Введення у задній прохід рідини із кисневими мікробульбашками дозволило швидко збільшити насиченість крові киснем у свиней із важкою дихальною недостатністю, пишуть американські науковці в препринті на сайті bioRxiv. Окрім підвищення рівня кисню, мікробульбашки успішно забирали із крові вуглекислий газ, забезпечуючи газообмін. Дослідники сподіваються, що технологія стане доступним і простим способом лікування гіпоксії, зокрема в пацієнтів із COVID-19.
Tim Gomes / Unsplash
Чому є потреба в нових способах відновлення газообміну?
Дихальна недостатність, за якої порушується нормальний газообмін в легенях, має велику кількість причин, але в останні два роки чи не основною стала враженість легень через COVID-19. Для пацієнтів із гіпоксемією (понаднормовим зниженням насиченості крові (сатурації) киснем) основним медичним втручанням, спрямованим на відновлення газообміну та підтримання дихання, є штучна вентиляція легень (ШВЛ). Однак процедура супроводжується ризиком великої кількості ускладнень, як-от пошкодження тканин легень, вентилятор-асоційованої пневмонії, травмування тиском тощо, а крім цього не завжди є достатньою. Між тим, альтернатив ШВЛ не так вже й багато. Важлива роль належить екстракорпоральній мембранній оксигенації із перекачуванням крові через апарат, який збагачує її киснем та забирає вуглекислий газ. Хоча цей метод ефективніший за ШВЛ, але складний у виконанні і має ще більше протипоказань та побічних ефектів. Обмежений вибір способів відновлення рівня кисню в крові спонукає багатьох дослідників працювати над розробленням нових рішень. Серед них є і група науковців із Університету Колорадо в Боулдері, Університету Небраски та компанії Respirogen.
Що пропонують дослідники?
Слизова оболонка кишківника ссавців збагачена щільною мережею кровоносних судин та має високу поглинальну здатність. Тому гіпотетично через неї можна здійснювати ефективний газообмін. Раніше цього року група японських вчених продемонструвала, що вентиляція через анус дозволяє успішно та безпечно насичити киснем кров мишей, пацюків та свиней із дихальною недостатністю. Вони використовували для введення у пряму кишку перфлуорокарбон — рідку нетоксичну речовину, у якій добре розчиняється кисень, і яку використовують при рідинному диханні.
У новій роботі дослідники зосередилися на кисневих мікробульбашках розміром 1-10 мікрометрів. Вони складаються із кисневого «ядра», оточеного ліпідною оболонкою, що робить їх подібними до альвеол у легенях. Раніше досліди вже вказували, що введення їх у черевну порожнину допомагає підвищити рівень кисню у тварин. Цього разу науковці підійшли до питання з іншого боку — вони вводили кисневі мікробульбашки тваринам у задній прохід.
Як здійснювали «кишкову вентиляцію» і як зреагували на це тварини?
Досліди провели на дванадцятьох свинях, яких піддавали впливу диму протягом двох годин поспіль.Така процедура призвела до враження легень тварин, і в них через 48 годин проявилося значне кисневе голодування, або гіпоксія. Сатурація крові киснем знизилася у тварин із приблизно 97 до 66 відсотків. Після цього шістьох тварин під наркозом піддали процедурі лікування кисневими мікробульбашками. Протягом 2,5 годин їм вводили через анус мікробульбашки в дозуванні 3,5-4,5 літра на особину, у залежності від її ваги. Решта шестеро свиней входили в контрольну групу, слугуючи для порівняння, тому не отримували лікування.
Вже через годину «кишкової вентиляції» насиченість крові киснем у тварин зросла в середньому на 14,2 відсотка, а через 2,5 години — досягла 81 відсотка. Водночас у них зменшувався рівень вуглекислого газу в крові, вказуючи на успішне здійснення газообміну через мікробульбашки. Натомість у контрольних тварин за той же час сатурація киснем не те що не зростала, а поступово зменшилася у середньому на 12,9 відсотка, тоді як концентрація вуглекислого газу в крові, навпаки, зростала.
Дослідники вважають, що ці результати вказують на потенціал мікробульбашкової кисневої терапії в лікуванні пацієнтів із важкою дихальною недостатністю. Короткий час, відведений на дослід, відповідає гострій важкій гіпоксії, тому вчені припускають, що ректальне введення мікробульбашок може бути простою і доступною екстреною допомогою людям із гострою дихальною недостатністю, перш ніж вони зможуть отримати екстракорпоральну мембранну оксигенацію. Але вони не виключають можливості застосування описаної ними терапії й для тривалого лікування дихальної недостатності. У такому разі можна здійснити кілька введень поспіль із заміною відпрацьованої рідини. Але автори планують провести додаткові дослідження впливу множинних введень мікробульбашок.