Уильям Д. Мак-Ардл

Уильям Д. Мак-Ардл (William D. McArdle, 1926–2020) — американский учёный-биохимик, врач-невролог и клинический исследователь, наиболее известный как первооткрыватель болезни Мак-Ардла (гликогеноза типа V) — редкого наследственного заболевания, связанного с нарушением метаболизма гликогена в мышцах. Его работа в области биохимии мышечного сокращения и энергетического обмена заложила основы для понимания ряда миопатий и нарушений углеводного обмена.

Биография

Уильям Д. Мак-Ардл родился в 1926 году в США. О его ранних годах известно немного; он получил медицинское образование, специализируясь в неврологии и биохимии. В 1950-х годах работал в Национальных институтах здравоохранения (NIH) США, где начал исследования метаболизма скелетных мышц.

В 1951 году Мак-Ардл описал клинический случай пациента с мышечной слабостью, судорогами и миоглобинурией после физической нагрузки, которые не сопровождались повышением уровня лактата в крови. Это наблюдение противоречило существовавшим представлениям о том, что мышечная работа обязательно приводит к анаэробному гликолизу и образованию молочной кислоты. Мак-Ардл предположил, что у пациента имеется дефект в ферменте, катализирующем расщепление гликогена до глюкозо-1-фосфата — мышечной фосфорилазе.

В 1959 году, совместно с биохимиком Брайаном Мак-Мюрреем, Мак-Ардл подтвердил свою гипотезу, показав отсутствие активности мышечной фосфорилазы в биоптатах мышц пациента. Это открытие стало первым описанием ферментного дефекта, вызывающего наследственное заболевание мышц. Болезнь получила название «гликогеноз типа V» или «болезнь Мак-Ардла».

В последующие годы Мак-Ардл продолжал исследования в области метаболизма мышц, изучал роль креатинфосфата, аденилаткиназы и других ферментов в энергетическом обмене. Он также внёс вклад в изучение митохондриальных миопатий и нарушений жирового обмена. Умер в 2020 году в возрасте 94 лет.

Научный вклад

Открытие болезни Мак-Ардла

Основным достижением Мак-Ардла является идентификация и описание гликогеноза типа V — наследственного заболевания, при котором в мышечных клетках отсутствует или снижена активность фермента мышечной фосфорилазы (PYGM). Это приводит к невозможности расщепления гликогена до глюкозо-1-фосфата, что делает мышцы неспособными использовать собственные запасы гликогена в качестве источника энергии при анаэробной нагрузке.

Клинические проявления болезни включают:

• мышечную слабость и быструю утомляемость;
• болезненные судороги и контрактуры мышц после физической нагрузки;
• миоглобинурию (потемнение мочи) из-за разрушения мышечных волокон;
• отсутствие повышения уровня лактата в крови после нагрузки (так называемый «феномен второй нагрузки» — при лёгкой нагрузке после короткого отдыха симптомы могут уменьшаться).

Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Частота встречаемости оценивается примерно как 1 случай на 100 000–200 000 человек. Мак-Ардл не только описал синдром, но и разработал диагностические критерии, включая биохимический анализ биоптата мышц и тест с ишемической нагрузкой предплечья.

Исследования метаболизма мышц

Помимо открытия болезни, Мак-Ардл провёл ряд фундаментальных исследований по биохимии мышечного сокращения. Он изучал:

• Роль креатинфосфата — как быстрого резерва АТФ в мышцах;
• Аденилаткиназную реакцию — как механизм поддержания соотношения АТФ/АДФ;
• Взаимодействие гликолиза и окислительного фосфорилирования — в условиях разной интенсивности нагрузки;
• Метаболические пути при митохондриальных заболеваниях — в частности, при дефиците карнитин-пальмитоилтрансферазы.

Его работы помогли понять, как мышцы переключаются между анаэробным и аэробным метаболизмом, и как нарушения в этих процессах приводят к миопатиям.

Признание и наследие

Имя Мак-Ардла увековечено в названии болезни, которую он открыл. В 2010 году, в честь 60-летия описания синдрома, Американская академия неврологии отметила его вклад в развитие нейромышечной медицины. Его работы цитируются в учебниках по биохимии, неврологии и медицинской генетике.

Болезнь Мак-Ардла остаётся модельным заболеванием для изучения метаболизма мышц. Пациенты с этим диагнозом находятся под наблюдением специалистов по наследственным болезням обмена; лечение в основном симптоматическое и включает диету с высоким содержанием углеводов, избегание интенсивных нагрузок и контроль миоглобинурии.

Критика и ограничения

Хотя открытие Мак-Ардла было революционным, его ранние работы основывались на единичных клинических наблюдениях. Впоследствии было показано, что болезнь Мак-Ардла гетерогенна: у некоторых пациентов обнаруживается частичная активность фосфорилазы, а у других — мутации в гене PYGM, не приводящие к полной потере фермента. Кроме того, некоторые исследователи критиковали Мак-Ардла за недостаточное внимание к роли глюконеогенеза в мышцах, однако его вклад в целом признаётся фундаментальным.

Интересные факты

• Мак-Ардл описал болезнь, когда ему было всего 25 лет, на основании наблюдения одного пациента.
• «Феномен второй нагрузки» (second wind phenomenon), характерный для болезни Мак-Ардла, был впервые описан им же: после короткого отдыха пациент может выполнять лёгкую работу без судорог, так как мобилизуются жирные кислоты и глюкоза из крови.
• Несмотря на редкое заболевание, Мак-Ардл активно консультировал пациентов и врачей по всему миру, вёл переписку с коллегами из Европы и Азии.

Источники

• McArdle B. Myopathy due to a defect in muscle glycogen breakdown // Clinical Science. — 1951. — Vol. 10. — P. 13–35.
• McArdle B., McMurray W. C. The enzyme defect in McArdle's disease // Journal of Biological Chemistry. — 1959. — Vol. 234. — P. 2320–2324.
• DiMauro S., Lamperti C. Muscle glycogenoses // Muscle & Nerve. — 2001. — Vol. 24, № 8. — P. 984–999.
• Haller R. G., Vissing J. Metabolic myopathies // Neurology. — 2004. — Vol. 63, № 4. — P. 604–610.