Исследователи наносят на карту ранее неизвестное заболевание у детей

genetics
                Кредит: CC0 Public Domain

Двое детей из Европы и один из Канады в возрасте четырех, шести и 10 лет страдают от ранее неизвестного заболевания, которое вызывает эпилептические припадки, потерю магния и снижение интеллекта. В настоящее время нет способа лечить или облегчать их симптомы.
                                                                                       

Но исследователи в международном консорциуме теперь обнаружили причину их болезни. Профессор Бенте Вильсен и ее исследовательская группа на кафедре биомедицины в Орхусском университете, Дания, входят в консорциум, в который также входят исследователи из университетов Германии, Англии, Австрии, Нидерландов и Канады. Результаты исследования были опубликованы в Американском журнале генетики человека.

Используя генетический анализ, исследователи обнаружили, что заболевание вызвано недавно возникшей мутацией в одной из четырех форм натриево-калиевой помпы, известной как Альфа-1. Даже если у детей точно такие же три симптома, у них нет одинакового генетического дефекта, так как аминокислоты в белке насоса, которые генетически изменены, отличаются, объясняет Бенте Вильсен.

«Оказывается, что форма натриево-калиевой помпы, которая мутирует, обнаруживается как в почках, так и в мозге. Мутация ведет к почкам, которые обычно поглощают магний, вместо этого выделяя вещество в моче; однако Не потеря магния вызывает эпилептические припадки. Судороги возникают потому, что натриево-калиевая помпа также чрезвычайно важна для функций мозга, а это означает, что добавление дополнительных добавок магния не предотвратит судороги «, — говорит Бенте Вильсен.

Она добавляет, что третий пугающий признак болезни, умственная отсталость, вероятно, следует отнести к недостатку кислорода в мозге во время судорог.

Йенс Кристиан Скоу получил Нобелевскую премию по химии в 1997 году за открытие этих молекулярных насосов, которые мутировали у всех трех детей. Эти знания важны, потому что понимание роли натриево-калиевого насоса является первым шагом к разработке эффективных методов лечения. Исследовательская группа сейчас работает над достижением этой цели, хотя заболевание встречается редко.

«Но три случая произошли в двух разных местах в Европе и в Канаде, и они вряд ли будут единственными», — говорит Бенте Вильсен. Она объясняет, что новые знания о болезни, вероятно, будут означать, что врачи в будущем будут более осведомлены о том, что потеря магния в сочетании с эпилепсией может быть вызвана генетическими дефектами натриево-калиевой помпы.

«Я считаю, что мы найдем еще много детей с этой болезнью, и что это хороший пример того, почему международное сотрудничество в области исследований абсолютно необходимо — просто слишком мало случаев заболевания для одной страны, чтобы выполнить одни исследования, — говорит Бенте Вильсен.

Она отмечает, что в будущем будет возможно заменить больные гены на здоровые, и поэтому важно точно знать, на какой ген влияет мутация. Она также отмечает, что понимание механизмов заболевания, вызывающих редкие заболевания, часто приводит к лучшему лечению пациентов с сопутствующими, но гораздо более часто встречающимися заболеваниями.

Jens Chr. Натриево-калиевый насос Скоу наиболее известен как мембранный насос, необходимый для нормального функционирования нервных клеток, почечных клеток и большинства других клеток организма.

Насос работает как батарея, разделяя натрий и калий с обеих сторон мембраны. Это создает электрический ток через клеточную мембрану, который управляет многими другими процессами, такими как, например, электрическая проводимость по нервным клеткам и поглощение магния и ряда питательных веществ из мочи в клетки почки, так что они обычно не теряются в моче.

Йенс Кристиан Скоу, который умер в начале лета в возрасте 99 лет, изначально предполагал, что мутации в натриево-калиевой помпе будут несовместимы с жизнью. Но с тех пор было установлено, что серьезные нефатальные заболевания могут возникать из-за генетических дефектов в натриево-калиевой помпе — именно так и происходит с болезнью, поражающей троих детей.

Это связано с двумя факторами. Во-первых, существует несколько вариантов натриево-калиевого насоса в разных тканях организма, которые могут дополнять друг друга, если одна из форм не работает. И, во-вторых, у людей есть генетический материал от обоих родителей, поэтому даже в почках, которые в отличие от мозга содержат только один вариант натриево-калиевой помпы (Альфа-1), не все натриево-калиевые помпы будут неполноценные, но только те, которые получены от одного из двух родителей.

Следовательно, как в мозге, так и в почках будет уменьшено количество работающих натриево-калиевых насосов, но не полное отсутствие насосов — потому что если бы это было так, дети умерли бы до рождения, как и предсказывалось Дженс Кристиан Скоу.

Пациенты были обнаружены врачами, работающими в клинической практике. Группа Бенте Вильсена поделилась своим опытом в исследовании больных натриево-калиевых насосов, вставив больной ген в культивируемые клетки, которые изначально происходят из почек обезьяны, что позволило измерить их насосную функцию в лаборатории. Как оказалось, три мутации, каждая по-своему, приводили к тому, что насос не мог транспортировать натрий и калий.

До того, как результаты исследований принесут пользу пациентам, предстоит пройти долгий путь, так как открытие все еще является фундаментальным исследованием. Однако Бенте Вильсен объясняет, что Постдок Рикке Холм из ее исследовательской группы недавно обнаружил, как можно использовать дополнительную мутацию — так называемую «спасательную» мутацию — для того, чтобы свести на нет влияние мутаций болезни на связывание натрия с помощью насоса.

«Это дает представление о молекулярном механизме, который мы в исследовательской группе работаем над тем, чтобы улучшить транспортировку насоса, а это означает, что мы можем однажды разработать лекарство с аналогичным спасательным эффектом. В любом случае, это наша надежда. Дело в том, что это фундаментальное исследование, которое генерирует знания, которые формируют основу для разработки подавляющего большинства лекарств и форм лечения «, — говорит Вилсен.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *