Międzynarodowy zespół prof. Tadeusza Malińskiego, specjalisty chemii medycznej, szefa centrum badań biomedycznych w Oakland University (USA), jako pierwszy w świecie dokonał pomiaru stężenia tlenku azotu w żywej komórce, posługując się elektrodą ok. 300 razy cieńszą od włosa.

Uważa się, że badania, prowadzone przez zespół prof. Malińskiego (absolwenta i zarazem byłego pracownika naukowego Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu) mają znaczenie przełomowe dla kardiologii, kardiochirurgii i transplantologii. W międzynarodowych kręgach naukowych mówi się nawet, że dokonania wybitnego polskiego uczonego zasługują na Nagrodę Nobla.

Znakomity specjalista chemii medycznej z Oakland University gościł w połowie września br. w Gdańsku. Wziął udział w konferencji naukowej, zorganizowanej przez gdańską Akademię Medyczną w ramach Dni Ukrainy. W zespole prof. Malińskiego w USA pracują świetni chemicy i kardiolodzy. Są wśród nich m.in.: dr Wiktor Browkowycz z Ukrainy, dr Eugeniusz Kubaszewski z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Saul Grunfeld z Oakland University, dr Stefan Mesaros ze Słowacji, dr David Pinsky z Columbia University oraz Stephen Patton z Oakland University.

Unikatowa aparatura do badania poziomu stężenia tlenku azotu w żywej komórce powstała dzięki pomocy Amerykańskiego Instytutu Zdrowia (NHI) oraz Szpitala Beaumont.

Ze względu na dość skromne wyposażenie uniwersytetu w Oakland, prof. Maliński i jego zespół współpracuje z innymi ośrodkami akademickimi i szpitalami. Są wśród nich m.in. Szpital Beaumont oraz Columbia University, jak również uniwersytety w Londynie, Wiedniu i Zurychu.

Dokonania prof. Malińskiego i jego międzynarodowego zespołu świadczą, że dla utalentowanych i pracowitych naukowców nie ma ograniczeń merytorycznych ani terytorialnych. Świetni chemicy, a wśród nich i prof. Maliński, z pasją pogłębiają i rozwijają wiedzę z zakresu medycyny. Ich działalność naukowo-badawcza ma ogromne znaczenie praktyczne w diagnostyce i terapii chorób związanych zwłaszcza z układem krążenia.

- Przed kilkoma laty w prasie naukowej chętnie rozpisywano się o tym, że tlenek azotu posiada decydujący wpływ na erekcję penisa. A Pan dowodzi, że ta maleńka cząsteczka jest głównym regulatorem całego układu krwionośnego, w tym także pracy serca. Czy mógłby Pan powiedzieć coś więcej na ten temat?

- Już w latach 80. stawiano hipotezę, że tlenek azotu może mieć wpływ na przywracanie funkcji serca, podobnie jak nitrogliceryna, której działanie poznano znacznie wcześniej. W ostatnich latach kierowane przeze mnie laboratorium w Oakland University jako pierwsze w świecie dokonało pomiaru poziomu tlenku azotu w żywej komórce. Umożliwiło to zastosowanie specjalnych elektrod, ok. 300 razy cieńszych od włosa, skonstruowanych w naszym laboratorium. Ta niezwykle precyzyjna aparatura umożliwia dokonywanie pomiaru stężenia tlenku azotu nie tylko w samym sercu, ale również i w mózgu. Cieniutką elektrodę można wprowadzić nawet do pojedynczego neuronu w mózgu. Tlenek azotu "żyje" zaledwie kilka sekund i występuje w niskich stężeniach. Dlatego dokonywanie pomiaru poziomu jego stężenia stanowiło niemałą trudność.

- Dlaczego takie pomiary są istotne?

- Poziom stężenia tlenku azotu jest niezmiernie ważny dla utrzymania pracy układu krwionośnego, w tym, oczywiście, samego serca. Nasze badania, związane z poziomem tlenku azotu, którego stężenie jest największe w sercu, przyczyniły się do wyjaśnienia podstawowych przyczyn wielu chorób związanych z funkcjonowaniem układu krążenia.

- O jakie choroby chodzi?

- Mam na myśli miażdżycę naczyń, cukrzycę, chorobę Parkinsona, diagnozowaną coraz częściej, jak również chorobę Alzheimera. Ostatnie nasze badania, które pozwoliły zmierzyć poziom tlenku azotu w bijącym sercu, wykazały, jak niezmiernie ważne jest to dla funkcjonowania tego organu. Okazuje się, że tlenek azotu musi być wydzielany w bardzo dokładnie określonym stężeniu, aby serce mogło pracować bez zakłóceń. Jeśli z jakiegokolwiek powodu stężenie to będzie mniejsze, może dojść do zatrzymania akcji serca, zawału albo nawet do zgonu.

- Od czego zależy stężenie tlenku azotu?

