Возможности лекарственного воздействия на сигнальный путь оксида азота при легочной артериальной гипертензии: от оксида азота до его синтетического аналога — препарата Оксаком

Легочная артериальная гипертензия (ЛАГ) — редкое жизнеугрожающее заболевание сердечно-сосудистой системы с медианой выживаемости пациентов до появления специфической терапии 2,8 года [1, 2]. В патогенезе ЛАГ основная роль принадлежит ремоделированию артерий малого круга кровообращения в результате изменения продукции ряда вазоактивных медиаторов, что приводит к возрастанию легочного сосудистого сопротивления и давления в легочной артерии с исходом в прогрессирующую правожелудочковую сердечную недостаточность. В реальной клинической практике пациентам с ЛАГ нередко требуются длительные госпитализации до 4—6 раз в год из-за усугубления дисфункции правого желудочка, что значительно увеличивает затраты на лечение. В последние десятилетия разработаны и внедрены в клиническую практику специфические препараты, воздействующие на 3 основные пути патогенеза ЛАГ: дефицит оксида азота и простациклина, а также активация системы эндотелина-1 [3].

Эндогенный оксид азота (NO) — важная молекула, принимающая участие в регуляции сосудистого тонуса, воспалительного и иммунного ответа, свертывающей системы крови, а также воздействующая на пролиферацию фибробластов и гладкомышечных клеток [4]. Одной из ведущих терапевтических мишеней в лечении ЛАГ является дефицит NO. Нарушение равновесия между вазоактивным и способствующим к пролиферативным изменениям медиатором (эндотелин-1) и NO — антипролиферативным вазодилататором, — локализующимся в пределах эндотелия, лежит в основе хронического спазма сосудов легких, клеточной пролиферации и тромбозов in situ при ЛАГ [2, 5].

Донаторы NO (нитроглицерин, нитропруссид натрия и др.) широко используются в современной кардиологической практике, преимущественно для воздействия на коронарные сосуды. Однако возможности их применения ограничены в связи с кратковременностью его фармакологического действия, широким спектром противопоказаний и достаточно частым развитием нежелательных побочных эффектов [6].

Ремоделирование сосудов легких при ЛАГ возникает в результате трансформации легочного сосудистого русла вследствие изменения образования, качественных и количественных характеристик серии вазоактивных медиаторов, вырабатываемых различными видами эндотелиоцитов, а также вариации характера взаимодействий между клетками [7—10]. В 1980-х годах впервые были опубликованы данные о фундаментальной роли эндотелия в ацетилхолин-зависимой вазодилатации с участием эндотелиального вазодилатирующего фактора, а также описаны химические свойства NO или эндотелиального фактора вазорелаксации. R. Palmer и соавт. выявили нарушение способности сосудов легких к вазодилатации вследствие уменьшения продукции NO и нарушения активности NO-синтазы (NOS) у больных с хроническим воспалительным процессом в легких [11].

Оксид азота — нестабильная молекула с коротким периодом полувыведения. Под действием фермента NOS (рис. 1) происходит окисление субстрата NO-L-аргинина с образованием L-цитруллина, NO и воды. В организме существуют 3 изоформы данного фермента: NOS 1 — нейрональная (nNOS) или мозговая (bNOS); NOS 2 — индуцибельная (iNOS) или макрофагальная (mNOS); NOS 3 — эндотелиальная (eNOS)) [12—14]. Наличие в организме конституциональной NOS (cNOS) NO обеспечивает нормальное функционирование эндотелиоцитов, клеток мезангия, тромбоцитов, а также в центральной и периферической нервных системах. В организме существует как базальная, так и стимулированная (под воздействием гипоксии или нейрогуморальных медиаторов) продукция NO [15].

Рис. 1. Классический путь образования NO: L-аргинин — NO — синтаза — NO.

NO — оксид азота; ГТФ — гуанозинтрифосфат; цГМФ — циклический гуанозинмонофосфат; Ca^(2+) — ионы кальция.

Экзогенный NO — это газ без вкуса и запаха. При поступлении в организм NO диффундирует через мембрану, образованную альвеолами и капиллярами, и достигает гладкомышечных клеток сосудов, где в результате активации растворимой гуанилатциклазы увеличивает концентрацию циклического гуаноизинмонофосфата (цГМФ). Благодаря активации цГМФ-зависимой протеинкиназы G происходит выход ионов кальция наружу, а в клетке — в саркоплазматический ретикулум, снижая количество внутриклеточного кальция. Также фосфатаза легких цепей миозина в активированной форме с помощью цГМФ способствует снижению фосфорилирования миозина и последующей вазодилатации [16, 17]. У NO практически отсутствует системное действие из-за быстрой его инактивации путем связывания с оксигемоглобином в системном кровотоке. В ходе их взаимодействия образуется метгемоглобин, который под воздействием кислорода разлагается на NO₃ и NO₂ и выводится с мочой. Однако при содержании метгемоглобина >2,5% возникает угроза тканевой гипоксии [18].

