ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.115.3:612.115.064
ШВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РЕГУЛЯТОРНОЙ РОЛИ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА ПРИ РАЗВИТИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА © 2013 г. Л. А. Ляпина*, Н. Ф. Мясоедов**, М. Е. Григорьева*, Т. А. Шубина*, Л. А. Андреева**
* Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический ф-т, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, корп. 12 ** Институт молекулярной генетики РАН, 123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 2
E-mail: lyapinal@mail.ru Поступила в редакцию 29.06.2011 г.
Представлены экспериментальные данные изучения терапевтического и профилактического анти-диабетогенного эффекта ди-, три- и 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. Сформулирована 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 глипроли-нового 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 обусло-вловливается их способностью усиливать антико-агулянтные, фибринолитические, антифибрин-стабилизирующие 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 тромбообра-
зования (Кудряшов, 1993). Инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) обычно сопровождается угнетением функциональной активности проти-восвертывающей системы (ПСС), т.е. ее антикоа-гулянтного, фибринолитического и антитромбо-цитарного 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 регулятор-ные пептиды препятствуют процессам фибрино-и тромбообразования, а также агрегации тромбоцитов, т.е. оказывают корригирующее действие на функциональное состояние системы гемостаза, приводя ее к физиологической норме (Пасто-рова 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 etal., 2003).
Описана физиологическая роль аргининсо-держащих пептидов: RGD-содержащих, киотор-фина, тафцина, которые также приводят к антит-ромбоцитарному 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 инги-бирование свертывания, активация фибриноли-за, повышение антитромбоцитарной активности, улучшение реологических свойств крови, нормализация уровня сахара в крови (Баркаган, Мамот, 2001; Brunini et al., 2007), нейтрализация свободных радикалов (McConeH, 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 са-
харным диабетом, так как оказывает антиокси-дантное 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 (Балабол-кин 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 регу-ляторных пептидов класса глипролинов в процессах гемостаза при развитии гипергликемиче-ских 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 глипроли-нового 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 (PRG), 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, PRG, 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 экспериментальных ИЗСД и ИНЗСД. Использовался наиболее эффективный и неинва-зивный способ применения в организме регуля-торных 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 ал-локсана).
Стойкую гипергликемию, подобную развитию ИНЗСД, моделировали пероральным введением глюкозы животным в течение длительного времени. Эксперименты проводили следующим образом: сначала в организм крыс перорально вводили
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.