- Wydzielanie tej substancji chemicznej zależy od kondycji serca. Np. u chorych z miażdżycą zawartość tlenku azotu jest znacznie mniejsza. Dochodzi bowiem do zahamowania przepływu do komórek argininy, aminokwasu, z którego wytwarzany jest tlenek azotu. U chorego nie tylko wydziela się wtedy mniej tlenku azotu, ale również dochodzi do wysokiego stężenia tzw. rodników tlenowych, które powodują zniszczenie tkanek. Na podstawie pomiarów poziomu tlenku azotu można nawet określić, jak długo ma szansę żyć pacjent z chorobą wieńcową. Serce posiada swoistą "pamięć". Pamięta ono, że ma bić. "Pamięć" bierze się z określonego stężenia tlenku azotu. Podczas każdego kolejnego uderzenia serce "pamięta", ile tlenku azotu było w trakcie uderzenia poprzedniego. Jeśli więc poprzednie stężenie było zbyt niskie, następne będzie jeszcze mniejsze. Uważa się powszechnie, że bez tlenu człowiek nie jest w stanie żyć. Jednak bez jego dopływu serce będzie biło przez 3-4 minuty. Ale bez zaopatrzenia w tlenek azotu serce może uderzyć tylko zaledwie 12-15 razy.

- Jakie praktyczne znaczenie mają te ustalenia?

- Są one niezmiernie ważne przy transplantacji serca. Doszło bowiem do zastosowania roztworów o odpowiednim składzie chemicznym, niezbędnych do przechowywania serca przeznaczonego do przeszczepu. Pozwoliło to wydłużyć czas przechowywania tego organu z czterech do dwunastu godzin. Nowy roztwór sprawia, że system enzymatyczny, który wytwarza tlenek azotu, zostaje zachowany przez dłuższy czas. Utrzymanie tego systemu stanowi gwarancję, że serce zacznie bić u pacjenta po dokonaniu transplantacji. Bariera immunologiczna nie jest już aż tak znaczącym problemem, lekarz może bowiem dobrać odpowiednie preparaty immunosupresyjne, które zapobiegną odrzuceniu przeszczepu. Natomiast niezwykle istotne jest, aby sprawny był system, umożliwiający pracę serca. Im krócej i w im korzystniejszych warunkach jest przechowywane serce do przeszczepu, tym lepiej dla chorego. Należałoby jednak pamiętać, że przeciętnie pacjent po przeszczepie serca nie żyje dłużej niż cztery lata. Po upływie tego okresu niezbędna jest kolejna transplantacja.

- Czy sami możemy mieć wpływ na zawartość tlenku azotu w naszym organizmie?

- Niemało zależy od uwarunkowań genetycznych. Ale rzeczywiście duże znaczenie ma profilaktyka zdrowotna. Jednak z rozwagą należałoby podchodzić do wysiłku fizycznego. Nadmierny wysiłek może okazać się zabójczy dla osoby, która nie jest przyzwyczajona do niego. Ale np. dla ludzi ruchliwych i sportowców, u których system wydzielania tlenku azotu jest znacznie bardziej rozbudowany niż u przeciętnego człowieka, ważne jest, aby dużą aktywność fizyczną utrzymywać praktycznie do końca życia.

- W dymie tytoniowym nie brak tlenku azotu...

- Wdychanie tlenku azotu z dymu tytoniowego jest mechanizmem niezwykle podstępnym. Organizm nałogowego palacza odzwyczaja się od wytwarzania tlenku azotu. Częste sięganie po papierosy zapewnia dopływ tlenku azotu, który rozszerza naczynia. Jednak zakłócenie w procesie wytwarzania go przez własny organizm doprowadza do grubienia ścian krwionośnych, co jest niebezpieczne dla zdrowia.

- Czy wiedza o dużym wpływie tlenku azotu na pracę serca idzie w parze z postępem w
farmakologii klinicznej?

- Oczywiście. Największe i najbardziej znaczące koncerny farmaceutyczne prowadzą obecnie badania nad nowymi preparatami leczniczymi. Już są stosowane leki, które nie tylko obniżają ciśnienie tętnicze krwi, ale również regenerują układ wydzielania tlenku azotu. Prowadzone są także badania, których celem jest zastąpienie nitrogliceryny. W naszym laboratorium opracowaliśmy metodę leczenia początkowej fazy zawału. Nasze wysiłki zmierzają do zminimalizowania jego skutków, tj. do ograniczenia w znacznym stopniu martwicy mięśnia sercowego.

- Czy doszło do nowych ustaleń w zakresie przyczyn chorób układu krążenia, w tym również
serca?

- Z danych statystycznych, jakie posiadam, wynika, że w Polsce na 100 tys. mieszkańców przypada ok. 580 zgonów wskutek zawału serca, podczas gdy w USA - około 180. Pomijając możliwości diagnostyczne, które są lepsze w Ameryce, co prowadzi do szybszego wykrycia stanów przedzawałowych, należałoby zwrócić uwagę na fakt, że w Polsce najważniejszą przyczyną zawałów jest stres. Pod wpływem adrenaliny, jaka wydzielana jest wskutek stresu, w sercu wydziela się bardzo duża ilość tlenku azotu. W takiej sytuacji można pracować bardziej wydajnie. Jednak tylko przez pewien, niezbyt długi okres. Ustawiczna praca w sytuacji stresowej prowadzi do rozregulowania systemu wytwarzania tlenku azotu, niezbędnego dla serca. Ciągły stres powoduje, że dochodzi do "zjedzenia" tlenku azotu przez utleniacze i w konsekwencji do zawału. Dlatego monitorowanie poziomu tlenku azotu w sercu ma ogromne znaczenie profilaktyczne

Rozmawiała
Halina Bykowska

Uwagi.