En overdose fentanyl kan utløse en muskelstivhet som rammer pustemuskulaturen, og som kan gjøre det fysisk umulig å puste. NMBU-forskere prøver å forstå hvorfor dette skjer, og utvikler en ny motgift som reverserer stivheten.
Fentanyl er en viktig årsak til overdosedødsfall verden over, spesielt i USA. Syntetiske opioider som fentanyl har de siste årene endret overdosebildet:
Stoffene er langt mer potente enn tradisjonelle opioider, virker raskt og kan gi livstruende pustesvikt, samtidig som dagens standard motgift, nalokson, ikke alltid er tilstrekkelig.
Fentanyl kan også utløse kraftig, ufrivillig muskelaktivering i bryst og strupe, som i praksis lukker luftveiene slik at det blir svært vanskelig å puste.
– Hos noen fører dette til stivhet i pustemuskulaturen, der både brystveggen og strupehodet påvirkes. Dette kan gjøre det tilnærmet umulig å trekke pusten og er en av flere mulige forklaringer på stoffets høye dødelighet, sier Nora Digranes, førsteamanuensis ved NMBU Veterinærhøgskolen og leder for forskningsprosjektet AntiFENT.
Denne mekanismen øker sjansen for både vedvarende oksygenmangel og død om den ikke reverseres i tide.
Behandling for nye utfordringer
I dag brukes blant annet nalokson for å reversere opioidoverdoser. Behandlingen virker godt mot mange opioider, ved å reversere langsom og svak pust.
– Når fentanyl fører til muskelstivhet, er det trolig flere mekanismer involvert enn det nalokson alene kan påvirke. Det kan forklare hvorfor nalokson ikke alltid er nok ved overdoser med syntetiske opioider, sier Digranes.
I AntiFENT-prosjektet undersøker forskerne derfor om en kombinasjon av to legemidler kan gi bedre behandling ved fentanyloverdoser.
Nalokson brukes allerede i akuttbehandling av opioidoverdoser og kan gjenopprette pustedriften ved å oppheve opioidenes hemmende effekt på pustesenteret.
Men dersom fentanyl samtidig har utløst kraftig muskelstivhet i brystkassen og luftveiene, kan det fortsatt være svært vanskelig å puste.
Forskerne undersøker derfor også legemiddelet ketanserin. Det virker på kroppens serotonerge system og kan redusere stivheten ved å binde seg til målproteinet som bidrar til å utløse muskelspenninger.
Tanken er at nalokson og ketanserin sammen kan motvirke både den svekkede pustedriften og den fysiske stengningen av luftveiene. Dersom begge disse reaksjonene kan reverseres samtidig, kan det øke sjansen for å overleve.
– Resultatene våre viser bedre reversering av muskeleffekter utløst av fentanyl når vi gir ketanserin alene eller sammen med nalokson, sammenlignet med nalokson alene. Det er interessant, og kan danne grunnlag for nye behandlingsmetoder av fentanyloverdoser, sier Digranes.
Kunstig intelligens ga et gjennombrudd
For å forstå hva som faktisk skjer i luftveiene under påvirkning av fentanyl, har forskerne filmet strupehodet hos forsøksdyr med høy bildefrekvens. Resultatet var enorme mengder videodata.
– Vi satt igjen med svært store mengder data hvor manuell analyse både ville tatt mye tid og redusert nøyaktighet, sier Digranes.
Løsningen ble kunstig intelligens. I samarbeid med Centre for Healthcare Data Science (Ceheads) ved NMBU utviklet forskerne en spesialtilpasset KI-modell som analyserer hvert enkelt bilde og avgjør om luftveiene er åpne eller lukket.
Det som tidligere ville tatt rundt 40 timer per video, kan nå gjøres på under én time med høyere presisjon og færre menneskelige feil. Dermed har forskerne fått tilgang til detaljer de ellers ville gått glipp av, og et langt bedre grunnlag for å teste nye behandlingsformer.
Små mekanismer, store konsekvenser
AntiFENT er fortsatt i en tidlig fase, og forskningen er basert på dyremodeller. Samtidig mener forskerne at funnene gir viktig ny innsikt i mekanismer det tidligere har vært lite kunnskap om.
I en verden der forekomsten av syntetiske opioider øker i takt med liv tapt er det avgjørende å fortsette å forske på effekter og tenke fremover på nye innovative behandlingsstrategier.
– Denne forskningen springer ut av veterinærmedisin, men problemstillingene er høyst relevante også for mennesker. Selv om den kliniske presentasjonen med muskelaktivering kan skille seg mellom arter så har vi som pattedyr en del felles mekanismer som ligger til grunn, der funn fra en art kan ha relevans for en annen. Det er et godt eksempel på én helse i praksis, sier Digranes.
Selv om Norge foreløpig ikke har samme fentanylsituasjon som USA, er utviklingen i Europa uforutsigbar. Å bygge kunnskap i forkant kan vise seg avgjørende.
– Målet vårt er ikke raske løsninger, men bedre forståelse. Hvis vi lykkes, kan det på sikt bidra til tryggere og mer målrettet behandling og det kan redde liv, sier hun.