Cовременная концепция регуляторной роли пептидов

Автор:Админ

Cовременная концепция регуляторной роли пептидов

УДК 612.115.3:612.115.064 CОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РЕГУЛЯТОРНОЙ РОЛИ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА ПРИ РАЗВИТИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА © 2013 г. *, **, *, *, ** * Московский государственный университет им. , биологический ф-т, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, корп. 12 ** Институт молекулярной генетики РАН, 123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 2 E-mail: Поступила в редакцию 29.06.2011 г. Представлены экспериментальные данные изучения терапевтического и профилактического антидиабетогенного эффекта ди-, трии тетрапептидов глипролинового ряда c дополнительным включением в разных положениях их молекул аргинина или лейцина. Результаты получены на двух моделях животных: с инсулинзависимым аллоксановым диабетом (1-го типа) и стойкой гипергликемией, подобной развитию инсулиннезависимого диабета (2-го типа) у человека. Показано, что интраназальное многократное введение пептидов Pro–Gly, Pro–Gly–Pro, Pro–Gly–Pro–Arg, Pro– Gly–Arg, Arg–Pro–Gly, Arg–Pro–Gly–Pro, Gly–Pro–Arg, Pro–Arg–Gly, Pro–Gly–Pro–Leu, Leu– Pro–Gly–Pro крысам c вызываемой разными путями гипергликемией приводило к сочетанному нормогликемическому и антитромботическому эффектам в плазме крови. Cформулирована концепция регуляторной роли пролинсодержащих коротких пептидов, заключающаяся в универсальности их действия в организме и направленная на регуляцию и системы гемостаза, и инсулярной системы во всем многообразии их физиологических и клинических проявлений. DOI: 10.7868/S0002332913040103 Одна из задач современной физиологии и медицины – создание высокоэффективных лекарственных средств, обладающих широким спектром действия с минимальным побочным влиянием. В последнее время в ряду таких препаратов появляются пептидные биорегуляторы с высокой полифункциональностью, относящиеся к классу глипролинов. Регуляторные пептиды глипролинового ряда, включающие в себя последовательность аминокислот Pro–Gly, Pro–Gly–Pro и Gly– Pro, постоянно образуются в организме при деградации и синтезе коллагена (Ашмарин и др., 1998), повышая при этом в кровотоке человека и животных противосвертывающий потенциал. Этот эффект глипролинов в организме обусловловливается их способностью усиливать антикоагулянтные, фибринолитические, антифибринстабилизирующие и антитромбоцитарные свойства плазмы крови (Lyapina et al., 2000; Черкасова и др., 2001; Ашмарин и др., 2002; Ляпина и др., 2006;), благодаря чему они препятствуют процессам тромбообразования и защищают организм от развития тромботических осложнений при их угрозе (Ашмарин и др., 2008). При таких заболеваниях, как атеросклероз, сахарный диабет и другие, возникающие изменения параметров системы гемостаза в сторону гиперкоагуляции связаны со значительной частотой венозного тромбообразования (Кудряшов, 1993). Инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) обычно сопровождается угнетением функциональной активности противосвертывающей системы (ПСС), т.е. ее антикоагулянтного, фибринолитического и антитромбоцитарного звеньев. Гиперкоагуляция при ИЗСД наблюдается как у людей, так и у животных с экспериментальным сахарным диабетом (Кудряшов, 1993; Балаболкин и др., 2005). Установлено, что пролинсодержащие пептиды обусловливают в организме профилактический антидиабетогенный эффект при развитии экспериментального ИЗСД. Об этом свидетельствуют исследования гипогликемического действия глипролинов Pro–Gly, Pro–Gly–Pro в условиях провокации развития ИЗСД аллоксаном (Ляпина и др., 2002). Обнаружено также, что при экспериментальном аллоксановом диабете эти регуляторные пептиды препятствуют процессам фибринои тромбообразования, а также агрегации тромбоцитов, т.