Doświadczenie: Jak działa mukolityk – dornaza alfa w płucach chorego na mukowiscydozę?

Dlaczego chorzy na mukowiscydozę stosują leki mukolityczne?

Powierzchnię układu oddechowego u człowieka wyścielają rzęski unoszące się w bardzo rzadkim śluzie. Dzięki ruchowi tych rzęsek dochodzi do oczyszczania płuc z ciał obcych, np. kurzu czy bakterii i wirusów, które „przyklejają” się do śluzu i są transportowane na zewnątrz układu oddechowego. Taki mechanizm oczyszczania płuc mamy wszyscy. Działa niewidocznie, zupełnie automatycznie. Organizm ludzki reguluje lepkość śluzu, rozrzedza go „wypuszczając” z komórek chlorki. Dzięki temu na zewnątrz komórek w układzie oddechowym rośnie stężenie chlorków i dochodzi do zjawiska osmozy, czyli wyrównywania stężeń – woda zaczyna wędrować z komórek na zewnątrz i rozrzedza śluz. U chorych to zjawisko jest zaburzone bo komórki w wyniku wadliwie działających kanałów chlorkowych, nie mogą transportować chlorków na zewnątrz i dochodzi do dehydratacji, czyli wysuszenia dróg oddechowych, śluz w płucach staje się bardzo lepki i gęsty (zaczyna zalegać w płucach bo rzęski nie są w stanie go transportować).

Leki mukolityczne, mukolityki to leki powodujące upłynnienie i zmniejszenie lepkości śluzu w drogach oddechowych. Ich działanie oparte jest na kilku zjawiskach, najczęściej rozrywania mostków dwusiarczkowych w mukoproteinach.

Czym jest dornaza alfa?

Dornaza alfa to składnik leku stosowanego u chorych z mukowiscydozą, otrzymywany na drodze inżynierii genetycznej (rekombinacja DNA). Jest deoksyrybonukleazą (enzymem nukleolitycznym) i ma zdolność rozcinania pozakomórkowego DNA, w tym wypadku hydrolizuje DNA zawarte w śluzie zalegającym w płucach chorych na mukowiscydozę.

Ten białkowy środek terapeutyczny jest wytwarzany w komórkach jajnika chomika chińskiego w warunkach przemysłowych, biotechnologicznych (bez użycia żywych zwierząt, w hodowlach komórkowych – dlatego przy produkcji leku dornazy nie giną żadne zwierzęta).

Doświadczenie: Jak działa dornaza alfa w płucach chorego na mukowiscydozę?

Doświadczenie jest bardzo proste i tanie w wykonaniu. Nalezy zwrócić uwagę i zachowac ostrożność, ponieważ w doświadczeniu wykorzystany jest wrzątek.

Potrzebujemy:

  • jedno opakowanie galaretki spożywczej (kolor i smak nie ma znaczenia, alternatywnie można użyć żelatyny spożywczej)
  • woda
  • 1szt kiwi, ananasa lub papai

 

Doświadczenie ma dwa warianty wykonania

I wariant doświadczenia

  1. Do naczynia wsypujemy galaretkę w proszku (lub żelatynę) i rozpuszczamy w odpowiedniej ilości wrzącej wody (zgodnie z instrukcją na opakowaniu). Dokładnie mieszamy.
  2. Galaretkę wylewany do spodeczka lub niskiego, płaskiego naczynia (na zdjęciu widać szalkę Petriego, ale może to być inne naczynie, nie musi być przeźroczyste)
  3. Czekamy do stężenia galaretki. Efekt tężenia można przyśpieszyć przekładając galaretkę z naczyniem do lodówki.
  4. Na stężoną galaretkę przekładamy plaster (grubości około 0,5-1cm) kiwi, ananasa lub papai (można wykonać doświadczenie w trzech naczyniach z galaretką z użyciem wszystkich trzech owoców).
  5. Naczynie przestawiamy w chłodne miejsce lub do lodówki na 24 godziny.
  6. Po 24h możemy zaobserwować wokół kiwi (ananasa, papai) spora ilość rozpuszczonej galaretki.

    Enzymy zawarte w kiwi „rozpuściły” galaretkę.

II wariant doświadczenia

  1. Do naczynia wsypujemy galaretkę w proszku (lub żelatynę) i rozpuszczamy w odpowiedniej ilości wrzącej wody (zgodnie z instrukcją na opakowaniu). Dokładnie mieszamy.
  2. Galaretkę rozlewamy do dwóch, przeźroczystych naczyń.
  3. Do jednego naczynia z letnią galaretką (nie do gorącej) wrzucamy pokrojone kostki kiwi, ananasa lub papai. Drugie naczynie pozostawiamy jako kontrolne, jedynie z galaretką.
  4. Naczynia przestawiamy w chłodne miejsce lub do lodówki na 24 godziny
  5. Po 24h możemy zaobserwować, że galaretka bez owoców stężała, z kiwi, ananasem lub papają nie i jest ciągle płynna.

Zastosowane w doświadczeniach owoce zawierają enzymy. W kiwi znajdziemy enzym aktynidynę, w ananasie enzym bromelinę, a w papai enzym papainę. Są to enzymy proteolityczne, rozkładające cząsteczki białek, w tym przypadku rozkładające białko w żelatynie. Dlatego dodanie owoców z tymi enzymami powoduje rozpuszczenie lub zapobiega tężeniu galaretki na bazie żelatyny.

Dlaczego chorzy z mukowiscydozą nie mogą przechowywać dornazy alfa w wysokiej temperaturze ani jej przemrażać? Czyli jak zrobić galaretkę z kiwi, ananasem i papają 🙂

Niska temperatura, poniżej 0 stopni Celsjusza oraz wysoka powyżej 30 stopni denaturuje enzymy białkowe (nieodwracalnie niszczy strukturę i właściwości fizyczne i chemiczne), dotyczy to i stosowanej przez chorych dornazy alfa i enzymów  zawartych w we wspomnianych w tym doświadczeniu owocach. Ten proces można wykorzystać do zrobienia galaretki z tych owoców, wystarczy sparzyć je we wrzącej wodzie i enzymy przestaną być aktywne i rozpuszczać żelatynę.