Противоязвенные эффекты селанка и его фрагментов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Павлов, Тенгис Саналович

• Павлов, Тенгис Саналович
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Павлов, Тенгис Саналович

Список сокращений

Введение

Обзор литературы

I. Строение желудка и язвенная болезнь

II. Агрессивные факторы, приводящие к повреждениям слизистой оболочки желудка.

III. Защитные механизмы

IV. Механизмы повреждения слизистой оболочки желудка при используемых моделях язвообразования

V. Исследуемые пептиды 38 Методика исследования 66 Результаты

I. Исследование селанка и его дериватов KPRPGP,

PRPGP, RPGP и TKPR на трех моделях язвообразования

II. Исследование влияния селанка на локальный кровоток в стенке желудка наркотизированных крыс

III. Изучение путей биодеградации селанка

IV. Исследование селанка и его метаболитов на трех моделях язвообразования

Обсуждение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Противоязвенные эффекты селанка и его фрагментов»

Актуальность проблемы.

Во всем мире активно исследуется уникальная роль ре^ляторных пептидов в жизнедеятельности организмов. Открываются новые семейства пептидов, изучаются их свойства. Одним из таких семейств являются глипролины - короткие пептиды, содержащие пролин и глицин. Широкий диапазон физиологических свойств глипролинов обратил на себя пристальное внимание отечественных и зарубежных ученых. Эти пептиды влияют на свертывающую систему крови, обладают противоязвенными свойствами, модулируют работу иммунной системы, оказывают влияние на деятельность центральной нервной системы (ЦНС) (Ашмарин И.П. и др., 2002). Глипролины также входят в состав регуляторных пептидов других семейств. Пептид Pro-Gly-Pro обладает рядом протекторных и лечебных свойств, повышая устойчивость организма к действию различных патогенных факторов - гипоксии и стрессу (Граф А.В. и др., 2006; Бадмаева С.Е. и др., 2005; Бадмаева К.Е., 2005; Ашмарин И.П. и др., 1999; Samonina G. et al., 2002). При присоединении Pro-Gly-Pro к другим олигопептидам с С-конца, он способен повышать устойчивость конечной молекулы к действию протеаз, дополнять, усиливать и/или изменять физиологические эффекты исходного пептида (Ashmarin I. et al., 2005). Это свойство трипептида используется для создания лекарственных средств на пептидной основе, например, семакса.

Таким же способом был получен гептапептид селанк, объединяющий структуры тафцина Thr-Lys-Pro-Arg и Pro-Gly-Pro. Тафцин - тетрапептид, выщепляемый in vivo из СН2-домена иммуноглобулина G - является иммуномодулятором, обладающим некоторым действием на ЦНС (Siemion I. et al., 1999). Глипролин Pro-Gly-Pro, фрагмент коллагена, известен как пептид, обладающий противоязвенной и антитромботической активностью (Ашмарин И.П. идр., 1997; Lyapina L. et al., 2000). Селанк (Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro) оказался выраженным селективным анксиолитиком, лишенным ряда отрицательных побочных эффектов, присущих традиционным представителям этой группы лекарств. В данный момент препарат прошел третью стадию клинических испытаний как анксиолитик. Разработка селанка как лекарственного средства стимулирует изучение влияния пептида на различные физиологические системы организма -кровесвертывание, сердечно-сосудистую систему, поведение и обучение, а также поддержание гомеостаза слизистой оболочки желудка (СОЖ). Учитывая свойства тафцина и Pro-Gly-Pro можно было предположить, что селанк обладает и противоязвенными свойствами. Однако до настоящего времени влияние селанка на гомеостаз СОЖ не изучалось.

Язвенная болезнь желудка - полиэтиологическое заболевание, связанное с нарушением целостности его стенок и, прежде всего, - с нарушениями гомеостаза СОЖ (Рысс Е.С. и др., 1998). Несмотря на многообразие средств, предназначенных для фармакотерапии язвенной болезни, существуют определенные перспективные направления поиска противоязвенных препаратов. Наиболее важным является создание средств, действующих комплексно, на несколько механизмов патогенеза одновременно. Механизмы развития нарушений гомеостаза слизистой оболочки желудка и, соответственно, язвенной болезни желудка условно можно разделить на два компонента - центральный и периферический. И хотя в целом организме эти механизмы тесно взаимосвязаны, вклад каждого из них в патогенез язвообразования может сильно варьировать в зависимости от конкретного случая заболевания.

Целью настоящей работы было выяснение роли селанка в поддержании гомеостаза слизистой оболочки желудка, выявление его метаболитов и определение их роли в осуществлении эффектов самого гептапептида.

Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:1. Определить, обладает ли селаик противоязвенной активностью на различных моделях язвообразования.

2. Выяснить возможное влияние селанка на кровоток в стенке желудка как один из механизмов поддержания гомеостаза СОЖ.

3. Изучить противоязвенные свойства тафцина и трех фрагментов селанка, полученных последовательным отщеплением аминокислотных остатков с N-конца молекулы, при нарушениях гомеостаза СОЖ, обусловленных разными механизмами патогенеза.

4. Исследовать пути биодеградации in vivo селанка у крыс при внутрибрюшинном и интраназальном ведении и определить вклад метаболитов селанка в действие самого гептапептида, исследуя их протекторные и лечебные противоязвенные свойства.

5. Установить характер распределения введенного селанка по органам белых крыс.

Научная новизна работы. Впервые показаны противоязвенные свойства селективного анксиолитика селанка, его метаболитов, эндогенного иммуностимулирующего пептида тафцина и других фрагментов гептапептида. Выявлено, что биодеградация селанка in vivo преимущественно обусловлена действием дипептидилкарбоксипептидаз и направлена на образование олигопептидов Thr-Lys-Pro, Arg-Pro и Gly-Pro. Впервые изучены особенности распределения селанка и его пептидных метаболитов по органам крыс при внутрибрюшинном и интраназальном введениях. Установлена их наибольшая концентрация в тканях желудка. Впервые было продемонстрировано нормализующее действие селанка на локальный тканевой кровоток в стенке желудка, что может быть одним из механизмов его противоязвенного действия.

Научное и практическое значение. Присоединение Pro-Gly-Pro к тафцину не только придает гептапептиду новые анксиолитические свойства, но и повышает устойчивость гомеостаза СОЖ к действиюбольшего ряда ульцерогенных факторов по сравнению с тафцином. Показанное в работе гастропротекторное и терапевтическое действие селанка и его фрагментов дает основание для дальнейшего изучения некоторых из них в качестве противоязвенных препаратов. Наибольшие противоязвенные эффекты при действии ульцерогенных факторов различной природы были отмечены для самого селанка и его метаболитов ТЬг-Ьуэ-Рго и Ьуз-Рго-А^-Рго-01у-Рго. Особый интерес представляет ТЬг-Ьуэ-Рго. Его отличают небольшие размеры, простота синтеза и вероятная возможность проникать в кровь из желудочно-кишечного тракта, что позволяет в будущем исследовать трипептид как противоязвенный агент при пероральном применении.

Положительное влияние селанка на разные механизмы ульцерогенеза, его способность нормализовать работу и других систем организма, прежде всего ЦНС, делает его применение целесообразным вне зависимости от этиологии язвенной болезни и сопутствующих расстройств.

По результатам работы опубликовано пять статей и выдан патент 1Ш 2252779 (27.05.2005, патентообладатели - Институт Молекулярной генетики РАН (1Ш), Биологический факультет МГУ (1Ш)).

Заключение диссертации по теме «Физиология», Павлов, Тенгис Саналович

выводы

1. Селанк (Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro), известный как синтетический анксиолитик, проявляет протекторные противоязвенные свойства, повышая устойчивость слизистой оболочки желудка к действию различных ульцерогенных факторов. Помимо протекторного эффекта, селанк обладает терапевтическим действием, ускоряя заживление ацетатных язв.

2. Противоязвенными свойствами в разной мере обладают и фрагменты селанка, полученные последовательным отщеплением аминокислотных остатков с N-конца молекулы. Впервые выявлены противоязвенные свойства эндогенного иммуностимулятора тафцина, входящего в структуру селанка. 3. Одним из механизмов противоязвенного действия селанка может быть предотвращение снижения уровня локального кровотока, вызванного действием ульцерогенного фактора (индометацина), в стенке желудка.

4. Биодеградация селанка in vivo в организме белых крыс преимущественно направлена на его ферментативное расщепление до более коротких долгоживущих пептидов - Thr-Lys-Pro, Arg-Pro и Gly-Pro. В меньших количествах образуются Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Arg-Pro-Gly-Pro и Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly. Все исследуемые метаболиты селанка обладают противоязвенными свойствами. В наибольшей степени эти свойства выражены у Thr-Lys-Pro, в наименьшей - у Arg-Pro. ^ г~5) Изучение распределения внутрибрюшинно и интраназально \ введенного меченого селанка и его образовавшихся метаболитов по органам крыс показало, что наибольшая концентрация пептидов на 1 г ткани, превышающая в несколько раз содержание в крови, сердце и мозге, характерна для желудка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная работа - первое исследование, посвященное изучению влияние селанка на гомеостаз слизистой оболочки желудка.

Как и в случае создания семакса, который приобрел новые свойства по сравнению с АКТГ 4-7, присоединение Pro-Gly-Pro к тафцину привело к возникновению селанка, обладающего новыми свойствами по сравнению с тафцином. Селанк, который в настоящее время прошел третью стадию клинических испытаний как селективный анксиолитический препарат, принимает участие в поддержании гомеостаза СОЖ, увеличивая устойчивость последнего к большему числу ульцерогенных факторов по сравнению с тафцином. Отмечена более низкая эффективная дозировка селанка по сравнению с Pro-Gly-Pro на этаноловой модели язвообразования - 0,037 мкмоль/кг.

Впервые определены продукты биодеградации селанка, которая осуществляется в основном дипептидилкарбоксипептидазами и приводит к отщеплению Gly-Pro; затем образующийся пентапептид распадается до Thr-Lys-Pro и Arg-Pro. В меньшей степени задействованы другие пептидазы, которые, например, приводят к образованию гексапептида Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, для которого также свойственна противоязвенная активность. Наблюдение за распределением меченого селанка и его пептидных метаболитов по разным системам и органам выявило наибольшую концентрацию в тканях желудка, превосходящую при внутрибрюшинном введении почти в 4 раза таковую в крови, а при интраназальном - более чем в 20 раз. Можно предположить, что высокая тропность исследуемых пептидов к тканям желудка способствует поддержанию гомеостаза СОЖ.

Изучение противоязвенных свойств селанка и его фрагментов -Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Arg-Pro-Gly-Pro, Thr-Lys-Pro-Arg, Thr-Lys-Pro, Arg-Pro, Gly-Pro показало, что все они в большей или меньшей степени проявляют как протекторные противоязвенные эффекты, так и ускоряют заживление язвы. Так, гексапептид Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro и трипептид Thr-Lys-Pro показали положительное действие на устойчивость СОЖ, сравнимое с активностью селанка, а иногда ее превосходящее. Данные литературы и наши результаты демонстрируют, что дипептид Gly-Pro в широком диапазоне доз защищает СОЖ от воздействия ульцерогенных факторов центральной природы и ускоряет заживление ацетатных язв. Наименьшее противоязвенное действие проявил дипептид Arg-Pro, действуя лишь в минимальных дозах на одной модели язвообразования.

Деградация селанка in vivo происходит достаточно быстро, в течение нескольких минут, а эффекты на СОЖ проявляются гораздо позже. Следует полагать, что поддержание гомеостаза СОЖ и протекторные и терапевтические противоязвенные эффекты селанка могут быть обусловлены не только действием самого пептида, но и его фрагментов, образующихся при ферментативном расщеплении в тканях организма, и их высокой тропностью к тканям желудка.

Механизмы защиты слизистой оболочки желудка со стороны селанка пока изучены недостаточно. В работе продемонстрировано, что гептапептид предотвращает снижение уровня локального кровотока в стенке желудка, вызванное индометацином. Подобное предохранение тканей от ишемии может играть важную роль в устойчивости СОЖ, так как снижение кровотока является причиной ульцерогенеза в эксперименте и клинике. При этом есть данные литературы о том, что Gly-Pro не влияет на сниженный индометацином кровоток, однако обладает эндотелий-зависимыми и эндотелийнезависимым сосудорасширяющими эффектами на препаратах изолированного кольцевого сегмента аорты крыс. Возможно, с этим свойством дипептида связана его (и селанка как предшественника) высокая эффективность на стрессорной модели язвообразования. Медиаторы симпатической системы могут уменьшать кровоток в стенке желудка, вызывая сокращение артериол. Не исключено, что параллельно с центральными действиями селанка дипептид Gly-Pro способен влиять на непосредственно на гладкую мускулатуру сосудов, уменьшая сократительные эффекты, вызванные стрессом.

Принимая во внимание, что одним из основных метаболитов селанка является дипептид Gly-Pro, освобождающийся в большом количестве почти с первой минуты пептидазной деградации, противоязвенное свойство селанка может быть связано также с некоторыми другими его эффектами на компоненты, влияющие на гомеостаз: увеличением базальной и стимулированной бикарбонатной секрецией желудка, уменьшением стимулированной кислой секреции желудка, противовоспалительной активностью, увеличением лимфотока и микроциркуляции в брыжейке, уменьшением стрессогенных нарушений поведения, стабилизацией тучных клеток, подавлением их дегрануляции и уменьшением болевой чувствительности.

Для выяснения влияния метаболитов селанка Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Thr-Lys-Pro-Arg-Pro, Thr-Lys-Pro, Arg-Pro на механизмы, определяющие гомеостаз СОЖ, необходимы дальнейшие исследования.

Работа проводилась на базе Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова, Институте Молекулярной Генетики РАН и Центре Психического Здоровья РАМН и поддержана грантами РФФИ № 03-04-4668 и № 06-04-48833.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Павлов, Тенгис Саналович, 2006 год

1. Абрамова М. А., Самонина Г. Е., Ашмарин И. П. Пролин и простейшие пролинсодержащие пептиды модулируют через центральные и периферические механизмы состояния слизистой желудка // Нейрохимия. 1996 т 13 №3. с.209-213.

2. Абрамова М.А., Самонина Г.Е., Мамедов Ч.В. и др., Некоторые механизмы противоязвенного действия одного из простейших пролинсодержащих фрагментов регуляторных пептидов Pro-Gly-Pro

3. Андреев С.М., Анохин К.В., Антонова Л.В. и др. Действие тетрапептида тафцина на эмоционально-поведенческие реакции животных//ДАН СССР. 1980. т 253 №2 с. 498-501

4. Аруин Л.И. Helicobacter pylori в этиологии и патогенезе язвенной болезни. // Материалы 7-ой сессии Российской группы по изучению Helicobacter pylori. 27-28 мая. 1998. стр. 6-11

5. Ашмарин И. П., Самонина Г. Е., Желязник Н. Я., Бакаева 3. В. Протекторное действие пептида PGP на слизистую оболочку желудка // Доклады Академии Наук. 1999. Т. 368. №5. с.709-710

6. Ашмарин И.П.(под редакцией). Элементы патологической физиологии и биохимии // Издательство Московского университета. 1997

7. Ашмарин И.П., Каменский А А., Ляпина Л.А., Мясоедов Н.Ф., Самонина Г.Е. Глипролины как самостоятельные регуляторы и стабилизаторы других пептидов // Вопр. биол. медиц. и фармацевт, химии. 2002. № 1. с. 24-27

8. Ашмарин И.П., Каразеева Е.П., Лелекова Т.В. К вопросу о развитии проблемы эффективности сверхмалых доз биологически активных соединений II Российский химический журнал. 1999. т. XLIII. № 5. с. 21-27

9. Ашмарин И.П., Каразеева Е.П., Ляпина Л.А., Самонина Г.Е. Регуляторная активность простейших пролинсодержащих пептидов PG, GP, PGP и GPGG и возможные источники их биосинтеза. // Биохимия. 1998. т 63, вып. 2. с. 149-155

10. Ашмарин И.П., Незавибатько В.Н., Мясоедов Н.Ф. и др. Ноотропный аналог кортикотропина 4-10 семакс // Ж-л ВНД. 1997. т 47. вып 2 с. 420-429

11. Ашмарин И.П., Обухова М.Ф. Регуляторные пептиды, функционально-непрерывная совокупность // Биохимия. 1986. т. 51 вып. 4. с 531-545

12. Ашмарин И.П., Пасторова В.Е., Ляпина Л.А. Влияние простейших пролинсодержащих пептидов на функциональную активность противосвертывающей системы и первичный гемостаз. // БЭБиМ. 1998. Т. 125 №5

13. Ашмарин И.П., Пасторова В.Е., Ляпина Л.А. и др. Эффекты тафцина на полимеризацию фибрина in vitro и на систему гемостаза при внутривенном введении здоровым животным // Известия Академии Наук СССР. 1991. №2.

14. Ашмарин И.П., Самонина Г.Е., Желязник Н.Я. и др. Протекторное действие пептида PGP на слизистую оболочку желудка // Доклады академии наук. 1999. т.368. №5. с 709-710

15. Ашмарин И.П., Сарычева Н.Ю., Власова Т.И., Коррекция тафцином фармакологически вызванных нарушений поведения белых крыс II БЭБиМ. 1987. т 103. №2. с. 178-182

16. Бадмаева С.Е., Копылова Г.Н., Абушинова H.H. и др. Влияние глипролинов на стрессогенные нарушения поведения крыс // Рос. Физиологический ж-л им. И.М. Сеченова. 2005. т.91. №5. с 543-55017