Дизайн новых препаратов на основе эндогенных пептидных гормонов и нейропептидов вызывает несомненный интерес и стимулирует соответствующие экспериментальные исследования. Пептиды (ключевые регуляторы клеточных и внутриклеточных физиологических ответов) обладают огромным потенциалом для лечения разных патологий, включая церебральные; тем не менее их использование находится на достаточно низком уровне. Причины этого лежат прежде всего в физиологической и биохимической природе самих пептидов. Чтобы разработать и использовать пептидные препараты, предпринимаются попытки увеличить продолжительность и активность вещества на его мишени в организме [1, 2]. Для этого необходимо увеличить биодоступность пептидов, что особенно важно для пептидов, предполагаемые мишени которых находятся в ЦНС: необходимо преодолеть гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), снизить скорость их элиминации в организме, контролировать скорость ферментативной биодеградации, увеличить время нахождения в области мишени, повысить селективность и аффинность при распознавании и взаимодействии со специфическим рецептором.

Фармакологический потенциал нейропептидов связывают с лечением церебральных патологий, ассоциированных с гибелью нейронов в результате непосредственного или вторичного повреждения при инсульте, травматическом повреждении, нейродегенеративных заболеваниях, старении. Одним из путей развития этой области может быть синтез коротких пептидов, имитирующих эффекты более крупных пептидных молекул [3], однако остается ряд упомянутых выше проблем и ограничений, которые не позволили до сих пор широко внедрить короткие аналоги нейропептидов в клиническую практику.

Логика попыток разработки и применения монопептидных препаратов понятна и полностью соответствует логике стандартного фармакологического подхода — получение специфического соединения для взаимодействия с конкретной мишенью. В случае лечения церебральных патологий, которые сопровождаются многочисленными каскадными и разветвленными событиями — молекулярно-клеточными изменениями на всех уровнях (от субклеточного до системного), такой подход осложняется недостаточной изученностью необходимых молекулярных деталей сложнейших мозговых механизмов патогенеза.

Задачей идеальной терапии последствий инсульта и черепно-мозговой травмы, нейродегенеративных заболеваний и других болезней головного мозга является восстановление нормальной нейропластичности. Нейропластичность — одна из самых широких концепций современной нейробиологии и фундаментальной медицины, затрагивающая все изменения структуры и функции мозга в течение жизни, в норме и при патологии. Пластичность головного мозга (т.е. его удивительная динамическая способность изменяться и адаптироваться) и является важнейшим фактором восстановления после его повреждения. Поэтому реабилитация направлена прежде всего на восстановление и установление новых связей между нейронами. Специфичность устройства мозга (разнообразие типов клеток, «географический» характер нейронов, отростки которых достаточно протяженны, «социальность» нейронов, не способных выживать «в одиночку», без связей с другими нейронами и пр.), и его ключевая роль в выживании связаны с одновременным протеканием тысяч специфических молекулярных процессов, которые нарушаются при патологиях. Иными словами, при нарушениях нейропластичности возникают многочисленные мишени, на которые и должна быть направлена фармакологическая коррекция. При этом необходимо признать, что на современном этапе не известно большинство из конкретных мишеней при определенных патологических состояниях мозга. Как узнать, на какие мишени нужно воздействовать в первую очередь? Можно ли предоставить организму возможность самому выбрать те лечебные молекулы, которые ему нужны? На первый взгляд, это ближе к области фантастики, но анализ имеющихся к настоящему времени данных показывает, что это вполне реально.

Академик И.П. Ашмарин в 80—90-е годы [4—6] сформулировал концепцию о функциональном континууме регуляторных пептидов и пептидном каскаде, которую продолжал развивать [7] и в последующие годы. Регуляторные пептиды — это универсальные эндогенные биорегуляторы клеточных функций в организме. Они являются частью сложнейшей системы специализированных молекул-сигнализаторов — переносчиками информации между клетками организма. Их основная функция — интеграция нервной, эндокринной и иммунной систем в единый функциональный континуум. Кроме того, они могут выполнять функции нейромодуляторов и гормонов. Не удивительно, что именно мозг содержит огромное число регуляторных пептидных молекул, которые, как предполагается, позволяют поддерживать сложнейшие молекулярно-клеточные сигнальные механизмы взаимодействия на молекулярном, субклеточном, клеточном и системном уровнях, лежащие в основе поддержания нейропластичности.

