Istraživači sa ETH Zurich razvili su proteinski gel koji razgrađuje alkohol u gastrointestinalnom traktu bez štetnog utjecaja na tijelo. Ovaj gel bi u budućnosti mogao smanjiti štetne i opojne učinke alkohola.

Većina alkohola ulazi u krvotok kroz sluznicu želuca i crijeva. I mala količina alkohola utječe na sposobnost koncentracije i reakcije, povećavajući rizik od nesreća. Dugotrajna konzumacija velikih količina alkohola šteti zdravlju, uzrokujući bolesti jetre, upalu gastrointestinalnog trakta i rak. Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, oko 3 milijuna ljudi godišnje umire zbog pretjerane konzumacije alkohola.

Istraživači sa ETH Zurich razvili su proteinski gel koji razgrađuje alkohol u gastrointestinalnom traktu. U nedavno objavljenoj studiji u časopisu Nature Nanotechnology, pokazali su da gel kod miševa brzo i učinkovito pretvara alkohol izravno u bezopasnu octenu kiselinu prije nego što uđe u krvotok.

Smanjenje štetnog utjecaja alkohola na zdravlje
„Gel premješta razgradnju alkohola iz jetre u probavni trakt. Za razliku od metabolizacije alkohola u jetri, ne proizvodi se štetni acetaldehid kao međuproizvod,“ objašnjava profesor Raffaele Mezzenga iz Laboratorija za hranu i meke materijale na ETH Zurich. Acetaldehid je toksičan i odgovoran za mnoge zdravstvene probleme uzrokovane prekomjernom konzumacijom alkohola.

U budućnosti bi se gel mogao oralno uzimati prije ili tijekom konzumacije alkohola kako bi se spriječio porast razine alkohola u krvi i smanjio štetni utjecaj acetaldehida na tijelo. Za razliku od mnogih proizvoda dostupnih na tržištu, gel ne samo da smanjuje simptome štetne konzumacije alkohola, već se bori protiv njezinih uzroka. Gel je učinkovit samo dok je alkohol još u gastrointestinalnom traktu, stoga nije od velike pomoći kod alkoholnog trovanja nakon što alkohol uđe u krvotok. Također, ne pomaže u smanjenju ukupne konzumacije alkohola. „Zdravije je uopće ne piti alkohol. Međutim, gel bi mogao biti zanimljiv ljudima koji ne žele potpuno odustati od alkohola, ali žele smanjiti opterećenje na tijelo i nisu zainteresirani za učinke alkohola,“ kaže Mezzenga.

Glavni sastojci: sirutka, željezo i zlato
Istraživači su koristili obične proteine sirutke za proizvodnju gela. Kuhali su ih nekoliko sati kako bi formirali duge, tanke fibrile. Dodavanje soli i vode kao otapala uzrokuje umrežavanje fibrila i formiranje gela. Prednost gela u odnosu na druge sustave dostave je to što se probavlja vrlo sporo. No, za razgradnju alkohola, gel treba nekoliko katalizatora.

Istraživači su koristili pojedinačne atome željeza kao glavni katalizator, ravnomjerno ih raspoređujući po površini dugih proteinskih fibrila. „Umočili smo fibrile u kupelj željeza kako bi učinkovito reagirali s alkoholom i pretvorili ga u octenu kiselinu,“ kaže istraživač ETH-a Jiaqi Su, prvi autor studije. Potrebne su male količine vodikovog peroksida za pokretanje ove reakcije u crijevima. One se generiraju reakcijom između glukoze i zlatnih nanočestica. Zlato je odabrano kao katalizator za vodikov peroksid jer se ne probavlja i stoga ostaje učinkovito duže u probavnom traktu. Istraživači su sve ove tvari - željezo, glukozu i zlato - upakirali u gel. Rezultat je višestepena kaskada enzimskih reakcija koja na kraju pretvara alkohol u octenu kiselinu.

Gel djeluje na miševima
Istraživači su testirali učinkovitost novog gela na miševima koji su dobili alkohol jednom, kao i na miševima koji su dobivali alkohol redovito deset dana. Trideset minuta nakon jedne doze alkohola, profilaktička primjena gela smanjila je razinu alkohola u miševima za 40 posto. Pet sati nakon unosa alkohola, razina alkohola u njihovoj krvi pala je za čak 56 posto u usporedbi s kontrolnom skupinom. Kod ovih miševa se manje nakupljao štetni acetaldehid, a pokazali su i znatno smanjene stresne reakcije u jetri, što se odrazilo na bolje krvne vrijednosti.

Kod miševa koji su dobivali alkohol deset dana, istraživači su uspjeli dokazati ne samo nižu razinu alkohola, već i trajni terapeutski učinak gela: miševi koji su svakodnevno dobivali gel uz alkohol pokazali su znatno manji gubitak težine, manju štetu na jetri i time bolji metabolizam masti u jetri te bolje krvne vrijednosti. Drugi organi kod miševa, poput slezene ili crijeva, kao i njihova tkiva također su pokazali mnogo manje oštećenja uzrokovanih alkoholom.

Patent u postupku
U ranijoj studiji o primjeni željeza putem proteinskih fibrila sirutke, istraživači su otkrili da željezo reagira s alkoholom formirajući octenu kiselinu. Budući da je ovaj proces tada bio prespor i neučinkovit, promijenili su oblik u kojem su vezali željezo za proteinske fibrile. „Umjesto korištenja većih nanočestica, odlučili smo se za pojedinačne atome željeza, koje možemo ravnomjernije rasporediti po površini fibrila i time učinkovitije i brže reagirati s alkoholom,“ kaže Mezzenga.

Istraživači su već podnijeli zahtjev za patent za gel. Iako je potrebno provesti još nekoliko kliničkih ispitivanja prije nego što bude odobren za ljudsku upotrebu, istraživači su uvjereni da će i ovaj korak biti uspješan, budući da su već pokazali da su proteinski fibrili sirutke od kojih je gel napravljen jestivi.

Izvor: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich