НМГ — низкомолекулярный гепарин

НФГ — нефракционированный гепарин

ОКС — острый коронарный синдром

ФР — фактор роста

bFGF — ФР фибробластов

IL — интерлейкин

α-ФНО — α-фактор некроза опухоли

В 2016 г. исполняется 100 лет с момента открытия гепарина, — одного из самых продаваемых препаратов в мире и широко применяемого с профилактической и терапевтической целью при тромбоэмболических заболеваниях [1]. Несмотря на длительное применение в медицинской практике, гепарин продолжает активно изучаться в экспериментальных и клинических исследованиях [2]. Это связано со множественностью его фармакологических эффектов, обусловленных сложной химической структурой. К числу самых активно изучаемых препаратов гепарина, в том числе по «неантикоагулянтным» показаниям, относится эноксапарин.

Эффекты гепарина. Основной фармакологический эффект гепарина — антикоагулянтный, в связи с чем главными показаниями к применению всех препаратов гепарина является профилактика и лечение венозных тромбоэмболических осложнений. Другие важные показания к их назначению — острый коронарный синдром (ОКС), экстракорпоральное кровообращение и поддержание просвета катетеров [3]. Однако в последние годы гепарины находят все более широкое применение в различных областях клинической медицины, что в значительной степени связано с наличием у них неантикоагулянтных свойств.

Так называемая неантикоагулянтная активность гепарина включает:

— профибринолитические эффекты;

— противовоспалительные эффекты;

— ингибирование комплемента;

— модуляцию факторов роста (ФР);

— модуляцию молекул адгезии и миграции лейкоцитов;

— антипролиферативные/антиангиогенные эффекты;

— высвобождение липопротеинлипазы;

— влияние на сократимость миометрия [4].

Противовоспалительный эффект гепарина продемонстрирован в экспериментальных и клинических исследованиях, в том числе у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких [5], бронхиальной астмой [6], язвенным колитом [7], красным плоским лишаем [8] и продолжает изучаться при других заболеваниях [2, 3].

Показано, что воспаление способствует развитию ишемии миокарда, возникновению эрозии и разрыву атеросклеротических бляшек, формированию нестабильной стенокардии [9], поэтому противовоспалительный эффект гепарина наряду с антитромботическим может играть важную роль в его терапевтическом действии при ОКС [10]. Воспаление имеет большое значение и у пациентов, которым показано применение гепарина с целью профилактики венозной тромбоэмболии, в том числе у перенесших протезирование бедренного и коленного суставов, операции на органах брюшной полости, у больных с длительной иммобилизацией.

Механизм противовоспалительного действия гепарина связывают с его способностью взаимодействовать с многочисленными белками, в том числе с ФР — основным ФР фибробластов (bFGF), кислым ФР фибробластов, ФР фибробластов саркомы Капоши, ФР фибробластов сосудистого эндотелия, ФР фибробластов гепатоцитов; ламинином, коллагеном, тромбоспандином, фибронектином, витронектином, богатым гистидином гликопротеином, фактором Виллебранда, тромбоцитарным фактором 4; антитромбином III, кофактором гепарина II; эластазой, гепараназой, катепсином G и гепаринсвязывающим протеином [2, 3, 11]. Кроме того, противовоспалительное действие гепарина связывают с его способностью повышать уровень супероксид-дисмутазы в плазме, блокировать рецепторы инозитола-1,4,5-трифосфата, связываться с P- и L-селектином и хемокинами (интерлейкина — IL-8, NAP-2, MIP-la, MIP-11, ENA-78, RANTES, MCP-1), угнетать активацию комплемента и давать антипролиферативный эффект в отношении клеток гладкой мускулатуры [12]. В частности, угнетающее действие гепарина на пролиферацию гладких мышечных клеток сосудов [11] и его способность улучшать коллатеральное кровообращение в ишемизированном миокарде [13] способствуют предотвращению развития ОКС.

Для проявления кардиопротективного эффекта гепарина большое значение могут иметь фракции, лишенные антикоагулянтной активности [14, 15]. Например, активация липопротеинлипазы — фермента, гидролизующего триглицериды, обусловливает наличие у гепарина гиполипидемического свойства, которое в сочетании с угнетением пролиферации и миграции гладких мышечных клеток потенциально может приводить к замедлению прогрессирования атеросклеротических поражений. В последние годы гепарины также изучают в качестве средств для лечения гипертриглицеридемического панкреатита [16].

Гепарин в течение длительного времени применяют в онкологии для лечения тромбоэмболических осложнений и профилактики тромбофилических состояний, однако в последние годы показано, что он способен предотвращать опухолевый рост и метастазирование, увеличивая выживаемость онкологических пациентов [17, 18]. Механизмы противоракового действия гепарина окончательно не установлены, хотя предполагают, что они связаны с угнетением активности гепараназы [19], селектинов [20] и ингибитора пути тканевого фактора (TFPI) [21, 22]. Последний может стимулировать ангиогенез и метастазирование посредством комбинации антикоагулянтных и неантикоагулянтных механизмов [22]. Кроме того, гепарины угнетают пролиферацию эндотелиальных клеток, индуцированную ФР [11, 23, 24]. Следует отметить, что этот эффект в большей степени выражен у низкомолекулярного гепарина (НМГ), чем у нефракционированного гепарина (НФГ) [11, 24], однако отсутствует у ультра-НМГ и фондапаринукса [25]. Кроме того, антиангиогенные и антиметастатические эффекты гепаринов могут быть следствием их ингибирующего действия на систему хемокинов [26].

Гепарины находят все более широкое применение в акушерской практике, что, с одной стороны, связывают с признанием роли тромбофилии в развитии осложнений беременности (привычное невынашивание, гестозы, гибель плода, синдром задержки внутриутробного роста плода, преждевременная отслойка плаценты) [27], а с другой — с влиянием гепаринов на сократимость миометрия и их способностью предотвращать затяжные роды [3]. Последнее может быть обусловлено как противовоспалительным действием гепарина, так и его способностью усиливать эффект окситоцина [28]. В связи с доказанной безопасностью для плода и большей безопасностью для матери с точки зрения риска развития остеопороза и тромбоцитопении предпочтение во время беременности рекомендуется отдавать НМГ [29, 30].

Имеющиеся данные позволяют рассматривать гепарин в качестве «плейотропного иммуномодулятора», многообразие эффектов которого обусловлено сложностью его химической структуры [11].

Химическая структура препаратов гепарина. Препараты гепаринов представляют собой смесь сульфатированных мукополисахаридов с различной длиной цепей и молекулярной массой, распределенных случайным образом (без определенной закономерности). НФГ содержат сложную гетерогенную смесь полисульфатированных цепей, состоящих из чередующихся дисахаридных остатков D-глюкозоамина и уроновой кислоты, соединенных 14-гликозидными связями [31]. Множество возможных комбинаций последовательностей дисахаридов делают гепарин крайне гетерогенным соединением. При этом связь между химической структурой и определенным эффектом гепарина в большинстве случаев остается неясной. Пентасахаридная последовательность, необходимая для антикоагулянтного действия, выявлена лишь в 80-е годы прошлого века, т. е. спустя почти полвека после внедрения гепаринов в клиническую практику [2]. Имеющиеся данные позволяют предположить, что лишь 20—50% олигосахаридов, входящих в состав НФГ, содержат специфический домен, обеспечивающий его связывание с АТ III [32], а другие последовательности, получившие название «неантикоагулянтные олигосахариды», обусловливают широкий спектр прочих фармакологических свойств препарата [32, 33]. Последовательности, необходимые для проявления неантикоагулянтных эффектов, остаются практически не изученными в связи со сложной структурой гепаринов, множественностью механизмов, вовлеченных в развитие этих эффектов, и отсутствием методик с высокой степенью разрешения [33].

