Оригинальный дипептидный миметик NGF, селективно активирующий путь PI3K/Akt, повышает выживаемость панкреатических β-клеток на модели диабета

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ В поиске новых способов лечения диабета внимание исследователей привлекает сходство нейрохими ческих механизмов регуляции функций нейронов и β-клеток поджелудочной железы. К признакам этого сходства относятся общие рецепторы, в част ности рецепторы ГАМК [1], серотонина [2], глута мата [3], одинаковые ферменты, например, киназа 3 гликогенсинтазы (GSK-3) [4] и факторы транс крипции, в частности HIF [5, 6]. Дополнительным аргументом в пользу сходства нейронов и β-клеток может служить тот факт, что в процессе развития у β-клеток образуются нейроноподобные отростки [7], а нейроны в развивающемся мозге содержат ин сулин - гормон β-клеток поджелудочной железы, глюкагон - гормон α-клеток поджелудочной железы и грелин - гормон, выделяемый клетками желудоч но-кишечного тракта [8]. На сходство механизмов регуляции функций нейронов и β-клеток указывает участие нейротро фических факторов - NGF [7] и BDNF [9] в их росте и дифференцировке. Наряду с нарушением фол динга белков (β-амилоида в нейронах, амилоидного полипептида в островках поджелудочной железы), развитием окислительного стресса и инсулинорези стентностью [10] общими для болезни Альцгеймера (БА) и сахарного диабета типа 2 (CД2) являются на рушения функции нейротрофинов [11]. Установлено, что β-клетки поджелудочной желе зы секретируют биологически активный NGF, при чем его секреция усиливается под влиянием глюко зы. Даже в условиях кратковременного воздействия NGF резко возрастает стимулируемая глюкозой се креция инсулина. В присутствии моноклональных антител к NGF секреция инсулина снижается [12]. Наряду с этим усиление секреции инсулина блоки рует соединение К252а - специфический ингибитор TrkA [13]. Важно подчеркнуть, что рецепторы TrkA выявлены только в β-клетках, но не в α-клетках под желудочной железы [14]. Используя первичную культуру панкреатических островков человека, Pierucci и соавт. [15] не только подтвердили, что в них, как и в β-клетках крысы, экспрессируется NGF, но также показали, что ней трализация эффекта этого нейротрофина моно клональными антителами к NGF усиливает апоп тоз β-клеток. Установлено, что усиление апоптоза β-клеток в условиях дефицита NGF связано со сни жением активности PI3K/Akt - одного из основных сигнальных путей TrkA [15]. Попытки создания лекарственных средств, эф фективных, в частности, при нейродегенеративных заболеваниях, не прекращаются с момента обнару жения NGF [16]. Однако фармакокинетические огра ничения, обусловленные свойствами полноразмерной молекулы NGF, такими, как низкая биологическая устойчивость, неспособность при системном введе нии проникать через биологические барьеры и нали чие побочных эффектов, сделали невозможным ис пользование NGF с целью заместительной терапии. Несколько фирм и лабораторий ведут поиск миме тиков нейротрофинов [17], однако сообщений о най денных NGF-миметиках с удовлетворительными фармакокинетическими свойствами до настоящего времени не поступало. В отделе химии лекарственных средств НИИ фар макологии имени В.В. Закусова сформулирована ра бочая гипотеза, согласно которой отдельные струк туры нейротрофинов при взаимодействии с одним и тем же рецептором могут активировать разные сигнальные пути, вызывая различные эффекты ней ротрофинов [18]. Эта гипотеза легла в основу ново го направления фармакологических исследований по созданию эффективных низкомолекулярных ми метиков нейротрофинов, свободных от их побочных действий. В рамках предложенной гипотезы на ос нове структуры Asp93-Glu94-Lys95-Gln96 β-изгиба 4-й петли NGF, который наиболее экспонирован на ружу и за счет этого может играть основную роль во взаимодействии NGF с рецептором, сконструи рован дипептидный миметик, получивший рабочий шифр «ГК-2» (Патент РФ № 2410392, 2010; Патент US 9,683,014 B2, 2017; Патент CN 102365294 B, 2016) [19]. В соединении сохранен центральный дипептид ный фрагмент Glu94-Lys95, который, согласно стере охимическим принципам, может наиболее глубоко проникать в зону связывания рецептора и наиболее полно распознаваться им. Периферийный Asp93 за менен его биоизостером, остатком янтарной кислоты, а аминокислотный остаток Gln96 замещен амидной группой. Целью указанных замен была стабилиза ция конформации β-изгиба и увеличение устойчи вости соединения к действию пептидаз. NGF пред ставляет собой гомодимер, поэтому с помощью связывания двух миметиков β-изгиба гексамети лендиаминовым спейсером был получен димерный дипептид гексаметилендиамид бис(моносукцинил глутамил-лизина). Известно, что NGF реализует свои основные эф фекты, взаимодействуя с рецепторной тирозинки назой TrkA, при этом проведение сигнала при акти вации TrkA осуществляется в основном c участием фосфатидилинозит-3-киназного (PI3K/Akt) и мито ген-активируемого протеинкиназного (MAPK/Erk) сигнальных путей, с первым из которых связана ре гуляция выживаемости [20], а со вторым - преиму щественно морфологическая дифференцировка. Нейропротективная активность ГК-2 in vitro изу чена как на иммортализованных, так и на первичных клеточных культурах. Показано, что ГК-2 в микро наномолярных концентрациях повышает выживае мость клеток, нарушенную воздействием пероксида водорода, глутаминовой кислоты, 1-метил-4-фенил- 1,2,3,6-тетрагидропиридином (МФТП) [21]. С исполь зованием вестерн-блот-анализа с антителами к фос форилированным и нефосфорилированным формам киназ Akt и Erk на клетках линии НТ-22 показано, что активация Akt после внесения ГК-2 происходит в те же самые временные промежутки, что и пол норазмерного NGF (через 15, 30, 60 и 180 мин). При этом в аналогичных условиях ГК-2, в отличие от NGF, не вызывал увеличения фосфорилиро вания киназ Erk. Для уточнения роли различных сигнальных путей в нейропротективной активно сти ГК-2 изучено влияние селективных ингибито ров фосфатидилинозит-3-киназы и MAPК-киназы, LY294002 и PD98059 соответственно. Инкубация кле ток линии HT-22 с LY294002 (100 мкM) или PD98059 (50 мкM) показала, что нейропротективные эффек ты как NGF, так и ГК-2 полностью блокируются соединением LY294002, но не PD98059. Эти данные свидетельствуют о том, что реализация нейропро тективных эффектов ГК-2 связана с активацией PI3K/Akt-пути при отсутствии влияния на сигналь ный путь MAPK/Erk [22]. Убедительные доказательства нейропротек тивных эффектов ГК-2 получены в опытах in vivo. Показана эффективность ГК-2 на различных моде лях болезни Альцгеймера (септо-гиппокампальной перерезки, холинергического дефицита, вызванного длительным введением скополамина, и на модели, индуцированной введением стрептозотоцина (СТЗ) в желудочки мозга [23]), а также фокальной и гло бальной церебральной ишемии [24] и геморрагиче ского инсульта [25]. Исходя из разрабатываемой нами в течение по следних лет концепции целесообразности изучения возможного антидиабетического эффекта веществ с нейропротекторными свойствами [26, 27], соеди нение ГК-2 изучено на стрептозотоциновой модели СД2. Показано, что в условиях системного введения ГК-2 устраняет гипергликемический эффект диабе тогенного токсина (Патент РФ 2613314, 2017) и осла бляет сопутствующие диабету нарушения поведения у мышей [28]. Данная работа проведена с целью установить, бу дет ли миметик NGF - ГК-2, проявляющий выра женную нейропротективную активность, защищать также β-клетки. Представлялось целесообразным сравнить ГК-2 по выраженности цитопротективного эффекта с метформином не только потому, что мет формин является антидиабетическим препаратом первого выбора [29], но и потому, что он, как и ГК-2, активирует сигнальный путь PI3K/Akt [30]. В зада чи исследования входило также сравнение влияния ГК-2 и метформина на такие проявления СД2, как ги пергликемия, потеря веса, полидипсия, полифагия. Представлялось важным установить, в какой сте пени цитопротективный и антигипергликемический эффекты этих веществ коррелируют между собой. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Животные Эксперименты выполнены на взрослых кры сах-самцах линии Wistar с исходной массой тела 250-270 г, полученных из питомника «Столбовая». Животные имели свободный доступ к корму (за ис ключением 16 ч, предшествующих введению СТЗ) и к питьевой воде. Животных содержали в соответ ствии с СП 2.2.1.3218-14 от 29 августа 2014 г. № 51. Проведение экспериментов одобрено Комиссией по биомедицинской этике НИИ фармакологии име ни В.В. Закусова. Вещества В качестве диабетогенного токсина применяли СТЗ (Sigma, США). Использовали миметик NGF ГК-2 и метформин (Сиофор, Berlin-Chemie Menarini, Германия), растворенные в физиологическом рас творе (ФР). Дизайн эксперимента СД2 моделировали путем однократного в/б введения свежеприготовленного раствора СТЗ в дозе 45 мг/кг, растворенного в холодном цитратном буфере (рН 4.5). Выбор этой дозы в качестве моделирующей СД2 свя зан с выявленным ранее снижением уровня инсулина в крови на 48% и сохранением 30% жизнеспособных β-клеток в поджелудочной железе [27]. Содержание глюкозы в крови, взятой из хвостовой вены, опре деляли с помощью прибора One Touch Ultra (США). Первое определение проводили через 72 ч после введения СТЗ. В дальнейший эксперимент включа ли только животных, у которых уровень глюкозы в крови составлял не менее 15 ммоль/л. Эксперимент включал две серии. В первой серии крыс (n = 48) слу чайным образом делили на четыре группы: 1) кры сам группы пассивного контроля (n = 12) в 1-й день эксперимента вводили цитратный буфер однократно в/б, в последующие 28 дней - ФР в объеме 2 мл/кг; 2) крысам группы активного контроля (n = 12) в 1-й день эксперимента вводили СТЗ 45 мг/кг, в последую щие 28 дней - ФР; 3) крысам первой опытной группы (n = 12) однократно вводили СТЗ 45 мг/кг, в последу ющие 28 дней - ГК-2 в/б в дозе 0.5 мг/кг; 4) крысам второй опытной группы (n = 12) после СТЗ вводили ГК-2 перорально в дозе 5 мг/кг в течение 28 дней (де сятикратное увеличение дозы при переходе от в/б к пероральному введению используется для большин ства дипептидных препаратов) [31, 32]. Во второй се рии эксперимента (n = 36) крыс делили на три группы: группа пассивного контроля (n = 12), группа актив ного контроля (n = 12) (дизайн, аналогичный первой серии) и опытная группа (n = 12), которой однократ но вводили СТЗ 45 мг/кг, в последующие 28 дней - метформин, перорально в дозе 300 мг/кг, наиболее часто применяемой в эксперименте. Уровень глюко зы во всех группах обеих серий определяли в 1, 7, 14, 21, 28 дни введения препаратов. Потребление корма и воды измеряли ежедневно, взвешивание - каждые 3 дня. Животных умерщвляли декапитацией, после чего проводили иммуногистохимический анализ островко вого аппарата поджелудочных желез. Подготовка препаратов Извлеченные поджелудочные железы крыс экспе риментальных групп фиксировали в 10% нейтраль ном формалине (рН 7.4) (Sigma, США). Образцы обезвоживали в восходящем ряду спиртов и кси лоле, после чего заливали в парафиновые блоки. Срезы толщиной 5 мкм получали с использовани ем микротома (Micritоme Jung RM2035, Германия). Микропрепараты (по 4-5 срезов на стекло) сушили на сухой бане при температуре 40°С в течение 60 мин. Перед нанесением антител микропрепараты дваж ды депарафинировали в ксилоле и гидратировали в нисходящем ряду спиртов, после чего промывали в фосфатном буфере (PBS, Sigma, США) в течение 10 мин. С целью нейтрализации эндогенных перокси даз микропрепараты в течение 10 мин обрабатывали 3% раствором пероксида водорода. Иммуногистохимическая реакция Для предотвращения неспецифического фонового окрашивания за счет связывания первичных антител с компонентами ткани микропрепараты инкубировали с 10% раствором нормальной козьей сыворотки (Abcam, Великобритания) в течение 1 ч при комнатной темпера туре. Срезы обрабатывали первичными моноклональ ными антителами к инсулину (anti-insulin GP 1:500, Abcam, Великобритания) с разведением в фосфатном буфере. Обработанные микропрепараты оставляли на 24 ч во влажной камере при температуре 2-4°C. Для визуализации результатов иммуногистохи мической реакции микропрепараты инкубировали со вторичными моноклональными антителами, ме ченными пероксидазой (anti-GP Rabbit 1:500, Abcam, Великобритания), в течение 1 ч при комнатной тем пературе с последующим использованием набора реагентов (DAB Vector Peroxidase, США). Готовые микропрепараты вновь обезвоживали в восходящем ряду спиртов и ксилоле и заключали в среду Eukitt (Panreac, Испания). Достоверность результатов ис следования достигалась использованием негативных контролей антигенов и антител. Микроскопический анализ Морфометрическое исследование проводи ли с использованием микроскопа Aristoplan (Leitz, Германия) с цифровой камерой DCM-800 («Микромед», Россия), персонального компьютера и программного обеспечения ScopePhoto при увели чении ×620 (для расчета общей площади микропре паратов) и ×1600 (для расчета площади островков и β-клеток). Рассчитывали долю β-клеток в общей площади среза, количество панкреатических остров ков и средний размер островка. Исходя из опубликованных данных о неоднородно сти реакции панкреатических островков различного размера на повреждающее воздействие СТЗ [33], был проведен дифференцированный анализ островков по площади с определением процентного содержа ния доли островков каждого диапазона размеров (ме нее 500 мкм2, 501-2500 мкм2, 2501-10000 мкм2, более 10001 мкм2) от их общего числа. Статистическая обработка Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Biostat. Характер распреде ления данных определяли по критерию Шапиро- Уилка. В связи с нормальным распределением дан ных статистическую значимость различий между группами оценивали тестом ANOVA. Рассчитывали среднее арифметическое значение M и стандартную ошибку среднего арифметического SEМ. Различие средних показателей считали статистически значи мым при р<0.05. Для сравнительной характеристики динамики и выраженности эффекта препаратов рассчитывали относительный показатель антигипергликемической активности (Аг) по формуле: Аг = [глк (акт. контр.) - глк (в-во)] × 100 % / / [глк (акт. контр.) - глк (пасс. контр.)], где глк (акт. контр.) - уровень глюкозы в плазме кро ви в группе СТЗ и ФР, глк (в-во) - уровень глюко зы в группах СТЗ и ГК-2 или СТЗ и метформин, глк (пасс. контр.) - уровень глюкозы у животных, кото рым вводили ФР. С целью сопоставления выраженности цитопро тективной активности ГК-2 и метформина рассчи тывали относительный показатель (Цпа) по формуле: Цпа = [Цп (акт. контр.) - Цп (в-во)] × 100 % / / [Цп (акт. контр.) - Цп (пасс. контр.)], где Цп (акт. контр.) - % β-клеток в поперечном сре зе поджелудочной железы крыс группы СТЗ и ФР, Цп (в-во) - % β-клеток в поперечном срезе подже лудочной железы крыс группы СТЗ и ГК-2 или СТЗ и метформин, Цп (пасс. контр.) - % β-клеток в попе речном срезе поджелудочной железы крыс, которым вводили ФР. РЕЗУЛЬТАТЫ Как следует из данных, представленных в табл. 1, если в крови животных группы пассивного контро ля уровень глюкозы в течение всего периода наблю дения составлял 5-6 ммоль/л, то у крыс с СД на 7-й день эксперимента он возрастал более чем в 3 раза. В дальнейшем (14, 21, 28 дней) уровень сахара у жи вотных активного контроля оставался стабильно высоким - более 20 ммоль/л. О выраженной деком пенсации СД в группе активного контроля свидетель ствуют также отрицательная динамика массы тела, полифагия и полидипсия. Выявлена выраженная антидиабетическая активность ГК-2. Уже к концу первой недели его введения отмечено значимое сни жение уровня гликемии. Обращает на себя внимание сохранение активности ГК-2 при пероральном вве дении. Метформин также снижал уровень гликемии (табл. 2). Из расчета относительного показателя Аг (табл. 3) следует, что его эффект развивался позд нее, чем у ГК-2, однако на 3-й и 4-й неделе показа тели Аг для метформина были несколько выше, чем у ГК-2. На благоприятный эффект обоих препаратов ука зывают и показатели динамики массы тела. В то вре мя как здоровые крысы за период эксперимента прибавили в массе (+16.2% от исходного показателя), под действием СТЗ отмечено ее значительное сниже ние (-10.3%). Терапия ГК-2 и метформином ослабляла вызванную СТЗ потерю массы (разница между ис ходной и конечной величинами - 1.6 и -0.7% при в/б и пероральном введении соответственно и -1.3% для метформина) (отличия от показателей в актив ном контроле статистически значимы, р<0.01). Антидиабетическая активность ГК-2 подтверж дается снижением полидипсии - важнейшего ин дикатора СД. В то время как у животных активного контроля отмечена выраженная жажда (суточное по требление воды у нелеченных диабетических крыс на 450% больше, чем у здоровых), диабетические жи вотные, получавшие терапию ГК-2, при в/б введении потребляли воды на 62% меньше, при пероральном введении - на 27%, метформином - на 33% меньше, чем животные группы активного контроля (отличия от показателей активного контроля значимы, р<0.01) (рис. 1). ГК-2 и метформин влияли и на полифагию. Если животные группы активного контроля к концу экс перимента потребляли на 18.3% больше корма, чем здоровые, то в группе ГК-2 эта разница составляет 2 и 8.5% (в/б и пероральное введение соответственно) (отличия от показателей активного контроля стати стически значимы, р<0.01). Для метформина эта раз ница менее выражена и составляет 15.0%. Цитопротективную активность обоих соединений оценивали с помощью иммуногистохимического ана лиза, высоко специфичного в отношении β-клеток островков Лангерганса. Результаты морфометриче ского анализа срезов поджелудочной железы при ведены в табл. 4, 5. Полученные данные свидетельствуют об уменьше нии числа островков, а также абсолютного и относи тельного количества β-клеток в группе нелеченных диабетических животных. Для островков крыс этой группы характерно изменение формы и появление дистрофических элементов (рис. 2Б). Введение диа бетическим крысам в течение 28 дней ГК-2 и мет формина приводит к заметному восстановлению доли β-клеток и их морфологических характеристик (рис. 2В, Г, Д). Вычисление показателя относитель ной цитопротективной активности свидетельству ет о несколько более выраженной цитопротектив ной активности ГК-2 по сравнению с метформином: Цп для ГК-2 составил 49.5 при в/б введении и 43.4 при пероральном, а для метформина - 30.3. Представляют интерес результаты дифференци альной оценки площади островков β-клеток (рис. 3). Если в группе здоровых животных преобладали островки крупных размеров (2501-10000 мкм2 и бо лее 10001 мкм2), то у нелеченных диабетических животных число крупных островков резко уменьшалось, а мелких увеличивалось (501-2500 мкм2 и 2501-10000 мкм2). Применение соединения ГК-2 и метформина привело к увеличению доли крупных островков. Площадь β-клеток (% от общей площади панкре атических островков), характеризующая степень повреждения поджелудочной железы при лечении ГК-2 и метформином, коррелирует с уровнем глюко зы в крови (коэффициент корреляции 0.7256 и 0.6629 соответственно) (рис. 4). ОБСУЖДЕНИЕ Важной тенденцией современной диабетологии явля ется поиск путей защиты β-клеток от повреждающе го действия характерных для СД2 метаболических сдвигов: липоглюкозотоксичность, окислительный стресс, алкилирование ДНК, дефицит АТР и снижен ние уровня зрелых нейротрофинов [34, 35]. В своем обзоре «Regulating the beta cell mass as a strategy for type-2 diabetes treatment» L. Song и соавт. [36] пишут о том, что современная антидиабетическая терапия, направленная в основном на повышение секреции инсулина и его эффективности, а также на поглощение глюкозы, является симптоматической. Подчеркивается, что этиотропная (disease-modifying) терапия должна базироваться на применении веществ, которые предотвращают потерю β-клеток, увеличивая их выживаемость и не оказывая токсиче ских эффектов в отношении других органов. Определенное место среди них могла бы занять широкая группа соединений-антиоксидантов, кото рые нейтрализуют свободные радикалы, защищая тем самым β-клетки поджелудочной железы от гибе ли. Однако ряд исследователей предупреждают о за вышенной оценке эффективности антиоксидантов при СД, которые способны лишь поглощать имеющи еся радикалы, но не могут препятствовать образова нию новых [37]. Возможно использование соединений других классов, таких, как ингибиторы гистондеа цетилазы, блокаторы GSK-3β. Однако данные моле кулы участвуют в регуляции множества процессов, поэтому существует вероятность возникновения не желательных реакций, в том числе проонкогенного эффекта. Наиболее убедительные доказательства такого эффекта получены для ингибиторов дипепти дилпептидазы-4 (ДПП-4) [38]. Нейротрофины, известные своей способностью повышать выживаемость за счет ослабления апоп тоза не только в нейрональных, но и в ненейрональ ных системах, могли бы оказаться перспективными средствами при СД2, если бы не их неблагоприят ные фармакокинетические свойства. Разработанный в НИИ фармакологии имени В.В. Закусова ори гинальный подход к созданию системно-активных низкомолекулярных миметиков NGF и BDNF, ли шенных недостатков полноразмерной молекулы, привел к созданию целой серии соединений (Патент РФ № 2410392, 2010; Патент US 9,683,014 B2, 2017; Патент CN 102365294 B, 2016). Одно из них - соеди нение ГК-2 - миметик четвертой петли NGF, широ кий спектр нейропротективных эффектов которого выявлен in vivo и in vitro. С помощью высокочувствительного, селективно го иммуногистохимического анализа нами впервые выявлен цитопротективный эффект соединения ГК-2 в отношении β-клеток поджелудочной желе зы. Если СТЗ в диабетогенной дозе уменьшает число островков Лангерганса, снижает абсолютное и отно сительное количество β-клеток, изменяет их форму и вызывает появление дистрофических элементов, то введение на фоне развитого диабета (гликемия выше 20 ммоль/л) оригинального димерного дипеп тидного миметика NGF, соединения ГК-2, приводит к достоверному ослаблению выраженности ука занных морфологических изменений. С помощью дифференцированного анализа размеров островков показано, что у здоровых животных преобладают большие островки (площадью 2501-10000 мкм2 и бо лее 10001 мкм2), на фоне СТЗ преобладают островки малых размеров (до 500 мкм2), а применение соедине ния ГК-2 способствует увеличению числа островков больших размеров у диабетических крыс. Этот факт интересно сопоставить с представлениями [33], со гласно которым такое увеличение свидетельствует об ослаблении процессов апоптоза. Степень морфоло гических изменений, оцениваемая по относительной площади β-клеток к общей площади панкреатиче ских островков, четко коррелирует с выраженностью антигипергликемического эффекта ГК-2. Неоднократно описано, что с помощью глюкоз ного транспортера GLUT2 СТЗ избирательно нака пливается в β-клетках и вызывает их апоптоз [39, 40]. Апоптоз, возникающий под влиянием СТЗ, об условлен развитием окислительного стресса, а так же сдвигом в соотношении предшественника NGF и его зрелой формы в сторону преобладания первого с характерным проапоптозным эффектом [41]. Ранее было показано, что ГК-2, подобно полноразмерной молекуле NGF, увеличивает выживаемость нейро нальных клеток, подвергнутых действию пероксида водорода, глутаминовой кислоты, МФТП [21]. Наряду с этим было изучено влияние миметиков нейротро финов, действующих на разные трансляционные пути, на проявления СТЗ-диабета. Оказалось, что ан тигипергликемический эффект вызывают только миметики, активирующие путь PI3K/Akt (миметик четвертой петли NGF ГК-2 и миметик первой пет ли BDNF ГСБ-214), тогда как миметик второй петли BDNF, активирующий путь MAPK/Erk (ГТС-201), лишен антигипергликемической активности [42]. Известно, что нарушение функций β-клеток при СД2 обусловлено снижением активности именно пути PI3K/Akt [43], роль которого как фактора, опре деляющего сохранение объема и функции β-клеток, показана in vivo и in vitro [44]. У генетически моди фицированных мышей с дефицитом пути PI3K/Akt развивается тяжелый диабет на фоне усиленного апоптоза β-клеток [45, 46]. Дефицит пути PI3K/Akt, характерный для диабета, воспроизводится на его СТЗ-модели [47]. Важно подчеркнуть, что у трансгенных мышей, сверхэкспрессирующих конститутивно активную форму этого пути, увеличены размер и число пан креатических β-клеток, а также повышена толерант ность к глюкозной нагрузке [48]. Совокупность данных о роли дефицита пути PI3K/ Akt в развитии апоптоза β-клеток при диабете в со четании с данными об участии именно этого пути в реализации антигипергликемического эффекта ГК-2 [42] позволяет предположить, что защитное действие ГК-2 также обусловлено способностью это го миметика NGF активировать указанный путь. Тот факт, что ГК-2 оказывает цитопротективное дей ствие не только в отношении нейронов, как показано ранее [49], но и в отношении β-клеток, является важ ным аргументом в пользу представлений о сходстве механизмов защиты нейронов и β-клеток. Именно в этом состоит фундаментальный аспект нашей ра боты. Способность этого системно-активного мимети ка NGF защищать панкреатические β-клетки имеет научно-практическое значение, поскольку это со единение в настоящее время разрабатывается в ка честве средства для лечения инсультов, а «сосуще ствование» инсульта и диабета хорошо установлено [50]. В случае применения ГК-2 при комбинирован ной сосудистой и диабетической патологии речь мо жет идти о длительном приеме препарата, поэтому важно, что и нейропротективная, и цитопротектив ная активности ГК-2 в отношении панкреатических β-клеток сохраняются в условиях длительного перо рального введения. Метформин - препарат первой линии при СД2, успешно применяется более 50 лет миллионами лю дей во всем мире [51]. Известно, что механизм анти диабетического действия метформина является многокомпонентным [52]. Важнейший фрагмент это го механизма - это, несомненно, активация 5’-АМР активируемой протеинкиназы (AMPK) [53], которая приводит к подавлению экспрессии ключевых фер ментов глюконеогенеза в печени. Под действием мет формина увеличивается утилизация глюкозы мыш цами и усиливается анаэробный гликолиз в тонком кишечнике. Наряду с этим на культуре шванновских клеток показано, что метформин усиливает экспрес сию NGF и BDNF [54]. Установлено, что эффект мет формина блокируется избирательным ингибитором трансляционного пути PI3K/Akt [30]. Сходство одно го из механизмов действия метформина и ГК-2, эф фекты которого также зависят от PI3K/Akt, послу жило основанием для сравнительного изучения их эффектов на СТЗ-модели СД2. Показано, что по вы раженности цитопротективного эффекта в отноше нии β-клеток ГК-2 не только не уступает метфор мину, а даже несколько превосходит его. Высокая активность ГК-2, сопоставимая с активностью мет формина, определяет научно-практический аспект данного исследования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В нашей работе в опытах на крысах не только вос произведен выявленный ранее на мышах анти диабетический эффект оригинального систем но-активного миметика NGF, соединения ГК-2 (гексаметилендиамид бис(N-моносукцинил-L глутамил-L-лизина)) [28], но и впервые на СТЗ модели получено прямое доказательство цитопро тективного действия ГК-2 в отношении β-клеток поджелудочной железы. Цитопротекция β-клеток является новым актуальным направлением, при влекающим внимание исследователей диабета. Поскольку защитный эффект ГК-2 в отношении нейронов, подвергнутых различного рода повреж дающим воздействиям, был описан ранее, полу ченные в настоящей работе данные о снижении СТЗ-индуцированного апоптоза β-клеток на фоне терапии ГК-2 дополнительно подтверждают пра вильность концепции сходства нейрохимиче ских механизмов регуляции функций нейронов и β-клеток поджелудочной железы и механизмов их защиты. Важный научно-практический резуль тат этой работы - сопоставимость эффектов ГК-2 и метформина, стандартного антидиабетического препарата первого выбора, по выраженности влия ния на функциональные проявления СД2 (гипергли кемия, потеря массы тела, полифагия, полидипсия) и цитопротективного действия.

Об авторах

Р. У. Островская

НИИ фармакологии им. В.В. Закусова

Автор, ответственный за переписку.
Email: rita.ostrovskaya@gmail.com
Россия

С. В. Иванов

НИИ фармакологии им. В.В. Закусова

Email: rita.ostrovskaya@gmail.com
Россия

T. A. Гудашева

НИИ фармакологии им. В.В. Закусова

Email: rita.ostrovskaya@gmail.com
Россия

С. Б. Середенин

НИИ фармакологии им. В.В. Закусова

Email: rita.ostrovskaya@gmail.com
Россия

Список литературы

Дополнительные файлы