Neuroregulatory peptides in medicine

Full Text

Широкий спектр фармакологической активности, разнообразие биологического действия, эффективность в незначительных концентрациях, отсутствие накопления в организме и низкая токсичность определяют перспективность использования пептидных биорегуляторов в клинической практике. Вместе с тем существующие препятствия в их использовании в практической медицине обусловлены быстротой распада после введения, модуляторным характером действия, зависящим от исходного функционального состояния организма, слабо выраженным эффектом при приеме внутрь, трудностью прохождения гематоэнцефалического барьера [3]. Одним из подходов к решению этих проблем является целенаправленный синтез новых высокоэффективных веществ с селективно-пролонгированным действием, обладающих необходимой стабильностью и специфическим средством к рецепторам наряду с природными пептидами.

Почти для всех регуляторных пептидов известна последовательность аминокислотных остатков, что позволяет синтезировать как эти вещества, так и их структурные аналоги. Успехи современного химического синтеза вплотную приблизили возможность использования пептидных биорегуляторов в качестве лечебных средств нового типа. Необходимой предпосылкой рационального конструирования новых пептидов служит глубокое изучение молекулярных механизмов патологических процессов, нуждающихся в фармакологической коррекции, а также закономерностей взаимосвязи между строением фармакологических агентов и их терапевтическими свойствами. Исследование основных закономерностей связи физико-химических свойств с фармакологической активностью биологически активных соединений представляется весьма актуальным вопросом фармакологической инженерии, направленной на создание новых лекарственных препаратов [21].

Самую многочисленную группу названных препаратов, выпускаемых отечественными и зарубежными фармацевтическими предприятиями, составляют аналоги и антагонисты гипоталамических факторов, которые применяются в терапии и диагностике заболеваний системы крови, неврологии, психиатрии, анестезиологии, акушерстве и гинекологии и при других заболеваниях.

Определенный интерес вызывает наличие у нейропептидов «оставленных» эффектов. Большинство нейропептидов вводят прерывисто в небольших дозах, так как при этом их действие носит физиологический характер [26]. При таком режиме введения достигается феномен селективного и длительного действий. Мы полагаем, что нейропептиды можно использовать в качестве препаратов первичной профилактики патогенетического воздействия и адаптогенного типа действия.

Фармакологические эффекты регуляторных пептидов во многом зависят от молекулярной массы, определяющей структурную комплементарность к их рецепторам. Группа регуляторных пептидов чрезвычайно многочисленна, поэтому мы сочли необходимым рассмотреть предпосылки к применению и результаты клинического использования ее основных представителей и их активных аналогов в зависимости от молекулярной массы (см. табл.).

Тиролиберин, или тиреотропин-рилизинг-фактор, относится к группе гипоталамических либеринов. Его синтез осуществляется невронами, расположенными не только в гипоталамусе, но и в других отделах ЦНС [4J. Основное действие тиролиберина заключается в регуляции синтеза и секреции гормонов гипофиза-тиреотропина, пролактина и АКТГ. Для реализации его эффектов необходима целостность трехчленной структуры. Более активные аналоги могут быть получены путем модификации структуры в положении 2 за счет метилирования гистидина.

