Биологически активные пептиды

За последние годы число пептидов, найденных в живых системах, сильно возросло. В период 1944—1954 гг. были разработаны основные аналитические методы выделения, очистки и установления структуры пептидов. Однако исследования некоторых пептидов, особенно пептидов головного мозга, совершенно не развивались, так как были неизвестны соответствующие аналитические методы определения нанограммовых (Ю-9 г) или меньших количеств вещества. Лишь с развитием радиоиммунного анализа (RIA) (Р. С. Ялоу, лауреат Нобелевской премии 1977 г. по физиологии и медици­не, и С. Берсон) стали возможны определения исключительно малых концентраций пептидов в соответствующих препаратах. Например, некоторые гормоны можно обнаружить при содержании Ю-12 г в 1 мл крови. Развитие радиоиммунного метода позволило начать исследование нейрогормонов гипоталамуса. Гийемен и Шалли (получившие вместе с Ялоу Нобеленскую премию по физиологии и медицине) смогли привести экспериментальные доказательства того, что центральная нервная система модулирует активность гипоталамуса путем выделения ничтожных количеств либеринов (факторы высвобождения гормонов, рилизинг-факторы); тем самым контролируется эндокринная регуляция. Оба исследователя (совершенно независимо друг от друга) установили последовательность первых гормонов гипоталамуса и синтезировали их в лаборатории.

Многие биологически активные пептиды природного происхождения отличаются структурно от пептидов, образующихся в результате процессиига белков. Зачастую в их составе находятся небелковые аминокислоты, такие, как 3-алании, у-аминомасляная кислота, D-аминокислоты, алкилированные аминокислоты и др. Для многих низкомолекулярных пептидов также характерны Н-пептидные связи и кольцевые структуры. Такие структурные особенности, а также остатки пироглутаминовой кислоты образуют действенную защиту против атаки протеаз, обладающих обычно субстратной специфичностью к пептидам из а-аминокислот с нормальными пептидными связями.

Глутатион, присутствующий во всех клетках высших животных, представляет собой трипептид с N-коцевым остатком глутаминовой кислоты, присоединенным у-пептидной связью:

Биосинтез таких пептидов осуществляется не обычным путем при участии рибосом, а протекает в двухступенчатых катализируемых ферментами реакциях с использованием АТР:

7-глутамилцистеин + глицин + АТР = глутатион + ADP + Р

Глутатион — биохимически важный активатор некоторых ферментов; он защищает липиды от аутоокисления и является составной частью системы транспорта аминокислот в отдельных тканях животных (цикл у- глутаминовой кислоты). Другие у-глутамилпептиды находят в растительных тканях, например в луке, чесноке и в семенах бобовых. Некоторые производные птероилглутаминовой кислоты (фолиевая кислота) также содержат дополнительные остатки глутаминовой кислоты, соединенные одни с другим у-пептидной связью.

1. Пептидные и белковые гормоны

Гормоны — химические органические соединения, которые образуются в железах или специализированных клетках и переносятся по транспортной (кровеносной) системе к одному или нескольким местам воздействия, где проявляют специфическую к данным клеткам активность, связываясь с соответствующими рецепторами. Гормональное. действие характеризуется передачей информации, причем в отличие от нервной системы в этом случае накопление информации невозможно.

Следует отметить, что физиологически обе системы развивались одновременно, причем с возникновением нейросекрецин, появившейся уже у червей и членистоногих, была достигнута качественно более высокая ступень развития. У позвоночных наблюдается иерархическая организация эндокринной системы. Нервные раздражения с помощью преобразователей в нервносекреторных клетках трансформируются в гормональные сигналы (нейрогормоны), благодаря чему различные окружающие воздействия через нервную систему передаются на внутренние секреторные органы, ко­торые затем соответствующим образом адаптируются. Гормональная и нервная системы, взаимодействуя, управляют и регулируют все жизненные процессы высокоразвитых организмов.

Гормоны объединяют химически неоднородные регуляторы; к ним относятся стероиды, производные жирных кислот, аминокислоты, производные аминокислот, а также пептиды и белки (обстоятельно обсуждаются далее; рассмотрение белковых гормонов в главе «Белки» вряд ли уместно, так как разделение пептидов и белков имеет исторические корни и сегодня едва ли можно их четко разграничить).

1.1. Кортикотропин

Кортикотропин (адреиокортикотропии, адреиокортикотропиый гормои, АКТГ) представляет собой линейный полипептид, состоящий из 39 аминокислотных остатков. Проверка аминокислотных последовательностей АКТГ человека, теленка и овцы показала лишь незначительное их отличие, касающееся аминокислотных остатков в положениях 31 и 33.

1.2. Соматотропный гормон

Соматотропный гормон (СТГ, соматотропин, гормон роста) образуется в передней доле гипофиза под контролем соматолиберина. Название «соматотропин», т. е. «действующий на все тело», отражает его широкий спектр активностей, обусловленный анаболическим действием, хотя основная функция гормона — регуляция процесса роста. В частности, СТГ стимулирует рост эпифизарных хрящей и вследствие этого удлинение костей. В период половой зрелости андрогены вызывают сращивание эпифиза с диафизом, что приводит к прекращению роста.

СТГ человека представляет собой полипептидную цепь, содержащую 191 аминокислотный остаток. Молекулы гормона из других организмов отличаются от СТГ человека как длиной цепи, так и степенью гомологич- ности, поэтому на человека действует лишь СТГ приматов. Весьма незначительно различие аминокислотных последовательностей СТГ человека с хориосоматомаммотропина, действие которого подобно действию СТГ и пролактина.

СТГ человека был впервые выделен Ли с сотр. в 1956 г. Данные об аминокислотной последовательности в последующие годы много раз пересматривались. В 1970 г. Ли сообщил о твердофазном синтезе этого белка, показавшего в тесте на большой берцовой кости 10% ростовой активности и в тесте на зобе голубя 5% активности пролактина. Этот результат поразителен тем. что первичная структура, положенная в основу химического синтеза, немного позже подверглась пересмотру. Отсюда можно сделать однозначный вывод, что биологическая активность никогда не может быть использована в качестве критерия успешности химического синтеза. На поиск активного центра соматотропного гормона роста направлены усилия многих исследователей, так как длина полипептидной цепи слишком велика, чтобы использовать полный химический синтез в качестве источника этого терапевтически важного гормона. Предпринимаются попытки получения достаточно активных фрагментов путем ферментативного расщепления целой молекулы белка. Такие фрагменты уже могут быть доступны для химического синтеза в значительных количествах, достаточных для терапевтических целей.

В 1979 г. Гудман и Бакстер, а также Годдель с сотр. осуществили синтез СТГ человека методами генной инженерии. В то время как первая группа использовала соответствующий природный ген, вторая встраивала ген, синтезированный комбинацией химических и ферментативных методов. Учитывая существующие трудности химического пептидного синтеза, можно говорить о большом значении ДНК-рекомбннантной техники для получения этого гормона.

Почти единственный случай применения СТГ человека — гипофизарная карликовость. Отсутствие или недостаточное количество СТГ ведет с карликовости, причем часто при достижении половой зрелости появляется инфантилизм. Слишком высокий уровень секреции гормона в период роста приводит к гигантизму, при передозировке в период роста появляются симптомы акромегалии (чрезмерное удлинение конечностей, носа, ушей, подбородка и др.). Кроме лечения карликовости СТГ используется при мышечной дистрофии, остеопорозе (недостаточное содержание кальция в костях), при желудочных кровотечениях и др.

Вообще аспекты участия СТГ вследствие его анаболического действия весьма многообразны: он способствует транспорту аминокислот в клетки, стимулирует усвоение жирных кислот, биосинтез белков. СТГ обладает также диабетогениым действием, повышенная его секреция может привести к сахарной болезни. Это объясняется торможением периферийного обмена глюкозы.

1.3. Пролактин

Образование пролактина (лютеотропиый гормои, лактогенный гормои, лактотропин) в передней доле гипофиза регулируется соотношением содержания пролактолиберина и пролактостатина. Пролактин регулирует секрецию молока грудными железами, а также их рост. Во время беременности и в период кормления его количество увеличивается. Кроме того, он способствует процессу роста, влияет на обмен пигментов и регуляцию осмоса, подавляет инстинкт насиживания у птиц. Непосредственно в тканях биологический эффект вызывается воздействием на аденилатциклазную систему.

Первичная структура пролактииа овцы установлена Ли с сотр. Этот белок состоит из одной полипептидной цепи, включающей 198 аминокислот и сшитой тремя внутренними дисульфидными мостиками. Из гипофиза теленка и овцы пролактии может быть выделен относительно легко и диффе­ренцированно от соматотропного гормона. Аналогичные эксперименты с гипофизом человека долгое время оставались безуспешными, что вызвало сомиеиия в существовании человеческого пролактииа. Лишь в 1973 г. человеческий пролактии был охарактеризован как гормон, отличающийся от СТГ. Препролактии описан Маурером в 1977 г..

1.4. Меланоцитстимулирующий гормон

Образование меланоцитстимулирующего гормона (меланотропин, ме- ланостимулирующий гормон, МСГ) протекает под контролем гормонов гипоталамуса меланолиберина и меланостатина в промежуточной доле гипофиза, а при их повреждении — в передней доле. Меланотропин стимулирует у теплокровных позвоночных увеличение образования пигментов в особых клетках, называемых меланофорами, чем достигается темная окраска и тем самым приспособление к окружающей среде. Биологическое значение меланотропина у птиц и млекопитающих еще недостаточно ясно, так, напри­мер, «-меланотропин оказывает сильное действие на многие ткани животных и, в известной степени, человека.

1.5. Окситоцин и вазопрессин

Образование нейрогипофизарных гормонов окситоцина и вазопрессина протекает не в нейрогипофизе (задняя доля гипофиза), так как он не является внутрисекреторным органом, а лишь выполняет функцию «депо» гормонов нейросекреторных клеток. Транспортными белками для нейрогипофизар- ных гормонов долгое время считались нейрофизины, образующиеся в гипоталамусе наряду с окситоцином и вазопрессином. Нейрофизинами называют линейные, с высоким содержанием цистеина, белки, состоящие из 93—95 аминокислотных остатков. Как правило, каждый биологический внд имеет 2—3 нейрофизина, незначительно отличающихся длиной цепи и (или) аминокислотной последовательностью. Различные данные подтверждают гипотезу о том, что как окситоцин и один нейрофизин, так и вазопрессин и другой нейрофизин имеют общих предшественников в биосинтезе, полипептидные цепи которых образуются при расщеплении нейрофизины и гормоны.

Биосинтез вазопрессина идет через стадию образования белка- предшественника, состоящего из 166 аминокислотных остатков. В предшественнике после N-концевой сигнальной последовательности, состоящей из 19 аминокислотных остатков, следует последовательность [8- аргинин]вазопрессина. Затем следует остаток глицина, который при ферментативном отщеплении дает С-концевую амидную группу вазопрессина. Далее после пары основных аминокислот следует последовательность нейрофизина II, состоящего из 95 аминокислотных остатков, и затем после следующего остатка аргинина — 39-членный гликополипептид.

Структура окситоцина была установлена в 1953 г. дю Виньо с сотр. и независимо от него Таппн с сотр.

Cys-Tyr - Phe - Gin- Asn-Cys - Pro - Arg-Gly - NMa 123456789

В то время как в гипофизе свиньи присутствует [Lys8] вазопрессин, у теленка и других млекопитающих найден [А^8]вазопрессин:

Cys -туг - lie - Gin - Asn - Cys - Pro - Leu - Gly - NHa 123456789

В противоположность этому окситоцин у всех млекопитающих идентичен.

Окситоцин действует иа гладкую мускулатуру матки и стимулирует ее сокращение (.действие, стимулирующее родовые схватки). Кроме того, окситоцин вызывает сокращение миоэпителиальных клеток молочных желез и тем самым выделение молока. В везначительной степени окситОцин проявляет биологическое действие вазопрессина.

Вазопрессин (антндиуретин, адиуретнн) обладает антидиуретическим действием, т. е. вызывает обратное всасывание воды почками; под влиянием вазопрессина суточная первичная моча концентрируется (объем первичной мочи составляет 15 л, в то время как объем выделяемой организмом мочи только 1—1,5 л). В относительно больших дозах вазопрессин также повышает давление. Так как уже 2 нг этого гормона могут вызывать у человека заметный антидиуретический эффект, то по своему физиологическому действию и фармакологическим свойствам он принадлежит к сильнодействующим веществам. При недостатке вазопресснна появляется картина болезни Diabetes insipidus, прн которой ежесуточно выделяется из-за недостаточного обратного всасывания до 20 л мочи. Вследствие близкого структурного родства с окситоцином вазопрессин проявляет слабую аффинность к окситоциновым рецепторам и тем самым некоторое окситоциноподобное действие. Обратный эффект, как уже отмечалось, наблюдается у окситоцина. Кроме того, вазопресснн физиологически участвует в процессах памяти.

1.6. Гормоны гипоталамуса

После рассмотрения нейрогормонон окситоцина и вазопрессина, образующихся н нейросекреторных клетках гипоталамуса, ныглядит парадоксальным использование названия «гормоны гипоталамуса» для пептидных гор- монон, образующихся н различных областях ядра гипоталамуса и действующих на переднюю долю гипофиза. Но за неимением удовлетворительного названия для этой группы гормонон гипоталамуса следует это разграничение сохранить, тем более что н специальной литературе окситоцин и назопрессин классифицируются как иейрогипофизарные гормоны.

