Новый лиганд удаляет уран из костей

Лиганд для связывания уранил-иона

Вещество, которое «откачивает» уран из организма лабораторных мышей, в перспективе сможет помочь и людям, в организм которых попали радиоактивные вещества. Исследования in vivo показали, что это производное пиридинона, не проявляя значительной токсичности, связывает соединения урана, уже осевшие в почках и костной ткани, и затем они благополучно выводятся («Nature Communications», 2019).

Иногда наш организм в состоянии сам избавиться от вредных веществ, но чаще ему надо помогать. Так, если в организм человека попали соединения урана, две трети их выводится в течение суток. Увы, без надлежащего лечения оставшаяся треть продолжает циркулировать в крови в виде уранил-катиона UO₂²⁺ и постепенно накапливается в костной ткани и почках. Со временем это может привести к развитию почечной недостаточности и хрупкости костей, поскольку соединения урана ядовиты (токсичность их в большинстве случаев опаснее для здоровья, чем радиоактивность).

Сейчас в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тысяч тонн урана, а это значит, что в добыче урана, его переработке и выделении из отработанного ядерного топлива участвует множество людей. Следовательно, риск отравлений реален и терапевтические методы, позволяющие очистить организм от урана, необходимы.

Обычно тяжелые металлы выводятся из организма с помощью так называемого хелатирования (от лат. chela — клешня). Пострадавшему назначают препарат, содержащий специальное вещество, скажем, диэтилентриаминпентауксусную кислоту (ДТПА). Ее молекула обхватывает ион металла, подобно клешне. И получается комплексное соединение, растворимое в воде, которое легко покидает организм. Однако ДТПА, чаще всего применяемая для очистки организма от тяжелых металлов, не слишком эффективно связывает уранил-катионы.

Шуао Ван с коллегами из китайского Университета Сучжоу решил найти вещество, которое можно было бы использовать для терапии урановых отравлений. Справедливости ради надо сказать, что уже были описаны малотоксичные гидроксипиридиноны, способные связывать уранил-ионы, однако для извлечения урана из тканей организма необходима слишком высокая концентрация этих соединений, поскольку эффективность связывания у них невысока.

Исследователи предположили, что ее можно повысить, если помешать образованию внутримолекулярных водородных связей между гидроксильной (–ОН) и амидной (–NH–) группами лиганда. Такое внутримолекулярное взаимодействие отвлекает лиганд от иона металла, и, вместо того чтобы взаимодействовать с ним, лиганд «кусает сам себя за хвост». Новый гидроксипиридиноновый лиганд 5LIO-1-Cm-3,2-HOPO не имеет подобного недостатка.

Сродство нового соединения к уранил-иону оказалось значительно выше, чем у других производных гидроксипиридинонового ряда. Оно связывало соединения урана не только в крови, но и в почках и костях. Эксперименты на лабораторных животных показали, что лиганд 5LIO-1-Cm-3,2-HOPO успешно хелатирует уран даже через 48 часов после попадания металла в организм. Это важно, так как не всегда человеку, подвергшемуся воздействию урана, может быть немедленно оказана медицинская помощь.

Ван и его коллеги испытали различные способы введения лекарственного препарата в организм. Работают и инъекции, и таблетки, пусть и несколько хуже. В обоих случаях содержание урана в организме падает. Не исключено, что работа китайских ученых рано или поздно сможет стать основой для разработки «противоурановых таблеток», которые пока существуют только в фантастических романах и компьютерных играх.

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 9/2019) на с. 6 — 7.