3 курс / Фармакология / Диссертация_Куркин_Д_В_Противодиабетические_свойства_и_некоторые
.pdf61
1.8.6 Апоптоз и пролиферация эндотелиальных клеток
Внесение ГПП-1 в среду, где эндотелиоциты инкубировались с КПГ,
приводило к снижению апоптоза. Было выяснено, что ГПП-1 ингибирует КПГ-стимулированный апоптоз, ингибируя экспрессию Bax и повышая соотношение Bcl-2/Bax [Zhan Y., 2012].
Агонисты ГПП-1 и ингибиторы ДПП-4 in vitro стимулируют пролиферацию и дифференциацию эндотелиальных клеток-
предшественников, а также секрецию ими фактора роста эндотелия сосудов
(VEGF) [Lorber D., 2013; Oyama J., 2014; Xiao-Yun X., 2011; Wei R., 2016; Avogaro A., 2014; Wang X. M., 2013].
1.8.7 Пролиферация гладкомышечных клеток
Причиной повышенной пролиферации ГМК является фактор роста тромбоцитов (PDGF), продуцируемый эндотелиоцитами и макрофагами в условиях гипергликемии, а также вследствие снижения выделения NO. В
условиях in vitro эксендин-4 снижал пролиферацию ГМК, стимулированную фактором роста тромбоцитов, а на модели сосудистого повреждения в условиях инсулинорезистентности in vivo снижал гиперплазию интимы [Goto H., 2011]. В серии экспрериментов in vitro на фоне превентинвного добавление эксендина-4 в культуру ГМК замедлялась стимулированная ангиотензином II пролиферация и миграция гладкомышечных клеток.
Авторы ассоциировали это со способностью эксендина-4 снижать активность
ERK1/2 и JNK [Nagayama K., 2015] в гладкомышечных клетках, со снижением активности Rac1 через цАМФ/PKA сигнальный путь [Zhao L.,
2014]. Ингибитор ДПП-4 дозозависимо замедлял пролиферацию ГМК, что сопровождалось снижением количества фосфорилированной формы белка pRb, регулирующего переход из G1 в S фазу цикла клеточного деления [Choi S. H., 2015]. Ингибирование пролиферации ГМК сопряжено со способностью
62
инкретиномиметиков повышать степень фосфорилирования eNOS и
продукцию NO [Krasner Н. М., 2014; Eriksson L., 2015].
1.8.8 Влияние на липидный обмен
Продолжительное введение пациентам с СД2 эксенатида приводило к снижению плазменного уровня ТГ в среднем на 12%, ЛПНП на 6%, при этом уровень ЛПВП изменялся незначимо. В исследованиях LEAD-2 и LEAD-3
лираглутид значимо снижал жировую массу у пациентов с СД2 при монотерапии и в комбинации с метформином [Jendle J,. 2009]. В
доклинических исследованиях отмечается снижение постпрандиального уровня ТГ при применении ситаглиптина. Точный механизм влияния агонистов ГПП-1Р и ингибиторов ДПП-4 на липидный профиль остается нераскрытым [Lorber D., 2013; Anagnostis P., 2011; Tate M., 2015], но можно предположить, что это связано с замедлением всасывания питательных веществ и снижением количества потребляемой пищи.
1.8.9 Нейропротекторные свойства инкретинов
ГПП-1 секретируется в головном мозге в дорсальном комплексе блуждающего нерва клетками ядра солитарного тракта и в малой группе нейронов, сосредоточенных в области А1 ретикулярной формации в продолговатом мозге [Cabou C., 2011; Athauda D., 2016]. В гипоталамусе рецептор в основном представлен дугообразном ядре (сопряженным с регуляцией аппетита), паравентрикулярном ядре (выделяет окситоцин,
который подавляет аппетит, поступая в вентромедиальное ядро; cоматостатин – замедляет моторику желудка), дорсомедиальном ядре
(регуляция АД и ЧСС) и супрахиазматическом ядре (циркадные ритмы).
Рецептор обнаружен в дорсальном комплексе блуждающего нерва, особенно в ядре солитарного тракта и в меньшем количестве в околожелудочковых
63
зонах: субфорникальный орган и area postrema («самое заднее поле», «хеморецепторная зона» ствола мозга, ответственная за осуществление рвотного рефлекса) [Cabou C., 2011]. В качестве нейропептида ГПП-1 может регулировать многие вегетативные и нейроэндокринные функции. В
эксперименте и в клинике показано, что ГПП-1, подавляя активность n.vagus,
снижает моторику желудка, секрецию желудочных желез и панкреатического сока [Heppner K.M., 2015], активность оси «головной мозг – кишечник». Он регулирует аппетит посредством (1) замедления опустошения желудка,
связанного с угнетением блуждающего нерва, и (2) формирования чувства насыщения через взаимодействие с рецептором к ГПП-1 в ядрах гипоталамуса. Все это приводит к снижению аппетита, объема потребляемой пищи и массы тела [Cabou C., 2011; Campbell J. E., 2013].
1.8.10 Церебропротективные свойства инкретиномиметиков при
нейродегенеративных заболеваниях и при ишемии головного мозга
Результаты многих экспериментальных исследований нейропротективного действия инкретиномиметиков показывают уменьшение размеров инфаркта ткани мозга и выраженности неврологического дефицита,
а также ускорение восстановления пораженной ткани и когнитивных функций при лечебно-профилактическом введении аГПП-1 [Аметов А.С.,
2013,2014б; Симаненкова А. В., 2014; Gonçalves A., 2016; McClean P.L., 2015; Yang D., 2013].
По результатам исследования LEADER (2010–2015, включавшего 9340
пациентов с СД2) добавление лираглутида к стандартной терапии снижало количество сердечно-сосудистых осложнений на 12,4% (608 из 4668) в
сравнении с группой получавшей стандартную терапию – 694 из 4672, а
количество погибших от сердечно-сосудистых осложнений было ниже на
21,2% (219 из 4668), чем в группе со стандартной терапией (278 из 4672)
[Marso S. P., 2016].
64
Клинические исследования ингибиторов ДПП-4 показывают, что их применение не влияет на риск возникновения сердечно-сосудистых осложнений у пациентов с СД2 [Green J.B., 2015]. Дипептидилпептидаза-4
участвует в деградации многих физиологически активных веществ:
мозгового натрийуретического пептида (BNP), фактора, происходящего из стромальных клеток-1α (SDF-1β), нейропептида Y (NPY), пептида YY (PYY)
и др. [Мкртумян А.М., 2015а]. Изменение их концентраций может оказывать непредсказуемые эффекты в условиях острого или хронического ишемического процесса. Однако в научной литературе описаны исследования, показывающие наличие нейропротективного потенциала у последнего ингибитора ДПП-4 – линаглиптина при моделировании ишемии головного мозга [Ma M., 2015]. Возможно, это связано с его более высокой селективностью к ферменту или длительностью физиологического эффекта и наличию плейотропных эффектов. Установлены возможные механизмы нейропротективного действия инкретиномиметиков, которые сходны с таковыми при лечении нейродегенеративных заболеваний: подавление апоптоза, снижение активации микроглии, повышение нейрональной пластичности [Власов Т.Д., 2016].
1.8.11Нейровоспаление
Значительную роль в патогенезе повреждения ткани головного мозга отводят хроническому воспалению. При моделировании болезни паркинсона у крыс введение саксаглиптина приводило к подавлению экспрессии ФНО-а, iNOS и миелопероксидазы. Аналогично введение эксендина-4 животным с поражением черной субстанции предотвращало токсин-индуцированную активацию микроглии, а также подавление продукции провоспалительных цитокинов, в том числе ФНО-α и ИЛ-1β [Athauda D., 2016]. В ряде экспериментальных работ (как на моделях болезней паркинсона и альцгеймера, так и при ишемически-реперфузионном повреждении нервной
65
ткани) была показана способность аналогов ГПП-1 влиять на активность микроглии. При этом применение инкретиномиметиков было сопряжено с ингибированием активации микроглии [McClean P.L., 2015; Cao L., 2016] с
преобладанием противовоспалительного М2 фенотипа, а также снижением экспрессии генов провоспалительных цитокинов таких как ИЛ-1B, ФНО-α и
MCP-1 [Gonçalves A., 2016; Shiraishi D., 2012].
Значимым механизмом снижения нейровоспаления инкретиномиметиками считается реализация внутриклеточного сигнального пути ГПП-1Р/PI3K/PKB, одной из конечных мишеней которого является транскрипционный фактор NF-κB [Оскола Е.В., 2013; Gonçalves A., 2016; Nassar N.N., 2015].
1.8.12Функциональное состояние митохондрий и апоптоз
При нарушениях мозгового кровообращения нарушение в работе митохондрий является фатальным для клетки фактором [Судаков Н.П., 2006],
значимость которого доказана и при нейродегенеративных заболеваниях
[Guardia-Laguarta C., 2014]. Использование ингибиторов ДПП-4 и аналогов ГПП-1 оказывало протективное действие в отношении митохондрий,
повышая активность комплекса I дыхательной цепи и противоапоптотического белка Bcl-2 с последующим снижением активности каспазы 3, что вело к сохранению дофаминергических нейронов при моделировании БП [Nassar N.N., 2015; Chen Y., 2015]. Механизм подобного эффекта связывают с активацией сигнальных путей ГПП-1Р/PI3K/PKB (Akt)
и ГПП-1Р/АЦ/PKA [Zhan Y., 2012]. Ряд исследований показывает, что инкретиномиметики могут влиять непосредственно на функционирование митохондрий. В условиях in vitro эксендин-4 повышал экспрессию митохондриального белка митофузина-2 [Morales P.E., 2014], что увеличивает структурно-функциональную связь эндоплазматического ретикулума с митохондриями [Орлова, Д.Д., 2015]. Введение эксендина-4 в
66
культуру панкреатических β-клеток вызывало двукратное увеличение экспрессии PGC-1α – основного регулятора митохондриального биогенеза
[Kang M.Y., 2015]. Некоторые исследователи предполагают, что аналоги ГПП-1 повышают активность PGC-1α благодаря (показанной в условиях in vitro) способности повышать экспрессию сиртуина-1 [Zeng Y., 2016; Boutant M., 2013].
1.8.13 Нейрогенез
В эксприментах in vitro эксендин-4 стимулировал пролиферацию и нейрональную дифференциацию в культуре нейрональных клеток человека
[Luciani P., 2010]. Лираглутид в условиях моделирования БА стимулировал нейрогенез в области зубчатой извилины гиппокампа [McClean P.L., 2015], а
при моделировании БП эксендин-4 стимулировал нейрогенез в субвентрикулярной зоне [Bertilsson G., 2008], в обоих экспериментах отмечалось улучшение моторики конечностей. Также при экспериментальной ишемии головного мозга отмечено умеренное стимулирующее влияние аналогов ГПП-1 и ингибиторов ДПП-4 на нейрогенез [Darsalia V., 2014].
1.8.14Нейротрофические факторы
При введении эксендина-4 и саксаглиптина повышается содержание нейротрофического фактора BDNF, известного своей способностью защищать дофаминергические нейроны, стимулировать дифференциацию клеток-предшественников участвовать в формировании пространственной памяти [Gumuslu E., 2016; Nassar N.N., 2015]. Профилактическое введение алоглиптина мышам значительно повышало уровень BDNF в коре и переднем мозге, а при последующем моделировании фокальной ишемии уменьшало объем инфаркта и выраженность неврологического дефицита
67
[Yang D., 2013]. Подобный трофический эффект инкретиномиметиков,
вероятно, опосредован активацией сигнальных путей ГПП-1Р/PI3K/PKB(Akt)
и ГПП-1Р/АЦ/цАМФ, активирующих транскрипционный фактор CREB (cAMP response element-binding protein), который, в свою очередь, повышает экспрессию BDNF [Gumuslu E., 2016; Zhu H., 2016].
1.8.15Патологическая агрегация белков, обучение и память
В исследованиях in vivo была показана способность аналогов ГПП-1
снижать накопление в клетках β-амилоида, снижать вызванную им гибель клеток посредством активации пути ГПП-1Р/PI3K/PKB(Akt) с последующей инактивацией гликоген синтазы киназы 3-β (GSK-3B) – главного фермента,
усиливающего фосфорилирование τ-белка и агрегацию α-амилоида [Medina M., 2014].
