Possibilities of drug regulation of inflammation

Full Text

В течение многих лет и по сей день основными лекарственными средствами, используемыми для регуляции воспаления, являются стероидные и нестероидные противовоспалительные средства. Глюкокортикостероиды (ГКС) характеризуются мощным противовоспалительным действием, которое, однако, сопровождается многообразными побочными эффектами при системном действии, что ограничивает их широкое применение [70]. Нестероидные противовоспалительные средства (НПВС, нестероидные антифлогистики) принадлежат к числу наиболее часто назначаемых лекарственных препаратов в мировой медицинской практике. Исследования Вейна [66], показавшие, что в основе механизма действия ацетилсалициловой кислоты и других НПВС, лежит ингибирование биосинтеза простагландинов — локальных модуляторов воспаления [69], явились началом современной фармакологии воспаления.

Богатый опыт клинического применения НПВС, изучение их фармакологии и механизмов развития воспаления определили изменение философии поиска и разработки новых антифлогистиков. Исследования направлены на изучение эндогенных природных противовоспалительных механизмов, поиск средств нетрадиционного действия, связанного не только с ингибированием биосинтеза простагландинов. Изменение подходов к лекарственной регуляции воспаления требует пересмотра привычных классификаций; этот вопрос дискутируется на страницах различных журналов [29].

Современные представления о механизмах противовоспалительного действия

Независимо от причинного фактора, вызывающего воспалительную реакцию, основные клеточные, сосудистые и другие процессы в очаге опосредуются химическими посредниками (медиаторами или модуляторами). Такой подход обосновывает рациональные принципы разработки средств противовоспалительного действия. Различают медиаторы сосудистой проницаемости, ответственные за первичные сосудистые реакции, — гистамин, серотонин, кинины, некоторые простагландины, ингибирование эффектов которых подавляет в основном экссудативные процессы, и медиаторы хемотаксиса, с которыми связано противовоспалительное действие НПВС [70].

Выделяют два основных класса медиаторов хемотаксиса. К первому классу относят водорастворимые пептиды — цитокины, продуцируемые макрофагами, нейтрофилами, эндотелиальными и другими клетками. Семейство цитокинов включает группу интерлейкинов, факторы некроза опухоли, колониестимулирующие факторы, факторы роста (трансформирующий, эпидермальный, эндотелиальный, тромбоцитарный, фибробластов, гепатоцитов, инсулиноподобный), интерфероны и другие, не только определяющие пусковые реакции межклеточного взаимодействия в фокусе воспаления, но и обеспечивающие трансформацию острого воспаления в хроническое развитие специфического иммунного ответа [62]. Методами биохимии, молекулярной биологии выделяют и клонируют индивидуальные цитокины, изучают экспрессию их генов и возможности ее регуляции. Цитокинам и опосредуемым ими реакциям придается наибольшее значение в развитии, поддержании и завершении воспаления [30], в заживлении ран [50]. Возможность контроля извне синтеза и эффекторных функций цитокинов представляет впечатляющие перспективы направленного рационального лекарственного контроля воспалительной реакции и иммунитета.

Во второй класс включают жирорастворимые медиаторы — метаболиты каскада арахидоновой кислоты, из которых наибольшей хемотаксической активностью по отношению к нейтрофилам характеризуется лейкотриен В4 (ЛТВ4), обусловливая их вторичное, еще более мощное вовлечение в развитие воспалительной реакции [62, Медиаторы хемотаксиса и сосудистой проницаемости функционируют во взаимодействии.

Самыми мощными противовоспалительными средствами, созданными природой, являются ГКС, выполняющие роль гомеостатического фактора контроля воспалительного ответа [41, 47, 70]. В 1979 г. впервые было установлено, что ГКС индуцируют синтез белка, ингибирующего активность фосфолипазы А2, чем предотвращают гидролитическое высвобождение арахидоновой кислоты из фосфолипидов мембран и весь каскад образования эйкозаноидов с участием циклооксигеназы и липооксигеназы [41]. Эти белки были названы липокортинами, что отражает их функцию модуляторов липидного метаболизма и связь с гормонами коры надпочечников. Липокортины рассматриваются как вторые посредники в действии ГКС, а индукция их синтеза представляется эндогенным встроенным механизмом контроля и завершения воспалительной реактор. Липокортины (макрокортины, липомодульные ренокортины, аннексины — наименования различны в зависимости от источника выделения белка) подробно охарактеризованы в литературе [32, 41, 42]. К настоящему времени раскрыта структура кодирующей ДНК и осуществлен синтез рекомбинантного человеческого липокортина-1 — кальцийзависимого, фосфолипидсвязывающего белка массой 37 кД [25] и других липокортинов. Липокортин-1 взаимодействует со специальными рецепторами на поверхности фагоцитирующих клеток [45]. Многочисленные наблюдения позволяют считать липокортин-опосредованное подавление активности фосфолипазы А2 основным в механизме противовоспалительного действия ГКС [38, 58, 61].

