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, являются частью консорциума, 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 болезнь вызвана недавно возникшей мутацией в одной из четырех форм натриево-калиевой помпы, известной как Альфа-1. Несмотря на то, что у детей есть те же самые три симптома, у них нет одного и того же генетического дефекта , так как аминокислоты в белке насоса, которые генетически изменены, различны, 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 это не потеря магния, которая 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.

Дженс 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 гораздо больше 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 провести одно исследование, 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.

Дженс 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 обнаружено, 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, есть 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 функционирующих натриево-калиевых насосов, но не полное отсутствие насосов — потому что, если бы это было так, дети умерли бы до рождения, как предсказал Йенс Кристиан. Skou.

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 когда-нибудь мы сможем разработать лекарство с аналогичным спасательным эффектом. В любом случае, это наша надежда». Дело в том, что это фундаментальное исследование, которое генерирует знания, которые составляют основу для разработки подавляющего большинства лекарств и форм лечения », — говорит Вилсен.