Ингаляционный NO (iNO) — короткодействующий вазодилататор, который в клинических условиях применяется в виде газовой смеси с инертным газом, обычно аргоном. Для ингаляций NO используется лицевая маска. Концентрация вдыхаемого NO требует тщательной титрации дозы и контроля содержания диоксида азота (NO₂) во вдыхаемом воздухе, поскольку высокие концентрации NO приводят к развитию системной гипотонии, прооксидантного действия и повышению риска кровотечений. В результате реакции с кислородом воздуха образуется NO₂ (бурый газ), оказывающий токсический эффект на дыхательные пути, трансформирующий химические свойства и метаболизм сурфактанта, что приводит к гиперплазии эпителия терминальных бронхиол [18, 19]. Высокие концентрации NO₂ способствуют развитию острого отека легких из-за образования с водой азотной кислоты.

Положительное влияние применения iNO или его донаторов в снижении пролиферации гладкомышечных клеток доказано (по данным экспериментальных работ) на гипоксической модели ЛАГ. Вследствие активации гуанилатциклазы тромбоцитов и увеличения содержания цГМФ NO подавляет адгезию и агрегацию тромбоцитов и увеличивает время кровотечения. Таким образом, в нормальных физиологических условиях NO способствует поддержанию сосудистого тонуса, препятствуя вазоспазму, угнетению процессов клеточной пролиферации, а также улучшает реологические свойства крови и оказывает цитопротективный эффект. При ЛАГ продукция эндотелиального NO в малом круге кровообращения нарушается в связи с уменьшением экспрессии eNOS в эндотелии сосудов легких [9—11].

К настоящему времени накоплен позитивный опыт использования ингаляционного NO в различных клинических ситуациях. Низкие концентрации iNO во вдыхаемом воздухе считаются эффективными и безопасными. В ряде работ было показано, что использование iNO в низком дозовом диапазоне у пациентов с идиопатической легочной гипертензий (ИЛГ) способствует уменьшению давления в легочной артерии (ДЛА) и легочного сосудистого сопротивления (ЛСС) без значимого влияния на системный кровоток [20, 21]. Также описаны случаи длительного эффективного применения (до 1—1,5 года) ингаляций NO для лечения ИЛГ с хорошим профилем безопасности [20]. Ингаляции NO при персистирующей ЛГ новорожденных и остром респираторном дистресс-синдроме взрослых также улучшали состояние легочной гемодинамики [22]. Описаны удовлетворительные результаты применения iNO у больных со стенозом левого атриовентрикулярного отверстия в раннем послеоперационном периоде после протезирования митрального клапана, а также у пациентов после трансплантации сердца [23]. Кроме того, iNO может быть использован во время периода ожидания трансплантации легких у пациентов с высокой ЛГ при декомпенсированной правожелудочковой сердечной недостаточности [24].

В Отделе гипертонии НИИ кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России было проведено пилотное исследование по изучению эффективности и безопасности ингаляционной терапии NO у 48 пациентов с ИЛГ. По окончании 21-дневной курсовой ингаляционной терапии NO у больных наблюдалось значимое увеличение толерантности к физической нагрузке в виде достоверного улучшения функционального класса, прироста дистанции в тесте 6-минутной ходьбы на 30,5 м и уменьшения выраженности одышки. К 21-му дню ингаляционного применения NO у пациентов отмечалось достоверное снижение систолического ДЛА в среднем на 5,3 [–15,0; 0] мм рт.ст. [25].

Несмотря на положительный эффект применения iNO, данный вид терапии имеет ряд ограничений в виде необходимости специального оснащения для постоянной ингаляции, так как местное действие NO обеспечивает лишь кратковременный гемодинамический эффект. Для одновременного применения требуется наличие достаточно значительного количества единиц данного оборудования и надлежащего технического обслуживания при постоянном его использовании. Кроме того, терапия iNO несет потенциальный риск развития феномена отмены при внезапном прекращении ингаляций [4, 25].

