Гидрогель мешает напиться, нейтрализуя алкоголь в желудке

Алкоголь поступает в кровоток через слизистую желудка и кишечника. Даже малое количество алкоголя нарушает концентрацию и замедляет реакции, а большое количество плохо сказывается на здоровье, вызывая заболевания печени, воспаление желудочно-кишечного тракта и рак. Чтобы ускорить метаболизм алкоголя, используют нанокомплексы с несколькими ферментами печени. Однако коммерчески доступные ферменты недостаточно активны, так что в организме накапливается вредное промежуточное соединение — ацетальдегид. Более того, такие ферменты дорого производить и тяжело хранить, они нестабильны, поэтому не очень широко распространены.

В новой работе международная группа ученых использовала нанотехнологии, чтобы получить искусственные ферменты — нанозимы, которые разрушают алкоголь без образования ацетальдегида и принимаются перорально. Носителем фермента стали амилоидные фибриллы β-лактоглобулина, а в ферментативном центре находятся атомы железа. Амилоидные фибриллы хорошо связывают металлы, повышают доступность сайтов связывания; их легко получить из природного β-лактоглобулина — белка, содержащегося в молоке. Недавно была показана безопасность фибрилл для перорального потребления. Из фибрилл легко получается гидрогель, что замедляет их переваривание и повышает время действия нанозима в желудочно-кишечном тракте.

Изучение структуры материала показало, что железо расположено равномерно и не образует кристаллических структур или оксидов, но координирует с атомами азота. По ферментативной функции комплекс напоминает пероксидазу, но специфическая активность у него выше.

Комплекс каталитически окисляет этанол и ацетальдегид в присутствии H₂O₂. Важно, что этанол напрямую превращался в уксусную кислоту, минуя стадию токсичного ацетальдегида. Комплекс сохранял 95,2% и 84,1% активности после трех часов в жидкостях, стимулирующих среду желудка и кишечника. Исследователи интегрировали в комплекс наночастицы золота и глюкозу для выработки небольшого количества H₂O₂, необходимого для реакции, и получили гидрогель.

Действие гидрогеля проверили на мышиной модели. Через шесть часов после введения алкоголя мыши, получавшие гидрогель, проходили водный лабиринт Морриса так же хорошо, как и трезвые животные.

Профилактическое применение гидрогеля снижало содержание алкоголя в крови (на 41,3%, 40,4%, 42,0%, 46,6% и 55,8% спустя 30, 60, 120, 180 и 300 мин соответственно). При этом ацетальдегид в крови не накапливался. Снижались маркеры стресса печени — аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, малондиальдегида и глутатиона.

Далее авторы получили мышей, моделирующих хроническое потребление алкоголя. Мыши, получающие гидрогель, меньше теряли в весе, у них восстанавливался жировой метаболизм печени и снижалось ее повреждение. Дисбиоза при использовании гидрогеля не наблюдалось.

Таким образом, содержащий железо амилоидный гидрогель с высокой эффективностью нейтрализует алкоголь без образования токсичного ацетальдегида. Метаболизм алкоголя смещается из печени в желудочно-кишечный тракт, что защищает печень. При этом желудочно-кишечный тракт не получает повреждений. Однако гидрогель эффективен, только пока алкоголь не вошел в кровоток. То есть при отравлении алкоголем он помочь не может.

В головной боли при алкогольной абстиненции виноваты тучные клетки