Раніше невідома стратегія виходу міді - 12.07.2012

Вченим давно відомо, що організм позбавляється від надлишку міді та різних інших мінералів, збираючи їх у печінці та виводячи через жовч печінки. Однак нове дослідження, проведене дослідниками Джона Хопкінса і опубліковане 22 червня в PLoS One, припускає, що коли цей шлях порушений, існує інший шлях виходу лише для міді: молекула секвеструє лише цей мінерал і направляє його з організму через сечу.

Дослідники, очолювані доктором наук, професором фізіології Світлани Луценко, медичним факультетом університету Джона Гопкінса, виявили цей додатковий мідний люк, вивчивши тваринну модель хвороби Вільсона, рідкісного захворювання, яке найчастіше діагностується у дітей. Люди з цим захворюванням накопичують аномально велику кількість міді в печінці, що в кінцевому підсумку призводить до пошкодження та відмови печінки.

Такі мікроелементи, як мідь, цинк та залізо, є незамінними для розвитку людини. Мідь серед інших процесів потрібна для ембріонального розвитку, дихання та серцево-судинної функції; занадто мало міді може призвести до летального результату, тоді як занадто багато може спричинити неврологічні порушення та недостатність органів.

Одним діагностичним тестом на хворобу Вільсона є перевірка високої кількості міді в сечі; Рівень міді може бути особливо високим на запущених стадіях цього розладу. Протягом десятиліть лікарі та вчені звинувачували цю високу кількість сечової міді в розщепленні клітин печінки, яка нібито скидала їх вміст у кров, коли вони гинули. Вважалося, що цей вміст забирається нирками і з часом виводиться із сечею.

Однак, каже Луценко, ця теорія ніколи не була перевірена. Щоб перевірити це пояснення, вона та її колеги досліджували мишей, генетично модифікованих на хворобу Вільсона. Як і у людей, функція печінки цих тварин поступово погіршується з часом через накопичення міді. Зрештою печінка тварин відновлюється, а функція печінки покращується, і разом з цим дослідники очікували бачити менше сечової міді. Однак на цій стадії захворювання сечова мідь у тваринних моделей продовжувала зростати. Крім того, дослідники не виявили підвищеної концентрації в сечі інших мінералів, що зберігаються в клітинах печінки, чого можна було б очікувати, якби ці клітини виділяли весь свій вміст, а не лише мідь. Разом ці висновки дозволяють припустити, що загибель клітин печінки не є основним джерелом міді в сечі при хворобі Вільсона.

Поглибившись глибше, дослідники дали мишам радіоактивну мідь, яку вони могли простежити, коли вона пробивалась крізь тіло. Вони виявили, що коли мідь досягає певного порогового рівня в печінці, вона замість цього спрямовується до нирок. У той же час вони побачили, що рівень білка, який використовується для транспортування міді до печінки, знижується. Обидва ці спостереження зміцнили думку про те, що для виведення міді з організму повинен існувати інший механізм.

Щоб з’ясувати, яким може бути цей механізм, Лоуренс Грей, аспірант групи Луценка виконував обстеження сечі тварин, щоб побачити, з якими молекулами може бути зв’язана мідь. Їх переслідування виявило невстановлену молекулу, яку вони тимчасово назвали "малим носієм міді" або SCC. Подальші тести показали, що в міру зниження функції печінки в крові тварин з’являється більше SCC, і що SCC може конкурувати за мідь з білками, які зазвичай транспортують цей мінерал до печінки.

"Усі ці результати свідчать про те, що SCC дійсно являє собою раніше невідомий агент, який організм використовує для виведення надлишку міді", - пояснює Луценко.

Зараз вона та її колеги намагаються дізнатись більше про SCC, як для ідентифікації цієї молекули, так і для визначення, чи може це бути унікальним маркером, який є лише під час хвороби Вільсона. Якщо так, це може врятувати педіатричних пацієнтів від болю при біопсії печінки, часто використовуваного тесту для остаточної діагностики цього стану. Крім того, СКК може також представляти собою лікування цього рідкісного розладу. Якби вчені змогли розробити спосіб підвищення концентрації SCC у крові, каже Луценко, це могло б збільшити експорт міді та запобігти подальшій шкоді для печінки.

Це дослідження фінансувалось грантами Національних інститутів охорони здоров’я 5F31DK084730, 5R01DK079209 та 5P01GM067166. Робота з мас-спектрометрії була виконана в Орегонському університеті охорони здоров’я та науки за підтримки гранту NIH для приладів S10-RR025512.

Авторами статті є Лоуренс Грей, Венката С. Пендяла, Абігаель Мучендіці та Світлана Луценко з Джона Хопкінса; Фангю Пен з Південно-західного медичного центру Техаського університету; Шеннон А. Моллой та Джек Х. Каплан з Університету Іллінойсу в Чикаго; Отто Музік з Університету штату Уейн, Медичний факультет, Детройт, штат Мічиган; та Джеквон Лі з Університету Небраски, Лінкольн.