Особый класс нитросоединений представляют собой тиоловые доноры NO. Способность NO связываться с супероксидом или гемовым железом существенно снижает возможность применения NO для регуляции процессов метаболизма. Однако связанная с тиольными группами и железом форма способствует сохранению структуры молекулы NO и возможности ее трансмембранного и внутриклеточного транспорта, тем самым производя эффект, подобный воздействию эндотелий-зависимого релаксирующего фактора [26]. Данные молекулы состоят из низкомолекулярных S-нитрозотиол (RS-NO+) и сложных динитрозильных комплексов негемового железа (ДНКЖ), которые при взаимодействии с тиоловыми группами белков образуют высокомолекулярные протеиновые комплексы — депо NO.

В 60-е годы А.Ф. Ваниным в тканях животных были открыты и идентифицированы ДНКЖ с тиолсодержащими лигандами [27]. Свойство ДНКЖ и S-нитрозотиолов депонировать и высвобождать NO при снижении его внутриклеточной концентрации стало причиной применения ДНКЖ в качестве лекарственного препарата с пролонгированным эффектом в отличие от короткодействующих органических нитратов. В последние годы создана новая технология синтеза стабильной формы комплексов NO (патент РФ №2291880 от 01.12.05), на основе которой в Институте экспериментальной кардиологии Российского кардиологического научно-производственного комплекса под руководством акад. Е.И. Чазова и проф. А.Ф. Ванина разработан и синтезирован препарат Оксаком и начаты его экспериментальные исследования.

В основе лекарственного препарата Оксаком лежит биядерный динитрозольный комплекс железа с глутатионом-GS {(GS)₂ Fe₂(NO)₄}, который является синтетическим аналогом эндогенных доноров NO. Данный препарат получен в результате синтеза ДНКЖ с трипептидом глутатиона в реакции S-нитрозоглютатиона со смесью глутатиона и двухвалентного железа. Оксаком входит в фармакологическую группу антигипертензивных лекарственных средств, прямых донаторов NO. Его фармакологическое действие обусловлено вазодилатационным, гипотензивным, антиагрегационным, антиоксидантным и иммуномодулирующим эффектом за счет того, что Оксаком является донором NO [27].

Главной задачей доклинического исследования препарата Оксаком выполненного на базе лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии Российского кардиологического научно-производственного комплекса Росмедтехнологий, являлось изучение специфического гипотензивного действия и безопасности применения препарата. При его введении как наркотизированным, так и бодрствующим животным (нормотензивным и гипертензивным крысам, кроликам и обезьянам) наблюдалось быстрое (в течение 2 мин) гипотензивное действие, сохранявшееся в течение длительного времени (20—120 мин). Длительность действия Оксакома носила дозозависимый характер, более выраженная наблюдалась у гипертензивных крыс. Надо отметить, что использование препарата на разных животных не выявило видоспецифичности эффекта [27, 28].

Доклиническое изучение острого и хронического токсикологического действия Оксакома показало его полную безопасность. Во всех проведенных экспериментах при значительном превышении — до 20-кратного от терапевтической дозы, рекомендованной для человека, — отмечалось отсутствие признаков интоксикации и гибели животных, мутагенное, аллергизирующее действия, эмбриотоксический и тератогенный эффект, а также негативное влияние на репродуктивную функцию отсутствовали. Кроме того, не выявлено повреждающего влияния на важнейшие органы и системы организма подопытных животных [28].

В 1-й фазе клинического исследования при введении Оксакома внутривенно здоровым добровольцам (n=14) препарат продемонстрировал отсутствие гепатотоксичности, нефротоксичности, влияния на водно-солевой баланс и липидный обмен [29].

Эффективность и безопасность применения препарата Оксаком у больных со стойкой артериальной гипертензией и гипертоническими кризами изучались во 2-й фазе клинического исследования. Было включено 30 больных мужского пола с эссенциальной или вторичной артериальной гипертонией II—III степени, у которых перед введением препарата начальный уровень артериального давления (АД) составлял 160/90 мм рт.ст. и выше. Достижение целевых значений АД наступало при введении 1,5 и 3 мг/кг Оксакома. Выраженность и частота нежелательных явлений была такой же, как и у здоровых добровольцев и проявлялась в чувстве жара, умеренной головной боли, заложенности носа. Эти симптомы являлись кратковременными и не требовали медикаментозной коррекции. В анализах крови не отмечалось отклонений после введения лекарства. При оценке параметров гемодинамики в ответ на введение Оксакома регистрировалось снижение АД у всех пациентов и повышение частоты сердечных сокращений [30, 31]. На рис. 2 наглядно представлено гипотензивное действие препарата Оксаком

Рис. 2. Влияние препарата динитрозильного комплекса железа (Оксаком на АД [31].

