Г.А.РЫЖАК, заместитель директора по научной работе и новым технологиям С.-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, засл. деятель науки РФ, д.м.н., проф., galina@gerontologi.ru
Доказано, что нарушение пептидной биорегуляции снижает устойчивость организма к дестабилизирующим факторам внешней и внутренней среды, что является одной из причин ускоренного старения и развития патологии, ассоциированной с возрастом. Проведенные С-Петербургским институтом биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН эксперименты показали, что пептиды способны индуцировать дифференцировку клеток в зависимости от структуры добавляемого вещества. Доказано также, что целенаправленная индукция дифференцировки полипотентных клеток и использование биологического клеточного резерва различных органов и тканей организма составляют основу увеличения продолжительности жизни. В статье приводятся результаты доклинических исследований пептидных препаратов на различных уровнях.
Неуклонное постарение населения диктует настоятельную необходимость поиска новых эффективных и безопасных средств профилактики и лечения заболеваний, ассоциированных с возрастом.
Коллектив ученых С.-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН на протяжении 35 лет занимается разработкой препаратов на основе пептидных биорегуляторов. В 1971 г. В.Х.Хавинсон и В.Г.Морозов впервые выделили из гипоталамической области мозга, эпифиза, тимуса и сосудистой стенки пептидные биорегуляторы многоклеточных систем. В соответствии с предложенной концепцией пептидной биорегуляции сформировалось представление об участии эндогенных пептидных биорегуляторов в поддержании структурного и функционального гомеостаза клеточных популяций, которые содержат и продуцируют эти факторы: они регулируют экспрессию генов и синтез белка, что препятствует возрастному накоплению тех количественных структурных и функциональных изменений, которые определяют переход биологической системы от нормального состояния к патологическому. Нарушение пептидной биорегуляции снижает устойчивость организма к дестабилизирующим факторам внешней и внутренней среды, что является одной из причин ускоренного старения и развития патологии, ассоциированной с возрастом.
Была разработана технология выделения из органов и тканей животных пептидов, на основе которых были созданы лекарственные препараты, которые успешно применяются для профилактики и лечения различных патологических состояний, в том числе обусловленных возрастными изменениями. Так, уже более 25 лет на фармацевтическом рынке России находятся 5 препаратов – пептидных биорегуляторов на основе экстрактов из животного сырья: Тималин [20], Простатилен (Сампрост, Витапрост) [14], Эпиталамин [15], Кортексин [16], Ретиналамин [17].
На основании анализа аминокислотного состава полипептидов из органов и тканей животных были сконструированы синтетические короткие пептиды, послужившие основой для создания нового класса лекарственных препаратов – цитогенов. Один из препаратов этого класса – Тимоген [21] – давно и успешно применяется для лечения заболеваний, обусловленных нарушением иммунитета.
Важно отметить, что все разрабатываемые препараты защищены 175 патентами РФ, США, Европы, Австралии, Японии и др. стран [18, 19].
Многолетние исследования показали, что регулярное введение животным полипептидов, выделенных из тимуса и эпифиза, повышает среднюю продолжительность жизни крыс и мышей на 30-40%, что является рекордным продлением жизни животных. Последующие эксперименты позволили выявить некоторые механизмы действия пептидных биорегуляторов.
Значительное увеличение средней продолжительности жизни животных, безусловно, было связано с тем, что низкомолекулярные пептиды, выделенные из эпифиза и тимуса, обладали достоверной противоопухолевой активностью, что выражалось в резком снижении в 1,4-7 раз частоты возникновения как спонтанных, так и индуцированных облучением или канцерогенами злокачественных опухолей у животных [6]. Следует подчеркнуть, что этот беспрецедентный уровень уменьшения количества опухолей был отмечен в подавляющем большинстве экспериментов (более 30). Результаты этих исследований, учитывая общий механизм канцерогенеза у всех млекопитающих, имеют огромное практическое значение для профилактики опухолей у людей.