Гипоталамус является частью промежуточного мозга и нлияет на многие физиологические жизненно нажные процессы н организмах млекопитающих. Он представляет собой важный преобразователь, н котором нер- нные импульсы трансформируются н гормональные сигналы и таким образом осуществляется относительно быстрое приспособление внутрисекреторной системы к внешним изменениям. Существование гормонов гипоталамуса было постулировано Хинсеем, а также Грииом и Харрисом (1937—1949 гг.). Многочисленные исследования за следующие двадцать лет привели к выводу, что существует семь освобождающих и три иигибирую- ших гормона, которые в передней доле гипофиза либо вызывают вырабатывание гормонов, либо его иигибйруют. Согласно так называемой единой концепции, каждый гормои гипоталамуса всегда контролирует гормон аде- ногипофиза. Новые данные, полученные в 1969—1971 гг. привели к мнению, что как минимум в одном случае эта концепция нарушается. Выделение ЛГ и ФСГ индуцируется одним и тем же гормоном гипоталамуса

В соответствии с рекомендациями комиссии ПIPAC—IUB по биохимической номенклатуре следует называть рилизинг-факторы либеринами, а гормоны, инги бирующие выделение, — статинами. Рассматривая функциональное миогообразш некоторых гормонов гипоталамуса, как, например, соматостатина (гормон гипоталамуса, тканевый гормон в желудочно-кишечном тракте и нейротрансмиттер в центральной нервной системе), сталкиваются с проблемой названия. Кроме того, не решена проблема названия всей группы гормонов. Нужно выждать, окажется ли более жизнеспособным название цибернины, предложенное Гийеменом, или предпочтение будет отдано обобщенному названию гипофизотропные гормоны.

Гормоны гипоталамуса образуются в определенных центральных областях гипоталамуса, следуют в Eminentia mediana и оттуда в систему воротной вены гипофиза. Обсуждается вопрос о нерибосомной системе синтеза этих веществ, но, вероятно, эта точка зрения не будет принята в дальнейшем, так как до сих пор известные гормоны гипоталамуса не имею! каких- либо необычных структурных особенностей (ш-пептидная связь, D- аминокислоты, N-метиламинокислоты и др.).

Гормон	Принятое сокращение	Название, согласно IUPAC—IUB
Гормон, ингнбирующий выделение пролактииа	PIH	Пролактостатин
Гормон, ингнбирующий выделение соматотропина	SIH	Соматостатин
Гормон, ингнбирующий выделение меланотропина	MIH	Меланостатин
Рилизинг-фактор тиреотропнна	TRH	Тиреолиберин
Рилизинг-фактор гонадотропина	GRH	Гонадолнберин
Рилизинг-фактор ЛГ	LRH	Люлиберин
Рилизинг-фактор ФСГ	FSH-RH	Фолпиберин
Рилизинг-фактор кортнкотропина	CRH	Кортиколибернн
Рилизинг-фактор пролактииа	PRH	Пролактолиберин
Рилизинг-фактор соматотропина	SRH	Соматолиберин
Рилизинг-фактор меланотропина	MRH	Меланолибернн

1.7. Глюкагон

Как и инсулин, глюкагон образуется в поджелудочной железе, но уже в А- клетках островков Лангерганса. Глюкагон, как и адреналин, является антагонистом инсулина и стимулирует гликогенолиз, повышая содержание сахара в крови. Кроме того, он обладает липолитическими свойствами. Действие протекает через аденилатцнклазную систему. Глюкагон также увеличивает сокращение сердечной мышцы и повышает частоту ударов сердца.

Глюкагон — одноцепочечный пептид со следующей аминокислотной последовательностью (Броммер и др., 1956 г).

Поразительным является совпадение с аминокислотными последовательностями секретина, вазоактивного кишечного пептида и пептидного ингибитора гастроинтерстиальных клеток в N-концевых участках 1-12. Глюкагон имеет терапевтическое применение при заболеваниях, связанных с понижением содержания сахара в крови (при передозировке инсулина или гиперинсулинизме) или с избытком глюкагона.

1.8. Кальцитонин

Кальцитонин образуется в С-клетках щитовидной железы млекопитающих при повышении содержания кальция в крови. У низших животных вплоть до птиц место образования кальцитонина — ультимобранхиальное тельце (по этой причине не следует больше употреблять старое название «тирео- кальцитонин»). Кальцитонин ингибирует перенос ионов кальция из костей в кровь, действуя при этом как регулятор, обратный паратиреоидному гормону.