Есть лишь отдельные данные о связи структуры гепарина с неантикоагулянтными эффектами. Так, выявлена последовательность, требующаяся для связи гепарина с bFGF [34, 35], и продемонстрирована необходимость наличия сульфатных групп в позиции 6-O для угнетения адгезии лейкоцитов и сульфатных групп в позиции 2-O/3-O и в позициях N — для угнетения хемотаксиса или пролиферации клеток (см. таблицу) [36]. Утрата этих групп приводит к изменению противовоспалительного ответа при применении гепаринов [37]. Кроме того, показано, что ингибирование взаимодействия ФР сосудистого эндотелия (VEGF) с его рецептором на эндотелиальных клетках вызывают цепи гепаринов, содержащие менее 18 сахаридных остатков, а снижение биологической активности bFGF — цепи, содержащие менее 10 остатков [38].

Таким образом, цепи гепарина с разной молекулярной массой дают различные фармакологические эффекты [39]. Однако и цепи одинаковых размеров не являются гомогенными. Они содержат неидентичные компоненты (например, идуроновую или глюкуроновую кислоты) и проявляют разные паттерны сульфатирования и ацетилирования [39]. Длина цепей влияет и на фармакокинетические свойства препаратов гепарина — короткие цепи обладают более высокой биодоступностью и более медленным клиренсом, чем длинные цепи [40].

Вследствие высокой степени сульфатирования гепарин является одной из наиболее сильно отрицательно заряженных биологических макромолекул, что обусловливает его способность вступать во взаимодействие с основаниями, в том числе с разнообразными белками, несущими на поверхности щелочные остатки аминокислот, которые в некоторых случаях формируют положительно заряженные домены для связывания с гепарином [3].

Таким образом, гетерогенность молекул гепарина обусловлена их размером, распределением коротких и длинных цепей, степенью сульфатирования и выраженностью отрицательного электрического заряда [3]. Например, степень сульфатирования, размер полимера и заряд являются важными детерминантами антипролиферативной активности гепарина в гладкомышечной ткани сосудов [41, 42]. При этом важную роль играют не только общая молекулярная масса и заряд, но и их распределение внутри полимера.

Химическая структура гепарина, помимо его терапевтических свойств, также определяет риск развития нежелательных эффектов. Связывание гепарина с различными белками может стимулировать образование антител и развитие иммуногенных реакций [4]. Наиболее хорошо изученным механизмом иммуногенности является связывание гепарина с фактором 4 тромбоцитов (PF4), вызывающим развитие тромбоцитопении, идуцированной гепарином и приводящей к тяжелому тромбозу, заканчивающемуся в отсутствие немедленной терапии ампутацией или смертью. Показано, что иммуногенность также определяется молекулярной массой препаратов гепарина, степенью их сульфатирования и электрическим зарядом [4].

Структура и, возможно, терапевтическая эффективность гепарина зависят от источника его получения, а в случае с НМГ — и от применяемого для их получения процесса деполимеризации. В гепаринах различных млекопитающих обнаружены существенные различия по содержанию уроновых кислот. Есть данные, что бычий гепарин уступает по эффективности свиному и чаще вызывает кровотечения [43—45]. Кроме того, показано, что от источника получения и метода деполимеризации зависит иммуногенный потенциал гепаринов [3, 4]. Таким образом, именно гетерогенность структуры каждого отдельно взятого гепарина определяет совокупность его биологических эффектов, многие из которых остаются неясными [4]. Причем структура НМГ еще более сложная, чем НФГ, так как в процессе их получения строение полисахаридных цепей может подвергаться существенным изменениям, которые не всегда можно выявить с помощью существующих в настоящее время методов [4].

