| Аннотация |
Современный этап разработки оригинальных лекарственных средств или расширения терапевтического потенциала представленных на фармацевтическом рынке лекарственных препаратов включает в себя в качестве обязательных условий синтез сфокусированной библиотеки соединений-потенциальных лекарственных средств и исследования по поиску их возможных молекулярных мишеней и механизма действия. В качестве одних из перспективных биологических мишеней, принимающих участие в регуляции патогенеза нейродегенеративных заболеваний выделяют транслокаторный белок (TSPO) 18кДа и цАМФ-активируемый белок EPAC1. TSPO в современной литературе рассматривают в качестве новой перспективной фармакологической мишени для создания анксиолитиков и нейропротекторов (Costa B., et.al., 2020). В течение почти трех десятилетий с момента открытия TSPO был известен как периферический бензодиазепиновый рецептор (peripheral benzodiazepine receptor, PBR), но в 2006 году в свете нового понимания его функций, а также его строения, этот рецептор был назван транслокаторным белком TSPO (Papadopoulos V., et.al., 2006). Современная стратегия фармакологической регуляции транслокаторного белка 18 кДа (TSPO) рассматривается как научная основа для создания нейропсихотропных средств, обладающих существенным превосходством над бензодиазепинами, действие которых сопровождается седацией, миорелаксацией и побочными эффектами в виде атаксии, нарушений памяти, синдрома отмены и зависимости (Mokrov, et.al., 2020; Sanabria, et.al., 2021). TSPO – белок-переносчик массой 18 кДа с пятью трансмембранными доменами, который локализуется на внешней митохондриальной мембране стероидпродуцирующих клеток нервной системы. Основной функцией TSPO является транспорт холестерина на внутреннюю мембрану митохондрий, что является лимитирующей стадией в биосинтезе нейростероидов. Нейростероиды являются эндогенными положительными аллостерическими модуляторами ГАМКА-рецептора, который играет важнейшую роль в патофизиологии расстройств нервной системы. Нейростероиды имеют собственный сайт связывания на ГАМКА-рецепторе, отличный от бензодиазепинового. Модулируя действие ГАМКА-рецептора, нейростероиды вызывают быстрые анксиолитические и другие нейропсихотропные эффекты без побочного действия (Sugasawa, et.al., 2020). Так, было показано, что аллопрегнанолон обладает анксиолитическим, антидепрессивным, противосудорожным действием, нейропротективной активностью, предотвращает нарушение памяти (Diviccaro, et.al., 2022). Помимо ГАМКА-рецептора, нейростероиды являются лигандами таких биологических мишеней как NMDA, сигма1-рецептор, ядерные рецепторы стероидных гормонов, взаимодействие с которыми вносит положительный вклад в их биологическую активность (Bairamova, et.al., 2023). Так как аллопрегнанолон и другие эндогенные нейростероиды имеют очень короткое время жизни в биологических средах, их непосредственное применение в клинике затруднено. В то же время, использование физиологического потенциала нейростероидных гормонов может быть достигнуто путем модуляции рецептора TSPO при помощи его лигандов. Таким образом, лиганды TSPO могут являться эффективными нейропсихотропными средствами, обладающими существенным превосходством по профилю безопасности над бензодиазепинами и рядом других подобных средств.
Имеется также ряд исследований, свидетельствующих о возможности рассмотрения белка TSPO в качестве перспективной биомишени для кардиопротекции (Morin, et.al., 2016).
