Den mesta alkoholen kommer in i blodomloppet via magsäckens och tarmarnas slemhinnor. Konsekvenserna av detta är numera oomtvistade: även små mängder alkohol försämrar koncentrations- och reaktionsförmågan och ökar risken för olyckor.
Att regelbundet dricka stora mängder är skadligt för hälsan: vanliga följder är leversjukdom, inflammation i mag-tarmkanalen och cancer. Enligt Världshälsoorganisationen dör cirka 3 miljoner människor varje år på grund av överdriven alkoholkonsumtion.
Forskare vid ETH Zürich har nu utvecklat en proteingel som bryter ner alkohol i mag-tarmkanalen. I en studie som nyligen publicerades i tidskriften Nature Nanotechnology visar de att gelen hos möss snabbt, effektivt och direkt omvandlar alkohol till ofarlig ättiksyra innan den kommer in i blodomloppet, där den normalt skulle utveckla sina berusande och skadliga effekter.
Minskar hälsoskador orsakade av alkohol
”Gelen flyttar nedbrytningen av alkohol från levern till matsmältningskanalen. Till skillnad från när alkohol metaboliseras i levern bildas ingen skadlig acetaldehyd som en mellanprodukt”, förklarar professor Raffaele Mezzenga från Laboratory of Food & Soft Materials vid ETH Zürich. Acetaldehyd är giftigt och ligger bakom många hälsoproblem som orsakas av överdriven alkoholkonsumtion.
I framtiden skulle gelen kunna tas oralt före eller under alkoholkonsumtion för att förhindra att alkoholhalten i blodet stiger och att acetaldehyden skadar kroppen. Till skillnad från många andra produkter på marknaden bekämpar gelen inte bara symptomen på skadlig alkoholkonsumtion utan även orsakerna till den.
Gelén är dock bara effektiv så länge det fortfarande finns alkohol i mag-tarmkanalen. Det innebär att den inte kan göra mycket för att hjälpa mot alkoholförgiftning när alkoholen har passerat ut i blodomloppet. Det hjälper inte heller till att minska alkoholkonsumtionen i allmänhet.
”Det är hälsosammare att inte dricka alkohol överhuvudtaget. Gelen kan dock vara särskilt intressant för personer som inte vill avstå helt från alkohol, men som inte vill belasta sin kropp och inte aktivt söker alkoholens effekter”, säger Mezzenga.
Huvudingredienser: Vassle, järn och guld
Forskarna använde vanliga vassleproteiner för att framställa gelen. De kokade dem i flera timmar för att bilda långa, tunna fibriller. När de sedan tillsatte salt och vatten som lösningsmedel korslänkades fibrillerna och bildade en gel. Fördelen med en gel jämfört med andra leveranssystem är att den smälts mycket långsamt. Men för att bryta ner alkoholen behöver gelen flera katalysatorer.
Forskarna använde enskilda järnatomer som huvudkatalysator, som de fördelade jämnt över ytan på de långa proteinfibrillerna. ”Vi sänkte ner fibrillerna i ett järnbad, så att säga, så att de kan reagera effektivt med alkoholen och omvandla den till ättiksyra”, säger Jiaqi Su, forskare vid ETH och försteförfattare till studien.
Det krävs små mängder väteperoxid för att utlösa denna reaktion i tarmen. Dessa genereras av en uppströmsreaktion mellan glukos och guldnanopartiklar. Guld valdes som katalysator för väteperoxid eftersom ädelmetallen inte bryts ned och därför förblir effektiv längre i matsmältningskanalen. Forskarna packade in alla dessa ämnen – järn, glukos och guld – i gelen. Detta resulterade i en flerstegskaskad av enzymatiska reaktioner som i slutändan omvandlar alkohol till ättiksyra.
Gelén fungerar i möss
Forskarna testade den nya gelens effektivitet på möss som fick alkohol bara en gång samt på möss som fick alkohol regelbundet under tio dagar.
Trettio minuter efter engångsdosen av alkohol minskade den profylaktiska appliceringen av gelen alkoholnivån hos mössen med 40%. Fem timmar efter alkoholintaget hade deras alkoholhalt i blodet sjunkit med hela 56% jämfört med kontrollgruppen. Den skadliga acetaldehyden ackumulerades i mindre utsträckning hos dessa möss och de uppvisade kraftigt minskade stressreaktioner i levern, vilket återspeglades i bättre blodvärden.
Hos de möss som fick alkohol i tio dagar kunde forskarna inte bara påvisa en lägre alkoholhalt utan också en bestående terapeutisk effekt av gelen: de möss som fick gelen dagligen i tillägg till alkohol uppvisade betydligt mindre viktminskning, mindre leverskador och därmed bättre fettomsättning i levern samt bättre blodvärden.
Andra organ hos mössen, t.ex. mjälten eller tarmen, liksom deras vävnader uppvisade också mycket mindre skador orsakade av alkohol.
Patentansökan inlämnad
I en tidigare studie där man administrerade järn genom fibriller av vassleprotein hade forskarna upptäckt att järn reagerar med alkohol och bildar ättiksyra. Eftersom denna process då var för långsam och för ineffektiv ändrade man formen för hur järnet skulle fästas på proteinfibrillerna.
”Istället för att använda större nanopartiklar valde vi enskilda järnatomer, som kan fördelas jämnare på fibrillernas yta och därför reagerar mer effektivt och snabbt med alkoholen”, säger Mezzenga.
Forskarna har redan ansökt om patent för gelen. Även om det fortfarande krävs flera kliniska tester innan den kan godkännas för användning på människor, är forskarna övertygade om att även detta steg kommer att bli framgångsrikt, eftersom de redan har visat att de vassleproteinfibriller som utgör gelen är ätliga.
Ytterligare information: Jiaqi Su, Single-site iron-anchored amyloid hydrogels as catalytic platforms for alcohol detoxification, Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01657-7. www.nature.com/articles/s41565-024-01657-7