е. оказывают корригирующее действие на функциональное состояние системы гемостаза, приводя ее к физиологической норме (Пасторова и др., 2003; Ляпина и др., 2006). Это может быть связано с ингибированием свертывающей активности тромбина и агрегации тромбоцитов, обусловленным пролинсодержащими пептидами Pro–Gly, Pro–Gly–Pro, Phe–Pro–Gly–Pro (Ашмарин и др., 2008), Arg–Pro–Pro–Gly–Phe, являющимся фрагментом брадикинина (Hasan et al., 2003). Описана физиологическая роль аргининсодержащих пептидов: RGD-содержащих, киоторфина, тафцина, которые также приводят к антитромбоцитарному эффекту (Закуцкий и др., 2008). Продемонстрировано усиление стабильности трипептида Gly–Pro–Arg, входящего в структуру молекулы коллагена, вследствие присоединения к дипептиду Gly–Pro аргинина. Эта аминокислота вносит максимальный вклад в местную стабильность тройной спирали коллагена и также имеет значение при электростатическом взаимодействии образующих его фибрилл (Yang et al., 1999; Brunini et al., 2007). L-аргинин называют аминокислотой кардиологии и иммунологии. Он вырабатывает в организме оксид азота (NO), который возникает в ходе комплексной окислительной реакции, катализируемой группой ферментов NO-синтаз в присутствии кофакторов, образующих в совокупности систему L-аргинин–NO. По механизму отрицательной обратной связи происходит регуляция NO-синтазы. NO принимает участие в реализации ряда физиологических функций – вазодилатации, нейротрансмиссии, снижении агрегации тромбоцитов, регуляции тонуса гладких мышц и др. (Napoli et al., 2007). Поэтому в присутствии аргинина в кровотоке наблюдаются ингибирование свертывания, активация фибринолиза, повышение антитромбоцитарной активности, улучшение реологических свойств крови, нормализация уровня сахара в крови (Баркаган, Мамот, 2001; Brunini et al., 2007), нейтрализация свободных радикалов (McConell, 2007), возникающих при некоторых видах патологии, в том числе и при сахарном диабете (Mendez, Balderas, 2006). Благодаря указанным свойствам аргинин снижает риск развития заболеваний сердечно-сосудистой системы, атеросклероза и сахарного диабета (McConell, 2007). При недостатке аргинина в организме повышается опасность развития диабета 2-го типа (инсулиннезависимого (ИНЗСД)), так как в организме возникает невосприимчивость инсулинчувствительных тканей к действию инсулина (Kashyap et al., 2008; Tessari et al., 2010). При назначении L-аргинина пациентам с диабетом 2-го типа растет чувствительность к инсулину периферических рецепторов и рецепторов печени (Piatti et al., 2001; Lu et al., 2006; Mendez, Balderas, 2006), потенцируется развитие капилляров в скелетных мышцах (МсСonell, 2007), ингибируется гликозилирование гемоглобина и перекисное окисление липидов, что снижает вероятность возникновения осложнений (Schmieder et al., 2007). Кроме того, препарат комплекса аргинин– цинк эффективно применяется в профилактике сердечно-сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом, так как оказывает антиоксидантное действие и улучшает показатели в системе аргинин–NO (Топчий, 2008). Другая аминокислота, включенная в состав глипролинов, – лейцин. Она играет не менее важную роль в проявлении гипогликемического эффекта, так как стимулирует выработку инсулина и предотвращает мутации митохондриального гена как одной из причин развития диабета (Балаболкин и др., 2008). Гипогликемическая активность лейцина может усиливаться под влиянием фруктозы (Duttaroy et al., 2005). Наряду с этим лейцин оказывает иммуностимулирующее и анаболическое действие, активирует клеточный и гуморальный иммунитет, повышает функцию фагоцитов, активирует процессы биосинтеза аминокислот, их предшественников и метаболитов. Кроме того, он уменьшает нарушения обмена веществ, возникающие при стрессе, являясь исходным веществом для синтеза белка и эндогенных биорегуляторов (Rosenthal, 2008). Расширение спектра исследования роли регуляторных пептидов класса глипролинов в процессах гемостаза при развитии гипергликемических состояний представляется весьма актуальным и перспективным как для фундаментальной физиологии, так и для практической медицины. В работе обобщены собственные экспериментальные данные по комплексному изучению состояния плазменно-тромбоцитарного гемостаза при действии регуляторных пептидов глипролинового ряда Pro–Gly (PG) и Pro–Gly–Pro (PGP) и глипролинов, дополнительно включающих в себя с N-, С-концов или внутри молекулы такие аминокислоты, как аргинин или лейцин (Arg– Pro–Gly (RPG), Arg–Pro–Gly–Pro (RPGP), Pro– Arg–Gly (РRG), Pro–Gly–Arg (PGR), Pro–Gly– Pro–Arg (PGPR), Gly–Pro–Arg (GPR), Pro–Gly– Pro–Leu (PGPL) и Leu–Pro–Gly–Pro (LPGP)) в условиях развития диабета 1-го типа (ИЗСД) и 2-го типа (ИНЗСД). МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Препараты регуляторных пептидов PG, PGP, RPG, РRG, PGR, PGPR, GPR, RPGP, PGPL, LPGP, синтезированных в Институте молекулярной генетики РАН, вводились для выявления их способности осуществлять как профилактическое, так и терапевтическое антидиабетогенное действие в организме при сочетанном влиянии на параметры системы гемостаза в условиях развития эксперименталь ых