Miedź ma znaczenie w chorobach neurodegeneracyjnych

Badanie cząsteczek przenoszących miedź w krwioobiegu dostarczyło nowych wskazówek do diagnozowania i leczenia chorób o podłożu neurologicznym.

Jony miedzi mają zasadnicze znaczenie dla funkcjonowania organizmu - a jednak naukowcy zaskakująco mało wiedzą o tym, jak są transportowane i w jaki sposób można utrzymać ich optymalny poziom w tkankach.

Miedź, związana z cząsteczkami białka, jest istotnym składnikiem wielu enzymów katalizujących podstawowe reakcje metaboliczne.

- Biochemicy od dawna wiedzieli o podstawowym znaczeniu miedzi w ludzkim ciele, ale nawet oni nie mają dokładnego rozeznania w jaki sposób pierwiastek ten przenika z żywności do określonych „miejsc docelowych” - mówi prof. Peep Palumaa, szef grupy na Politechnice Tallińskiej stosującej do badań proteomikę.

Miedź w śladowych ilościach obecna jest w całym ciele człowieka. Najwyższe jej stężenia występują w obszarach ciała o wyjątkowo wysokiej aktywności, takich jak: wątroba, mózg, serce, nerki i mięśnie szkieletowe.

Spośród wielu ról jony Cu są niezbędne do wytwarzania energii podczas oddychania komórkowego, tworzenia czerwonych krwinek, wzmagania odpowiedzi immunologicznej i utrzymywania w należytej kondycji komórek nerwowych.

W nadmiarze miedź może jednak wyzwalać produkcję degenerujących wolnych rodników i przyczyniać się do powstania stanu zapalnego.

Badania pokazują, że wadliwa regulacja poziomu miedzi występuje podczas chorób neurodegeneracyjnych takich jak: zespół Menkesa, stwardnienie zanikowe boczne, choroby Parkinsona i Alzheimera.

Nadmierny poziom miedzi w mózgu przyspiesza rozwój blaszek beta-amyloidowych, które są cechą charakterystyczną choroby Alzheimera. Badanie z 2013 r. wykazało, że miedź nie tylko hamuje usuwanie rozpuszczalnych blaszek beta-amyloidu z mózgu, ale także sprzyja ich kolonizacji w postaci nierozpuszczalnych płytek.

Biochemicy próbują lepiej zrozumieć co dzieje się, gdy proces homeostatyczny ulega aberracji. Wiedza ta może pomóc w opracowaniu nowych sposobów diagnozowania, monitorowania i leczenia chorób neurodegeneracyjnych. W ramach tych badań prof. Palumaa wraz z zespołem starał dowiedzieć się w jaki sposób miedź jest transportowana we krwi. Naukowcy odkryli, że proces ten jest mniej skomplikowany, niż się spodziewano. Wcześniej biochemicy uważali, że trzy białka odgrywają rolę w transporcie miedzi, ale według nowych badań tylko jeden jest głównym graczem w tym procesie.

Naukowcy odkryli, że we krwi ok. 75 proc. jonów miedzi wiąże się z enzymem zwanym ceruloplazmą, a reszta z enzymem - albuminą. Jednak enzym ten zespala się tak ściśle z miedzią, że jest mało prawdopodobne, aby odgrywał istotną rolę w transporcie metalu w rejony odległych od siebie narządów. Ustalono, że głównym zadaniem ceruloplazminy jest pomaganie innemu białku w transporcie żelaza we krwi.

Z kolei albumina wiąże się z miedzią znacznie słabiej i prawdopodobnie to ten związek jest główną drogą transportu miedzi.

Naukowcy odkryli, że niewielka część miedzi we krwi (ok. 0,2 proc.) wiąże się również z aminokwasem zwanym histydyną. Związek ten zapewne działa jak katalizator, pomagając uwolnić miedź z albuminy, gdy dotrze ona do miejsca docelowego, takiego jak wątroba.

Biochemicy zauważyli, że kolejne białko, zwane makroglobuliną alfa-2, również transportuje miedź, ale w nieznacznych ilościach.

Prof. Palumaa i jego koledzy twierdzą, że ich odkrycia mogą wskazać nowe sposoby monitorowania skuteczności leków wpływających na regulację poziomu miedzi w organizmie człowieka.

Badania są wynikiem współpracy naukowców z Tallinn University of Technology i szwedzkiej firmy farmaceutycznej Wilson Therapeutics AB.