Многокомпонентное противовоспалительное действие ГКС не исчерпывается липокортинзависимым механизмом. Дексаметазон непосредственно влияет на эндотелиальные клетки сосудов, ингибируя экссудацию [73]. ГКС стимулируют высвобождение из гладкомышечных клеток сосудов эндотелина, который повышает сосудистый тонус [53].

ГКС оказывают свое действие, связываясь с цитоплазматическими ГКС-рецепторами, которые экспрессированы практически во всех типах клеток [28]. Фибробласты из воспаленных тканей имеют большее число ГКС-рецепторов, чем из здоровых [34]. В ядре клетки ГКС-рецепторный комплекс связывается с ДНК и модифицирует процессы транскрипции, вызывая индукцию одних и репрессию других генов [33]. Стероиды ингибируют транскрипцию ряда цитокинов, ответственных за поддержание хронического воспаления, включая интерлейкин-1, -3, -4, -5, -6, -8, фактор некроза опухоли, колониестимулирующий фактор. Они подавляют транскрипцию генов цитоплазматической фосфолипазы А2 и циклооксигеназы-2, индуцированных цитокинами в моноцитах людей и фибробластах мыши [71]. ГКС индуцируют синтез липокортина-1 в человеческих и крысиных лейкоцитах [60].

Вехой в понимании противовоспалительных эффектов стероидов стало установление их ингибирующего влияния на индукцию NO-синтетазы — синтетазы оксида азота (II) — фермента, экспрессируемого в воспалительных клетках при их активации [36]. Этот эффект опосредуется через активацию ГКС-рецепторов и имеет место при низких концентрациях, легко достигаемых терапевтическими дозами ГКС. Сила ингибирующего действия стероидов на индукцию NO-синтетазы коррелирует с их противовоспалительной активностью [56]. Этот механизм объясняет ряд сопутствующих эффектов ГКС, в частности провокацию язвообразования, распространения инфекции [63].

Все ГКС связываются с одними и теми же ГКС-рецепторами, и поэтому создание на их основе селективных и менее отягощенных системными побочными эффектами противовоспалительных препаратов затруднительно. Изучаются вопросы избирательной доставки стероидов к воспаленным органам-мишеням, изменения фармакокинетических характеристик препаратов ГКС [27]. Понимание механизмов их противовоспалительного действия позволит в будущем разработать новые средства, регулирующие воспалительную реакцию тонко и прицельно на уровне, предназначенном для этого самой природой.

Основные направления разработки новых противовоспалительных лекарственных препаратов

Открытие циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2) [43] определило новый подход к разработке новых нестероидных противовоспалительных средств. ЦОГ-2, в отличие от ЦОГ-1, не присутствует в здоровых тканях, а индуцируется в мигрирующих клетках бактериальными липополисахаридами, цитокинами, факторами роста. ЦОГ-2 была впервые описана в активированных фибробластах куриного эмбриона и впоследствии идентифицирована в эндотелиальных клетках, макрофагах, хондроцитах, фибробластах, мезангиальных клетках и др. [68]. Предполагается, что специфическое ингибирование ЦОГ-2 должно избирательно подавлять биосинтез простагландинов в очагах воспаления, при этом активность ЦОГ-1 не изменится, и биосинтез простагландинов в других тканях (например, в желудочно-кишечном тракте) не будет затронут. Имеющиеся на сегодня в арсенале врачей НПВС (вольтарен, напроксен, индометацин, аспирин и другие) ингибируют активность обоих ферментов. Разрабатываются новые соединения, имеющие 1000-кратную селективность к ЦОГ-2 по сравнению с ЦОГ-1. Внедрение таких препаратов позволит создать новые высокоэффективные НПВС без повреждающего влияния на слизистую желудочно-кишечного тракта [67].

Более десяти лет внимание исследователей сосредоточено на изыскании средств, способных избирательно тормозить липооксигеназный путь метаболизма арахидоновой кислоты. Изучаются представители различных классов соединений: частично насыщенные ароматические соединения, гидроксаматы, восстанавливающие агенты и другие [28]. Трудности развития этого направления связаны с тем, что высоко активные вещества in vitro часто не проявляют системной ингибирующей активности in vivo по причинам низкой биодоступности, метаболической нестабильности и др. Однако этот подход уже позволил создать препарат зилутон, успешно проходящий клинические испытания, высокоэффективный при ревматоидном артрите, аллергическом рините, бронхиальной астме, язвенном колите [54]. Перспективно использование подобных соединений для достижения местного противовоспалительного эффекта.

Большие надежды связаны с разработкой препаратов, обладающих свойствами ловушек свободных радикалов. Новым классом противовоспалительных агентов рассматриваются 21-аминостероиды, перспективные для использования в офтальмологии. Противовоспалительная эффективность глицирризиновой кислоты и препаратов на ее основе обусловлена ингибированием генерации реактивных форм кислорода [3, 46]. Препараты супероксиддисмутазы и каталазы — антиоксидантных ферментов — проявляют противовоспалительную активность в эксперименте и в клинике [65]. Разрабатываются комплексные препараты супероксиддисмутазы с ионами цинка и меди [37]. Способность ионов меди потенцировать противовоспалительное действие супероксиддисмутазы связано с возрастанием уровня церулоплазмина и тем самым с повышением антиоксидантного статуса сыворотки крови и синовиальной жидкости больных ревматизмом [55].

Оригинальным подходом к регуляции метаболизма свободных радикалов с целью получения противовоспалительного действия является использование препаратов глутатиона — одного из самых активных представителей эндогенной антиоксидантной системы. Хотя сам глутатион в связи с его нестабильностью при введении извне в условиях in vivo [2] не может получить широкого применения в качестве лекарственного средства, разработка препаратов, способствующих стимуляции синтеза эндогенного глутатиона, является весьма перспективной [22].

Многообещающим подходом к разработке противовоспалительных препаратов антирадикального действия является изучение селенорганических соединений как возможных миметиков гидропероксид-восстанавливающего действия эндогенного селенсодержащего фермента — глутатион пероксидазы. Эбселен — первое лекарственное средство, созданное на основе этого подхода. Он проявляет слабую противовоспалительную активность на традиционых простагландин-зависимых моделях воспаления. Его противовоспалительное действие слагается из подавления процессов экссудации и инфильтрации как результат ингибирования эффектов гидропероксидов и лейкотриенов [57]. Препарат ингибирует генерирование реактивных форм кислорода, катализирует распад гидропероксидов, инактивирует лейкотриен В4 изомеризацией и ингибирует 5’-липооксигеназу [52, 57]. Эбселен вызывает зависимое от концентрации угнетение связывания инозитол-(1, 4, 5)-трифосфата и высвобождения ионов кальция из стимулированных тромбоцитов [35], что вносит свой вклад в суммарную противовоспалительную активность [31]. Он непосредственно ингибирует активацию нейтрофилов, адгезию и трансэндотелиальную миграцию [44, 52], а также in vitro тормозит желудочную секрецию [57]. Эти эффекты объясняют защитное действие эбселена по отношению к слизистой оболочке желудка и подчеркивают его преимущества перед традиционными НПВС.

Фосфорорганические соединения с противовоспалительной активностью

Органические соединения фосфора, в частности моно- и дифосфонаты, представляют интерес в связи с наличием в их молекулах Р-С связи. Фосфолипиды, обнаруженные в клетках разных органов и тканей человека, характеризуются высокой устойчивостью к энзиматическому и кислотному гидролизу и, распределяясь в наружных клеточных мембранах, обеспечивают мембранопротекторную функцию [5, 6]. Защита клеточных и субклеточных мембран — один из механизмов противовоспалительного действия [17]. Препараты фосфонового ряда обладают антифосфолипазной активностью [4, 5].