В 1968 г. четыре различные лаборатории описали установление структуры и синтез кальцитонина свиньи. У выделенных несколько позднее каль- цитонинов из других организмов [692] обнаружилось чрезвычайно большое различие в аминокислотных последовательностях. Общие структурные признаки всех кальцитонинов — полипептидная цепь из 32 аминокислотных остатков, С-концевой амид пролина и дисульфидный мостик между 1 и 7 остатками цистеина. Интересно, что кальцитонин, выделенный из ульти- мобранхиального тельца, в 30—40 раз более активен по сравнению с каль- цитонинами млекопитающих. Из многочисленных исследований, проведенных на примере кальцитонина человека (кальцитонин М) [693], показано, что в противоположность другим пептидным гормонам (АКТГ, гастрин, паратиреоидный гормон) у кальцитонина так называемым активным центром, необходимым для проявления биологического действия, является неограниченная часть первичной структуры. По развитому Швицером предположению в данном случае мы, очевидно, имеем дело с так называемым «регнилогическим» типом пептида, в котором область аминокислотной последовательности, необходимая для стимуляции рецептора, разделена на части, т. е. для проявления биологической активности кальцитонина необходим практически весь пептид.

2. Нейропептиды

В последние годы интерес исследователей в значительной степени обращен к нейропептидам. Это прежде всего пептиды, образующиеся в нейронах и обладающие сигнальной функцией для других клеток. Важные представители нейропептидов — секретируемые нервными клетками нейрогормоны, попадающие в кровь, а также в спинномозговую жидкость и таким путем достигающие тех клеток, на рецепторы которых они действуют. Если нейропептиды выделяются в синаптическую щель, то их можно рассматривать как нейротрансмнттеры, нли нейромедиаторы (к ннм относятся тире- олиберин, вещество Р, прокталин). Фармакологи к нейроактивным пептидам относят те нативные пептиды или их части и синтетические аналоги, которые вызывают реакцию нервной системы. К нейропептидам принадлежат такие уже рассмотренные пептиды, как АКТГ, а-МСГ, /3-МСГ, гормоны гипоталамуса, окситоцин, вазопрессин, вещество Р, нейротензин, ССК, VIP, гастрин, ангиотензин II, бомбезин, дерморфин, а также пептид, индуцирующий дельта-фазу сна, /3-липотропин, нейрофизины, инсулин, карно- зин, таурнн, триптофилпептид, энкефалины, эндорфнны, экзорфнны, кио- торфин. Кроме того, известно -50 факторов, присутствующих у беспозвоночных.

Эффекты, наблюдаемые при действии нейропептндов на центральную нервную систему, весьма разнообразны. Они могут действовать как нейротрансмнттеры, контролировать физиологический сон, оказывать влияние на процессы обучения, обладать обезболивающим действием и др. Эти факты заставили по-новому взглянуть на традиционные представления о действии и функциях гормонов. Действительно, становится все труднее однозначно разграничить гормональное действие от других инициированных биологических или физиологических эффектов. Различные пептидные гормоны воздействуют непосредственно на мозг и влияют на поведение и обучаемость. С целью изучения возможности применения для терапевтического лечения болезни Паркинсона, шизофрении, нарушений памяти и др. было осуществлено клиническое испытание многих пептидных препаратов. Наибольший интерес вызывают АКТГ, МСГ и вазопрессин, оказывающие действие на центральную нервную систему в некоторых поведенческих экспериментах на животных. Из различных поведенческих тестов прежде всего, должен быть назван так называемый тест «избегания», в котором животное пассивно или активно учится избегать неприятной ситуации (например, электрошока). Приобретенные рефлексы устойчивы лишь некоторое время, а затем постепенно угасают. Де Виду удалось выделить из мозга подопытных животных (крыс) пептид, охарактеризованный как вазопрессин. Этот пептид, вероятно, образуется из [Arg8]вазопрессина и проявляет отчетливое действие в тесте избегания. Так, при введении данного пептида, а также самого вазопрессина в мозг заметно повышается устойчивость выработанного поведенческого рефлекса. Фаза исчезновения рефлекса удлиняется. При половой мотивации эффект проявляется особенно отчетливо.

