Накопление меди в тканях

Медные люди: что важно знать о болезни Вильсона-Коновалова

Откуда берется медь в нашем организме и зачем она нужна? Из-за чего возникает болезнь, при которой медь не выводится из тела самостоятельно, и почему она опасна? Как живут люди, у которых меди слишком много, и чем медицина может им помочь?

Вместе с информационно-просветительским гуманитарным проектом «12 месяцев» мы запускаем серию материалов о редких (орфанных) генетических заболеваниях и жизни людей с ними. Читайте в ноябре рассказ о болезни Вильсона-Коновалова, которая встречается у одного из 30 тысяч человек, а также историю «медного пациента» — 38-летней Олеси Фрерихс, которая узнала о заболевании на 7 месяце беременности.

• Вероятность встретить редкого пациента у обычного врача ничтожно мала — в России редким (орфанным)считаетсязаболевание, которое обнаруживается у одного из 10 тысяч человек. В академических аудиториях им не уделяют должного внимания, а в повседневной профессиональной практике это приводит к диагностическим ошибкам, упущенному времени и поломанным судьбам.

• Информационно-просветительский гуманитарный проект «12 месяцев» — цикл материалов о редких (орфанных) заболеваниях и жизни людей с ними — реализуют студенты и ординаторы кафедры патологической анатомии Северо-Западного государственного медицинского университета имени И. И. Мечникова (Санкт-Петербург). Они изучают генетические методы диагностики и лечения, учатся разбираться в сложных вопросах медицины и рассказывать о них, находить общий язык с редкими пациентами и их родителями, работать в мультидисциплинарной команде.

Как связаны медь, гены и болезнь Вильсона-Коновалова?

Ежедневно наш организм получает с пищей не только белки, жиры, углеводы и витамины — в него поступает множество ионов металлов и других микроэлементов, необходимых для его правильного функционирования. Например, медь, которая содержится в печени и мясе, какао и бобовых, злаках и орехах.

Несмотря на небольшую суточную потребность — всего 1,5-2,5 мг, медь участвует в обмене энергии, метаболизме железа, защите клеточных мембран — то есть практически во всех физиологических процессах в нашем теле.

Обмен меди, как и многие другие индивидуальные особенности организма генетически запрограммированы, то есть заложены в нас при рождении. Гены — это всего лишь инструкции для синтеза белков в рибосомах. Один ген — один белок, все достаточно просто. А вот какую функцию будет выполнять этот белок — зависит от его структуры.

Некоторые белки участвуют в метаболизме меди. У всех людей всасывание меди происходит в желудке и двенадцатиперстной кишке. Дальше медь транспортируется в печень, где соединяется с различными белками, затем ее часть выводится в связанном состоянии в кровь и уже после — в мочу и кал.

Чтобы меди в организме было всегда ровно столько, сколько нужно, метаболизм регулирует и выравнивает скорости ее поступления и выведения наружу.

Ключевую роль в этом уравнении играет белок-транспортер меди под названием ATP7. Он работает исправно, если в его гене, в инструкции по его сборке, нет опечаток — или мутаций, как их называют биологи. Известно уже более 800 таких опечаток в гене АТР7.

Именно из-за этих мутаций у некоторых людей белок ATP7 не работает вовсе или его функция заметно снижена. В этом случае излишки меди не выводятся из организма, а накапливаются в органах. Но много — не всегда значит хорошо. Избыток металла не дает пациентам с неработающим белком ATP7 повышенную крепкость организма, а напротив — повреждает клеточные структуры. От избытка меди прежде всего страдает головной мозг и печень.

Такую болезнь, вызванную накоплением меди в организме из-за мутации белка ATP7, называют болезнью Вильсона — по имени Сэмюэля Уилсона (Вильсона) — британского невролога, подробно описавшего симптомы заболевания в 1912 году.

В России более распространено другое название — болезнь Вильсона-Коновалова: в 1960 году советский невропатолог Николай Коновалов существенно расширил понимание болезни. Еще реже можно встретить тройное название — Вильсона-Вестфаля-Коновалова (немецкий патолог Карл Фридрих Вестфаль описал болезнь еще в 1883 году). Сами пациенты называют себя вильсонятами.

