Место пептидных препаратов в современной медицине

Вопросы эффективного лечения неврологических заболеваний остаются актуальными до настоящего времени. Изучается возможность применения пептидных препаратов с целью создания эффективного безопасного лекарственного средства для применения в условиях реальной клинической практики [1]. Применение естественных метаболитов биохимических процессов в организме позволяет уже на ранних стадиях заболевания замедлить прогрессирование процесса. Пептидная терапия применяется в клинической практике с 20-х годов прошлого века, с момента появления инсулинотерапии [2]. В последние десятилетия разработаны различные модели пептидной терапии, целью которых является обеспечение комплексного воздействия на различные звенья гомеостаза [3]. Пептиды — органические вещества, представляющие собой аминокислотные последовательности, большая часть которых синтезируется в организме человека, часть доступна из пищи. Многие пептиды способны проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) [4, 5].

Организм в условиях любого патологического воздействия не в состоянии обеспечить поддержание гомеостаза, тогда как применение эндогенных пептидов способно устранять дезинтеграцию биохимических процессов, восстанавливая их баланс. Пептидная регуляция способна управлять большинством клеточных процессов, прямо или косвенно воздействуя на ряд молекулярных и клеточных механизмов, включая транспорт ионов, транскрипцию нуклеиновых кислот и посттрансляционных модификаций белков, образование лигандных связей белка с другими молекулами [3, 6]. В пептидных комплексах, кроме белковой цепи, имеется дополнительная небелковая группа — лиганд (молекула, связанная с белком). Лигандами могут являться молекулы, выполняющие структурные функции (липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, минералы), органические соединения (гем в гемоглобине, углеводы в гликопротеинах, ДНК и РНК в нуклеопротеинах, медь в церулоплазмине), переносимые белками молекулы (железо в трансферрине, гемоглобин в гаптоглобине), субстраты для ферментов — любые молекулы и даже другие белки. Взаимодействие лигандов с белками обеспечивается комплементарностью структуры центра связывания белка в структуре лиганда, их пространственным и химическим соответствием по принципу «ключ—замок» [2].

Лекарственные средства, которые специфически связываются с рецепторами, могут демонстрировать свойства как агонистов, так и антагонистов, что является одним из фармакологических объяснений полифункциональности пептидной терапии [6]. На сегодняшний день в США, Европе и Японии одобрено более 60 пептидных лекарственных препаратов; находятся в клинической разработке более 150; прошли клинические испытания на людях еще 260 [1]. Пептидные препараты применяются для лечения широкого спектра заболеваний, включая сахарный диабет, онкологические заболевания, остеопороз, рассеянный склероз, ВИЧ-инфекцию, хронические болевые синдромы и др. Ряд таких препаратов обладает антимикробными свойствами, что позволило выделить класс пептидных антибиотиков [7]. В отечественной неврологической практике пептидные препараты используются более 20 лет, они объединены в группу нейропептидов [4]. Физиологическая активность нейропептидов во много раз превышает таковую у непептидных соединений. Нейропетидные препараты способны селективно связываться с эндогенными белками, образуя новые структурные конформации в ответ на различные стимулы, что дает преимущество для разноплановой терапевтической деятельности пептидных ансамблей. Особенностью структуры нейропептидов является наличие нескольких лигандных групп, способных связываться с различными клеточными рецепторами [6]. До настоящего времени пристальное внимание привлекают вопросы механизма действия различных препаратов, возможности комбинированного или последовательного их применения, взаимодействия с препаратами других групп.

Биохимические характеристики пептидных соединений

Белки и полипептиды — природные полимеры, состоящие из остатков аминокислот, связанных амидной связью. Пептиды, как правило, имеют в своем составе до 100 аминокислот, белки — более 100 [8]. Белки и пептиды отличаются пространственной конформацией, при этом белок содержит, по крайней мере, одну полипептидную цепь, свернутую в правильную форму [9]. Каждый белок имеет уникальную комбинацию (линейную последовательность) аминокислот, соединенную прочными ковалентными связями между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой [7]. Пептиды представляют собой соединения, мономерами которых являются аминокислоты, они гораздо меньше белков, вследствие чего отличаются от них функциональными возможностями (см. таблицу).

