Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Зарегистрируйтесь на нашем сервере и Вы сможете писать комментарии к сообщениям Обратите внимание!
 
  Наука >> Медицина >> Патологическая биохимия | Обзорные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

Популярные статьиОсновные направления развития современных биотехнологий.

Препараты микробного происхождения для лечения атеросклероза

Бибикова М.В., Бондарева Н.С.

Государственный научный центр по антибиотикам, Москва

В начало...


Атеросклероз лежит в основе многих сердечно-сосудистых заболеваний, характеризующихся высоким уровнем смертности. В связи с этим Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) постоянно привлекает внимание мировой общественности и специалистов к необходимости расширения исследований в этой области, а в 1995 году она была объявлена приоритетной областью медицины в США.

Атеросклероз является сложным заболеванием, вызванным целым рядом различных нарушений в организме. Значительная роль в патогенезе атеросклероза принадлежит нарушениям обмена холестерина.

Сложный процесс биосинтеза холестерина в организме можно разделить на 3 основные стадии:

1) биосинтез мевалоновой кислоты, ключевым ферментом которого является бета-гидрокси-метилглутарил-КоА-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза, КФ 1.1.1.34);

2) образование сквалена в результате конденсации 2 молекул фарнезил-РР при участии скваленсинтазы (КФ 2.5.1.21);

3) окислительная циклизация сквалена, ведущая к образованию холестерина, осуществляется при участии фермента 2,3-оксидоскваленциклазы (КФ 1.99.1.13).

Холестерин как эндогенный, образованный в результате биосинтеза в печени, так и экзогенный, поступающий с пищей из тонкого кишечника, транспортируется в кровяное русло и ткани в виде липопротеидов. ЛПНП транспортируют холестерин к различным органам, в том числе и к стенкам артерий, где происходит захват ЛП специфическими рецепторами. Холестерин входит в состав клеточных мембран и миелиновых оболочек, он необходим для поддержания формы клеток, вместе с фосфолипидами обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и регулирует активность мембраносвязанных ферментов.

Избыточный холестерин в клетке превращается под действием ацил-КоА-холестерол-ацилтрансферазы (АХАТ, КФ 2.3.1.26) в эфиры, являющиеся его запасной формой. Гидролиз до свободного холестерина осуществляется холестеролэстеразой (КФ 3.1.1.13). Обратный транспорт избыточного холестерина, в том числе из стенок артерий, происходит в основном в комплексе с ЛПВП. В кровяном русле холестерин также может этерифицироваться под действием холестерол-лецитин-ацилтрансферазы (КФ 2.3.1.43).

В кровяном русле ЛПНП могут окисляться, приобретая атерогенные свойства. Окисленные ЛПНП активно захватываются макрофагами, в результате чего последние трансформируются в обогащенные эфирами холестерина пенистые клетки - очаги мягких бляшек [1, 2].

Контроль за обменом холестерина возможен как на уровне биосинтеза, так и метаболизма в организме.

Ряд препаратов для лечения и профилактики атеросклероза известен и используется давно. Это соединения общего гиполипидемического действия различной химической природы и механизма действия: мисклерон, полиспонин, линетол, арахиден, метионин, эстрон, холестирамин и др.

Препараты, ингибирующие начальные стадии синтеза холестерина

Первыми препаратами, полученными микробиологическим синтезом и обладающими высокой избирательностью в подавлении ранних стадий синтеза холестерина, были описанные в 80-х годах ингибиторы фермента ГМГ-КоА-редуктазы: компактин и мевинолин.

Компактин был впервые выделен из Penicillium brevicompactum [3] как антигрибной метаболит. Примерно в то же время появилось сообщение о выделении компактина как холестеринснижающего соединения из Penicillium citrinum, а затем соединения аналогичного действия - моноколина из Monascus ruber [4-6]. Независимо от этих авторов Alberts-Schonberg c соавт. выделили из Aspergillus terreus соединение, названное мевинолином, подавляющее синтез мевалоновой кислоты [7]. Активным центром ингибиторов является лактонная часть молекулы. Большое значение для проявления активности имеет метильная группа при С-3. Мевинолин, являющийся метильным производным компактина, и родственные ему соединения вдвое превышают по ингибирующей активности соединения группы компактина. Препараты группы компактин-мевинолин, проявляя высокую активность в отношении ГМГ-КоА-редуктазы, не влияют на другие стадии биосинтеза холестерина.

В эксперименте на гепатоцитах крыс авторы регистрировали подавление синтеза холестерина компактином и мевинолином на 30-50%. Токсичность препаратов для мышей при приеме рer os составляла 1-2 мг/кг.