При изучении интенсивности синтеза белка в культурах тканей животных разного возраста оказалось, что скорость синтеза белка в клетках 18-месячных крыс почти в 5 раз ниже, чем в клетках 4-месячных животных. Введение тканеспецифических пептидов в культуру клеток стимулирует достоверное увеличение скорости синтеза белка у старых животных (рис. 1). [1].
Было установлено, что короткие пептиды, выделенные из различных органов и тканей, а также их синтезированные аналоги (ди-, три-, тетрапептиды) обладают выраженной тканеспецифической активностью в органотипической культуре тканей (рис. 2). Воздействие пептидов приводило к тканеспецифической стимуляции синтеза белка в клетках тех органов, из которых эти пептиды были выделены.
Важнейшим экспериментальным фактом явилось обнаружение способности пептидов индуцировать дифференцировку полипотентных клеток (табл. 1) [2]. Так, добавление пептидов сетчатки к полипотентным клеткам эктодермы ранней гаструлы лягушки Xenopus laevis привело к возникновению клеток сетчатки и пигментного эпителия. Этот выдающийся результат в значительной степени объясняет положительный клинический эффект после применения препарата сетчатки у людей при дегенеративных заболеваниях сетчатки и у животных с генетически детерминированным пигментным ретинитом. Добавление других коротких пептидов к полипотентным клеткам эктодермы в этой же экспериментальной модели приводило к возникновению различных тканей. Эти эксперименты показали, что пептиды способны индуцировать дифференцировку клеток в зависимости от структуры добавляемого вещества. Анализ результатов этих исследований дает основание сделать принципиальный вывод о возможности целенаправленной индукции дифференцировки полипотентных клеток и использования биологического клеточного резерва различных органов и тканей организма, что составляет основу увеличения продолжительности жизни до видового предела.
Результаты исследования влияния пептида эпифиза эпиталона на продукцию мелатонина у обезьян различного возраста, проведенного специалистами НИИ медицинской приматологии РАМН, свидетельствуют о нормализующем влиянии эпиталона на уровень секреции мелатонина и кортизола у старых животных. Показано, что с возрастом наблюдается выраженное понижение функциональной активности эпифиза, которое может быть предотвращено введением эпиталона. Это делает перспективным применение препаратов эпифиза для коррекции гормонального дисбаланса, который лежит в основе возрастных патологических изменений в различных органах и тканях [3].
Результаты исследований указывали на перспективность применения пептидов в качестве геропротекторных препаратов. Учитывая актуальность поиска новых лекарственных средств – геропротекторов, были проведены доклинические исследования пептидных препаратов на различных уровнях.
Клиническое исследование с участием 152 пациентов в возрасте 60-89 лет, проведенное специалистами Института геронтологии АМН Украины, показало, что регулярное курсовое применение Тималина и Эпиталамина способствует достоверной нормализации показателей функционального состояния различных систем организма (табл. 2), что клинически выражается в улучшении качества жизни пожилых людей. Следует отметить, что показатель смертности за 8-летний период наблюдения уменьшился в 2 раза по сравнению с показателем у пациентов контрольной группы [4].
Безусловным достоинством этой группы пептидных биорегуляторов-геропротекторов является отсутствие каких-либо побочных реакций. Необходимо подчеркнуть, что в течение 26 лет препараты получили более 15 млн. человек с различной патологией. Эффективность применения составляла в среднем 75-85%.
В настоящее время разработаны новые лекарственные средства, предназначенные для профилактики и лечения заболеваний, ассоциированных с возрастом, что обусловлено высокой социальной значимостью данной проблемы. Так, в Минздравсоцразвития России представлены для государственной регистрации 5 новых пептидных биорегуляторов на основе экстрактов из разных тканей.
Препарат Хондролюкс® выделен из хрящевой и костной тканей телят и предназначен для профилактики и лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов и позвоночника [7]. Препарат оказывает тканеспецифическое действие на хрящевую ткань в органотипических культурах клеток молодых и старых крыс, а также в экспериментальных моделях посттравматического остеоартроза и постменопаузального остеопороза у крыс [5].
Огромное медико-социальное значение имеет нарушение мочеиспускания различного генеза, которым страдает, по разным оценкам, до 70% людей пожилого возраста – мужчины при хроническом простатите и аденоме предстательной железы и женщины с климактерическим синдромом. При этом важно отметить, что эффективного и безопасного средства для лечения людей с этой патологией практически нет. Нами разработан препарат Везустим® на основе экстракта из мочевого пузыря телят, который в предварительных клинических исследованиях на добровольцах оказался высокоэффективным средством, нормализующим мочеиспускание у мужчин пожилого возраста с доброкачественной гиперплазией предстательной железы и у женщин в возрасте старше 50 лет при климактерическом синдроме [8]. Внедрение препарата в медицинскую практику позволит существенно повысить качество жизни людей старших возрастных групп.
Наиболее распространенной возрастной патологией, безусловно, признан атеросклероз, являющийся наиболее частой причиной инвалидизации и смертности людей разного возраста. Нам удалось разработать препарат Славинорм®, представляющий собой комплекс пептидов, выделенных из аорты телят, и нормализующий метаболизм в клетках сосудистой стенки [11]. В экспериментальных моделях препарат показал выраженный антиатеросклеротический и антиаритмический эффект. Так, в модели гиперлипидемии у крыс, индуцированной атерогенным рационом, содержавшим в масляной суспензии 10% холестерина и 1% холевой кислоты (из расчета 1,0 мл жировой нагрузки на 100 г массы тела) в течение 5 месяцев, показано, что Славинорм® обладает выраженным антиатерогенным эффектом, что выражается в оптимизации показателей липидного спектра крови, включая нормализацию коэффициента атерогенности за счет повышения содержания липидов высокой плотности и снижения содержания других фракций холестерина. В модели острого инфаркта миокарда у крыс Славинорм® проявлял противоишемический эффект, который выражался в достоверном уменьшении зоны некроза после 4-часовой окклюзии коронарной артерии по сравнению с показателем у контрольных животных и низкой частоте развития постокклюзионной аритмии. В экспериментальной модели гипертензии у крыс, индуцированной введением Питуитрина, внутрижелудочное введение Славинорма® приводило к нивелированию симптомов гипертензии, что выражалось в нормализации массы тела животных, массы сердца и почек, показателей артериального давления. В модели аритмии у крыс Славинорм® показал способность предотвращать развитие аритмии, вызываемой инъекцией хлорида кальция. На основании результатов доклинического изучения были сформулированы показания к применению препарата: при атеросклеротическом поражении сосудов, нарушении микроциркуляции в органах и тканях при различных заболеваниях и патологических состояниях, старении, в том числе при облитерирующем эндартериите нижних конечностей, нарушении мозгового кровообращения атеросклеротического и ангиоспастического генеза, диабетической ангиопатии, вазовегетативных проявлениях климактерического синдрома.
Важной социально-демографической проблемой является повышение рождаемости. Одним из путей решения этой задачи является лечение бесплодия у мужчин, обусловленное нарушением сперматогенеза. Разработанный нами препарат Тестонорм®, содержащий пептиды семенников телят, проявлял протекторное и корригирующее действие на сперматогенез в экспериментальной модели радиационного старения у самцов крыс, выражавшемся в торможении снижения функции семенников при условии введения препарата до начала разрушающего действия рентгеновского облучения или в восстановлении сперматогенеза, если препарат вводили после наступления патологического состояния семенников после тотального облучения [9]. Это дает основание ожидать эффективность применения Тестонорма® для профилактики и лечения заболеваний, сопровождающихся гипофункцией семенников, в том числе при некоторых формах мужского бесплодия.
Пептидный биорегулятор Вентвил® содержит пептиды, выделенные из печени телят [10]. Результаты экспериментального изучения показали, что Вентвил® оказывает тканеспецифическое действие, проявляющееся в стимуляции роста эксплантатов ткани печени молодых и старых крыс в органотипических культурах за счет регуляции процессов метаболизма в гепатоцитах, регулирует процессы метаболизма в печени, нормализует синтез белка в клетках печени, способствует восстановлению функции гепатоцитов. На основании результатов экспериментального изучения предполагается эффективность применения Вентвила® при различных формах острого и хронического поражения печени как инфекционного, так и токсического генеза, в том числе при остром и хроническом гепатите (инфекционном, токсическом, лекарственном); хронической интоксикации (в том числе алкогольной); при старении для повышения резервных возможностей печени.
Все пептидные биорегуляторы предполагается выпускать в двух лекарственных формах – растворах для инъекций и таблетках. Новым важным направлением является разработка лекарственных препаратов на основе коротких пептидов, полученных методом химического синтеза, но являющихся аналогами эндогенных пептидов. Завершено доклиническое изучение двух тетрапептидов. Один из них - Бронхоген® оказывает выраженное протекторное и нормализующее действие на клетки эпителия слизистой оболочки бронхов и в предварительных клинических исследованиях на добровольцах проявил высокую эффективность при лечении хронического бронхита, в том числе с астматическим компонентом [13]. Другой тетрапептид – Панкраген® нормализует функцию клеток поджелудочной железы; результаты предварительного клинического изучения выявили высокую эффективность препарата для оптимизации углеводного обмена у больных сахарным диабетом 2 типа, а также при лечении хронического панкреатита [12].
Таким образом, многолетний опыт экспериментальных и клинических исследований свидетельствует о перспективности расширения линейки лекарственных препаратов пептидных биорегуляторов на основе экстрактов из тканей животных или их синтетических аналогов, что позволяет существенно повысить эффективность лечения многих патологий, в том числе ассоциированных с возрастом, и улучшить качество жизни, в первую очередь людей старших возрастных групп.
Литература
1. Бродский В.Я., Хавинсон В.Х., Золотарев Ю.А., Нечаева Н.В., Малинин В.В., Новикова Т.Е., Гвазава И.Г., Фатеева В.И. Ритм синтеза белка в культурах гепатоцитов крыс разного возраста. Норма и действие пептида ливагена. // Изв. АН. Сер. биологическая. – 2001. - №5. – С. 517-521.
2. Хавинсон В.Х., Земчихина В.Н., Трофимова С.В., Малинин В.В. Влияние пептидов на пролиферативную активность клеток сетчатки и пигментного эпителия. // Бюл. эксперим. биол. и мед. – 2003. – Т. 135, №6. – С. 700-702.
3. Гончарова Н.Д., Венгерин А.А., Шмалий А.В., Хавинсон В.Х. Пептидная коррекция возрастных нарушений функции эпифиза у обезьян. // Успехи геронтологии. – 2003. - Вып. 12. – С. 121-127.
4. Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Бутенко Г.М., Шатило В.Б. Пептидные препараты тимуса и эпифиза в профилактике ускоренного старения. – СПб.: Наука, 2002. – 202 с.
5. Поворознюк В.В., Хавинсон В.Х., Макогончук А.В., Рыжак Г.А., Креслов Е.А., Гопкалова И.В. Изучение влияния пептидных регуляторов на структурно-функциональное состояние костной ткани крыс при старении. – Успехи геронтологии. – 2007. – Т. 20, №2. – С. 134-137.
6. Хавинсон В.Х., Анисимов В.Н. Пептидные биорегуляторы и старение. // СПб.: Наука. – 2003. – 223 с.
7. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2302872. 2007.
8. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2302867. 2007.
9. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2302874. 2007.
10. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2301071. 2007.
11. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2301072. 2007.
12. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2242241. 2003.
13. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2255757. 2004.
14. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №1417244. 1993.
15. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №944191. 1993
16. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №1298979. 1993.
17. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №1436305. 1993.
18. Хавинсон В.Х. и соавт. Патент РФ №2363488. 2009.
19. Khavinson V. et al. US Patent №6,642,201. 2003.
20. Khavinson V. US Patent №6,727,227. 2004.
21. Morozov V., Khavinson V. US Patent №5,070,076. 1991.
22. Morozov V., Khavinson V. US Patent №5,538,951. 1996.
Таблицы и рисунки - в приложении
