Все новости

Мухи с «камнями в почках» помогли разобраться в причинах подагры. Судя по всему, на ее развитие влияет не только питание, но и некоторые гены

Большинство животных умеет превращать слаборастворимую мочевую кислоту в менее токсичные вещества. Человек же потерял эту способность, и теперь мочевая кислота доставляет нам множество неудобств — от камней в почках до воспаления суставов (подагры). Калифорнийские ученые создали модельных мух, страдающих аналогичными болезнями, и убедились в том, что в их развитии замешаны не только питание, но и гены. А также объяснили, почему риск появления подагры связан с употреблением сладких напитков, хотя в них вообще нет предшественников мочевой кислоты.
Микрокомпьютерная томография одной из участниц эксперимента — мухи-дрозофилы. Желтым цветом на снимке видны аналоги камней в почках — образования в мальпигиевых трубочках насекомого Sven Lang, PhD
Описание
Микрокомпьютерная томография одной из участниц эксперимента — мухи-дрозофилы. Желтым цветом на снимке видны аналоги камней в почках — образования в мальпигиевых трубочках насекомого
© Sven Lang, PhD

С помощью мочевой кислоты организм выводит ненужные остатки пуринов, азотсодержащих веществ, входящих в состав ДНК и РНК. Она плохо растворяется в воде и в больших количествах образует кристаллы. Поэтому, например, птицы, которые в связи с необходимостью постоянно летать живут в режиме строгой экономии, используют мочевую кислоту в качестве основного продукта обмена пуринов и белков — она и весит немного, и места занимает мало. Другие животные научились превращать мочевую кислоту в растворимое вещество, чтобы она выходила с мочой. 

Однако предки человека потеряли эту способность, поэтому мочевая кислота накапливается в нашей крови. У человека ее концентрация в 4-6 раз больше, чем у среднестатистического млекопитающего, и находится в опасной близости к предельной растворимости — дальше уже начинается кристаллизация.

Несмотря на то что некоторые исследователи связывают мочевую кислоту с долголетием, большинство все же сходится на том, что ее концентрацию лучше держать пониженной. Сама по себе она может вызывать в клетках окислительный стресс, а внеклеточные кристаллы чреваты развитием подагры (воспаления суставов) и мочекаменной болезни. Накопление мочевой кислоты в крови (гиперурикемию) ученые до сих пор связывали с питанием: красное мясо, морепродукты и алкоголь богаты пуринами, поэтому подагра долгое время оставалась «аристократической болезнью». Сегодня же, по крайней мере, в США гиперурикемию обнаруживают у каждого пятого человека. А кроме мяса и алкоголя в число факторов риска входят и сладкие напитки, которые, казалось бы, не содержат никаких пуринов.

Чтобы разобраться в причинах подагры, группа американских ученых создала генетически модифицированных мух, у которых можно было отключить ген уратоксидазы — фермента, с помощью которого мочевая кислота превращается в растворимый аллантоин. Для этого им в корм нужно было добавить определенное сигнальное вещество. Чтобы имитировать разные режимы питания, ученые кормили мух дрожжевым экстрактом в низкой (0,5%) и высокой (5%) концентрации. Последняя служила аналогом вредной «западной диеты», обогащенной пуринами. 

Оказалось, что на «слабодрожжевой» диете мухи жили одинаково долго, вне зависимости от того, могли они превращать мочевую кислоту в растворимую форму или нет. А вот те животные, которых перекармливали дрожжами, жили почти в два раза короче. Томография показала, что в их брюшке возникли плотные образования — аналоги человеческих камней в почках. У дрозофил, правда, нет почек, но есть мальпигиевы сосуды — трубочки, через которые эти насекомые выводят продукты обмена веществ в кишечник. Именно их и закупорили кристаллы мочевой кислоты.

Кривая выживаемости мух на разных диетах. LY — разбавленный дрожжевой экстракт, HY — концентрированный, RU — сигнальное вещество, отключающее ген уратоксидазы.
Описание
Кривая выживаемости мух на разных диетах. LY — разбавленный дрожжевой экстракт, HY — концентрированный, RU — сигнальное вещество, отключающее ген уратоксидазы.

Чтобы убедиться, что дело именно в пуринах, исследователи подкармливали мух не только дрожжами, но и концентратами тех или иных веществ. Они обнаружили, что ни белки, ни пиримидины (другие составляющие ДНК и РНК), ни сахар не приводят к образованию «камней» в мушиных «почках». Каким же образом тогда подагра связана со сладкими напитками? Ученые предположили, что сахар запускает сигнальные пути, связанные с инсулином, а они, в свою очередь, влияют на обмен мочевой кислоты. И действительно, после того как исследователи заблокировали рецепторы к аналогу инсулина у мух, кристаллов мочевой кислоты стало образовываться гораздо меньше.

Исследователи обнаружили сразу несколько генетических факторов, которые могут влиять на обмен мочевой кислоты. Это и гены рецепторов к инсулину, и гены группы FOXO, которые работают в отсутствие инсулина, и ген NOX, отвечающий за окислительный стресс в клетке. Влияя на их активность, ученые заставляли кристаллы мочевой кислоты откладываться или исчезать из организма мух. Интересно, что многие из этих генов связаны с продолжительностью жизни человека: высокие уровни окислительного стресса и активность инсулина скорее сокращают жизнь, а вариации в гене FOXO3 считаются одной из главных генетических причин долголетия. Можно предположить, что влияние этих генов на жизнь человека связано и с накоплением мочевой кислоты.

Несмотря на то что у 20% американцев количество мочевой кислоты в крови превышает безопасные нормы, среди них от подагры или мочекаменной болезни страдают  всего около 5%. Это значит, что на отложение кристаллов может влиять не только питание, но и генетические факторы — например, перечисленные выше. Поэтому авторы исследования полагают, что анализ крови на мочевую кислоту стоит включить в регулярные обследования наряду с анализами на холестерин или глюкозу. У людей может быть генетическая предрасположенность к высокому уровню мочевой кислоты, и в таком случае его не получится скорректировать изменением рациона, нужно будет специальное лечение — подобное тому, которое назначают при подагре.

 Полина Лосева