На сегодняшний день на рынке отсутствуют селективных лигандов TSPO, применяемых для лечения нейропсихотропных расстройств. Единственным примером неселективного лиганда TSPO, использующегося в клинической практике, является производное бензоксазинов – анксиолитик Этифоксин (Стрезам®, BIOCODEX (Франция)). Этифоксин используется в качестве небензодиазепинового анксиолитического средства. Этот препарат имеет комплексный механизм действия, сочетающий его взаимодействие как с TSPO, так и с ГАМКА-рецептором. В 1990-ые годы компанией Synthélabo (Франция) в практику был внедрен препарат алпидем (анаксил), сочетающий свойства TSPO-лиганда и агониста ГАМКА-рецептора, в качестве средства для лечения генерализованного тревожного расстройства. Однако, этот препарат был изъят из клиники вследствие его гепатотоксических свойств. В компании Dainippon Sumitomo Pharma (Япония) совместно с компанией Novartis Pharmaceuticals (США) был создан лиганд TSPO эмапунил (XBD173, AC-5216), который проходил II стадию клинических исследований в качестве анксиолитика с антидепрессивным компонентом действия у пациентов с генерализованными тревожными расстройствами в 2005-2010-ые годы (NCT00108836), однако эта разработка была прекращена. Клинические исследования проходил TSPO лиганд SSR180575 (Sanofi, Франция) в качестве средства для лечения диабетической нейропатии (NCT00502515, завершено в 2017 г); TSPO лиганд олесоксим (Hoffmann-La Roche, Франция) в качестве препарата для лечения спинальной мышечной атрофии (NCT01302600, завершено в 2016; NCT02628743, завершено в 2019); амиотрофического склероза (NCT01285583, завершено в 2016); периферической нейропатией, индуцированной химиотерапией (NCT00876538, завершено в 2010). В настоящее время Imperial College London (Великобритания) осуществляется клиническое исследование NCT03850301 лигандов TSPO эмапунила и этифоксина с целью оценки возможности их применения в качестве нейроиммуномодуляторов для лечения рассеянного склероза. Также клиническое исследование проходит неселективный TSPO-лиганд с ГАМКА-лигандными свойствами GRX-917 (дейтерированный этифоксин) (https://gabarx.com/) (GABA Therapeutics, США). На 2024 год запланировано проведение 2/3 фаз исследований GRX-917 по показаниям «генерализованное тревожное расстройство», «тревожная депрессия» и «посттравматическая депрессия». В дальнейших планах компании GABA Therapeutics проведение исследований по показаниям «социальные тревожные расстройства», «панические расстройства» и «нейровоспалительные заболевания» и «хроническая боль».
Медиаторы цАМФ – Epac1 (cAMP-GEF-I) и Epac2 (cAMP-GEF-II) представляют собой факторы обмена гуаниновых нуклеотидов для Ras-подобных малых ГТФаз, непосредственно активируемых цАМФ.
В настоящее время предполагается, что белки Epac контролируют ряд разнообразных эффекторов и регулируют несколько основных процессов, включая обмен кальция и транспорт ионов, пролиферацию и дифференцировку клеток, выживаемость клеток и апоптоз, транскрипцию генов и целостность хромосом, перемещение и секрецию везикул, а также барьерную функцию и нейрональные реакции. Белки Epac, регулируемые цАМФ, по-видимому, способствуют восстановлению ДНК (Huston et al., 2008), функционированию циркадного ритма (O'Neill et al., 2008), обучению и памяти (Gekel and Neher, 2008; Gelinas et al., 2008 ; Murray and Shewan, 2008 ; Ouyang et al., 2008), росту и регенерации аксонов (Murray and Shewan, 2008), вовлечены в патогенез хронической боли (Dahlhamer et al., 2018). Первые синтетические агонисты белков Ерас были созданы на основе модификации структуры цАМФ (Мокров и др., 2019). Первая удачная попытка в создании селективных модуляторов белков Ерас относится к 2002 году, когда группой голландских и норвежских учёных в результате сравнения сайтов связывания цАМФ с белком Ерас и PKA было показано, что гидроксильная группа в 2’-положении цАМФ может образовывать водородную связь с остатком глутамата (Glu238 в человеческом белке PKA) в цАМФ -связывающем домене РКА, который отсутствует в сайте связывания цАМФ/Ерас (Enserin, et.al., 2022; Christensen, et.al., 2003). В исследовании Schwede F с соавт. была предпринята попытка получения производных цАМФ, обладающих Ерас1/Ерас2-селективностью (Schwed, et.al., 2015). В ряде исследований показано, что в качестве селективных агонистов белка Ерас2А могут быть использованы гипогликемические