Цианиды, включая синильную кислоту (цианистоводородную, HCN) и ее производные, традиционно считаются ядовитыми веществами. В прошлом они использовались как химическое оружие во время Второй мировой войны, а в настоящее время применяются для уничтожения вредителей. Известно, что некоторые растения и бактерии продуцируют цианиды естественным путем, однако недавние исследования на клетках мышей и человека выявили, что и млекопитающие способны к этому. Оказалось, что соединения, обладающие токсическим действием в больших количествах, в малых дозах необходимы для поддержания нормальной клеточной функции.
Статью о новом исследовании опубликовал журнал Nature Metabolism. Для создания данного продукта был сформирован крупный коллектив экспертов, представляющих различные области, такие как химия, фармакология, медицина, из семи стран: Швейцарии, Германии, США, Греции, Турции, Польши и Великобритании.
В процессе исследований, проводимых с использованием человеческих клеток, а также тканей и крови мышей, ученые неизменно выявляли наличие гидроцианида (HCN). Тот факт, что вещество имеет эндогенное происхождение, то есть синтезируется внутри организма, указывал на его участие в физиологических процессах. Согласно исследованиям, в определенных концентрациях цианид оказывал стимулирующее воздействие на энергетический баланс митохондрий, клеточное деление и клеточный метаболизм.
Образование цианистого водорода в организме было вызвано аминокислотой глицин. Добавление глицина в клеточные культуры привело к усилению продукции HCN.
Данное соединение обладает токсическими свойствами, поэтому необходимо наличие механизма, контролирующего его концентрацию. Оказывается, опасные последствия предотвращает фермент роданаза. Он превращает циановодород в тиоцианаты — нетоксичные соли, которые затем выводятся из организма.
«В соответствии с принципами, сформулированными Парацельсом, исследование выявило, что именно дозировка определяет, проявит ли цианид токсическое действие или окажет положительное влияние», — прокомментировал результаты эксперимента биохимик Мустафа Халаф из Университета Южной Дакоты (США). Для количественной оценки выработки цианида в клетках ученые использовали новый запатентованный метод под названием Cyanalyzer.
Авторы утверждают, что полученные результаты кардинально пересматривают существующие взгляды на клеточную биологию и метаболизм. Эти открытия обладают значительной ценностью и потенциально могут быть использованы в медицине.
В ходе исследований было установлено, что небольшие количества гидроцианида способствуют увеличению выживаемости клеток при недостатке кислорода. Специалисты полагают, что это защитное свойство HCN может быть использовано для повышения устойчивости клеток мозга к кислородному голоданию в случае инсульта.
Еще одно возможное направление — лечение некетотической гиперглицинемии, редкое заболевание характеризуется накоплением глицина в организме, что приводит к избыточной продукции цианистого водорода. У младенцев нарушение обмена глицина и его избыток в тканях мозга вызывают серьезные неврологические нарушения. В настоящее время существует ограниченное количество методов лечения таких пациентов, однако новые сведения о взаимодействии глицина с ферментом родоназой, отвечающим за детоксикацию цианида, открывают перспективы для разработки дополнительных терапевтических подходов.