Переносчики меди — потенциальная новая мишень для лечения сердечно-сосудистых заболеваний

Ученые медицинского колледжа Джорджии (Medical College of Georgia — MCG) сообщают о том, что в человеческом организме важную роль в обеспечении множества жизненно важных функций, в том числе и в процессах образования новых сосудов, играет переносчик меди. Это белок, который способствует усвоению меди, поступающей в организм с продуктами питания, такими как морепродукты и орехи.

Результаты, опубликованные в журнале «Nature Communications», указывают на переносчик меди ATP7A как на потенциальную новую терапевтическую мишень при лечении сердечно-сосудистых заболеваний — стенокардии, заболевания периферических артерий и инсульта.

Доктор Масуко Ушио-Фукаи (Masuko Ushio-Fukai), сосудистый биолог из Центра сосудистой биологии MCG (MCG’s Vascular Biology Center — VBC), сообщает о недавно открытой функции ATP7A. Установлено, что ATP7A напрямую связывается с рецептором фактора роста эндотелия сосудов, называемого VEGFR2, чтобы стабилизировать его и регулировать сам рецептор. В результате запускается ангиогенез — процесс образования новых кровеносных сосудов.

Ранее было установлено, что при таких заболеваниях, как сахарный диабет, являющийся основным фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, экспрессия ATP7A снижается, деградация VEGFR2 увеличивается и здоровый баланс меди теряется. По словам доктора Тору Фукаи (Tohru Fukai), сосудистого биолога и кардиолога из VBC, в результате такого дисбаланса у человека может наблюдаться стенокардия и плохо заживать раны.

Именно эти открытия натолкнули соавторов новой статьи на мысль о существовании прямой связи между ATP7A и рецептором VEGF.

Эндотелиальные клетки выстилают наши кровеносные сосуды, а VEGF стимулирует пролиферацию и движение этих клеток, которые закладывают основу и стимулируют восстановление новых кровеносных сосудов. Т. Фукаи акцентирует внимание на том, что рецепторы VEGF на эндотелиальных клетках являются отправной точкой для ангиогенеза.

У здоровых людей ангиогенез в некоторой степени происходит на протяжении всей жизни, но при таких состояниях, как сахарный диабет, он нарушается.

Ученые предполагают, что существенные перекрестные помехи, которые они выявили между переносчиком и рецептором, также возникают при старении, когда параллельно с другими витальными функциями организма уровни ATP7A естественным образом начинают снижаться.

М. Ушио-Фукаи отметил, что в дальнейшем работа исследователей будет направлена на поиск препаратов, которые могут повышать и стабилизировать уровень ATP7A и, следовательно, рецептор VEGF.

Медь — микроэлемент, который принимает участие во многих процессах в человеческом организме. Она известна своей способностью стимулировать пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, в результате чего формируются новые сосуды. Однако по словам ученых, точный механизм этого явления пока не изучен.

ATP7A обычно находится в транс-сети клеточного аппарата Гольджи — своего рода автобусной станции внутри клетки, которая отправляет новые белки туда, где это необходимо. Переносчик доставляет медь к ферментам, которым она необходима для активации и функционирования. Эти ферменты включают супероксиддисмутазу (расщепляет активные формы кислорода, которые играют ключевую роль в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета) и лизилоксидазу (играет важную роль в образовании соединительной ткани).

Когда внутри клеток накапливается слишком много меди (например при сахарном диабете), ATP7A также выполняет работу по удалению ее избытка. Т. Фукаи отмечает, что как избыток, так и недостаток меди может нарушать биологические процессы.

Ученые из MCG продемонстрировали, что VEGF выводит ATP7A из комплекса Гольджи на клеточную мембрану, где она связывается и стабилизирует рецептор VEGF. Также установлено, что дефицит ATP7A в эндотелиальных клетках способствует формированию аутофагосом, которые в основном создают мембранную сеть вокруг любых предметов, которые требуется удалить, и теперь нацелены на VEGFR2 для деградации. Накопление избыточного количества меди внутри клетки может нарушить процессы ангиогенеза.

В ситуациях, когда основные ферменты меди не могут быть активированы, а также нельзя экспортировать чрезмерное количество меди, ATP7A будет одной из терапевтических мишеней, через которую можно влиять на эти процессы.

В целом результаты исследования означают, что переносчик меди ATP7A необходим для образования новых кровеносных сосудов и для восстановления кровотока при ишемической болезни сердца.

По словам М. Ушио-Фукаи, важность роли меди в процессах ангиогенеза была продемонстрирована несколько десятилетий назад — было установлено, что простое нанесение меди на эндотелиальные клетки стимулирует ангиогенез.

Были некоторые указания на то, что роль меди в ангиогенезе заключается в доставке меди ATP7A к медьсодержащим ферментам, таким как супероксиддисмутаза. Данные, опубликованные в статье, меняют эту концепцию.

ATP7A выходит из клеточного комплекса Гольджи при таких условиях, как присутствие большого количества меди в цитоплазме, заполненная клеточная вакуоль, которая содержит большую часть ее содержимого, включая комплекс Гольджи; тканевый дефицит кислорода, называемый гипоксией, который развивается при заболеваниях сердца и периферических артерий; и воздействие инсулина.

Избыток меди внутри клеток определенно наносит вред, поскольку она служит субстратом для энергичного производства разрушительных свободных радикалов. Без достаточной работы ATP7A для поддержания сбалансированного уровня меди уровень металла продолжает повышаться, в то время как основная активность медьсодержащих ферментов снижается.

Хотя наши клетки естественным образом вырабатывают рецепторы меди, мы сами должны употреблять с пищей основные питательные микроэлементы. Продукты с высоким содержанием меди — это устрицы и другие морепродукты (омары и мелкие моллюски), грибы шиитаке, тофу и соевые бобы, сладкий картофель, семена кунжута и орехи (кешью и грецкие орехи), а также листовая зелень, такая как шпинат и капуста.

По материалам www.medicalxpress.com