Противовоспалительная активность выявлена у бис-триэтилфосфин(аурио)сульфониевых сахаров [18], фосфамина [16], составов, содержащих соли золота и органофосфаты [19], ауранофина [72]. Ауранофин — пероральный препарат для лечения ревматоидного артрита, сильный нецитотоксический ингибитор высвобождения гистамина из тучных клеток, коллагеназы из нейтрофилов [72]. В основе противовоспалительного эффекта препарата лежит инактивация триэтилфосфиновым комплексом золота — активной субстанцией ауранофина — фосфофруктокиназы и подавление энергетического метаболизма клетки, истощение клеточных запасов АТФ [24]. Синтезируются и изучаются новые аналоги ауранофина: комплексные соединения — тионато(триэтилфосфин)-золото [51], хлоротри-этилфосфин-золото, оказывающий цитотоксическое действие [48]. Противовоспалительная и анальгетическая активность обнаружена и у окисей третичных фосфинов [1].

Перспективно введение фосфоновых группировок в структуру известных антифлогистиков с целью модификации их активности и уменьшения побочных эффектов. Создан препарат фосфосал, представляющий собой 2-фосфоноксибензойную кислоту, то есть производное ацетилсалициловой кислоты [59]. Разработано дифосфонатное производное нестероидного антифлогистика пиразолака — соединение ZK 90 695. После его внутривенного введения накопление соединения отмечается преимущественно в минерализованной части костей. Показаны выраженный противовоспалительный эффект соединения на модели артрита у крыс, высокая эффективность при ежедневном введении лошадям с хроническим периоститом и другими воспалительными заболеваниями опорно-двигательного аппарата [49].

Дифосфонаты характеризуются высоким сродством к кристалам фосфата кальция in vitro. In vivo они препятствуют эктопической кальцификации и резорбции кости. Впервые на примере аминопропилиден дифосфоната было обнаружено свойство этого класса соединений ингибировать пролиферацию лимфоцитов при добавлении в суспензию мононуклеарных клеток и выдвинуто предположение о перспективности использования дифосфонатов при ревматоидных поражениях суставов. Синтезированы производные метилендифосфоната. Соединение SR 41319 оказывало мощное и продолжительное противоартритное действие в эксперименте, дозозависимо ингибировало пассивную кожную анафилаксию, выраженнно угнетало активность фосфолипазы А2. Эти эффекты объясняются Са²+ хелатирующей активностью дифосфоната [26]. Клодронат — дихлорметилен дифосфонат и его 4 аналога резко подавляли развитие адъювантного полиартрита у крыс, антиген-индуцированного эрозивного артрита у мышей, при минимальной токсичности (ЛД₅₀ > 600 мг/кг внутрь или подкожно) [39].

Представитель монофосфонатов димефосфон — диметиловый эфир 1,1-димєтил-3-оксикобутилфосфоновой кислоты, синтезированный и фармакологически изученный в Казани, в эксперименте проявляет противовоспалительную активность при резорбтивном и местном действиях [8]. Специфика противовоспалительного действия препарата принципиально отличает его от нестероидных антифлогистиков [8, 9]. В основе механизма резорбтивного действия димефосфона лежат интенсификация функционирования внутриклеточного окислительно-восстановительного глутатионового буфера [10, 23] и антигистаминное действие [8, 12]. В результате повышается активность антиоксидантной системы организма, снижается интенсивность перекисного окисления липидов, достигается стабилизация клеточных мембран. Эффективность димефосфона клинически подтверждена в комплексном лечении острых деструктивных пневмоний у детей, что сопровождается ингибирующим влиянием нa начальные этапы переокисления липидов [15]. Мефосфон в качестве стабилизирующего мембраны средства применяется для лечения нефротического синдрома у детей [14], гломерулонефрита с гематурическим компонентом и рассматривается как препарат выбора при почечной патологии, имеющий преимущества перед традиционно используемым индометацином [20].

Высокая эффективность местного противовоспалительного действия димефосфона [11, 12] в сочетании с его контактной антимикробной активностью и свойством повышать барьерно-защитные функции кожи и слизистых оболочек при длительном местном применении [13, 21] позволили использовать препарат в качестве средства местного лечения ран, ожогов, пролежней, трофических язв, рожистого воспаления, кожных и стоматологических заболеваний. Разрабатываются новые лекарственные и косметические формы с димефосфоном [7, 40]. Таким образом, дифосфонаты [39] и монофосфонаты [74] представляют собой новый класс противовоспалительных средств.

About the authors

L. E. Ziganshina

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Kazan

A. U. Ziganshin

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files