליבת הפחמן המצומדת והמישורית.”

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר