Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

В фильме герой Фокса Марти Макфлай застревает в парадоксе времени и в буквальном смысле вынужден спасать свое собственное будущее. В реальной жизни шесть лет спустя, когда Фоксу было 29, у него диагностировали болезнь Паркинсона, и он начал самую настоящую борьбу за свое будущее, сражаясь с болезнью на всех фронтах.

Болезнь Паркинсона – дегенеративное неврологическое заболевание. У него хронический характер, и в настоящее время нет лекарств, позволяющих его вылечить, но существует терапия, помогающая бороться с симптомами. Впервые болезнь подробно описал английский врач Джеймс Паркинсон, а влиятельный специалист Жан Мартен Шарко, с которым мы ненадолго встретились в главе 12, назвал эту болезнь его именем. Классические симптомы – тремор, ригидность, замедленные движения и проблемы с сохранением равновесия. Проблема для врачей, а следовательно, и для их пациентов заключается в том, что не существует простого химического или биохимического теста, позволяющего выявить болезнь Паркинсона, что порой затрудняет постановку диагноза.

Однако нам известно, что корень проблемы – уменьшение числа нервных клеток мозга и снижение производства молекулы-нейромедиатора под названием дофамин (см. рисунок 46).

Одним из очевидных методов лечения симптомов заболевания кажется простая компенсация недостающего дофамина в мозге. Этот способ выглядит простым на бумаге, но в реальности все оказывается сложнее из-за двух совершенно не связанных между собой химических проблем.

Первое препятствие – это гематоэнцефалический барьер, который, по сути, осуществляет жесткий контроль над тем, какие вещества попадают в химическую систему мозга. Если мы введем дофамин прямо в кровоток, он отскочит от этого барьера, потому что молекула дофамина слишком сильно любит воду из-за наличия в ней так называемых полярных групп: —NH₂ (аминогруппа) и двух – ОН (гидроксильные, или спиртовые группы). При этом мы все еще можем обеспечить мозг той молекулой-прекурсором, которую он сам использует для производства дофамина, потому что эту функцию мозга болезнь не затрагивает.

Рисунок 46.

Две необходимые мозгу молекулы и одна, не выполняющая никакой функции. Молекула D-3,4-дигидроксифенилаланина неактивна и является зеркальным отражением молекулы L-допа. Жирные черные линии означают, что эти связи направлены за пределы плоскости бумаги, на которой изображены молекулы, в сторону читателя.

Эта молекула называется L-3,4-дигидроксифенилаланин, или коротко L-допа[289]. Если вы посмотрите на рисунки и вспомните, о чем мы только что говорили, то поймете, что у этой молекулы, казалось бы, гораздо меньше шансов пройти через гематоэнцефалический барьер, поскольку в ней есть не только гидроксильные группы, но еще и заряженный аминокислотный конец – а все, что заряжено, любит воду. Работает это следующим образом: L-допа путешествует в качестве попутчика, прицепляясь к белку, который буквально предназначен для того, чтобы распознавать и прятать этот заряженный конец; то есть чтобы избежать воды, молекула садится в такси, которое перевозит ее через границу.

Следующая проблема – левостороннее движение. Когда молекулы садятся в белковое такси, движение может быть только левосторонним, и молекулы L-допы отлично помещаются на сиденье слева от водителя. Ничего страшного – но лишь в том случае, если в нашем лекарстве присутствует только L-допа. Она известна также как Леводопа, где «лево» заменяет L (от латинского laevus – «левая сторона»), поскольку раствор этого соединения поворачивает поляризованный свет против часовой стрелки. Когда это вещество синтезируют в лаборатории, проблема заключается в том, что обычно в итоге получается смесь L-допы и ее зеркального отражения – D-допы, показанной на рисунке 47.

Представьте себе, что большая плоская часть молекулы L-допы, торчащая слева, – это огромных размеров гипс на вашей левой ноге и ступне и вам требуется такси, чтобы пересечь границу. Когда вы сидите на переднем сиденье машины, у двери обычно больше места, а ближе к сиденью водителя его становится меньше. Следовательно, вам будет удобнее в машине с правым рулем, едущей по левой стороне дороги.

Рисунок 47.

L-допа и D-допа – зеркальные молекулы, отличающиеся, как левая и правая руки. Для лечения болезни Паркинсона подходит только левша.

Рисунок 48. Автомобили для правостороннего и левостороннего движения тоже являются зеркальными отражениями друг друга; химики назвали бы их энантиомерами.

Для настоящих молекул D-допы этот эффект выражен еще сильнее: они даже не смогут сесть в машину, а если бы и сели, то фермент, который отсекает карбоксильный конец в L-допе и преобразует его в необходимый дофамин, не признал бы D-допу.