В настоящее время большой интерес вызывают возможности применения тиролиберина в качестве средства для диагностики и лечения некоторых психических заболеваний. Так, установлено, что лечение шизофрении тиролиберином в сочетании с нейролептиками дает длительный терапевтический эффект при его суточной дозе 0,5—50 мг внутрь или 10—100 мкг внутримышечно/ внутривенно [13, 33]. При депрессивных состояниях внутривенная инъекция препарата в дозах от 200 до 800 мкг способствует улучшению настроения 208 и снятию эксплозивного состояния. Изучается его влияние на секрецию пролактина у больных кистозной мастопатией [24]. Свойство тиролиберина способствовать высвобождению пролактина служит основой для создания препаратов, стимулирующих лактацию и обладающих контрацептивными свойствами. Предполагаемые клинические перспективы аналогов гормона связаны с их стимулирующим действием на желудочно-кишечный тракт, имеющим важное значение в борьбе с послеоперационной паралитической непроходимостью [13]. Проба с препаратом все шире применяется в эндокринологии, особенно в оценке функционального состояния щитовидной железы [41]. Установлено, что при первичном гипотиреозе уровень тиреотропина в ответ на введение тиролиберина увеличивается в большей степени и на более длительное время, чем у здоровых [10]. Большой интерес представляют использование этой пробы для лечения тиреотоксикоза [8, 41], а также определение значимости теста для диагностики тиреоидного рака [10]. Проба в качестве стимулирующего теста ставится при оценке состояния соматотропной, пролактотропной и тиреотропной функций гипофиза у больных инсулин-независимым сахарным диабетом с диабетическими микроангиопатиями и без них [9]. При изучении влияния тиролиберина на уровень глюкагона в плазме у человека было установлено, что однократная внутривенная инъекция 400 мкг тиролиберина не влияет на индуцированное инсулиновой гипогликемией повышение концентрации глюкагона [46]. Трипептид увеличивает уровень пролактина в сыворотке крови у здоровых, не влияя на секрецию соматотропина. У больных, страдающих акромелагией, тиролиберин способствует дальнейшему повышению содержания соматотропного гормона, что оправдывает его применение в диагностике данного заболевания [4].

Получены положительные данные о стимулирующем влиянии устойчивых к ферментной деградации производных гормона в физиологических дозировках на физическую работоспособность в эксперименте, что может иметь важное значение в связи с острой потребностью в создании фармакологических средств коррекции процессов утомления с метаболическим типом действия [27].

Меланостатин, или МИФ, является С-концевым фрагментом молекулы окситоцина, состоящим из 3 аминокислотных остатков. Обнадеживающие результаты клинических испытаний получены при использовании МИФ в качестве единственного агента при антипаркинсонической терапии. Внутривенное его введение (200 мкг) у больных болезнью Паркинсона улучшает настроение и мышление, а также приводит к ослаблению основной симптоматики: ригидности, тремора, акинезии. Применение МИФ позволяет снять побочные экстрапирамидные эффекты L - ДОФА и уменьшить его дозировки [36]. Как и другие нейропептиды, МИФ эффективнее в малых дозах (75 мг в день), чем в более высоких.

С целью пролонгации антипаркинсонического действия синтезирован ряд аналогов МИФ, среди которых высокую активность по влиянию на обмен катехоламинов в мозге и способность ингибировать оксотремориновый тремор проявлял аналог, содержащий остаток 2-оксимидазолидин-1- карбоновой кислоты, пригодный для приема внутрь [18]. МИФ оказывает ингибирующее влияние на патологическую продукцию АКТГ у больных с синдромом Кушинга и при аддисоновой болезни [29].

Клинические перспективы аналогов МИФ связаны с их налоксоноподобными свойствами, выражающимися в антагонизме к эффектам опиатов. Однако сведения о механизмах действия МИФ еще крайне недостаточны и нуждаются в дальнейшем дополнении.

Тетрапептид тафтсин (ТС) представляет собой фрагмент из СН2 домена тяжелой цепи иммуноглобулинов G. В организме ТС повышает фагоцитарную активность лейкоцитов, усиливает миграцию макрофагов и стимулирует их иммуногенную активность. Продолжающееся изучение ТС объясняется тем, что пептидные связи его молекулы (лиз-про, арг-про) устойчивы к действию фермента трипсина. Это немаловажно для сохранения структурной целостности молекулы пептида при приеме внутрь [7]. Биологическое тестирование в ряду аналогов ТС показало, что пептиды, содержащие в своем составе две основные аминокислоты с одной или двумя молекулами пролина, лишены антигенной активности. Удлинение пептидной цепи ТС в любую сторону приводит к образованию ингибиторов фагоцитоза [16]. Моделирующее действие в отношении катехоламинергических процессов у ТС и его высокоактивного аналога ригина, особенно их оптимизирующее действие в стрессовых ситуациях, а также целый ряд их нейроактивных свойств являются основанием для целенаправленного изыскания психотропных средств в ряду фрагментов иммуноглобулина [13].