В настоящее время мевинолин, известный под названием ловастатин, применяется в клинике. Результаты применения ловастатина широко отражены в литературе. Считается, что применение ловастатина на фоне безжировой диеты позволяет снизить высокий уровень холестерина в крови пациентов на 20-30% в течение месяца. Однако прекращение приема лекарств и соблюдения диеты может вызвать подъем уровня холестерина даже выше исходного. Таким образом, данное средство лечения - пожизненное [8, 9].

Успешное применение ловастатина в клинике способствовало проведению дальнейших поисков ингибиторов фермента ГМГ-КоА-редуктазы. Получены аналоги ловастатина - правастатин, симвастатин и флувастатин, проявляющие более высокую активность. В целом весь этот класс соединений получил название статинов. Статины все более широко применяются в клинике, однако к настоящему времени все еще отрабатываются более рациональные схемы лечения и изучаются особенности комбинаций статинов с другими препаратами [10-13]. Показано, что статины хотя и ингибируют синтез холестерина в организме, в тонком кишечнике эти препараты стимулируют всасывание холестерина эпителиальными клетками [14].

Следует отметить, что у статинов выявлено выраженное противоопухолевое действие [15]. Ловастатин ингибирует синтез ДНК, проявляет антипролиферативную активность, блокирует митоз в фазе G-1, проявляет антимитотическую активность [16]. Отмечены морфологические изменения раковых клеток, вызванные ловастатином, усиление фототоксического эффекта фотофрина при воздействии на раковые клетки, отмечено преодоление радиоустойчивости остеосаркомы [17, 18].

Таким образом, поиск ингибиторов фермента ГМГ-КоА-редуктазы - это и метод изыскания новых противоопухолевых препаратов.

Препараты, ингибирующие стадию синтеза сквалена

Вторым ключевым этапом в биосинтезе холестерина является образование фарнезилпирофосфата и конденсация его двух молекул до сквалена под действием скваленсинтазы. Фарнезилпирофосфат служит также отправной точкой в биосинтезе различных соединений: долихола, гема А, убихинона и фарнезилированных белков [19, 20]. Для поиска ингибиторов скваленсинтазы используют модельные ферментные системы: гомогенаты печени крыс, содержащие 6 ферментов, участвующих в биосинтезе холестерина, экстракты из гриба Candida albicans, содержащие микросомальную скваленсинтазу, а также монослойную культуру клеток Нер G2, содержащую микросомальную скваленсинтазу. Ферментативную реакцию определяют по включению метки из (5- 3Н)мевалоната или (4-14С)фарнезилпирофосфата в сквален. Подавление синтеза сквалена сопровождается аккумуляцией метки в фарнезилпирофосфате, фарнезоле и органических кислотах.

В настоящее время описано несколько групп соединений, обладающих ингибиторным действием в отношении скваленсинтазы. Все они выделены из различных грибов.

Сарагосовые кислоты продуцируются различными грибами: Sporormia intermedia, Leptodontidium elatius , Аmauroascus niger и другие [21, 22]. Ряд грибов рода Phoma продуцируют сквалестатины, которые представляют собой сарагосовую кислоту А (сквалестатин 1) и ее производные - дез-4-ацил- и дез-6-ацил-сарагосовые кислоты [23, 24]. Эти соединения являются новыми трикарбоновыми кислотами, ингибиторные свойства которых определяются их структурной аналогией с прескваленпирофосфатом, продуктом первой стадии конденсации 2 молекул фарнезилпирофосфата [25]. Проводятся работы по получению производных сарагосовых кислот методами биотрансформации [26] (рис. 1).

Рис. 1. Структура сквалестатинов и продуктов их биотрансформации: 1 - сарагосовая кислота, 2-6 - производные сарагосовой кислоты, 7 - фарнезил.

В качестве ингибиторов скваленсинтазы были описаны также хетомелиевые кислоты А и В, продуцируемые грибом Chaetomeolla acutiseta, фузидиенол, образуемый грибом Fusarium griseum, новое семейство аминокислот, содержащих алкилцитраты, виридиофунгины, продуцируемые Trichoderma viride и неидентифицированным стерильным грибом [27].

Наиболее активными ингибиторами скваленсинтазы являются сарагосовые кислоты, действующие в пикомолярных концентрациях. Наиболее слабыми ингибиторами являются виридиофунгины. Сарагосовые кислоты ингибируют скваленсинтазу конкурентно и необратимо [28]. Важным моментом является отсутствие компенсаторного увеличения активности ГМГ-КоА-редуктазы [29].

Представляет несомненный интерес то, что эти соединения ингибируют также фарнезилпротеинтрансферазу (ФПТ), катализирующую перенос фарнезильного остатка на белки. Специфическими ингибиторами ФПТ являются хетомелиевые кислоты, виридиофунгины и фузидиенол. Ингибиторы ФПТ, подавляя образование фарнезилированных Ras белков, также могут действовать как потенциальные противоопухолевые препараты [30, 31].