Выделенные из мозга животных пептидные экстракты стали основой нескольких многокомпонентных лекарственных органоспецифичных препаратов, которые в настоящее время достаточно широко используются для лечения церебральных патологий. Наиболее хорошо изучены препараты с нейропротективными свойствами: кортексин [8] и церебролизин [9]. Различные по составу (источник материала), использованным принципам гидролиза и выделения пептидов, а также добавленным аминокислотам и минералами, эти препараты имеют одно важнейшее общее свойство: они содержат сотни потенциально активных пептидных компонентов, выделенных из мозга. Выявление активных компонентов таких препаратов — сегодня дело почти безнадежное и вряд ли перспективное, поскольку, наиболее вероятно, эффективность препаратов такого рода определяется суммацией или даже синергизмом действия их составляющих. Какие пептиды из препаратов проходят через ГЭБ, а какие нет — неизвестно (это зависит и от состояния ГЭБ в разных патологических ситуациях). Маловероятно, что когда-нибудь удастся идентифицировать все без исключения потенциальные мишени определенных пептидов, представленных в таких препаратах. Тем не менее очевидно, что подействуют те пептиды, которые встретятся со специфической мишенью. Это и есть реализация упомянутого выше гипотетического выбора организмом нужных пептидов. Интересно, что И.П. Ашмарин часто отмечал, что введенный в организм регуляторный пептид может оказать благоприятный эффект, может не оказать эффекта, но никогда не были отмечены неблагоприятные эффекты пептидов. Этот факт до сих пор не имеет объяснения, но, возможно, связан с тем, что пептиды эффективны в малых дозах, поэтому потенциально негативного, неспецифического действия не проявляют. Можно представить себе, что препараты, содержащие экстракты пептидов из мозга, представляют собой комбинаторную пептидную библиотеку, из которой есть возможность «выбрать» нужный пептид за счет экспонирования его специфической мишени. Если это справедливо, то именно сложные пептидные препараты из мозга являются оптимальными для одновременного воздействия на различные мишени в сложнейшей системе, поддерживающей оптимальную нейропластичность, которая, в свою очередь, может быть рассмотрена как глобальная многокомпонентная мишень.

В настоящей статье представлены новые данные, касающиеся некоторых важных молекулярных механизмов, которые могут лежать в основе нейропротективных свойств препарата кортексин. Исследованию действия кортексина и описанию его многочисленных позитивных эффектов при церебральных патологиях в клинике и эксперименте посвящены многочисленные публикации (ресурс с наиболее полным их списком http://geropharm.com/scientific_development/scientific_publications/), однако стройная концепция о молекулярных механизмах его действия до сих пор отсутствует. Тем не менее в основе описанных нейропротективных и геропротективных эффектов должны лежать конкретные мишени и молекулярные механизмы. Работ, направленных на изучение этой проблемы, не так много; значительно больше описательных исследований в клинике и реже — в эксперименте. Как уже было отмечено выше, имеются объективные причины, затрудняющие корректное экспериментальное и глубокое изучение таких механизмов для кортексина: сложный состав препарата, содержащего сотни нейропептидов с не расшифрованной до конца первичной структурой, а также практическая невозможность на данном этапе верификации проникновения компонентов препарата в головной мозг и их протеолиза. Эти причины не отменяют необходимости исследования, но заставляют принимать во внимание ограничения интерпретации получаемых результатов. Например, данные экспериментов in vitro могут быть интерпретированы только исходя из предположения, что нейропептиды из препарата попали в мозг. Таким образом, именно эксперименты in vitro остаются важным подходом к поиску первичных мишеней препарата в мозге. Ограничение экспериментов in vivo состоит в том, что, регистрируя эффекты препарата в живом организме, сложно выявить его первичные конкретные мишени. Несмотря на недостатки обоих экспериментальных подходов, их комбинация постепенно приближает к пониманию молекулярных механизмов действия кортексина.

Проведено исследование [10] геропротективных свойств кортексина и состояния систем свободнорадикального окисления и процессов воспаления как потенциальных глобальных мишеней действия препарата. Работа была проведена на самцах крыс с нормальным (Wistar) и ускоренным (OXYS) старением в возрасте 12 мес. Месячный курс кортексина (внутрибрюшинные инъекции препарата кортексин в дозе 1 мг/кг) не оказывал существенных эффектов на состояние и базовые показатели поведения животных линий Wistar и OXYS, хотя было отмечено умеренное позитивное действие на когнитивные функции. Препарат корректировал состояние систем свободнорадикального окисления и цитокинов, нарушенных у крыс быстро стареющей линии. В головном мозге крыс линии OXYS кортексин восстанавливал соотношение про- и антиокислительных систем прежде всего в неокортексе, хотя был выявлен и системный эффект, а также значимый противовоспалительный эффект как на системном уровне, так и в мозге.