Перспектива возможного применения ТС и его аналогов связана с их активностью при пероральном применении, отсутствием токсичности в достаточно больших дозах и положительным эффектом при комбинированном использовании с отдельными видами лекарственных препаратов. Активация тканевого дыхания, стимуляция неспецифического иммунитета и влияние на поведение у производных ТС дают возможность рассматривать эти вещества как потенциальные стимуляторы ЦНС адаптогенного типа действия, использование которых может быть полезно для лечения психических заболеваний.

Природные энкефалины (ЭНК) содержат пять остатков аминокислот и структурно отличаются только С-терминальной аминокислотой. Отбор синтетических аналогов ЭНК, как правило, ведется в направлении повышения устойчивости производных к ферментативному расщеплению или по пути изучения выраженности их селективного действия на отдельные функции организма. Учитывается, естественно, и то, что аналоги должны проявлять опиатный симптомокомплекс и обладать хорошей биодоступностью. Обсуждаются пути модификации структуры ЭНК для создания селективных агонистов и антагонистов высвобождения гипофизарных гормонов [17]. Широко используется в качестве селективного агониста мю-рецепторов соединение F К 33842, которое при парентеральном введении и применении внутрь по анальгетической активности превосходит морфин [16].

До настоящего времени ведутся работы в направлении стабилизации биологически активной конформации ЭНК и повышения их устойчивости к ферментативной деградации путем циклизации структуры. Выявлено, что эффективным средством предупреждения и снижения скорости биодеградации может быть также лимонная кислота [28]. Еще одна возможность увеличения времени действия производных ЭНК может заключаться в удлинении остова молекулы на один или два аминокислотных остатка. Разрешенный к клиническому применению гексапептидный опиоид даларгин является эффективным средством лечения язвенной болезни и по своей активности не уступает лучшим современным противоязвенным лекарственным препаратам. Его внутримышечное введение в дозе 1 мг (10—15 мкг/кг дважды в день) курсом 2—4 нед у больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки значительно ускоряет процесс заживления язв [23]. Обнадеживают результаты, свидетельствующие о стимуляции даларгином репаративной регенерации периферических нервных образований в условиях их повреждения [11], об отчетливом корригирующем действии препарата на патологические звенья вербальных процессов у больных алкоголизмом [6] и сокращении под его влиянием сроков заживления экспериментального инфаркта миокарда [2].

С уверенностью можно считать, что современные успехи в синтезе пептидов по-прежнему открывают широкие возможности целенаправленного поиска высокоактивных соединений с избирательным типом действия среди производных ЭНК с теоретически обоснованным их использованием в терапевтических целях.

Казоморфин (КМ), входящий в группу пептидов, выделенных из пищевых продуктов и именуемых экзорфинами, образуется в кишечнике при переваривании молока или пшеничной клейковины. КМ представляет собой гептапетид со структурой, которая считается уникальной в семействе опиоидных пептидов, так как в ней отсутствуют важные для опиоидной активности гли³ и фен⁴, но сохранен важнейший аминокислотный остаток тирозина. Наличие двух остатков пролина обеспечивает устойчивость пептида к действию протеолитических ферментов, включая трипсин, химотрипсин и проназу.

Существует мнение, что пептиды, будучи производными белков пищи, могут принимать участие в регуляции функций желудочно-кишечного тракта, проявляя опиатную активность, и выступая в качестве пептидов-предшественников [29], что может иметь несомненное значение не только для теоретических исследований, но, в частности, и для гастроэнтерологии.

Свойствами полной молекулы холецистокинина (ХК), состоящей из 33 аминокислотных остатков, обладает его С-концевой октапептидный фрагмент, образующийся при расщеплении связи арг²⁵-асп²⁶ и названный ХК-8. Из многочисленных физиологических эффектов ХК наиболее важными представляются его влияние на секрецию гастро-интестинальных ферментов и действие на клеточные элементы гладкой мускулатуры органов пищеварительного тракта. Наименьшим структурным элементом, сохраняющим основные эффекты всего гормона, является С-концевой гептапептид.

