Биологические функции церулоплазмина и их дефицит при мутациях генов, регулирующих обмен меди и железа, страница 4

Обе АТФазы функционируют в клетках оди­наковым образом и при воздействии на кле­точный гомеостаз используют общие биохими­ческие механизмы, опосредующие экспорт меди Сохранение описываемых белков в ходе эволюции свидетельствует о неизменности меха­низмов экспорта меди из плаценты и желудоч­но-кишечного тракта в кровь, из эндотелия моз­га в ткань мозга и из гепатоцитов — в желчь Такой же механизм имеют прокариоты, что дает возможность путем экзогенной экспрессии генов (например, гена АТР7В от пациентов с подозре­нием на БВ) выяснить степень сохранения функ­циональной активности этого гена Исполь­зование этого подхода позволяет понять био­логическую функцию ЦП в обмене железа.

В качестве модели взаимодействия ЦП и медьтранспортных АТФаз рассматривается взаи­мосвязь обмена меди и железа у гомологичных белков дрожжей — Fet3pи Ссс2р. Гомологом гена АТР7В у дрожжей (S. cerevisiae) является ССС2, а его белковый продукт Ссс2р служит частью пути, необходимого для высокоаффинного захва­та железа. Медь переносится через плазматичес­кую мембрану белком Ctrlp, а затем, при посред­стве шаперона Atxlp, — на Ссс2р, который достав­ляет этот микроэлемент через мембрану пост-Гольджи везикулярного компартмента на муль-тимедную оксидазу Fet3p, гомолог ЦП Fet3p, функционирующий на плазматической мембране вместе с высокоаффинным транспортером же­леза Ftrlp, осуществляет импорт железа в клет­ки. При нарушении функции Ссс2р (из-за му­тации в гене) медь не включается в Fet3p, и клет­ки дрожжей теряют способность расти в огра- ниченной по железу среде. Введение нормаль­ного гена АТР7В человека в этом случае ком­пенсирует дефект Ссс2р и восстанавливает рост дрожжей в железодефицитной среде. Таким об­разом, этот изящный функциональный тест, не связанный с применением вредных для здоро­вья реактивов, дает возможность отличать нор­мальные варианты АТР7В от мутаций, ведущих к заболеванию.

Проследить закономерности взаимного влия­ния ЦП и АТР7В на обмен железа в много­клеточном организме значительно труднее. У человека с патологическими мутантными гена­ми АТР7В на обеих хромосомах развивается Б В. Концентрация ЦП и общее количество меди в сыворотке крови резко снижены, отмечается до­стоверное (/КО.001) снижение концентрации же­леза в сочетании со снижением уровня транс-феррина (/К0.02)]. Степень насыщения трансферрина железом соответствует норме (34.8% при 36.8% у здоровых людей). Снижение уровня трансферрина можно отнести за счет на­рушенной функции печени, однако и при другом тяжелом неврологическом заболевании, боковом амиотрофическом склерозе, как известно, свя­занном с нарушением функции медьсодержаще­го фермента СОД [содержание трансферрина снижено в той же степени. Различие между эти­ми заболеваниями заключается в том, что при боковом амиотрофическом склерозе насыщен­ность трансферрина железом резко превышает норму (45.1%) при нормальном общем содержа­нии железа, а оксидазная активность ЦП пре­вышает верхнюю границу нормы (табл. 1). Сле­довательно, можно предполагать, что, в дополне­ние к другим факторам, недостаточная ферро-ксидазная активность ЦП нарушает метаболизм железа у больных при дефекте АТР7В.

В тканях печени, базальных ганглиях и коре мозга больного с БВ, полученных при аутопсии, уровень железа не был изменен, несмотря на отклонение от нормы содержания некоторых других микроэлементов [7]. В печени же крыс Long-Evans Cinnamon (LEC), являющихся аутен­тичной моделью БВ, железо (наряду с медью) накапливается в значительных количествах и оказывает токсическое действие, ускоряя и отяг­чая развитие гепатита