ИЗСД и ИНЗСД. Использовался наиболее эффективный и неинвазивный способ применения в организме регуляторных пептидов – интраназальный, при котором препараты не вступают в контакт с кислой средой желудка, не подвергаются действию пищеварительных ферментов и могут непосредственно поступать в кровоток (Беллер, 2006). Экспериментальный ИЗСД у крыс вызывали однократной инъекцией в v. jugularis раствора диабетогенного метаболита аллоксана фирмы «Spofa» (Чехия) в дозе 37.5 мг/кг после 18–24-часового голодания животных. Для изучения профилактического антидиабетогенного действия глипролинов перед введением аллоксана опытным крысам многократно (1 раз в сутки через каждые 24 ч) интраназально вводили пептиды в дозе 1 мг/кг массы тела, а контрольным при тех же условиях – 0.85%-ный раствор NaCl. Для изучения терапевтического антидиабетогенного действия глипролины вводили на фоне уже развившегося ИЗСД (через 4–5 сут после введения аллоксана). Стойкую гипергликемию, подобную развитию ИНЗСД, моделировали пероральным введением глюкозы животным в течение длительного времени. Эксперименты проводили следующим образом: сначала в организм крыс перорально вводили 40%-ную глюкозу в течение 15 сут, а затем при продолжающемся применении глюкозы одновременно в течение 5–7 сут интраназально вводили опытным группам пептиды (в дозе 1 мг/кг массы тела крыс 1 раз в сутки), а контрольным – 0.85%-ный раствор NaCl. Анализ содержания сахара в крови и определения показателей гемостаза проводили через 30 мин после последнего введения пептидов и через 7 сут после отмены их введения при продолжавшемся ежедневном поступлении глюкозы в организм. В работе использовались стандартные коагулологические тесты: активированного частичного тромбопластинового времени (АЧТВ), суммарной фибринолитической активности (СФА), неферментативного фибринолиза (НФ), активности тканевого активатора плазминогена (ТАП) (Kudrjashov, Lyapina, 1986; Баркаган, Мамот, 2001; Долгов и др., 2005), хагеманзависимого фибринолиза (ХЗФ) (тест-наборы фирмы «Ренам», Россия) и индуцированной аденозин-5″-дифосфатом (АДФ) агрегации тромбоцитов (Берковский и др., 2003). В отдельных сериях экспериментов определяли параметры коагулограммы Т1 (начало свертывания), Т2 (конец свертывания) и Т (общая продолжительность времени свертывания) на коагулографе Н334 (Россия). Количественное определение содержания сахара в плазме крови проводилось с помощью биохимического анализатора OneTouch Horizon (США). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В экспериментах по выявлению профилактического действия глипролинов при моделировании у крыс ИЗСД вначале было показано, что через 1 ч после последнего введения PGPR, PGR и GPR в течение 7 сут у опытных (нормальных, до введения аллоксана) крыс происходила активация противосвертывающего потенциала крови: значения АЧТВ, СФА, НФ, активности ТАП в 1.5–2 раза превышали те же значения у контрольных животных. Наряду с этим в опытных группах крыс наблюдались уменьшение агрегации тромбоцитов (в среднем на 30%) и усиление (в 3–4 раза) ХЗФ. Далее для развития ИЗСД вводили аллоксан. Через 7 и 14 сут после введения аллоксана у контрольной группы животных отмечалось развитие ИЗСД тяжелой степени (уровень сахара повышался почти в 2.5–3 раза по сравнению с исходным значением), сопровождавшегося гиперкоагуляцией, о чем свидетельствуют значения АЧТВ, СФА, НФ и активности ТАП, которые достоверно снижаются. У опытных животных в эти сроки параметры гемостаза были близки к параметрам, наблюдаемым у здоровых крыс, при этом фибринолиз в тесте ХЗФ был выше у крыс, получавших PGR. В плазме крови опытных крыс, получавших GPR, показатели фибринолиза (СФА, НФ, активность ТАП) превышали контрольные значения в 2–4 раза. Это свидетельствует о высокой защитной противотромботической функции трипептидов. В то же время у опытных животных, получавших PGR и GPR, уровень сахара в крови не отличался от нормы, тогда как после введения аллоксана крысам на фоне пептида PGPR к 7-м и 14-м сут уровень сахара в крови хотя и снижался в отличие от контроля, но превышал норму. Наиболее длительные (на протяжении трех недель после отмены) положительные сдвиги в инсулярной и противосвертывающей системах отмечались при применении GPR (Ульянов и др., 2009; Ляпина и др., 2010а). Таким образом, аргининсодержащие пептиды обладают профилактическим антидиабетогенным действием и способны защищать организм животных от депрессии функции ПСС, вызываеhyphen

Об авторе

Админ administrator