Функциональная роль ХК-8 связана с его влиянием на высвобождение гормона роста и ингибицией соматостатина [13]. Для проявления специфической биологической активности важно присутствие во фрагментах ХК сульфатированного остатка тирозина. Несульфатированные фрагменты могут связываться с рецепторами к эндогенному ХК, но теряют способность вызывать последующее действие. Сегменты молекулы вида ХК-4 и ХК-5, если они находятся в несульфатированной форме, препятствуют взаимодействию с рецепторами самого ХК и выступают как его конкурентные антагонисты. Способностью участвовать в гуморальной регуляции секреторной и моторной функций желудочно-кишечного тракта обладает С-концевой дипептид.

Сульфатированные формы отдельных фрагментов ХК типа НSО3-тир-мет или HSO3-тирмет-гли могут оказывать влияние на содержание моноаминов в мозге, что предположительно определяет механизм еще невыясненной модуляторной роли ХК в нервной системе. Необходимость исследования ХК как нейромодулятора подтверждает факт не так давно установленного сходства его С-терминального гептапептида и эндогенного пептида опиоидной природы, выделенного из надпочечников, и обнаружения у ХК-8 антишизофренической активности [22].

В целях получения эффективных антагонистов ХК одним из возможных направлений является включение отдельных С-концевых фрагментов в структуру проглумида [35]. Мощные антагонисты ХК могут быть получены посредством введения аллильной группировки в положение 30 молекулы природного пептида или некоторыми другими модификациями остатка тир³⁰.

Дальнейшее изучение ХК и его производных, несомненно, представляет большой интерес не только в теоретическом плане, но также и с целью разработки новых средств коррекции патогенетических механизмов ожирения и желчнокаменной болезни. В связи с наличием у ХК выраженных центральных нейротропных свойств на базе его структурных аналогов возможно создание неопиатных анальгетиков, седативных и противосудорожных средств.

Октапептид ангиотензин (АТ) в организме образуется из а2-глобулиновой фракции белка в двухстадийном процессе. АТ является одним из наиболее мощных природных прессорных агентов и принимает участие в регуляции водного и солевого гомеостаза. На гладкую мускулатуру сосудов АТ действует непосредственно или путем влияния на метаболизм катехоламинов, ацетилхолина и простагландинов.

Ключевую роль для проявления биологической активности в молекуле АТ играет остаток фен⁸ [14].

Исследованиями последних лет продемонстрировано, что конформационно ограниченные циклические аналоги АТ не проявляют выраженной активности, хотя некоторые из них обладают способностью снижать артериальное давление и повышать секрецию гистамина [1]. Из синтезированных производных наибольший интерес представляют в основном аза-аналоги, которые получают путем замены одного из аминокислотных остатков молекулы на аза-аминокислоту с эквивалентной боковой цепью.

Моделирующее действие АТ и его аналогов на дофаминергические процессы в мозге служит основанием к объяснению их нейротропных свойств. Благодаря анальгетическому влиянию и способности АТ потенцировать эффекты опиатов его можно использовать как обезболивающий и антистрессорный агент [42].

Конкурентные антагонисты АТ могут быть получены путем замены фенилаланина алифатическими аминокислотами. Наименьшим фрагментом молекулы, сохраняющим рудиментарную и специфическую активность природного гормона, является средний тетрапептид вал-тир-вал/иле-гис [16], ответственный за связь с рецепторами. Модификация этого тетрапептида приводит к изменению фармакологических свойств АТ, что следует учитывать при создании препаратов на его основе.

Относящийся к классу кининов (пахикининов) нонапептид брадикинин (БК) именуется еще и гипотензивным пептидом. Он увеличивает просвет малых сосудов, повышает скорость регионарного кровотока и проницаемость капилляров. БК известен также как непосредственный участник аллергических реакций немедленного типа и регулятор процессов воспаления.

На клеточные элементы гладкой мускулатуры БК оказывает не только прямое действие, но и посредством влияния на высвобождение катехоламинов и простагландинов. В природе существует 14 аналогов БК. Из синтетических аналогов заслуживают внимания его циклические производные. Показано, что циклоаналоги БК по продолжительности прессорного действия значительно превосходят нативный вазоактивный пептид, проявляя селективную и пролонгированную депрессорную активность. В отличие от БК, нейрохимический механизм действия этих аналогов определяется ускоренным оборотом дофамина [16].