Функциональные различия белков и пептидов

Пептиды подразделяются на дипептиды, олигопептиды и полипептиды. Пептид состоит как минимум из двух аминокислот (дипептид). Олигопептид представляет собой цепь не более чем из 10 аминокислот. Полипептид включает от 10 до 100 структурных единиц. Олигопептиды всегда являются только пептидами, а полипептиды могут быть и белками. Между пептидом и белком или олигопептидом и полипептидом нет строгой границы, кроме количества аминокислот; короткие пептиды включают не более 45 аминокислот [9]. Чем короче пептид, тем универсальнее его действие на клетки и ткани, чем длиннее молекула, тем более специфичны оказываемые им на ткани и органы эффекты. Дипептиды, как правило, имеют очень ограниченный терапевтический потенциал взаимодействия с лигандами и быстро разрушаются на отдельные аминокислоты, поэтому в клинической практике чаще используются олиго- и полипептиды.

Клеточные мембраны являются естественным барьером живых клеток. Полипептиды способны усиливать взаимодействие других молекул с клеточной мембраной, участвовать в формировании оптимального ритма деления клеток, регулировать скорость процессов регенерации и стимулировать образование коллагеновых и эластиновых волокон. Такие пептиды являются регуляторами метаболизма клеток, воздействующими непосредственно на клетки-мишени, и могут синтезироваться нейронами, клетками железистой ткани, эндотелиоцитами, в том числе поступая в системный кровоток, оказывая генерализованное действие [6]. До настоящего времени обсуждается вопрос об универсальности эффектов пептидов, в связи с чем отсутствует их единая классификация [6]. Выделяют группы пептидов, оказывающих эффекты преимущественно на сердечно-сосудистую систему (кинины, эндотелины, ангиотензин); нейропетиды, гастроинтестинальные пептиды, ростовые факторы, пептиды-регуляторы клеточного взаимодействия, иммуноактивные пептиды и др. Нейропептидные препараты, особенно состоящие из небольших молекул, способны селективно связываться с эндогенными белками. Структурная трансформация пептидов в ответ на различные стимулы биологической среды способствует разнообразным терапевтическим эффектам пептидных ансамблей и их комбинаций [10]. Пептидные соединения представляют уникальный биохимический класс препаратов, благодаря чему их функции не ограничиваются только активацией сигнальных реакций [7].

Обнаружение специфических для определенного нейропептида рецепторов в какой-либо клетке, ткани, органе свидетельствует об его участии в регуляции данного процесса. Рецепторы обнаружены почти для всех физиологически значимых пептидов, для многих установлены подтипы рецепторов, специфичные для различных клеток и определенных химических вариаций пептида. Типична, например, ситуация, когда фрагмент крупной молекулы пептида, образовавшегося в результате ее ферментативного расщепления, становится антагонистом собственного рецептора.

Полипептиды из головного мозга животных

Механизмы и эффекты нейропетидной терапии до конца не изучены. К нейропептидам относятся препараты, полученные из головного мозга животных (Кортексин, Церебролизин), и их синтезированные аналоги (Семакс, Ноопепт). Пептидные препараты содержат полипептиды коры головного мозга крупного рогатого скота (Кортексин), коры головного мозга свиньи (Церебролизин) и головного мозга эмбрионов свиней (Целлекс).

Препараты отличаются друг от друга не только составом, но и различными механизмами действия, сохраняя при этом общность выраженного нейротрофического и нейрорепаративного действия.

Активная фракция препарата Целлекс представляет собой смесь биологически активных белков и полипептидов, которые обладают суммарным полифункциональным действием. Известно, что пептиды эмбрионального происхождения могут индуцироваться и активироваться для дифференцировки в нейроны, что приводит к стимулированию развития кровеносных сосудов, регулированию воспалительных реакций и восстановлению гомеостаза [11]. Системное воздействие факторов роста, дифференцировки и сигнальных молекул препарата способствует сокращению сроков реабилитации пациентов с поражением центральной и периферической нервной системы сосудистого генеза [12].