Рисунок 2. Плейотропные эффекты инкретинов и некоторые механизмы их развития
1.9 GPR119 как перспективная мишень для создания новых гипогликемических лекарственных средств
1.9.1 Рецептор GPR119
Более десятилетия назад исследователи обратили внимание на группу специфических рецепторов, локализованных, в основном, на β-клетках поджелудочной железы и энтероэндокринных клетках кишечника. Их активация связана с G-белком. Долгое время данные рецепторы были орфанными. В дальнейшем было установдено, что они способны активироваться жирными кислотами, их производными, а также некоторыми другими компонентами пищи, при их стимуляции наблюдалось повышение секреции инкретинов и инсулина, а поиск их агонистов стал перспективным подходом в создании регуляторов углеводного обмена [Fredriksson R., 2003].
Рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), представляют собой одно из самых обширных семейств эукариотических трансмембранных белков.
Данные рецепторы имеют общую структуру, состоящую из одного полипептида с внеклеточным N-концом, внутриклеточным С-терминалом и семью гидрофобными трансмембранными доменами (ТМ1-ТМ7),
связанными с тремя вне- (ECL1-ECL3) и тремя внутриклеточными петлями
(ICL1-ICL3). У человека выявлено около 800 рецепторов семейства GPCR1.
Эти рецепторы принято подразделять на основе гомологии их аминокислотной последовательности на: родопсин-подобные (класс A),
семейство секретина (класс B), метаботропные глутаматные (класс C),
феромоны спаривания грибков (класс D), цАМФ-зависимые рецепторы нитчатых грибов вида Dictyostelium discoideum (класс Е) и являющиеся участниками сигналинга ряда специфических биохимических путей (класс
F). Первый класс, в свою очередь, некоторыми авторами [Bakir B., 2006; Horn F., 2003] подразделяется на семейства родопсина, пептидов и аминов.
70
Альтернативная классификация GRAFS, названная так исходя из заглавных букв каждого семейства, делит рецепторы GPCR позвоночных на 5
семейств: глутаматов (Glutamate family), Родопсина (Rhodopsin family), «Сцепленное» семейство (Adhesion family), Frizzled («скрученное») и
секретинов (Secretin family) [Alexander S., 2015; Isberg V., 2016].
Рецептор GPR119 был открыт Робертом Фредрикссоном с соавторами в
1999 году в рамках Проекта Геном Человека [Fredriksson R., 2003] и был классифицирован как принадлежащий к классу A (родопсин подобных),
представляя собой 7 трансмембранных доменов из 335 аминокислот с суммарной молекулярной массой 36,889 кДа. Гомологи рецептора найдены у многих позвоночных животных, включая крыс, мышей, хомяков, приматов,
собак и свиней [Fredriksson R., 2003; Takeda S., 2002.]. Рецептор GPR119
гомологически схож с аденозиновыми (А1, А2) и каннабиоидными [Costanzi S., 2008].
У человека GPR119 выявлен в поджелудочной железе – в клетках островков Лангерганса, кишечнике и печени новорожденных, у грызунов экспрессия представлена шире, в том числе в головном мозге [Chu Z.L., 2007; Overton H.A., 2006, 2008]. В ЖКТ иммунопозитивный в отношении GPR119
материал был обнаружен на ворсинках тонкого кишечника, где он ко-
локализован с глюкагон-подобным пептидом-1 в проглюкагон позитивных клетках. Этот рецептор был обнаружен в β-клеточных линиях NIT-1, MIN6, RIN5, HIT-T15 и линиях L-клеток: FRIC, mGLUTag, hNCI-H716 [Godlewski G., 2009]. Экспрессия GPR119 наблюдается и на α-клетках поджелудочной железы мыши и α-TC-глюкагономы [Odori S., 2013].
При активации GPR119 повышается секреция инкретинов, которые дополнительно стимулируют выработку инсулина и обеспечивают состояние постпрандиальной нормогликемии. Кроме того, инкретины защищают β-
клетки от апоптоза и увеличивают их пролиферацию [Gao J., 2011]. Такой двойной механизм действия предполагает, что активация GPR119 может улучшать гликемический контроль без риска гипогликемии. Исходя из этого,