В литературе имеются сообщения о препаратах, ингибирующих другие ферменты синтеза холестерина: 14-альфа-метил-деметилазу, дельта-24-редуктазу, 2,3-оксидоскваленциклазу. Это новые препараты SSF-109, AMO-1618, бета-лактоны L-659, L-699 и другие [32]. При поиске ингибиторов глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы была отобрана конингиевая кислота, продуцируемая Trichoderma koningii, активно подавляющая синтез холестерина в ферментативной системе из печени крыс [33].

Препараты, ингибирующие этерификацию холестерина

В настоящее время считается, что одной из наиболее перспективных мишеней подавления развития гиперхолестеринемии является фермент ацил-КоА-холестерол-ацил-трансфераза. АХАТ катализирует внутриклеточную этерификацию холестерина и играет важную роль в регулировании содержания внутриклеточного свободного холестерина, в адсорбции холестерина в кишечнике, в образовании липопротеидов в печени. Показано как в клиническом, так и экспериментальном атеросклерозе поглощение эфиров холестерина, получаемых с участием АХАТ, при образовании мягких бляшек [34]. В последние годы большое число публикаций было посвящено описанию новых ингибиторов АХАТ.

Наряду с получением химических ингибиторов АХАТ: амидов жирных кислот, производных мочевины, производных трифенилимидазола, ведется большой объем работ по поиску природных ингибиторов АХАТ из различных мицелиальных грибов.

В 1992 г. появились сообщения о наличии ингибиторной активности в отношении АХАТ у циклодепсипептидных антибиотиков [35], у глиопренинов, образуемых грибом Gliocladium sp. FO-1513 [36]. Многие грибы образуют различные индолотерпендолы, подразделенные в настоящее время на три группы: нолминины, эминдолы, паспалины (альфатрем, паксилин, паспалинин, терпендолы). Некоторые из описанных ингибиторов относятся к микотоксинам, имеющим стероидоподобную структуру и ингибирующим АХАТ конкурентно.

При поиске ингибиторов АХАТ был выделен гриб Albophoma yamanashiensis, в культуральной жидкости которого синтезируется большое число индолотерпендолов: паспалин, эминдол, терпендолы А, В, С, D [37] (рис. 2). В дальнейшем было выделено дополнительно еще 8 терпендолов E-L. Наибольшей активностью по ингибированию АХАТ в микросомах печени крысы обладали терпендолы С и D, что возможно связано с особенностями структуры - наличие неэпоскидированного пренильного остатка, связанного через кислородный атом с дитерпеновой частью молекулы. Паспалин, паспалинин и паксиллин, имеющие ОН-группу при С-13 дитерпеновой части молекулы, проявляют тремогенные свойства. Предполагают, что для проявления ингибиторной активности в отношении АХАТ необходимо присутствие в положении С-27 О-пренильного остатка. Все терпендолы содержат дитерпеновую и индольную части в молекуле [38]. Терпендолы не проявляют ни антибиотической, ни антивирусной активности, обладают низкой токсичностью (более 100 мг/кг при парентеральном введении у мышей). Таким образом, грибные тремогенные токсины, видимо, являются регуляторами стероидного синтеза у грибных культур и, возможно, найдут применение в клинике для лечения гиперхолестеринемии.

Рис. 2. Структура терпендолов А, В, С и D, паспалина и эминдола SB.

Из культуральной жидкости Penicillium multicolor PO-3216 были выделены изохромофилоны (рис. 3), представленные шестью близкими соединениями [39]. Изохромофилоны проявляют умеренную активность в подавлении АХАТ, наибольшей ингибирующей активностью обладают изохромофилоны 4 и 6 (IC50 составляет 50 мкМ). Соединение 6 также ингибирует активность белка, переносящего эфир холестерина. Соединения 3, 5 и 6 обладают умеренной активностью в отношении S.aureus 209P, Bacteroides fragilis ATCC 3745, Pyricularia oryzae KF 180, а также проявляют цитотоксическую активность в отношении клеток меланомы В-16 [40].

Рис. 3. Структура изохромофилонов.

Важно, что изохромофилоны 1 и 2, и в несколько меньшей степени 3-6, ингибируют высоко специфичное связывание белка оболочки gp 120 ВИЧ с молекулой CD4 на поверхности чувствительных клеток [41].

Таким образом, как и в случае ингибиторов ГМГ-КоА-редуктазы, ингибиторы АХАТ - это биологически активные соединения различных типов действия.

Далее...


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования