научная статья по теме БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАЛЬЦИТОНИНА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ Биология

Текст научной статьи на тему «БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАЛЬЦИТОНИНА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ»

УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2011, том 41, № 4, с. 83-89

УДК 616.72-002-022.6-611.728.3-363.92-08

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАЛЬЦИТОНИНА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

© 2011 г. С. В. Белова

ФГУ "Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии ", Саратов

В обзоре приведены литературные данные по состоянию вопроса о биологической роли и функциональных особенностях кальцитонина в организме человека и животных. Кратко обозначены собственные результаты по изучению локального воздействия кальцитонина лосося (препарат "миакальцик") на развитие воспалительно-деструктивных процессов в суставных структурах пораженных коленных суставов кроликов с экспериментальным ревматоидным артритом.

Ключевые слова: кальцитонин, воспалительно-деструктивные процессы, составные структуры.

Кальциотропный тиреоидный гормон - кальцитонин (КТ) был открыт канадским ученым Гарольдом Коппом в 1961 г. [24, 25]. В своих экспериментальных исследованиях на собаках он обнаружил вещество с гипокальциемическими свойствами, которое при перфузии щитовидной железы и паращитовидных желез кровью, насыщенной кальцием, резко снижало его уровень. В дальнейшем автор обозначил это вещество как "кальцитонин" (КТ) и установил, что его секреция осуществляется преимущественно парафол-ликулярными или С-клетками щитовидной железы у млекопитающих и человека. В небольших количествах КТ образуется и в С-клетках гипо-физарной области головного мозга и нейроэндок-ринных клетках, которые имеют место в разных тканях организма, например, желудочно-кишечном тракте, легких и др. [14].

КТ представляет собой полипептидный гормон с молекулярной массой 3500-4000 [14], состоящий из 32 линейно расположенных аминокислот (рисунок). В его структуре имеются дисульфидная связь между остатками цистеина в положении 1-7 с кольцевым фрагментом из семи аминокислот в К-концевой части молекулы, а также аминогруппа (КИ2) на С-конце, присоединенная к пролину.

В организме человека и животных КТ выполняет ряд важных физиологических функций по регуляции метаболизма кальция, предотвращая, подобно 1,25-дигидроксихолекальциферолу и паратиреоидному гормону, развитие гиперкаль-циемии и повреждение скелета во время роста, беременности и лактации; снижает скорость костной резорбции путем взаимодействия со специфическими рецепторами остеокластов, снижая их активность, подвижность и складчатость гофри-

рованного края, а также способствует формированию новой кости, а также КТ является одним из естественных механизмов защиты клапанов и сосудистой стенки от кальцификации и развития атеросклеротических поражений. Плюс к этому гормон регулирует экскрецию воды и электролитов, а также оказывает влияние на секрецию гормона роста и пролактина, на регуляцию аппетита и работу эндокринных желез [14]. Выявлена его способность стимулировать образование кости in vitro за счет действия на остеобласты [17]. Гормон также контролирует синтез белкового мат-рикса кости, подавляет распад коллагена [13].

Присутствие КТ было обнаружено у 15 видов организмов. Его свойства и функции изучались у человека [14], обезьян [18], крыс [20, 21], рыб [47], птиц [14], амфибий [14], у примитивных организмов, в том числе одноклеточных (Aspergillus fumigatus, Escherchia coli, Candida albicans) [43]. Эти сведения позволяют говорить о возникновении кальцийрегулирующих механизмов уже на ранних ступенях развития [14].

Все кальцитонины объединяет сходство пяти из девяти аминоконцевых кислотных остатков, определяющих их биологическую активность, которая, что интересно, у немлекопитающих значительно выше, чем у млекопитающих. Наиболее высокой гипокальциемическая активность оказалась у КТ лосося, превышающая активность КТ человека или КТ свиньи в 20-40 раз, благодаря чему он оказался более перспективным, чем другие кальцитонины в плане практического применения.

КТ лосося был выделен из желез лосося учеными из Канады [45]. Механизм действия КТ лосося оказался сходен с таковым человека. Как и другие

83

6*

Н-Су8-8ет-А8п-Ьеи-8ет- Ткт-Су$-Уа1-Ьеи-01и-Ьу$-

Ьеи-Зег-01п-01и-Ьеи-Н18-Ьу8-Ьеи-01п-Ткг-Туг-Рго-

Aтg-Thт-Asn-Thт-Gly-Seт-Gly-Thт-Pтo-NH2

Первичная структура кальцитонина лосося

гормоны, регулирующие метаболизм кальция, КТ лосося поддерживает его физиологический уровень. Секреция КТ зависит от содержания ионизированного кальция в крови, который отражает состояние метаболизма костной ткани и поступление его в организм с пищей, что является основным фактором физиологической регуляции образования КТ. Выработка КТ также зависит и от возраста. Наивысший его уровень отмечается у новорожденных, у женщин во время беременности и лактации, когда содержание всех кальци-отропных гормонов повышено, что обеспечивает поддержание физиологического уровня параметров кальциевого гомеостаза [14]. Также имеются сведения о половой зависимости выработки КТ, который у женщин в 1,5-2 раза ниже, чем у мужчин, поэтому не исключено стимулирующее действие половых гормонов на его образование, причем эта разница становится более выраженной у женщин в постменопаузе по сравнению с мужчинами того же возраста [14]. Изменение содержания КТ в крови может зависеть от циркадных ритмов, времени года, от состояния организма и др.