Влияние АКТГ на способность крыс к обучению, по-видимому, объясняется возрастанием побуждения животных к запоминанию и повышением их внимания. Пептид Org 2766, вводимый через рот, и другие пептиды из последовательности АКТГ, учитывая их возможное значение как средства для улучшения способностей к обучению, были исследованы на человеке.

Непрямые, ио убедительные данные дают основание предполагать, что вазопрессин принимает участие в процессах обработки информации. Эффект, вызванный вазопрессииом или (дез-Оу-ЫН®] вазопрессином, в отношении упомянутой ранее реакции избегания ограничивается лишь центральной нервной системой и проявляется практически лишь при введении препарата в мозг. Антитела против зтого производного вазопрессина и самого вазопрессина специфически снимают их дальнейшее действие на центральную нервную систему. И наконец, Штерба и сотр. смогли показать гистологически, что отростки пептидэргических нейронов гипоталамуса идут ие только в нейрогипофиз, но также и в другие области мозга, причем связь с так называемой амигдалой особо подчеркивается. Возможно, на эту область, являющуюся, как установлено, центром ощущений страха, действуют гормоны нейрогипофиза. Нарушения в этом участке мозга ведут к общему снижению реакций на угрожающие внешние ситуации, к гиперсексуальности, к неконтролируемому приему пищи и др.

Значение иейропептидов как модуляторов нейронной активности и как нейротрансмиттеров постоянно растет. Уже было упомянуто, что функции нейротрансмиттера приписываются веществу Р. Место контакта двух нейронов (нервных клеток) называется синапсом. Перенос информации от одной (пресинаптической) иервиой клетки к другой (постсинаптической) осуществляется посредством нейротрансмиттеров, таких, как ацетилхолин, норадреналин, дофамин, гистамин, серотонин, глицин, глутаминовая и у- аминомасляиая кислоты, таурии и др. Помимо этих небольших молекул и вещества Р в переносе информации, по-видимому, принимают участие и другие пептиды. При возбуждении пресинаптической клетки трансмиттер выделяется в синаптическую щель, диффундирует от пресинаптической мембраны к мембране постсинаптической целевой клетки и вызывает после взаимодействия с высокоспецифическим рецептором электрический сигнал или же подавляет сигнал, вызванный другими нейротраисмиттерами в других синапсах той же клетки. Нейроны, синтезирующие пептид-транс- миттер, названы пептидэргическими (например, холинэргические, до- фаминэргические и др. нейроны).

Тиреолиберин должен образовываться по большей части вне гипоталамуса мозга крысы, в определенных септальных и преопти- ческих областях. Гормон, очевидно, участвует в регуляции активности нервной системы.

Исходя из -125 кг (-125 ООО особей) тараканов вида Periptaneta americana, Браун и сотр. выделили 0,18 мкг пентапептида Arg- Tyr-Leu-Pro-Thr, получившего название «проктолин». Та же лаборатория в 1977 г. подтвердила установленную структуру пептида полным химическим синтезом. Существуют данные, позволяющие предполагать, что это миот- ропное вещество универсально для насекомых. Проктолин действует как возбуждающий иейротрансмиттер мышц кишечника. Уже при концентрации Ю-9 моль/л он усиливает моторику кишечника.

Конечно, нельзя не упомянуть, что помимо названных нейропептндов интенсивно исследуются н другие гормоны гипоталамуса, например меланостатин, соматостатин, гонадолнберин н др., оказывающие определенное действие на нервную систему. Более того, в недалеком будущем новые интересные принципы действия пептидов пробудят интерес к ним не только нейробнологов. В 1979 г. Кнолл с сотр. добавил к известным пептид сатиетин, снижающий потребление пищи крысами.

Во многих случаях при разнообразнейшем действии нейропептндов речь, по-видимому, идет не столько о физиологическом, сколько о фармакологическом эффекте. О функциях и механизме действия нейропептндов в настоящее время существуют противоречивые мнения. Комплексная проблематика пептидной фармакологии представляет собой весьма сложную задачу.

3. Пептидные антибиотики

Антибиотики — продукты жизнедеятельности бактерий и грибов, подавляющие рост или деление других микроорганизмов. Химически это весьма гетерогенный класс.

Равным образом очень сложно классифицировать пептидные антибиотики (известно более 300). Довольно часто их подразделяют на линейные пептиды и циклические структуры, причем последние подразделяют на го- модетные пептиды и гетеродетные пептиды (депсипептиды). К линейным пептидам-антибиотикам относятся грамицидины А—С, продуцируемый Streptococcus lactis низин и структурно ему подобный субтилин. В молекуле низина помимо дегидроаланина (Dha) и а-аминодегидромасляной кислоты (Dho) имеется несколько гетеродетных пентациклических структур, включающих лантионин (Ala-S-Ala) или (3-метиллантионин (Abu-S-Ala).

На примере низина и субтилина было показано наличие природных а,@- ненасыщенных аминокислот. Каждый из этих двух антибиотиков содержит два остатка дегидроаланина и один а-аминодегидромасляной кислоты. Субтилии состоит из 32 аминокислотных остатков и продуцируется Bacillus subtilis.

Смесь антибиотиков, выделенная из Streptomyces carzinostaticus, помимо трех веществ А, В, С, обладающих антибактериальной активностью, содержит 109-членный линейный полипептид, получивший название неокар- циностатин. В противоположность веществу А, имеющему один дисуль- фидный мостик, в неокарциностатине два мостика. В дозах 0,1—1,6 мг/кг неокарциностатин показывает противоопухолевую активность.

В качестве короткоцепочечного антибиотика можно назвать трипептид ь-аргинил-о-аллотреонил-ь-фенилаланин, выделенный из культуральной среды гриба Keratinophyton terreum, подавляющий, однако, только рост грибов, но не бактерий. Его антибиотическое действие снимается L- гистидином.

Большинство пептидных антибиотиков имеет циклическую структуру, которая может содержать помимо пептидной сложноэфирную и другие виды химических связей. Циклическое строение, а также наличие в молекуле D-аминокислот и других небелковых элементов придает таким антибиотикам высокую устойчивость к протеолитическим ферментам. Часто сложная структура препятствует широкому использованию химического синтеза. Из-за высокой токсичности систематическое применение находят лишь отдельные пептидные антибиотики.

Биосинтез пептидных антибиотиков осуществляется по принципу, отличному от принципа биосинтеза белков на рибосоме. Исследования, впервые предпринятые Липманном [796] на примере бактериального пептидного синтеза грамицидина, тироцидина и бацитрацина, показали, что для биосинтеза используется принцип S-аминоацильного активирования с определенным ориентированием молекулы на ферментной матрице.

Далее будут рассмотрены подробнее некоторые представители пептидных антибиотиков, причем для их классификации использовали рекомендации Хассаля, основывающиеся на механизме действия антибиотика.

4. Опиоидные пептиды

Опиоидные пептиды (Opioid Peptides) - большая группа физиологически активных пептидов с выраженным сродством к рецепторам опиоидного (морфинного) типа /мю-, дельта-, каппа-/ и давшая основание к введению понятия " нейропептиды ". Эти пептиды, обладающие чрезвычайно широким спектром регуляторной активности, обнаружены в различных тканях - как в мозге, так и на периферии. В группу опиоидных пептидов, помимо широко известных энкефалинов и эндорфинов, входят пептиды группы динорфина, казоморфина, а также дельторфины, дерморфины и др.

Большинство опиоидных пептидов образуется из общих белковых предшественников проопиомеланокортина, продинорфина и др., из которых в результате последовательного протеолитического гидролиза (процессинга) образуются физиологически активные молекулы. Регуляторное участие опиоидных пептидов в многообразных физиологических процессах (генерализованных и локальных реакциях организма) осуществляется, как правило, при участии других пептидов и низкомолекулярных субстанций.

Идентифицированы и наиболее изучены 3 таких предшественника: проопиомеланокортин (ПОМК), проэнкефалин А и продинорфин (проэнкефалин В) (Hollt, 1986). В состав ПОМК (локализованного главным образом в гипофизе) входят аминокислотные последовательности b-липотропина, АКТГ, a-, b- и g- меланоцитстимулирующих гормонов, a-, b- и g-эндорфинов.

Следует особо выделить роль опиоидных пептидов в физиологических процессах, связанных с высшей нервной деятельностью: многообразные поведенческие реакции, такие как лекарственная зависимость, агрессивное поведение, мотивации удовлетворения, половое влечение, пищевое насыщение, стрессорные адаптивные процессы и т.д. - оказываются связанными с функцией этой большой группы пептидов. Обзоры: McDowell J. & Kitchen L., 1987, OIson G., 1993, Patel A., 1993, Reisine T. et al., 1993, Terrenius L., 1993, Yamada K. & Nabeshima T., 1995.

