В мире существует множество сложных заболеваний, для лечения которых ученые активно ищут новые и более эффективные способы лечения. Одним из них является болезнь Вильсона, от которой страдает примерно 1 из 30 000 человек. Прямого лечения этого очень серьезного заболевания в настоящее время не существует, пишет Пеэп Палумаа, профессор протеомики Таллиннского технического университета.

Болезнь Вильсона — это наследственное заболевание, при котором в организме наблюдается избыток меди. Печень не выделяет микроэлемент в желчь, и по мере накопления, он начинает повреждать орган. 

Хотя эффективного способа лечения пока не существует, есть несколько лекарств, которые связывают избыток ионов меди и помогают им покинуть организм. Однако используемые препараты не идеальны. Например, один из них успешно выводит из организма лишнюю медь и предотвращает повреждение печени, но не защищает мозг и не снижает неврологические симптомы.

Больше – не лучше 

Медь – чрезвычайно важный микроэлемент, от которого во многом зависит производство энергии в организмах животных, растений и грибов. Он также необходим для защиты от активных форм кислорода (АФК). Однако у меди есть и темная сторона. Ее окислительно-восстановительную активность необходимо тщательно контролировать, поскольку ионы меди, свободные или связанные со случайными веществами, могут наоборот увеличить выработку АФК. Поэтому ионы этого микроэлемента всегда должны быть связаны с белками или другими органическими молекулами, которые держат их активность под контролем.

Кроме того, важно поддерживать количество меди в необходимых пределах. Поэтому нужно избавляться от излишков этого микроэлемента, попадающих в организм с пищей или каким-либо другим путем. Именно здесь в игру вступает белок ATP7B, действующий как "насос" в клеточной мембране. Он удаляет лишние ионы меди, чтобы они могли выводиться из организма.

Если "насос" неисправен, то медь накапливается. У человека развивается болезнь Вильсона, при которой в первую очередь поражаются печень и мозг. 

Заново открыл старое

Несколько лет назад в лаборатории профессора Палумаа изучалась способность различных препаратов, контролирующих болезнь Вильсона, связывать ионы меди. В процессе ученые обнаружили, что натуральное соединение, известное как альфа-липоевая кислота, также продаваемое в качестве пищевой добавки, может это делать настолько же эффективно, как и специфические лекарства. Важно отметить, что качество соединения должно быть достаточным для связывания избытка меди, но препарат не должен удалять микроэлемент из белков, которым он необходим для функционирования.

Это открытие положило начало сотрудничеству с группой профессора Светланы Луценко из Университета Джонса Хопкинса. Эстонские ученые надеялись выяснить, как и по какому механизму альфа-липоевая кислота влияет на метаболизм меди на клеточном уровне. 

Обычно здоровые клетки способны поддерживать уровень этого микроэлемента в довольно хорошем диапазоне. Однако жировые клетки мыши, в которых отсутствует "насосно-удаляющий" белок ATP7B, потребляют слишком много меди и с ними происходит ряд изменений. В частности, меняется их форма и нарушается нормальное функционирование. 

Шаг в правильном направлении

Дальнейшие эксперименты показали, что альфа-липоевая кислота нейтрализует вредное воздействие избытка меди и восстанавливает нормальное состояние клеток. Также выяснилось, что действие нового способа отличается от эффекта лекарств. Соединение не снизило уровень меди в клетках, но увеличило биосинтез селенсодержащих белков, которые являются важными окислительно-восстановительными регуляторами.

Альфа-липоевая кислота нужна не только для облегчения наследственной болезни Вильсона. Нарушения обмена меди характерны также для течения болезни Альцгеймера, которая оказывает огромную нагрузку на систему здравоохранения. Кроме того, альфа-липоевая кислота широко используется в качестве пищевой добавки, в основном в качестве антиоксиданта.

Чтобы сегодня представить вещество в качестве лекарства, необходимо сначала описать, как именно оно действует, и эта работа немного приблизила ученых к этой цели. Поскольку соединение явно влияет на метаболизм меди, его возможные побочные действия также следует изучить и прояснить, чтобы использование добавки было безопасным.

Исследование было опубликовано в PNAS. 

Профессор Пеэп Палумаа выражает особую благодарность первому автору статьи, аспирантке Екатерине Кабиной, которая проделала основную работу по публикации этой статьи, проведя несколько лет в Балтиморе, США.