В этом ролике — краткая история открытий на пути к познанию природы этой болезни и способов помочь пациентам.

Когда появляются симптомы и какими они могут быть?

Первые симптомы болезни Вильсона-Коновалова обычно появляются на втором или третьем десятке лет жизни в виде неврологических нарушений, например, нечеткости речи, нарушении глотания, автоматических жевательных движений, и нарушений показателей работы печени.

В теле не остается ни одного органа, равнодушного к нарушению обмена меди.

Чем медицина может помочь «медным людям»?

Главный на сегодняшний день способ лечения болезни Вильсона-Коновалова был предложен еще больше полувека назад — это регулярное применение препаратов, которые связывают медь и выводят ее из организма. Важным для «вильсонят» остается соблюдение строгой диеты и, при необходимости, пересадка печени.

Прерывание терапии или неправильное лечение может привести к смерти в течение нескольких месяцев. При этом медикаментозная, лекарственная терапия эффективна не для всех пациентов — побочные эффекты препаратов могут даже утяжелять состояние некоторых людей. Поэтому наука продолжает искать ответ — чем же помочь «вильсонятам»?

Не так давно исследователи научились исправлять «опечатки» в генах. В том числе — и в ATP7. Не всегда это получается хорошо, тем не менее, генная терапия может навсегда избавить пациентов с болезнью Вильсона-Коновалова от пожизненного приема препаратов и строгой диеты.

Как исследователи пытались научиться делать такую «операцию» на генах? Первые способы замены поврежденного участка гена на здоровый, в частности, применение олигонуклеотидов — коротких фрагментов ДНК или РНК, получаемых путем химического синтеза, даже у мышей приводили к едва заметному улучшению — его точно не хватило бы для помощи человеку.

Читайте также: Помпон из ткани с синтепоном

Разочарования исследователей продлились до тех пор, пока они не научились «протезировать» больной ген. Для этого копию гена без поломки помещают в структуру искусственного вируса, чтобы эта неизмененная копия гена легко проникла в клетку. Освободившись от белковой оболочки, как от скафандра, ген начинает работать — и клетка наполняется правильно работающими переносчиками для меди.

Молекулярное протезирование гена АТР7 — генная терапия

Однако при проведении этого вида терапии исследователи столкнулись с проблемой: аденовирус, который использовали для доставки гена в клетку, не может внедряться в собственный генетический аппарат клеток, — и это приводило к тому, что терапия работала недолго.

Следующим шагом в разработке терапии стало применение другого носителя — так называемого аденоассоциированного вирусного вектора.

Мышам с мутацией, которая похожа на мутацию в белке ATP7, вызывающую болезнь Вильсона-Коновалова, вводили такой вектор, и эффект оказался положительным.

Аденоассоциированный вирусный вектор имеет способность встраиваться в генетический аппарат клеток, поэтому результат лечения был более долгосрочным. Однако и этого оказалось недостаточно.

Успешный опыт подогревал ажиотаж исследователей: так, в 2021 году начались первые два клинических исследования по спасению «вильсонят» методами генной терапии (NCT04884815, NCT04537377). Через несколько лет мы узнаем — помогут ли эти разработки пациентам.

Материал подготовили: Роман Деев, Максим Пушкин, Екатерина Пичугина, Алексей Паевский, Виктория Рыжкова.

Иллюстрации Владислава Ефремова.

Влияние меди на организм человека

Общие сведения. Медь. Cu.

Медь – элемент I группы периодической системы; ат. н. – 29, ат. м. – 64. Название произошло от лат. Cuprum – Кипр. Медь известна со времен древних цивилизаций.

Медь это ковкий и пластичный металл красноватого цвета, с высокой электро и теплопроводностью. Медь устойчива к действию воздуха и воды. Природным источником меди являются минералы борнит, халькопирит, малахит, также встречается и самородная медь.

В промышленности соединения меди используются для изготовления электрических проводов, монет, трубопроводов, теплообменников и т.д., широко известны сплавы меди с другими элементами (бронза и др.).

В медицине применяют сернокислую медь в качестве противомикробного и прижигающего средства. Препараты различных солей меди используют наружно для промываний и спринцеваний; в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек; в физиотерапии. Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией.