Поскольку избыточному нейровоспалению отводится ключевая роль в нарушении нейропластичности и развитии нейродегенерации практически при всех патологиях мозга, этот эффект кортексина чрезвычайно важен и может иметь прямое отношение к его нейропротективным и геропротективным эффектам. Вероятно, что именно с предупреждением нейровоспаления связан нейропротективный эффект кортексина, введение которого защищало нейроны гиппокампа от гибели при моделировании эпилепсии пентилентетразоловым киндлингом [11] и потенциальный позитивный эффект пептидных препаратов на стадии нейродегенерации при височной эпилепсии [12].

Пептиды часто выполняют роль модуляторов активности ферментов. В частности, известны пептиды, модулирующие активности протеаз, что позволяет регулировать (в первую очередь ингибировать) эти ферменты, которые осуществляют в организме плейотропные функции [13, 14]. В связи с тем, что протеазам семейства каспаз и кальпаина приписывают ключевую функцию в гибели нейронов при разных типах нейродегенерации, предположили, что среди пептидов кортексина могут находиться ингибиторы этих ферментов. Действительно, было показано [15], что кортексин эффективно и тканеспецифично ингибирует активность каспазы-8 головного мозга. Ингибирование каспаз-3, -8 и -9, а также катепсина В и кальпаина также отмечено, но оно было менее эффективным. Из препарата кортексин была выделена значительно более простая по составу фракция водорастворимых пептидов, которая сохраняла свойство ингибирования протеаз. Эта фракция, как и сам кортексин, предотвращала индуцированную глутаматом гибель нейронов в культуре, т. е. обладала нейропротективными свойствами in vitro. Ингибирование каспазы-8 может быть рассмотрено как один из потенциально возможных механизмов нейропротективного действия препарата in vivo [15].

Не вызывает сомнения, что пептиды кортексина в различных тканях взаимодействуют с различными белками, что, в свою, очередь, может приводить к модуляции различных внутриклеточных молекулярных механизмов. Современные методы позволяют иммобилизовать пептиды на неподвижном носителе, а затем связать иммобилизованный пептид с соответствующим партнером в растворе, что позволяет осуществить выявление прямых молекулярных мишеней для пептидов.

В настоящей работе была предпринята первая попытка такого исследования в отношении кортексина. Была выделена фракция гидрофильных пептидов кортексина массой около 3 кДа, иммобилизована на неподвижном носителе, инкубирована с гомогенатами мозга крысы для связывания с потенциальными молекулярными партнерами, затем связавшиеся молекулы были элюированы, выделены и идентифицированы методом масс-спектрометрии. Идентифицированы три нейронспецифичных белка: тубулин β5, креатинкиназа типа В и белок 14−3-3 α/β, а также распространенный во многих органах и тканях белок цитоскелета актин. Креатинкиназа является ключевым ферментом энергетического метаболизма головного мозга, который нарушен при различных церебральных патологиях. Нейронспецифичный белок 14−3-3 — фактор трансдукции сигнала («молекулярный переключатель»), в частности модулирующий гибель нейронов. Белки цитоскелета (тубулин и актин) обеспечивают нормальное функционирование и целостность нейронов и других клеток головного мозга; нарушение их структуры сопровождает гибель клеток. Представляется весьма вероятным, что выявленные белки являются молекулярными мишенями пептидов кортексина, взаимодействие с которыми обеспечивает его нейропротективные эффекты.

Таким образом, потенциальные молекулярные механизмы нейропротективных свойств кортексина разнообразны и касаются ключевых процессов, лежаших в основе нейропластичности: трансдукции сигнала, энергетического метаболизма, протеолитической модификации белков, структуры клеток головного мозга, а также процессов нейровоспаления. В основе плейотропности механизмов действия кортексина лежит состав препарата, содержащего множество различных нейропептидов. Потенциально многокомпонентность таких препаратов может быть благоприятной для одновременного действия на разные мишени. Чрезвычайно важной является тканеспецифичность выявленных молекулярных механизмов, что в значительной степени определяет эффективность препарата при церебральных патологиях.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

e-mail: nata_gul@mail.ru