Механизм действия опиоидных пептидных анальгетиков связан с их взаимодействием с опиоидными рецепторами. Открытие в 1973 году в животных организмах опиоидных рецепторов, сразу же вызвало предположение о существовании эндогенных лигандов к ним. Такие эндогенные морфиноподобные вещества были впервые выделены в 1975 году из целого мозга и гипофиза голубей, морских свинок, крыс, кроликов и мышей (Pasternak, et al., 1975; Teschemacher et al., 1975), а в 1976 году фракции таких олигопептидов были обнаружены в спинномозговой жидкости и крови человека (Naber D. et al., 1980). Различные виды этих олигопептидов получили название эндорфинов и энкефалинов.

Лиганды ОР были обнаружены и во многих периферических органах, тканях и биологических жидкостях. Присутствие опиоидов показано в гипоталамусе и гипофизе (Guillemin, et al., 1976), желудочно-кишечном тракте (Fox-Threlkeld et al., 1994), легких (Yeadon et al., 1990), органах репродуктивной системы (Polzonetti-Magni et al., 1994), иммунокомпетентных тканях (Weber et al., 1984; Зозуля с соавт., 1990) и даже в коже (Lazarus et al., 1989).

Наряду с эндорфинами обнаружены и так называемые ОП (опиоидные пептиды, экзорфины, параопиоиды), образующиеся при переваривании пищи (Zioudrou et al., 1979). К настоящему времени ОР и их эндогенные лиганды обнаружены практически во всех органах и тканях млекопитающих, а также у животных более низких ступеней классификации вплоть до простейших.

МОРФИН. Типичными представителями агонистов опиоидных рецепторов являются препараты из опия. Один из главных алкалоидов опия - морфин (лат. Morphinum; устаревший вариант названия - морфий), был впервые выделен немецким фармакологом Фридрихом Сертюнером в 1804 году. При введении морфина отмечалось уменьшение боли у людей и повышение порога ноцицептивных реакций у животных (Lassner, 1993).

По химической структуре морфин относится к производным фенантрена (рис. 1.1). Биологический синтез морфина был детально изучен в работах ряда исследователей. Установлено, что предшественником морфина является L-тирозин; формирование молекулы морфина происходит путем димеризации двух молекул L-тирозина, которые являются источником всех неметилированных атомов углерода, входящих в молекулу морфина (Poeaknapo, 2005)

Полный химический синтез морфина был осуществлен в 1952 году (Elad and Ginsburg, 1954), но его длительность и сложность (первоначально он включал 17 стадий) делает нецелесообразным его коммерческую реализацию. В настоящее время предложено несколько различных методов синтеза (Trauner et al, 1998; Nagata et al., 2001; Taber et al, 2002), но природный морфин по-прежнему дешевле синтетического. Применяют морфин как болеутоляющее средство при травмах и различных заболеваниях, сопровождающихся сильными болевыми ощущениями (злокачественные новообразования, инфаркт миокарда и др.).

Морфин - анальгетик наркотический.Доза для парентерального применения: 10 мг каждые 4 ч Доза для приема внутрь: 60 мг каждые 4 ч. Доза для приема внутрь: 60-180 мг 2-3 раза в сутки

Морфин применяют для обезболивания, при инфаркте миокарда 2-4 мг в/в каждые 5 мин до устранения боли; при введении больших доз морфина п/к всасывание препарата непредсказуемо.

Морфин обладает несколькими нетяжелыми побочными эффектами. Он снижает симпатический тонус, что ведет к вазодилатации, снижению ОПСС и эффективного ОЦК и уменьшению сердечного выброса и АД. Артериальную гипотонию в таких случаях можно быстро устранить поднятием ног, изредка приходится вводить физиологический раствор.

Другие частые побочные эффекты - профузный пот и тошнота, но они быстро проходят.

Морфин повышает тонус блуждающих нервов и может вызвать брадикардию и усилить АВ-блокаду, особенно при нижнем инфаркте миокарда; эти явления устраняют атропином, 0,5 мг в/в.

Аспартам

Среди пептидов, обладающих сладким вкусом, наибольшее распространение получил метиловый эфир L-аспартил-Ь-фе-нилаланина. Он был открыт в 1965 г. при синтезе противоязвенных препаратов (R.H. Mazur, 1979). По степени сладости аспартам превосходит сахарозу в 200 раз и не имеет послевкусия. Интересно, что каждая из амино­кислот, входящих в его состав, сладким вкусом не обладает. оказано, что аспартам не влияет на секрецию инсулина и не обладает инсулинотропным действием (Н.В. Садовникова и соавт., 1984).

Литературные источники:

1. Aminosauren, Peptide, Prof.Dr.sc.nat. Hans-Dieter Jakubke Перевод с немецкого канд. хнм. наук Н. П. Запеваловой - Москва «Мир» 1985.