препараты – производные сульфонилмочевины (глибенкламид, глипизид и др.), применяемые в клинике для лечения сахарного диабета 2-го типа (Takahashi, et.al., 2013; Zhang, et.al., 2009). Необходимо подчеркнуть, что имеющиеся в распоряжении исследователей агонисты белков Ерас, созданные на основе аналогов цАМФ и широко используемые при изучении их биологических эффектов, обладают существенными недостатками, поскольку большинство из них, помимо белков Ерас, взаимодействуют и с другими внутриклеточными мишенями (Мокров и др., 2019). В исследованиях Tsalkova T. с соавт. впервые был предложен метод высокопроизводительного скрининга для поиска антагонистов белков, при котором использовалось производное цАМФ – 8-NBD-cAMP Ерас (Tsalkova, et.al., 2012). Первичный скрининг с использованием молекулярной библиотеки NCI DTP (Developmental Therapeutics Program) позволил выявить три высокоаффинных ингибитора белков Ерас различного химического строения: NSC45576, NSC119911 и NSC686365. Эти соединения не только ингибировали активность белков Ерас2 (константа полуингибирования IC50 1,7 μМ, 3,8 μМ и 7,9 μМ, соответственно), но также ингибировали Ерас1-опосредованный обмен нуклеотидов Rap1 при 25 мкМ. В то же время, эти соединения не блокировали активность РКА, опосредованную цАМФ, то есть обладали Ерас-селективностью. Дальнейший высокопроизводительный скрининг с использованием библиотеки соединений Maybridge Hitfinder, содержащей 14400 структур, позволил Tsalkova T. с соавт. выявить ряд новых хитов (с шифром ESI), которые ингибировали белки Ерас2 в концентрациях не более 25 мкМ в присутствии аналогичных концентраций цАМФ (Мокров и др., 2019). Между тем, вследствие того, что белки Ерас являются достаточно новыми молекулярными мишенями на сегодняшний день получен весьма небольшой набор их антагонистов, который можно отнести к приблизительно десяти химическим подгруппам. В то же время, понимание важнейшей роли белков Ерас в биохимических процессах в организме и имеющиеся данные по биологической активности известных синтетических антагонистов Ерас свидетельствует об актуальности дальнейшего поиска новых и селективных Ерас-антагонистов с целью создания потенциальных лекарственных средств.
На сегодняшний день существует гипотеза, что одной из триггерных точек патогенеза ряда нейродегенеративных заболеваний является нейровоспаление - воспалительная реакция в головном или спинном мозге, носящая в ряде случаев системный характер. Существует значительный интерес к пониманию данных воспалительных реакций, локализованных в центральной или периферической нервной системе. При этом механизмы нейровоспаления различаются в зависимости от заболевания, травмы, инфекции или стресса, а течение и продолжительность этих воспалительных реакций являются важными аспектами в понимании патогенеза заболевания, его соответствующих физиологических, биохимических и поведенческих последствий. Нейровоспаление опосредовано выработкой цитокинов, хемокинов, активных форм кислорода и вторичных мессенджеров. Эти медиаторы продуцируются резидентной глией ЦНС (микроглией и астроцитами), эндотелиальными клетками, а также мигрирующими иммунными клетками периферического происхождения в виду нарушения целостности или нормальных физиологических функций гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Поскольку значение нейровоспаления по своей сути является негативным и дезадаптивным, большая часть исследований сосредоточена на патологических аспектах нейровоспаления. Нейровоспалительные реакции опосредуются несколькими ключевыми провоспалительными цитокинами (IL-1β, IL-6 и TNFα), хемокинами (CCL2, CCL5, CXCL1), вторичными мессенджерами (NO и простагландины) и активными формами кислорода (АФК) (Norden et al. 2016). Кроме того, клетки эндотелия и периваскулярные макрофаги (Dunn et al. 2006) также играют важную роль в интерпретации и распространении этих воспалительных сигналов в ЦНС.
Интересно отметить, что характер нейровоспаления и соответствующие биологические мишени данного патофизиологического процесса различаются в зависимости от источника заболевания, что затрудняет поиск лекарственных средств фармакологических коррекции. Так, для лечения нейровоспаления, вызванного стрессом, изучены эффекты нескольких антагонистов NMDA рецепторов, агонистов PPAR рецепторов, ингибиторов ангиотензин превращающего фермента и т.д.