Синтезированные аналоги БК, содержащие дегидрофенилаланин, по способности снижать артериальное давление при внутривенном и внутриартериальном введении проявляют активность, которая в 2—20 раз выше, чем у БК. Эффективные антагонисты БК могут быть получены путем замены пролина⁷ на его энантиомер, включением оксипролина в положение 2 или 3, удлинением за счет добавления дипептида лизлиз или остатка аргинина. Подобные соединения являются конкурентными специфическими антагонистами БК [43]. Можно считать справедливым общепринятое мнение, что сердечно-сосудистые реакции БК найдут широкое применение в медицине только в результате создания его эффективных аналогов более пролонгированного действия.

Общая особенность вазопрессина (ВП) и окситоцина (ОТ) обусловлена наличием шестикомпонентного цикла в девятичленной пептидной цепи, образующегося остатками цистеина, которые связаны дисульфидными мостиками. Данные препараты наделены следующими характерными свойствами: они влияют на гладкую мускулатуру кровеносных сосудов и в связи с этим изменяют кровяное давление; 2) сокращают гладкую мускулатуру матки и миоэпителиальные клетки молочных желез; 3) оказывают антидиуретическое действие и регулируют водно-солевой гомеостаз [31].

Накоплен большой опыт применения ВП и ОТ как гормонов [5]. Указывается на вовлечение в пептидергическую систему на фоне их введения посторонних метаболитов, что соответствует представлениям о механизмах действия нейрогормонов на периферии [20]. Немаловажным представляется изучение ВП и ОТ в надпочечниках новорожденных. Считают, что ВП и ОТ не являются регуляторами активности гипофиза и надпочечников у здоровых людей, так как при его добавлении к суспензии клеток, полученных из биоптатов желтого тела у женщин в лютеиновой фазе менструального цикла, не выявлено влияния на базальную секрецию прогестерона |40].

ВП используется для диагностики несахарного диабета. Эффективными и малотоксичными средствами для лечения центральной формы несахарного диабета являются синтетические аналоги ВП. 1-дезамино, 8-аргинин-ВП (десмопрессин), применяемый в СССР под названием адиурекрина, показал положительные результаты у больных с центральной формой несахарного диабета различного генеза. Его эффективность обусловлена высокой устойчивостью к ферментной деградации и возможностью использования при различных способах введения, а также дозозависимой продолжительностью действия. Предотвращение полиурии и гипостенурии, высокая активность на протяжении всего курса лечения, возможность симптоматического лечения энуреза адиурекрином убедительно продемонстрированы работами многих авторов. Адиурекрин может быть использован для лечения кризов серповидно-клеточной анемии, недержания мочи, никтурии при внутривенном, подкожном и интраназальном путях его введения [40].

Имеются сообщения о преимущественном влиянии ВП, ОТ и их производных на смысловую память и процессы внимания, что проявляется в улучшении показателей симптоматики при рефлекторной терапии алкоголизма [15]. В условиях курсового лечения алкоголизма интраназальное введение ОТ (10—15 ME) и ВП (15—20 мкг) оказывает выраженное влияние на психопатологические, неврологические и эндокринные составляющие абстинентного симптомокомплекса [25, 27].

В настоящее время получен значительный материал по клиническому применению ВП и его аналогов при лечении различных психических состояний, нарушений памяти, слабоумия и шизофрении. Имеются наблюдения о благоприятном их действии при старческом церебральном склерозе.

Несомненный интерес представляют аналоги ВП с пролонгированным действием, так называемые гормоногены, содержащие на N-конце пептидной цепи дополнительно аминокислотные остатки, в частности триглицил- [8-лизин] -ВП (глипрессин) [19]. Анестезирующие средства нередко сочетают с орнипрессином [8-орнитин]-ВП, который в дозах 1—5 ME на 10—30 мл анестезирующего агента увеличивает его действие в несколько раз. В условиях общей анестезии использование высоких концентраций этого препарата является альтернативой к применению адреналина и оказывает эффективное гемостатическое действие.

