Ученые МГУ обнаружили, что кокарбоксилаза в высоких дозах может оказывать негативное воздействие на клетки рака легкого, не затрагивая при этом здоровые. Кокарбоксилаза — фармакологическая форма витамина В1, которая широко применяется в медицине при диабете, почечной, печеночной и сердечной недостаточности и ряде других заболеваний. Исследование проводили на клетках в лабораторных условиях. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
«Новые данные о противораковом действии высоких доз кокарбоксилазы и их безопасности для нормальных клеток могут найти медицинское применение при лечении рака легкого, особенно в комбинации с другими средствами. Теперь требуются клинические исследования», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Виктория Буник, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник отдела биокинетики Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ и Сеченовского университета.
Рак легкого — один из наиболее тяжело поддающихся лечению типов рака, который занимает первое место по летальности среди больных (около 60%). Он же и самый распространенный, особенно в развитых странах. Причин возникновения этого заболевания много, и основная — курение. Кроме того, страдают работники текстильной промышленности, строительных фирм, шахтеры – все, кто трудится в условиях высокого содержания в воздухе пыли, особенно асбестовой. «Вина» может лежать и на некоторых вирусах, например вирусе папилломы человека. Исследования по разработке новых методов лечения рака легкого ведутся постоянно. Так, российским ученым из НИИ Физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ удалось обнаружить, что кокарбоксилаза может помочь в борьбе с этим смертельно опасным заболеванием.
Кокарбоксилаза применяется в медицине в составе комплексной терапии самых разных заболеваний, в том числе диабета (в том числе диабетической комы), почечной и печеночной недостаточности, нарушений сердечного ритма. Это соединение образуется из витамина В1, или тиамина, и служит кофактором для ряда белков-ферментов. Связываясь с последними, кокарбоксилаза играет роль каталитического центра в реакциях отщепления группы –COOH от α-кетокислот и в реакциях обмена α-кетосахаров: вещество напрямую влияет на углеводный обмен и опосредованно – на синтез нуклеиновых кислот, белков и липидов.
Кокарбоксилаза может подавлять рак легких следующим образом. Известно, что трипептид глутатион усиливает устойчивость злокачественных опухолей к химио- и радиотерапии. Эта молекула имеет массу функций, но все они направлены на улучшение жизнеспособности клеток, особенно при вредных воздействиях. Ученые обнаружили, что повышенное содержание глутатиона в клетках рака легкого связано с низкой активностью полиферментного комплекса оксоглутаратдегидрогеназы (ОГДК), участника цикла трикарбоновых кислот – ключевого этапа клеточного дыхания и точки пересечения многих метаболических путей. Отсюда было сделано предположение, что активация 2-оксоглутаратдегидрогеназы снизит концентрацию глутатиона и, соответственно, способность раковых клеток к размножению. Одним из известных активаторов ОГДК и является кокарбоксилаза.
Чтобы проверить свою идею, авторы провели эксперимент in vitro на клетках рака легкого человека и нормальных эпителиальных (заболевание поражает именно их) клетках обезьяны. Выяснилось, что кокарбоксилаза активирует ОГДК только в первом случае, когда активность фермента исходно низкая. Поэтому и уровень глутатиона, и клеточная жизнеспособность снижаются при действии кокарбоксилазы только в раковых клетках. По-видимому, изменения обмена веществ в них стимулируют побочную реакцию ОГДК – генерацию активных форм кислорода, с которой раковые клетки и борются, снижая уровень ОГДК по сравнению с нормальными клетками. Данное предположение ученые подтвердили, показав сходство действия в раковых клетках кокарбоксилазы и известного индуктора активных форм кислорода — наиболее часто применяемого для лечения рака легких препарата цисплатина.
Картинка. Суть терапии рака легкого при использовании кокарбоксилазы. Виктория Буник/МГУ