НМГ получают из НФГ путем химической или ферментативной деполимеризации (тинзапарин — путем ферментативного расщепления, дальтепарин — деполимеризации с помощью азотистой кислоты, эноксапарин — щелочного гидролиза бензилового эфира гепарина, парнапарин — окислительной деполимеризации и т. д.) [2]. Разница в способе и условиях получения, а также различия в исходном сырье (источник которого постоянен для производителя каждого оригинального препарата НМГ) приводят к существенным различиям в их химической структуре, молекулярной массе и как следствие в биологической и фармакологической активности, в связи с чем еще в начале 90-х годов XX века они были признаны разными и невзаимозаменяемыми препаратами [2]. Согласно регуляторным требованиям эффективность каждого препарата НМГ и его оптимальная доза по каждому показанию должна быть доказана в адекватных клинических исследованиях, что обусловливает различия в показаниях к назначению разных препаратов этой группы.

В последние годы появились некоторые данные и о связи структуры препаратов НМГ с их неантикоагулянтыми эффектами. Наиболее полно изученным в этом отношении является один из самых широко применяемых в мире препаратов НМГ — эноксапарин [46].

Связь химической структуры и эффектов эноксапарина. Эноксапарин впервые разрешен к медицинскому применению во Франции в 1987 г. (в РФ — в 1998 г.). К 2010 г. препарат получали более 200 млн пациентов, а общее число его назначений превысило 1,5 млрд [47]. Широкое применение эноксапарина обусловлено его важными преимуществами перед другими парентеральными антикоагулянтами — быстрым началом действия, более высокой биодоступностью при подкожном введении, удобным режимом применения, возможностью самостоятельного введения пациентом, отсутствием необходимости рутинного мониторинга, а также отсутствием сообщений о тромбозе катетеров, ассоциированных с применением препарата [46]. В последние годы все большее внимание исследователей привлекают и его неантикоагулянтные свойства.

В настоящее время эноксапарин изучается в предрегистрационных исследованиях в качестве противовоспалительного препарата при хроническом гломерулонефрите (фаза III), препарата для лечения антифосфолипидного синдрома у беременных (фаза II), профилактического средства у женщин с осложнениями беременности в анамнезе (фаза III), а также для снижения боли при вульводинии (фаза II) [3].

Структура эноксапарина характеризуется наличием невосстанавливающегося фрагмента 2-О-сульфо-4-энпира-зиносуро-новой кислоты и восстанавливающегося фрагмента 2-N, 6-О-дисульфо-D-глюкопиранозида. Его уникальной особенностью, не встречающейся в других препаратах НМГ, является наличие 1,6-ангидроколец в восстанавливающемся фрагменте всех олигосахаридов, содержащих 6-О-сульфогруппы в глюкозаминовом остатке (15—25% олигосахаридных цепей, входящих в состав препарата) [39].

1,6-Ангидрокольца играют важную роль в реализации всех фармакологических эффектов эноксапарина (антикоагулянтных и неантикоагулянтных), а при отклонениях их содержания от эталонного значения (15—25%) как в сторону увеличения, так и снижения могут наблюдаться клинически значимые изменения фармакологических свойств препарата [39]. Например, изменение содержания 1,6-ангидроколец приводило к угнетению индуцированных липосахаридами уровней нитритов/нитратов и ингибированию активации комплемента, что сопровождалось снижением противовоспалительной активности эноксапарина в 3 раза [39]. Содержание 1,6-ангидроколец также определяет ингибирование кининовой системы эноксапарином. Они усиливают угнетающее действие эноксапарина на пролиферацию гладких мышечных клеток сосудов и таким образом способствуют предотвращению развития нестабильной стенокардии и инфаркта миокарда без зубца Q [39]. Кроме того, 1,6-ангидрокольца взаимодействуют с кислым ФР фибробласта, участвующим в ангиогенезе и необходимым для улучшения микроциркуляции у больных ишемической болезнью сердца [39].