Таким образом, главная биологическая роль КТ заключается в подавлении костной резорбции за счет его свойства тормозить превращение пре-остеокластов в зрелые остеокласты. КТ, взаимодействуя со специфическими рецепторами на поверхности этих клеток, нарушает их внутреннюю структуру, что оказывает тормозящее влияние на их цитоплазматические функции (эндоцитоз, эн-зиматический экзоцитоз) [14], вызывает значительное угнетение их активности и способности перемещаться в места резорбции, а также уменьшает количество работающих клеток в очаге ре-моделирования [26].

Биологические свойства и функции КТ обусловливают его терапевтическую ценность как лекарственного средства [22].

В качестве лекарственного средства КТ применяется уже более 30 лет. В настоящее время в медицинской практике используются фармакологические препараты на основе синтетических кальцитонинов человека и лосося, природного КТ свиньи (кальцитрин), а также синтетического аналога КТ угря. Следует подчеркнуть, что, имея сходные биологические и фармакологические свойства, препараты разных видов КТ различаются как по активности, так и по фармакокине-тическим параметрам.

Синтетический аналог КТ лосося был получен Гутманом с коллегами в лаборатории фирмы "Сандос" в Швейцарии и получил коммерческое : название "миакальцик" "М1аса1с1с" [33].

Как лекарственный препарат КТ "миакаль-цик" уменьшает повышенную резорбцию кости при различных заболеваниях, сопровождающихся снижением эндогенной секреции этого гормона и усиленным метаболизмом костной ткани или остеопорозом, развитие которого непосредственно связано с нарушением одного из значимых физиологических процессов организма человека -ремоделированием костной ткани. [ Положительное влияние КТ - "миакальцика" , на метаболизм костной ткани представлено в различных экспериментальных работах.

Было изучено тормозящее действие КТ на образование остеокластов на макрофагах костного мозга и гематоэтинпоэтических клетках селезенки мышей [31].

Положительное действие КТ на образование костной мозоли у крыс было показано в экспериментальном исследовании, где хирургическим путем моделировался поперечный среднедиафи-зарный перелом правой большеберцовой кости у крыс-самцов. Формирование и заживление кости в месте перелома были определены рентгенографическим и гистоморфологическими исследованиями, а также биомеханическими тестами. В результате было установлено, что внутримышечное введение КТ улучшает биомеханические параметры костной ткани, позволяя в более ран-[ ние сроки удалять имплантаты и улучшать прочность и качество образующейся мозоли [20].

Антирезорбтивный эффект КТ исследовался на экспериментальных моделях остеопороза, созданного с помощью операции овариэктомии.

Так, исследования по изучению действия КТ лосося на процесс заживления переломов боль-шеберцовой кости у взрослых самок крыс линии ! "Wistar" с овариоэктомией, при сравнении с нормальными крысами, которым вводился физиоло-: гический раствор, демонстрировали существенно > более высокие показатели минеральной плотности опытной большеберцовой кости через 8 недель , после перелома (р < 0,05), более выраженные мозолистые образования, более короткое время заживления перелома и более быструю нормализацию микроструктуры трабекул кости. При этом КТ лосося не только повышал минеральную

плотность в костях конечностей, осложненных остеопорозом, но и улучшал биомеханические свойства кости, а также содействовал процессу сращения перелома [40].

Аналогичный эксперимент на крысах-самках, подвергнутых операции овариэктомии, демонстрировал положительное действие внутримышечно вводимого синтетического КТ на регенерацию дефекта кости в нижней челюсти животных, созданного хирургическим путем [16].

В другом эксперименте на крысах-самках с овариэктомией показан эффект орального действия КТ на деградацию коллагена типа II и на соответствующую структурную дезинтеграцию суставного хряща, вызванных дефицитом эстрогена. Данное исследование доказывало возможность применения КТ у женщин после менопаузы с целью предохранения суставного хряща [51].

Современные данные показывают, что КТ воздействует как на остеокласты, так и на хондроци-ты [38]. На основании проведенных экспериментальных исследований, клинических протоколов, а также материалов конференций Международного общества исследований остеоартрита, проходивших с 2000 по 2006 г., сделано заключение о позитивном действии КТ на состояние костной ткани, а также представлено его прямое анаболическое действие на хондроциты, выражавшееся в повышенном синтезе гликозаминогликанов, показано его тормозящее действие на деградацию хрящевой ткани [38].

Хондропротекторный эффект КТ - "миакальци-ка" был показан на экспериментальных моделях остеоартрита как самой распространенной формы дегенеративных заболеваний. Остеоартрит -комплексно

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»