Церебролизин состоит из небольших пептидных молекул с молекулярной массой менее 10 кДн, свободных аминокислот и микроэлементов. Сухой остаток Церебролизина содержит 15% пептидов и белков и 85% аминокислот [13]. Наличие большого количества аминокислот позволяет говорить о доминирующем нейротрофическом действии препарата. В деятельности мозга аминокислоты выполняют роль нейромедиаторов, метаболических агентов, потенцируют нейротрофические эффекты полипептидов (см. таблицу). Церебролизин содержит активные пептидные фрагменты фактора роста нервов, энкефалинов, цилиарного нейротрофического фактора, нейротрофического фактора глиальных клеток, инсулиноподобного фактора роста-1, орексина, галанина [14]. Согласно инструкции по медицинскому применению, рекомендовано однократное внутривенное введение от 10 до 50 мл Церебролизина на протяжении 10—20 дней, при этом большинство клинических исследований включало изучение эффектов больших доз препарата (от 30 мл/сут) в течение 21—30 дней и более [15, 16]. Можно предположить, что Церебролизин действует по принципу заместительной терапии, восстанавливая уровень эндогенных нейротрофических факторов, включая пептидные гормоны (инсулин, адренокортикотропный гормон), когда их концентрации недостаточны. Увеличение пептидной нагрузки на организм в ряде случаев может привести к развитию побочных эффектов, кроме того, у пациентов со сниженным уровнем витамина A снижен нейротрофический эффект [13]. Церебролизин эффективен в терапии инсульта, деменции и додементных когнитивных нарушений различного генеза, при реабилитации пациентов, перенесших инсульт. Препарат можно применять в комбинации с антидепрессантами, антиоксидантными, противодементными препаратами, при этом наблюдается повышение их эффективности.

Кортексин — комплекс полипептидов коры головного мозга крупного рогатого скота, молекулярной массой до 10 кДа. В отличие от Церебролизина содержит большее количество пептидных фракций (до 90%) и меньшее — аминокислот (около 10%) [4]. Именно это определяет различия в механизмах действия этих препаратов. Кортексин — пептидный биорегулятор, который, не являясь истинным нейротрофином, специфическим образом взаимодействует с соответствующими рецепторами, стимулирует синтез рилизинг-факторов в соответствующих регионах мозга [17—19]. Короткие пептиды, обладающие свойствами биорегуляторов, имеют небольшой размер (5—20 аминокислот), благодаря чему легко проникают в ткани. Они сочетают в себе преимущества малых молекул и биопрепаратов, характеризуются высокой эффективностью и низкой токсичностью [8]. Биорегуляторы с высокой аффинностью и специфичностью связываются со специфическим белком-мишенью, способны формировать стабильную третичную структуру in vivo, образуя новые конформации, что обеспечивает более высокую, чем у полипептидов, биологическую активность [9]. Короткие пептиды способны селективно связываться с нейротрофическими рецепторами тирозинкиназы (TrkB), повышая нейротрофическую активность, что способствует более эффективному восстановлению поврежденных нейронов за счет активации нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) пути TrkB. При отсутствии или снижении BDNF усиливается экспрессия множества генов, кодирующих ряд ферментов, составляющих основу антиоксидантной защиты, систем активации, дифференциации и эффекторной функции воспалительных T-клеток.

В то время как крупные пептиды и аминокислоты действуют по принципу заместительной терапии, минипептиды оказывают влияние на систему передачи сигналов ядерного эритроидного фактора и связываются с молекулярными мишенями. Активные лиганды Кортексина взаимодействуют с клеточными мишенями, посредством которых осуществляется регуляция нейротрофических функций, процессов апоптоза и пр. [20]. Выявлены белки головного мозга, взаимодействующие с пептидами Кортексина, из них три нейронспецифических белка (тубулин 5, креатинкиназа тип B и белок 14-3-3) и один белок цитоскелета (актин) [21]. Именно они считаются теми мишенями, взаимодействие с которыми обеспечивает нейропротективные эффекты Кортексина.

Кортексин активирует нейротрофические факторы нервной ткани, восстанавливает баланс метаболизма возбуждающих и тормозных нейротрансмиттеров (дофамин, серотонин и пр.), оказывает ГАМКергическое воздействие, снижает уровень пароксизмальной активности мозга, улучшает биоэлектрическую активность нервной ткани, предотвращает образование свободных радикалов (продуктов перекисного окисления липидов). В результате воздействия компонентов Кортексина достигается баланс процессов возбуждения и торможения, что позволяет применять его, в отличие от других полипептидов, у пациентов с повышенной судорожной активностью [22]. Активность пептидов-биорегуляторов распространяется на ферментные системы, контролирующие эпигенетическую организацию гистонов и хроматина, а ферменты эпигенеза (гистондеацетилаза, ДНК-метил-/гистонацетилтрансфераза) являют собой потенциальные терапевтические мишени при лечении широкого спектра неврологических заболеваний, оказывают протективное воздействие на генетический аппарат нейронов [17]. Препарат обладает системным и локальным противовоспалительным эффектом, достоверно снижая уровень интерлейкина-1 и фактора некроза опухоли-α. Кортексин относится к так называемым SMART-пептидам (от англ. smart — умный, интеллектуальный), обладающим высокой избирательностью действия и эффективностью, характеризующимся высоким уровнем безопасности [22]. SMART-пептиды могут использоваться как вещества, потенцирующие действия других лекарственных препаратов. Легко проникая через ГЭБ, они играют роль своеобразных челноков, обеспечивая более быструю доставку других лекарственных средств в ЦНС [10].