АД — артериальное давление.

Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

1. Введение препарата Оксаком безопасно и хорошо переносится. Все реакции у больных вызваны спецификой действия монооксида азота и степенью снижения АД.

2. Получены данные об эффективности препарата Оксаком как гипотензивного препарата, у всех пациентов достигнуты целевые значения степени снижения АД (20% от исходных значений и более).

3. Вводимые дозы препарата 1,5 и 3 мг/кг продемонстрировали одинаковую эффективность и безопасность.

Учитывая проведенные доклинические [30] и клинические испытания препарата Оксаком в качестве эффективного и безопасного средства для экстренного снижения системного АД, позволяют предположить, что сходная эффективность Оксаком будет достигнута у больных с ЛАГ для снижения ДЛА. По результатам доклинических испытаний препарата Оксаком на крысах линии Wistar монокроталиновой модели ЛАГ показано, что при его введении внутривенно в дозе 40 мг/кг АД в большом круге кровообращения снижалось на 20—25% от исходного уровня как у контрольных, так и у животных с ЛАГ с сохранением данного уровня в течение 1 ч наблюдения, а чувствительность сосудов малого круга кровообращения к Оксакому при ЛАГ возрастала. Такой эффект отсутствовал у контрольных крыс. В то же время давление в малом круге кровообращения (систолическое давление в правом желудочке сердца) у контрольных животных снижалось максимум на 10% с полным восстановлением в течение получаса, а у животных с ЛАГ — на 15—17% от исходного уровня и даже через час оно оставалось сниженным на 13—14%, как показано на рис. 3. Эти данные позволяют предположить возможность внутривенного применения Оксакома у больных с ЛАГ с целью снижения ДЛА и уменьшения постнагрузки правого желудочка [32].

Рис.3. Изменения среднего давления в аорте и систолического давления в правом желудочке сердца при внутривенном введении Оксакома контрольным крысам и животным с легочной гипертонией.

MAP — среднее давление в аорте; SPRV — систолическое давление в парвом желудочке; Ctr — контрольные крысы; PH — животные с легочной гипертензией.

Опираясь на опыт применения Оксакома в ранее проведенных доклинических и клинических исследованиях, можно с высокой степенью уверенности предположить, что его использование у больных ЛАГ вместе с другими специфическими лекарственными препаратами, воздействующими на путь NO, может способствовать потенцированию их эффекта, а также преодолению резистентности (рис. 4).

Рис. 4. Механизм действия Оксакома при ЛАГ.

ЛАГ — легочная артериальная гипертензия; ГТФ — гуанозинтрифосфат; ГЦ — гуанилат-циклаза; цГМФ — циклический гуанозинмонофосфат; иФДЭ-5 — ингибитор фосфодиэстеразы 5 типа; ФДЭ-5 — фосфодиэстераза 5 типа.

Разработка ДНКЖ с различными лигандами в Институте экспериментальной кардиологии датируется началом 2000-х годов. У истоков изучения препарата Оксаком и возможности его внедрения в клиническую практику стояли проф. А.Ф. Ванин и акад. Е.И. Чазов. В рамках клинического испытания 2-й фазы у больных с неосложненными гипертоническими кризами впервые была показана высокая эффективность препарата в достижении целевого снижения АД при оптимальной переносимости.

Особенности патофизиологии ЛАГ обосновывают целесообразность изучения препарата Оксаком по новому показанию — ЛАГ. Применение Оксакома у пациентов с ЛАГ с клиническим ухудшением вне зависимости от базовой терапии может явиться потенциально эффективным методом лечения за счет повышения уровня эндогенного NO, снижения ДЛА и стабилизации состояния этой категории больных. Кроме того, использование Оксакома может привести к преодолению рефрактерности при приеме ингибиторов фосфодиэстеразы-5, что способно улучшить фармакоэкономические аспекты лечения больных с ЛАГ. В перспективе можно прогнозировать потребность в поиске новых путей введения препарата, таких как ингаляционная, трансдермальная, с целью повышения эффективности терапии пациентов с этой тяжелой патологией сердечно-сосудистой системы.

В заключение следует отметить, что препарат Оксаком может стать первой отечественной разработкой лекарственной терапии пациентов с ЛАГ.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.