Медьсодержащие препараты и БАДП используются также в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигательного аппарата, гипотиреоза. Широкое распространение получило использование медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции.

Метод дезинфекции воды в бассейне путем ее насыщения ионами серебра и меди без использования хлора при помощи системы автоматики Silvertronix позволяет надежно защитить воду от болезнетворных микроорганизмов на длительное время даже при отключении фильтровального оборудования, кроме того, губительно действуя на бактерии и вирусы, данный метод не приводит к развитию у них устойчивого иммунитета.

Физиологическая роль меди

В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг% меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах.

В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами — гистидином, треонином, глутамином (10-15%), транспортным белком транскуприном (12-14%) и церулоплазмином (до 60-65%).

Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки.

Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях.

Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.

Токсическая доза для человека: более 250 мг.

Летальная доза для человека: нет данных.

Индикаторы элементного статуса меди

Оценку содержания меди в организме определяют по результатам исследований крови, мочи, волос. Средняя концентрация меди в плазме крови составляет 0,75-1,3 мг/л, в моче 2-25 мг/л, в волосах 7,5-20 мг/кг. Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медьсодержащих ферментов.

Читайте также: Как прошить мячик из ткани

Пониженное содержание меди в организме

Причины дефицита меди:

• недостаточное поступление;
• длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков;
• нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления дефицита меди:

• торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии;
• ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии;
• ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;
• усиление предрасположенности к бронхиальной астме, аллергодерматозам;
• дегенерация миелиновых оболочек нервных клеток, увеличение риска развития рассеянного склероза;
• нарушение пигментации волос, витилиго;
• увеличение щитовидной железы (гипотиреоз, дефицит тироксина);
• задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, снижение полового влечения у женщин, бесплодие;
• развитие дистресс-синдрома у новорожденных;
• нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет);
• угнетение функций иммунной системы;
• ускорение старения организма.

Повышенное содержание меди в организме

Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека.

Причины избытка меди:

• избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды);
• нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления избытка меди:

• функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);
• при вдыхании паров может проявляться «медная лихорадка» (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах);
• воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам;
• нарушения функций печени и почек;
• поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова);
• аллергодерматозы;
• увеличение риска развития атеросклероза;
• гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.

Синергисты и антагонисты меди

Усиленный прием молибдена и цинка может привести к дефициту меди. Кадмий, марганец, железо, антациды, танины, аскорбиновая кислота способны снижать усвоение меди. Цинк, железо, кобальт (в умеренных физиологических дозах) повышают усвоение меди организмом. В свою очередь, медь может тормозить усвоение организмом железа, кобальта, цинка, молибдена, витамина А. Оральные контрацептивы, гормональные средства, препараты кортизона способствуют усиленному выведению меди их организма.

Коррекция недостатка и избытка меди в организме

Для купирования дефицита меди можно использовать продукты богатые медью, особенно шоколад, какао, авокадо, морепродукты, печень, а также медьсодержащие препараты и БАДП (напр., «Био-Медь» – оригинальный препарат производства АНО ЦБМ).

При избыточном накоплении меди используют как диетотерапию, так и гепатопротекторы, желчегонные средства, БАДП и препараты, содержащие цинк, бор, молибден. В случаях выраженной интоксикации применяют комплексообразователи (D-пеницилламин, купренил, металкоптаза и др.).

Для понимания целебного действия меди, в первую очередь, следует раскрыть физиологические процессы, проходящие в организме с ее участием. Попытаемся это сделать в самой обобщенной форме.

Человек постоянно подвергается действию болезнетворных факторов внешней среды. Это — проникающая радиация, электромагнитные поля, ультразвуковые волны, вредные химические соединения и, конечно, микроорганизмы. Все эти факторы атакуют нас днем и
ночью, пытаясь проникнуть и проникая через кожу, слизистые покровы, легкие. Защищая организм, этим вредным агентам противостоят иммунные силы.

Иммунная система это целый комплекс, образно говоря — армия. В этой армии есть свои рода и виды войск.

Кожа и слизистый эпителий обеспечивают барьерную защиту. Собственные химические соединения организма осуществляют бактерицидную защиту. Специальные клетки крови — фагоциты — это войска специального назначения, которые буквально пожирают чужеродные микробы. Есть здесь свои службы оповещения и связи — нервная и гумморальная системы.
Кровь и лимфа — инфрастурктуры обеспечения. Они доставляют на «поле боя» все необходимое для армии. Костный мозг и лимфоузлы выполняют роль кадетских корпусов и военных училищ — здесь рождаются и «проходят подготовку» иммуноциты.

Первый «рубеж обороны» иммунной системы — кожа. Кроме чисто механической преграды, она выполняет роль «жалюзи» для различных опасный излучений.

Такими качествами кожа обладает благодаря пигменту-меланину. Меланин образуется под
воздействием медьсодержащего фермента — тирозиназы. Так медь участвует в
формировании противорадиационной защиты организма.

При недостатке меланина, под действием ионизирующей радиации, может образоваться рак кожи — меланома. Одновременно увеличивается вероятность появления злокачественных опухолей и в других органах. В отсутствии дефицита меди образование меланина
проходит полноценно, что усиливает антираковую защиту. Один из признаков недостатка меланина, а значит и возможного медедефицита — седина волос; особенно — раннее поседение.

Так же, как и кожа, функцию барьерной защиты выполняют слизистые покровы ротовой полости, носовых ходов, глаз, др. При появлении на слизистом эпителии микротравм, трещин, царапин их заживлению способствуют медьсодержащие белки — альбуминаты.
Отсюда следует важная роль меди по обеспечению барьерной защиты.

Если патогенный микроб, например бактерия, все же проник в организм он, вероятнее всего, попадет в русло крови и здесь ему придется «иметь дело» с церулоплазмином и другими медьсодержащими соединениями. Отщепившийся от металлокомплекса ион меди внедрится в бактерию и присоединится к ее собственным ферментам. Лишний ион внесет беспорядок в обменные процессы микроорганизма, что приведет к его гибели. В этом заключается антимикробное значение меди.

Предположим, что бактерия оказалась достаточно устойчивой и начала размножаться.
Продукты ее жизнедеятельности — токсины или, как говорят биологи — антигены, проникая в ткани, вызывают повреждения клеток. Из поврежденных клеток в кровь и лимфу выходят особые вещества — медиаторы. Они запускают цепь биохимических реакций.
В процесс включается гумморальная система. Начинается собственно болезнь. В результате, обычно, повышается температура тела, учащается пульс, возникают головные боли. Сигналы гумморальной системы возбуждают хеморецепторы системы нервной. Далее,
от рецептора к рецептору, сигнал передается по нервным волокнам. Нервное волокно — это проводник для биоимпульсов. И этот проводник изолирован от окружающих тканей миелиновой оболочкой. Не будь оболочки и сигнал рассеется или произойдет «короткое замыкание» с другим волокном. Информация не дойдет до места назначения.

Читайте также: Панно город из ткани

В синтезе белково-липидного комплекса, из которого состоит миелин, также участвует медь.

Входя в состав многих соединений гумморальной системы, участвуя в синтезе миелина, медь играет важную роль в информационных процессах.

Местом назначения сигнала, посланного поврежденными клетками, могут быть костный мозг, лимфоидная ткань, селезенка и другие органы, где рождаются и созревают иммуноциты. Под воздействием сигнала происходит их мобилизация в кровеносную и лимфатическую системы. Далее, по сосудам, вместе с кровью и лимфой, иммуноциты доставляются к местам повреждения. Встретив бактерии, они приступают к уничтожению «врага».

Действуют иммуноциты по разному. Одни из них собирают информацию об антигене и передают ее «товарищам по оружию». Другие — «проглатывают» бактерии. Третьи — приходят на помощь другим иммуноцитам или поражают микробы своими ферментами.

Весь «бой» — это комплекс биохимических реакций. Для их поддержания необходимы различные вещества и, в первую очередь — кислород.

Перенос кислорода осуществляют красные кровяные тельца — эритроциты, с помощью железосодержащего пигмента — гемоглобина. От того сколько в крови гемоглобина зависит сколько кислорода смогут перенести эритроциты. Считается, что чем выше в крови процент содержания гемоглобина, тем сильнее иммунный ответ.