Потенцирующий эффект Кортексина более быстрой доставки препаратов в головной мозг был косвенно подтвержден в результатах многоцентровой клинико-эпидемиологической наблюдательной программы КОРТЕКС [23]. Кортексин продемонстрировал свою эффективность не только как прерарат патогенетической терапии, но и как симптоматическое средство при нарушениях сна, цефалгическом и вестибулоатактическом синдромах [24, 25]. Эффект Кортексина проявляется уже на 10—14-й день лечения и сохраняется до 1 мес; в отношении ряда симптомов (астенических, тревожных) выявлен дозозависимый терапевтический эффект — он более выражен при увеличении дозы до 20 мг/сут [26]. Полученные данные о более высокой эффективности применения низкой дозы Кортексина по сравнению с Церебролизином и Актовегином, дают основание рассматривать его как препарат, применение которого ассоциировано с минимальной белковой нагрузкой и минимальным риском развития побочных реакций [26]. Разноплановый механизм действия позволяет использовать Кортексин при стресс-индуцированных расстройствах, астении различной этиологии, последствиях нейроинфекций и инсульта, а также нейродегенеративных заболеваниях, деменции и когнитивных нарушениях различного генеза [23—26].

Особенности применения нейропептидов животного происхождения в терапии неврологических заболеваний

Эндогенная защита организма зависит от концентрации регуляторных пептидов. При патологических состояниях их синтез снижается, а нейротрофические препараты позволяют компенсировать их дефицит [27, 28]. Назначение нейропептидов при неврологической патологии позволяет уменьшить выраженность повреждения нейроваскулярной единицы [11, 12, 28]. Полипептиды могут потенцировать лечебный эффект антиоксидантов и препаратов нейромедиаторов, стимулируя процессы нейромодуляции.

Существуют определенные закономерности совместного применения нейропептидов [3, 27—29]. Одновременное назначение двух нейротрофических препаратов животного происхождения нецелесообразно (усиление белковой нагрузки, конкурентная борьба за лиганды, высокий риск полипрагмазии и аллергических реакций). Возможно последовательное назначение с выбором первого препарата в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. Возможна монотерапия биорегуляторами (Кортексин) в качестве средства патогенетической и симптоматической терапии, как препарата первой линии у пациентов с хронической ишемией головного мозга, черепно-мозговой травмой, астеническим синдромом. При комбинации нейропептидов с антиоксидантами усиливается суммарная антиоксидантная активность. Возможна комбинация нейропептидов с любыми нейропротекторами, в том числе с производными холина, антидепрессантами и противодементными препаратами. Нейропептиды обладают идеальными свойствами для формирования высокой аффинности и специфических взаимодействий с белком-мишенью. Разрушение пептидных связей в этих соединениях под влиянием пептидаз пищеварительных соков ограничивает возможности их применения через рот. Возможна последовательная комбинация с синтетическими пероральными пептидами, так как они синтезированы из D-аминокислот, а не L-аминокислот (после курса в/в, в/м терапии назначение таблетированных форм). Эффективность одновременного применения Кортексина с депротеинизированным гемодиализатом крови молодых телят не изучалась. Механизм действия гемодеривата носит общий трофический характер, улучшает энергетические процессы в клетках, повышает усвоение глюкозы и кислорода тканями, улучшает кровообращение и регенерацию тканей. До настоящего времени нет четких данных о его полном молекулярном составе.

Безопасность при соблюдении правильных схем терапии и высокая эффективность делают препараты полипептидов животного происхождения наиболее перспективными в свете изучения возможных механизмов саногенеза при различных формах неврологической патологии [30].

Заключение

Таким образом, нейропептиды являются уникальными терапевтическими средствами из-за способности модулировать взаимодействие белков, связанных с различными заболеваниями. Оптимизация схем терапии с учетом характеристик связывания и механизмов пептидных препаратов остается ключевым фактором для успешного применения их в клинической практике.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.