Бактериальный фермент избавляет от кокаиновой ломки

Кокаин -- один из старейших наркотиков, известный человечеству несколько тысяч лет. Впервые чистый кокаин получили в начале XIX века из растения кока (Erythroxylum coca), которое преимущественно произрастает в Перу и Боливии. Долгое время он входил в состав различных напитков и эликсиров, в том числе кока-колы. В настоящее время кокаин внесен в список веществ, которые вызывают сильное привыкание.

Цена эйфории

По данным ООН, в 2006 году в мире насчитывалось более 200 млн наркоманов. Многие из них принимают кокаин.

Кокаин -- сильнодействующий стимулятор центральной нервной системы. Он способен снимать усталость, изменять сознание и работу многих жизненно важных систем, вызывать состояние счастья и эйфории. Кокаин значительно нарушает функции сердца и сосудов; даже нерегулярное употребление небольших доз резко увеличивает риск внезапной смерти от сердечно-сосудистых заболеваний.

В России по сравнению с западными странами кокаин пользуется относительно небольшим спросом. В США, напротив, до 70% наркоманов принимают кокаин. Ежегодно до полумиллиона случаев оказания экстренной медицинской помощи в Америке связано с употреблением наркотиков.

Лечение наркозависимых пациентов -- одна из самых дорогостоящих и сложных медицинских практик. Всего 3-5% пациентов, проходящих лечение в наркологических центрах, удается вернуть к нормальной жизни.

Главная проблема в лечении последствий от употребления кокаина -- множественность действия этого наркотика на системы органов. Он влияет не только на мозг, но и на кроветворную систему, сердце, сосуды, печень. Более того, метаболиты кокаина (норкокаин и кокаэтилен) по своему физиологическому действию схожи с кокаином. Поэтому организм наркомана проходит несколько этапов отравления -- кокаином и его метаболитами. Когда наркоман попадает в больницу, врачи могут лишь снять симптомы наркотического отравления, в то время как продукты разложения кокаина продолжают отравлять сердце, печень и мозг -- вызывают физическую и психическую ломку. Чтобы снять симптомы интоксикации, необходимо ускорить процесс образования метаболитов и как можно скорее вывести их из организма.

Бактериальный энзим

Ученые из Университета Мичиган (University of Michigan), Университета Колумбии (Columbia University) и Университета Кентуки (University of Kentucky) под руководством Рэми Л. Брим (Remy L. Brim) исследовали кокаиновую эстеразу CocE. Этот фермент ускоряет гидролиз кокаина и таким способом блокирует токсическое действие этого наркотического вещества. То есть он не позволяет кокаину и его метаболитам задерживаться в организме.

Фермент ученые позаимствовали у бактерии Rhodococcus sp. MB1, которая живет в почвенном слое возле корней коки (Erythroxylum coca). Ген, ответственный за синтез CocE, исследователи перенесли в геном кишечной палочки -- Escherichia coli, чем заставили ее производить препарат.

«Почвенная бактерия Rhodococcus способна использовать кокаин в качестве единственного источника углерода и азота, которые необходимы для роста и размножения. У бактерии имеются кокаиновые эстеразы, которые инициируют процессы распада кокаина до конечных метаболитов. В 2000 году ученые из Британии уже предлагали использовать описанные свойства бактерии для обнаружения запрещенного кокаина», -- говорит Реми Брим.

Химическое действие найденной эстеразы схоже с человеческим энзимом бутирилхлоринэстекразой, которая также доводит разложение кокаина до конечных метаболитов. Единственное отличие: бактериальный фермент делает это в 1000 раз быстрее.

Однако бактериальные корни потенциального лекарства доставили ученым большие проблемы, из-за которых использовать препарат для лечения людей до сих пор не удавалось. Оказалось, что энзим, который может в 1000 раз ускорить процесс восстановления наркомана, разрушается при температуре 37 °С. То есть при приступе лихорадки, которая сопровождает ломку, он, едва попав в кровь пациента, может потерять свои лечебные свойства. Поэтому исследователи провели ряд генетических манипуляций, после которых E. coli начала производить тугоплавкий по бактериальным меркам энзим.

Приспособленный к человеческим условиям фермент ученые из Мичиганского университета исследовали in vitro. Во-первых, модифицированный CocE оказался столь же эффективным, как и оригинальный бактериальный. Он достаточно быстро выводил из организма не только кокаин, но и два его метаболита -- норкокаин и кокаэтилен. Во-вторых, он оказался инертным по отношению к метаболиту, по которому определяют, употреблял человек кокаин или нет. Так ученые нашли потенциальное лекарство для лечения кокаиновой интоксикации, которым нельзя скрыть факт употребления наркотиков.

Более того, предшествующие исследования на грызунах (NIH Swiss mice и Sprague Dawley rat) показали, что CocE оказывает благотворное влияние на сосуды, сердце и печень и восстанавливает организм после кокаиновой интоксикации.

Реми Л. Брим представила доклад «Ability of bacterial cocaine esterase to hydrolyze active cocaine metabolites, and function in the presence of commonly co-abused drugs» 26 апреля на ежегодной фармакологичечкой конференции ASBMB в Анахайме (США).