Эноксапарин оказывает выраженное противовоспалительное действие, в основе которого лежат множественные механизмы. Предполагают, что его более высокая эффективность при ОКС по сравнению с другими НМГ, показанная в клинических исследованиях, может по крайней мере частично объясняться более сильным противовоспалительным действием [37, 48].

Противовоспалительное действие эноксапарина может быть обусловлено снижением активации эндотелиальных клеток клапанов (valvular endothelial cells — VEC) путем модуляции экспрессии молекул адгезии Е-селектина [48]. Он также ингибирует опосредованное Т-клетками высвобождение цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13 и α-фактора некроза опухоли — α-ФНО) [33]. В опытах in vitro показано, что для угнетения высвобождения провоспалительных цитокинов ИЛ-6 и ИЛ-8 из клеток легочного эпителия необходимо наличие в структуре эноксапарина дисахарида, состоящего из αL-идуроновой кислоты αD-глюкозамина-6-сульфата, а для реализации его противовоспалительного действия — 6-O-сульфатных групп [49].

В сравнительном исследовании с дальтепарином выявлены противоположные влияния двух НМГ на высвобождение провоспалительных цитокинов из мононуклеарных клеток крови больных бронхиальной астмой — эноксапарин угнетал их высвобождение более чем на 48%, в то время как дальтепарин повышал его более чем на 25% [33]. Угнетающий эффект эноксапарина связан с наличием в его структуре небольших фракций, прежде всего dp4 (4 сахаридные единицы) и в меньшей степени dp2 (2 сахаридных единицы), а стимулирующий эффект дальтепарина — с большими по размеру фракциями, особенно dp22 (22 сахаридные единицы). Результаты исследования других НМГ в качестве противовоспалительных средств противоречивы, однако совокупные данные позволяют считать, что эноксапарин является наиболее активным в этом отношении препаратом своей группы [37].

Эноксапарин оказывает благоприятные эффекты на сосуды. В опытах invitro в экспериментах на животных он снижал адгезию эндотелиальных клеток посредством снижения экспрессии молекул адгезии (E-селектина, P-селектина и молекулы межклеточной адгезии — ICAM) и восстанавливал реактивность сосудов путем повышения биодоступности оксида азота (NO) [48, 50]. В двойном слепом плацебо-контролируемом рандомизированном исследовании показано, что повышение биодоступности NO и улучшение функции эндотелия у больных со стабильной стенокардией под влиянием эноксапарина осуществляется путем мобилизации связанной с сосудом миелопероксидазы [51].

Ингибирующий эффект эноксапарина на пролиферацию клеток способствует снижению частоты рестеноза стентов, что продемонстрировано в опытах на животных [52]. Следует отметить, что в клиническом исследовании POLONIA местное применение эноксапарина приводило к более выраженному снижению частоты позднего рестеноза и реваскуларизации по сравнению с применением системного НФГ [53].

Эноксапарин дает антиоксидантный эффект, реализуемый с участием молекул адгезии и ядерных факторов транскрипции (ICAM-1, P-селектин, MAPK p38, JNK, NF-κB и AP-1) [54]. Вызываемое эноксапарином снижение взаимодействия моноцитов с эндотелиальными клетками посредством механизма с участием молекул адгезии и ядерного фактора транскрипции κB (NF-κB) может способствовать замедлению прогрессирования атеросклероза при сахарном диабете [55].

В недавно проведенном пилотном исследовании показано, что эноксапарин подобно НФГ активирует липопротеинлипазу, что в сочетании с противовоспалительными свойствами препарата (снижение уровня α-ФНО) при длительном применении (3 мес) может приводить к благоприятным метаболическим изменениям, включая снижение инсулинорезистентности [56].