Некоторые успехи достигнуты в создании вазопрессорных средств противошокового действия. Внутримышечные инъекции ВП в дозах 5—10 ME эффективны при лечении послеоперационной атонии и паралитической непроходимости кишечника.

В качестве натрийуретического средства применяется накартоцин, представляющий собой дезаминовый аналог [2(п-этилфенилаланин), 6- карба]-ОТ [34].

В акушерской и гинекологической практике показана симптоматическая терапия ОТ или его высокоактивным селективно действующим аналогом дезамино-ОТ при слабости родовой деятельности и лечении дисфункциональных маточных кровотечений. Как правило, ОТ вводят в течение всего родового акта внутривенно капельным способом в дозе 5 ME. Высокие дозировки обоих препаратов (для ОТ — 50—500 ME, для дезамино-ОТ — 25—250 ME) дают положительный эффект при лечении импотенции у мужчин [13].

Гипоталамический гормон соматостатин (СТ) представляет собой циклический тетрадекапептид. СТ оказывает ингибирующее действие на секрецию гормона роста и пролактина в гипофизе [44], инсулина и глюкагона в островковых клетках поджелудочной железы, подавляет выделение некоторых гастроинтестинальных гормонов [4].

В работах, проводившихся с целью повышения метаболической устойчивости аналогов СТ, продемонстрирована действенность циклов с укороченной цепью. На примере изучения СТ подтверждена общая закономерность, характерная для синтеза большинства известных пептидов: ограничение конформационной свободы соединений может быть достигнуто путем циклизации, что способствует улучшению рецепторной селективности и росту устойчивости к инактивирующему действию ферментов [38, 39].

Отмечено, что у циклических гептапептидных аналогов СТ может быть повышена биодоступность и увеличен период полувыведения путем незначительного изменения их структуры. Установлено, что синтезированный шестичленный аналог СТ 008 проявляет в 25 раз большую активность, чем СТ, в отношении подавления секреции соматотропина, и в 5 раз превышает его ингибирующее влияние на выделение инсулина и глюкагона.

Получен и продолжает изучаться конформационно стабильный, эффективный долгодействующий октапептидный аналог СТ 201-995, названный сандостатином, который находит применение для длительного лечения акромегалии [30]. Его подкожное введение больным (50 мкг) вызывает пролонгированное ингибирующее действие на секрецию соматотропина. По предварительным результатам лечения с помощью сандостатина заболеваний желудочно-кишечного тракта (кровотечения, диарея, панкреатит, эндокринные опухоли поджелудочной железы), поражений ЦНС и злокачественных новообразований данный аналог более перспективен для клинического использования, чем сам СТ, так как лишен некоторых его нежелательных эффектов [37].

Максимальное ингибирующее действие СТ на секрецию инсулина наблюдается в дозе 250 мкг, а на секрецию глюкагона — при инфузии 750 мкг. Это свидетельствует о большей чувствительности к СТ ß-клеток, чем а-клеток, что, по всей вероятности, может служить диагностическим тестом у больных, страдающих сахарным диабетом [45], а также является рекомендацией к назначению СТ для предоперационного лечения больных с инсулиномами [47].

На фоне СТ тормозится кислая секреция желудка вследствие влияния пептида на париетальные клетки органа [12]. Недавно предложены новый способ применения СТ и его лекарственная форма: инъекции (250 мкг) и инфузии (от 10 до 50 мкг) в качестве анальгезирующего средства. Инъекции осуществляют в спинномозговой канал или в желудочки мозга при сильных послеоперационных болях у онкологических больных в терминальной стадии болезни [32].

Следует отметить, что экспериментальное и клиническое изучение регуляторных пептидов открывает перспективные направления в стратегии синтеза агонистов и антагонистов эндогенных соединений, а также углубляет существующие представления о механизмах их действия.

About the authors

R. D. Seifulla

Central Research Institute for Medical and Biological Problems of Sport; Central Research Institute of Neurology

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

M. V. Belous

Central Research Institute for Medical and Biological Problems of Sport; Central Research Institute of Neurology

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

E. K. Kim

Central Research Institute for Medical and Biological Problems of Sport; Central Research Institute of Neurology

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

References

Supplementary files