Однако существует несколько степеней нейровоспалительных реакций, некоторые из которых являются положительными. Так, существуют данные об активной микроглии и выработке цитокинов на ранних стадиях развития мозга (Salter & Beggs 2014). Более того, активная микроглия обеспечивает поддержку, созревание синапсов и иммунологическую активность в ЦНС (Schafer & Stevens 2013). Кроме того, было показано, что локальный синтез IL-1 важен для репопуляции истощенной микроглии из клеток-предшественников (Bruttger et al. 2015). Более того, усиленная нейровоспалительная передача сигналов между Т-клетками и резидентными клетками ЦНС участвует в нормальной памяти и обучении (Derecki et al. 2010, Ziv et al. 2006).
На сегодняшний день считается, что увеличение продукции провоспалительных цитокинов является «визитной карточкой» воспалительного процесса, в том числе и воспаления в пределах ЦНС. Между тем, при нейровоспалении в ряде клеток микроглии и астроцитов образуется инфламмасомы – олигомерные белковые комплексы, отвечающие за активацию воспалительных процессов. Инициация образования инфламмасомы зависит от специализированных "рецепторов опознавания паттерна" (pattern-recognizing receptors – PRR). К семейству PRR принадлежат в том числе особые рецепторы – NLR – nucleotide-binding leucine-rich repeat containing (связывающие нуклеотид и содержащие обогащенные лейцином повторы). Основной функцией NLR является распознавание микробных белков или молекулярных структур, образующихся при повреждении компонентов цитоскелета, и именно PRR рецепторы могут рассматриваться в качестве одной из перспективных фармакологических мишеней для коррекции нейродегенеративных процессов, вызванных в том числе, нейровоспалительными реакциями (локальными или системными).
Таким образом, в виду того, что разрабатываемые лекарственные средства – лиганды классических мишеней зачастую не демонстрируют хорошего терапевтического потенциала или отсутствуют как таковые (ряд нейровоспалительных заболеваний), все больше исследователей обращает свое внимание на углубленное изучение патогенеза и поиска неканонических клеточных мишеней, указанных выше. И поиск новых биологических мишеней на сегодняшний день являются крайне перспективным для сфокусированной разработки новых химических соединений-потенциальных фармакологических корректоров нейродегенеративных заболеваний с нейровоспалительным компонентом патогенеза.
В тоже время при разработке новых соединений крайне актуально исследование нижележащих от биологической мишени клеточных событий, позволяющих провести отбор соединения-лидера в ряду производных и дополнительно химически модифицировать молекулы. При этом, поиск механизма действия должен включать не только классический фармакологический подход, но и привлекать методологию клеточной и молекулярной биологии. Все это крайне успешно приводит не только к расширению резюме молекул-потенциальных лекарств, но и является экономически более эффективным. Кроме того, поиск механизмов действия тесно сопряжен с одновременным изучением самого патогенеза заболеваний с фундаментальной точки зрения. В тоже время, для многих уже представленных на рынке лекарственных препаратов механизм действия не охарактеризован, либо охарактеризован не полностью, являясь причиной низкой биодоступности (и, соответственно, высокой дозировкой) и ряда побочных эффектов. В связи с вышесказанным для разрабатываемых соединений крайне актуально исследование механизмов трансмембранного транспорта и фармакодинамики в целом методами клеточной биологии, обладающее рядом преимуществ (идентификация переносчиков, путей мембранного транспорта, биодоступности в зависимости от типа тканевого барьера) по сравнению с классической фармакодинамикой и фармакокинетикой, но не отменяющее последние.
Крайне перспективными с фармакологической точки зрения на сегодняшний день являются соединений природного происхождения – полифенолы. Полифенолы образуются в результате вторичного метаболизма растений, часто являются гликозидам вследствие чего хорошо водорастворимыми. Многие полифенолы, а также некоторые их синтетические производные проявляют несколько биологических активностей, включая антиоксидантную, противовоспалительную, противоопухолевую, антигенотоксичную, противоаллергическую, нейропротекторную, кардиопротекторную и противомикробную активность (Catarino, et.al., 2015). Между тем, несмотря на многочисленные положительные эффекты, ряд полифенолов имеют очень низкую растворимость в воде (апигенин: 1,35 г/мл) и низкую абсорбцию (Zhang et.al., 2012), что ведет к дополнительной необходимости создания ряда их производных методами синтетической химии. Таким образом, в виду разнообразия фармакологической активности полифенолов растительного происхождения и их важности для здоровья человека, углубление знаний о механизме его действия и улучшения биодоступности будет иметь первостепенное значение для возможного их фармакологического применения.
|