Таким образом, эноксапарин дает множественные, часто взаимосвязанные, неантикоагулянтные эффекты, которые могут дополнять его антитромботическое действие и способствовать повышению эффективности терапии у пациентов, получающих препарат по разным показаниям. Для реализации этих эффектов необходима комплексная структура со стандартным распределением молекулярной массы (средняя около 4500 Да, в том числе менее 2000 Да <20%, от 2000 до 8000 Да >68%, более 8000 Да <18%) и стандартным содержанием 1,6-ангидроколец (15—25%), которая определяется источником сырья и технологией получения препарата. Следует отметить, что структура эноксапарина благодаря наличию 1,6-ангидроколец и недиализируемого эфира бензоостатков, является самой сложной среди всех НМГ [4]. При этом его структура окончательно не установлена, что подчеркивается в статье Европейской фармакопеи, характеризующей свойства эноксапарина. Например, неизвестен состав фракции олигосахаридов, содержащей более 13 сахаров, хотя данная фракция составляет примерно 1/3 от общей структуры препарата [57]. Все изложенное указывает, что в настоящее время структура эноксапарина не может быть полностью воспроизведена.

Биоаналоги эноксапарина. Проблема воспроизведения эноксапарина наиболее остро встала в начале 2000-х годов, когда закончился срок патентной защиты оригинального препарата. В связи с тем что эноксапарин является самым широко применяемым НМГ в мире, он привлекает особое внимание дженериковых компаний. Это обусловило быстрое появление на рынке ряда стран воспроизведенных версий препарата, в большинстве случаев зарегистрированных в соответствии с упрощенной процедурой, применяемой для регистрации дженериков химических препаратов с простой структурой молекулы. Их «аналогичность» оригинальному препарату определялась преимущественно на основании антитромботической активности [39], что, как показали сравнительные анализы биоаналогов с оригинальным препаратом эноксапарина, недостаточно для подтверждения сопоставимости даже антикоагулянтного эффекта дженериков [58] и не позволяет определить «аналогичность» их множественных неантикоагулянтных свойств, вносящих значительный вклад в общую эффективность фармакотерапии. В сравнительных клинических исследованиях оригинального эноксапарина и его биоаналогов показано, что воспроизведенные препараты по-разному расщепляются гепариназой, а это свидетельствует о возможных различиях в структуре некоторых олигосахаридов, входящих в их состав, обладают неодинаковой анти-Ха-активностью, по-разному влияют на высвобождение ингибитора тканевого фактора и активацию тромбининдуцируемого ингибитора фибринолиза [39]. Биоаналоги продемонстрировали существенные отклонения от оригинального препарата в способности ингибировать образование фибринового тромба и генерацию тромбина [59, 60], а также в иммуногенности [61].

В целом единственным преимуществом воспроизведенных препаратов перед оригиналами является меньшая стоимость лечения, однако в случае биоаналогов разница в экономических показателях с оригиналом значительно меньше, чем в случае обычных дженериков. Разработка 1 молекулы биоаналогов обходится в 75—250 млн долларов США по сравнению с 1— 4 млн для обычных дженериков, снижение цены составляет 15—30% для первого биоаналога (и меньше для последующих) по сравнению с 50—90% для дженериков [62]. Отсюда следует, что даже небольшое снижение эффективности и/или безопасности биоаналога может нивелировать все его фармакоэкономические преимущества перед оригинальным препаратом [63]. Многие эффекты гепарина определяются олигосахаридами, лишенными антикоагулянтной активности [63], поэтому даже более жесткие требования к регистрации биоаналогов НМГ, предъявляемые EMA, в том числе необходимость проведения сравнительных клинических исследований при определенных патологиях [64], не могут отразить сопоставимость всех фармакологических свойств с оригиналом, включая «неантикоагулятную» активность, которая является предметом активного изучения и может стать основанием для расширения показаний к применению НМГ, в частности эноксапарина.

Таким образом, эноксапарин дает ряд плейотропных эффектов, в том числе противовоспалительных, иммуномодулирирующих, антиметастатических и прочих, для полной реализации которых необходима сложная гетерогенная химическая структура, характерная для оригинального препарата.

Конфликт интересов отсутствует.