Chuyển hóa đồng trong cơ thể
Đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con
người. Đồng liên quan đến nhiều con đường chuyển hóa trong tế bào, đóng vai
trò là một cofactor của các loại enzyme. Đồng tham gia trong cấu tạo một số
enzyme quan trọng như hydroxylase, oxydase Trong trường hợp thiếu đồng
(bệnh Menkes, cắt ruột non hoặc chế độ ăn không thích hợp ) thì sự phát triển
của hệ thần kinh, hệ miễn dịch, cấu trúc mô liên kết có thể bị ảnh hưởng nghiêm
trọng.
Ngược lại, nếu lượng đồng quá dư thừa (bệnh Wilson) sẽ lắng đọng và
làm tổn thương các cơ quan, dẫn đến tử vong. Đồng còn có vai trò như chất bảo
vệ chống lại các stress oxi hóa trong nhiều cơ quan, bao gồm cả hệ thần kinh
trung ương.
Ngoài ra, đồng còn có vai trò quan trọng trong chuyển hóa sắt, là một
cofactor của ceruloplasmin, oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ 21. Tổng lượng đồng trong
máu được cân bằng bởi quá trình hấp thu từ ruột non và thải trừ qua đường mật.
Hàng ngày, đồng được hấp thu với một lượng cố định từ thức ăn, trung bình
1-1,6 mg. Đồng được hấp thu tại ruột non, sau đó vào máu gắn với albumin và
được vận chuyển đến gan22.
Độc tính của đồng tự do
Câu hỏi đặt ra là có phải tình trạng quá tải đồng gây ra bệnh Wilson.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh điều đó là sự thật. Khi nuôi dưỡng động vật
thí nghiệm với chế độ ăn hàm lượng đồng cao, kéo dài đã gây tổn hại tế bào
gan1. Các ion đồng tự do sẽ tạo ra các gốc hydroxyl, gây phản ứng oxi hóa lan
tỏa, làm tổn hại tế bào24. Hơn nữa, các phương pháp điều trị bệnh Wilson hiện
nay đều nhằm mục tiêu làm giảm lượng đồng trong máu, giúp cải thiện và phục
hồi tình trạng bệnh1. Thêm vào đó, hiện nay người ta đã khám phá ra sự khiếm
khuyết gen mã hóa enzyme vận chuyển đồng, gây ra bệnh Wilson3. Các bằng
chứng thuyết phục trên đã khẳng định sự tích lũy đồng là nguyên nhân căn bản,
then chốt dẫn đến tổn thương cơ quan trong bệnh Wilson. Tuy nhiên, đồng gây
tổn hại tế bào theo cơ chế nào?
Đồng là yếu tố rất cần thiết cho cuộc sống nhưng vô cùng độc hại nếu ở
trạng thái tự do hay ion1. Bình thường, hơn 70% lượng đồng tồn tại trong phân
tử ceruloplasmin, 20% được gắn kết với albumin, 7-15% gắn kết với
transcuprein và 2-5% gắn kết với amino acid23. Khi ở dạng kết hợp, đồng không
có độc tính. Gần đây, người ta đã phát hiện 54 loại protein gắn kết hoặc chuyên
chở đồng, có ý nghĩa quan trọng trong chuyển hóa và bảo vệ tế bào24. Trong
bệnh Wilson, tổng lượng đồng huyết thanh giảm (do ceruloplasmin giảm)
nhưng đồng tự do lại tăng. Đây là lượng đồng không kết hợp trong phân tử
ceruloplasmin mà ở trạng thái ion. Chính lượng đồng tự do này sẽ gây tổn
thương tế bào nếu tình trạng quá tải kéo dài22,25.
Đồng là một nguyên tố có tính oxi hóa-khử, có khả năng dịch chuyển từ
dạng Cu2+ thành Cu1+ và ngược lại. Có nhiều tranh cãi về cơ chế gây tổn thương
tế bào do đồng, gần đây một giả thuyết được chấp nhận là phản ứng giữa đồng
và sắt tạo thành gốc hydroxyl24.
Fe3+/Cu2+ + O2 ↔ Fe2+/Cu1+ + O2
Fe2+/Cu1+ + H2O2 → Fe3+/Cu2+ + OH+ + OH- (Phản ứng Fenton)
O2 + H2O2 ↔ OH+ + OH- + O2 (Phản ứng Haber-Weiss)