Исследование природных модуляторов функциональной активности TRPV1 рецепторов

Одной из основных причин обращения людей за врачебной помощью являются болевые синдромы. Боль как неприятное ощущение с негативными эмоциональными переживаниями зачастую выполняет сигнальную функцию, предупреждает организм об опасности и защищает его от возможных нежелательных повреждений. Вместе с тем существует и другой вид боли, который имеет негативное значение для организма. Эта боль (патологическая боль) делает людей нетрудоспособными, снижает их активность, вызывает психо-эмоциональные расстройства, приводит к нарушениям деятельности важнейших систем организма.

Восприятие, проведение и анализ болевых сигналов в организме обеспечивают специальные нейрональные структуры — ноцицепторы, преимущественно чувствительные к патологическим раздражителям или к раздражителям, которые становятся патологическими при продолжительном воздействии. Развитие болевых синдромов связано с активацией ноцицептивных рецепторов при травмах, воспалении, ишемии и др. (соматогенные болевые синдромы) или с повреждением структур периферической или центральной нервной систем, участвующих в проведении ноцицептивных сигналов (нейрогенные болевые синдромы, такие как невралгии, фантомно-болевой синдром и др.

В течение последних 20 лет достижения иммуногистохимии, нейрофармакологии и нейрофизиологии позволили совершить грандиозные открытия в области анатомии и патофизиологии боли. Идентификация рецепторов и процессов, участвующих в формировании и передаче болевых сигналов открывают пути для применения новых средств и методов, обеспечивающих более эффективный контроль над болью. Одним из современных подходов для лечения болевых состояний является использование высокоселективных агентов, способных специфично блокировать рецепторы, которые непосредственно воспринимают болевые стимулы и/или медиаторы воспаления. К таким рецепторам относится ваниллоидный рецептор TRPV1.

Ваниллоидный рецептор 1, TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1), играет важную роль в ряде патологических состояний: при болях воспалительного характера, раке, нейропатических и висцеральных болях, заболеваниях дыхательных путей, панкреатитах и мигренях. TRPV1 является катион-селективным ионным каналом, который отвечает на присутствие капсаицина кратковременным деполяризующим входящим током и активируется повышенной температурой и низким значением рН. Современные данные, полученные в in vivo и in vitro экспериментах, позволяют считать TRPV1 важным полимодальным рецептором, который объединяет множественные сигналы о физических и химических стимулах во время воспаления или повреждения тканей в один ноцицептивный ответ.

TRPV1 является важнейшими интегратором болевых и воспалительных стимулов, что позволяет рассматривать его как перспективную терапевтическую мишень в лечении болевых состояний. Считается, что, в отличие от традиционных анальгетических средств, которые подавляют либо воспалительные процессы, либо передачу болевых сигналов, антагонисты TRPV1 предотвращают боль, блокируя важный рецептор и интегратор болевых стимулов на чувствительных нейронах.

Поэтому поиск модуляторов активности TRPV1 рецептора является одним из приоритетных направлений работы научно-исследовательских лабораторий во всем мире.

2. Обзор литературы. Каналы TRP семейства.

Семейство ионных каналов TRP (transient receptor potential) было последним из открытых семейств ионных каналов. Первый представитель семейства (dTRP) был обнаружен генетическими исследованиями дрозофилы, где он является передающим каналом в фоторецепции. В настоящее время у позвоночных найдено 29 изоформ TRP каналов, которые разделены на 7 семейств (TRPC, TRPV, TRPM, TRPML, TRPP, TRPA, TRPN) (1). Эти каналы осуществляют широкий диапазон функций. Они открываются в ответ на множество стимулов, таких как холод или высокие температуры, природные химические вещества (ментол, камфора, капсаицин), механические стимулы и изменения состава липидного бислоя. TRP каналы участвуют в различных физиологических процессах-фоторецепции, восприятии феромонов, ощущении вкуса, боли, химических агентов, механорецепции, тонуса гладких мышц и регуляции кровяного давления. (2). Однако, следует отметить, что их физиологическая роль, механизмы активации и регуляции пока установлены лишь частично.

В данном обзоре литературы представлена общая характеристика семейства TRP и отдельно описаны каналы-рецепторы, принимающие участие в ноцицепции. Наиболее подробно описан рецептор TRPV1, так как он является наиболее изученным и считается перспективной мишенью для создания новых анальгетических препаратов.

5. Выводы.

1. В экстракте нематоцистов морской анемоны Heteractis crispa обнаружен первый полипептидный модулятор ванилоидного рецептора, названный АРНС1. Идентифицированы его структурные гомологи — полипептиды АРНС2 и АРНСЗ. Комбинацией методов белковой химии и генной инженерии установлена первичная структура трех найденных полипептидов.

2. Определена биологическая активность АРНС1 и показано, что он ингибирует капсаицин-индуцируемые токи TRPV1 с ЕС5о=54±4 нМ и является слабым ингибитором сериновых протеаз.

3. Разработан метод получения рекомбинантных АРНС1, АРНС2, АРНСЗ. Выход целевых полипептидов с 1 литра культуры клеток E. coli составлял для АРНС1 — 3,3 мгдля АРНС2 и АРНСЗ около 8 мг.

4. Выявлены анальгетические свойства полипептидов АРНС1−3. Показано, что АРНС1 значительно ослабляет болевой эффект, вызываемый введением мышам капсаицина — селективного агониста TRPV1. Полипептиды АРНС1−3 в дозе 0.1 мг/кг проявляют анальгетический эффект в in vivo моделях тепловой стимуляции боли и воспалительной гиперчувствительности, вызванной CFA.

4.13.

Заключение

.

Несмотря на то, что за последние годы изучено довольно много низкомолекулярных агонистов и антагонистов TRPV1, некоторые из которых уже используются в клинической практике, до сих пор не было обнаружено пептидных молекул, проявляющих выраженную ингибиторную активность в отношении этого рецептора. Исключение составляют синтетичекие аргинин-богатые пептиды и малые пептидные молекулы, сходные с ними по структуре. Вместе с тем, ингибиторы TRPV1 пептидной природы могут иметь важное значение для разработки новых анальгетических средств. По сравнению с низкомолекулярными аналогами они могут оказывать более специфичное терапевтическое воздействие и вызывать меньшее количество системных побочных эффектов. Кроме того, на их основе открывается возможность оптимизации структуры и, следовательно, фармакологических свойств молекулы путем мутагенеза.

Тот факт, что в экспериментах на гетерологически экспрессированных ТКРУ1 рецепторах полипептиды АРНС1−3 не вызывали полного блокирования ионного тока через канал, позволяет считать, что эти полипептиды являются в большей степени модуляторами, чем ингибиторами канала. Молекулы, модулирующие работу ионных каналов, вызывают особенный интерес, так как с их помощью возможно преимущественно воздействовать на конкретные кинетические или функциональные параметры канала. Так, например, избирательное подавление чувствительности ТКРУ1 к закислению внешней среды могло бы позволить нормализовать активность рецептора в условиях воспалительного процесса и устранить вызванные им болевые эффекты. Механизм ингибирующего влияния полипептидов АРНС1−3 на Т11РУ1 рецептор остается предметом будущих исследований.

Помимо вероятной практической значимости, полученные нами результаты, могут внести ценный вклад в решение ряда фундаментальных проблем, таких как изучение молекулярных основ функционирования рецептора ТКРУ1, поиск новых природных модуляторов активности каналов ТКРУ1, изучение влияния активности ТЛРУ1 рецепторов на развитие ряда патологических процессов в организме.