Образование гемоглобина совершенно невозможно без ионов меди. Поэтому одна из ее основных функций — кроветворение.

Установлено, что дефицит меди снижает антимикробную активность фагоцитов.
Ослабленный фагоцит, «проглотив» микроб, вместо того чтобы переварить его, сам может стать жертвой, послужить источником питания и тем способствовать размножению бактерий.

Но, если бактерии уничтожены, иммуноциты начинают очистку «поля боя» от токсинов и «останков» своих и чужих клеток. Воспалительные процессы стихают, наступает выздоровление. В этом случае говорят о противовоспалительном значении меди.

На месте погибших клеток, за счет клеточного деления, формируются новые.

Медь стимулирует процессы образования новых клеток. И ее важной биологической ролью является участие в процессах клеточного деления и роста.

Молодые клетки вначале носят недифференцированный характер, то есть не могут выполнять специфические функции той ткани, в состав которой входят. Затем клетки созревают и становятся дифференцированными. Но в отдельных случаях созревание клеток
не происходит и при этом они начинают быстро размножаться. Так может возникнуть раковая опухоль.

Считается установленным, что медьсодержащие ферменты способствуют дифференциации молодых клеток. Экспериментально доказано, что препараты меди предупреждают
появление злокачественных клеток, усиливают действие противораковой защиты. Напротив — дефицит меди увеличивает вероятность появления новообразований.

Во время течения патологических процессов, организм накапливает информацию для банка иммунологической памяти. В результате появляются специфические белки — иммуноглобулины, в синтезе которых принимает участие медь. В случае повторного проникновения в организм уже известного антигена — используется накопленный опыт (приобретенный иммунитет). Иммунная реакция будет значительно сильнее и быстрее. Таким образом медь обладает иммунномодулирующими свойствами.

Ионы меди, в составе фермента дегидрогеназы бутерил-коэнзима-А, принимают участие в превращении жирных кислот, способствуя ресинтезу аденозиндифосфороной кислоты,
которая, превращаясь в АТФ, является поставщиком энергии в организме. Так медь принимает участие в энергетических процессах.
В организме взрослого человека содержится 150-200 мг меди. Поступая вместе с пищей в желудочно-кишечный тракт, медь присоединяется к транспортному белку — металлотионеину и затем всасывается в кровь.

Вместе с плазмой крови медь поступает в печень. Здесь происходит синтез церулоплазмина — основного медьсодержащего белка крови. Церулоплазмин выполняет роль оперативной доставки меди во все ткани и клетки организма. Большая часть меди откладывается про запас в особых «кладовых» — депо. Такими депо являются: печень, головной мозг, костные структуры, надпочечники и некоторые другие органы. Отсюда, по мере необходимости, медь снова поступает в
кровь. Медьсодержащие металл ферменты, либо непосредственно участвуют в окислительно-восстановительных процессах, либо способствуют синтезу других ферментов, катализирующих биохимические реакции обмена веществ.98% использованной
организмом меди, вместе с метаболитами — конечными продуктами обмена веществ — возвращается в пищеварительный канал.

Из организма использованная медь выводится вместе с фекалиями и в меньшей степени (около 2%) — с мочой и потом. До недавнего времени считалось, что суточная потребность человека в меди составляет 3-5 мг. Известно, что обычно, в суточном объеме продуктов питания содержится 2-5 мг меди. Значит среднесуточная потребность
в этом микроэлементе должна вполне покрываться потребляемыми продуктами. Однако, исследования проведенные с помощью новейших методов показали, что даже у лиц, которые потребляют с пищей до 10 мг меди в сутки, ее дефицит в организме часто
составляет 20-30%. А у некоторых групп населения (дети, лица старше 40 лет, больные хроническими болезнями) возможен медедефицит до 50%.В чем же его причина? Выяснилось, что медь связанная в пище с белками, очень плохо усваивается. Ее всасываемость в желудке составляет не больше 32%. К медедефициту ведут молочная и мясная диеты.

В донецком мединституте было выявлено, что медь проходит через кожу и при этом дезинфицирует. Медь в организме связывает токсины и склеивает бактерии (аглюминация бактерий), при этом медь образует хелатные соединения, очень труднорастворимые.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом