Хімія пептидів

Пептиди, що регулюють артеріальний тиск і тонус судин (ангіотензин II, брадикінін, калідин та ін.)

Ренін діє на білок плазми крові ангіотензиноген, який синтезується в печінці, і відщеплює від нього поліпептид - ангіотензин І. Пресорна дія викликається ангіотензином ІІ, який утворюється з ангіотензину І під впливом карбоксикатепсину. Останній відщеплює від ангіотензину І дипептид. Продукт реакції - ангіотензин ІІ - має дуже сильну судинозвужувальну дію і викликає виникнення гіпертонії. Усім тканинам організму, особливо в кишечнику і нирках, притаманна висока пептидазна активність, що руйнує ангіотензин ІІ.

Ангіотензин ІІ діє безпосередньо на надниркові залози, стимулюючи виділення альдостерону, який викликає затримку в організмі іонів натрію. Гіпертензивна дія ангіотензину ІІ регулюється також кінінами плазми, які мають здатність підвищувати проникність капілярів і розширювати судини, що спричиняє зниження артеріального тиску. Прикладом таких кінінів можуть бути калідин та брадикінін. Це пептиди які утворюються в результаті протеолітичного розщеплення кініногену, що міститься в глобуліновій фракції плазми. Таке розщеплення можуть викликати трипсин, плазмін та інші протеолітичні ферменти тканин і рідин організму - калікреїни. Брадикінін (нонапептид) виникає під впливом калікреїну плазми, а калідин (декапептид) утворюється при дії на кініноген калікреїнів підшлункової залози й інших органів.

Калідин може перетворюватись на брадикінін за допомогою амінопептидази. Припускають, що активність ренін - ангіотензинової системи тісно пов'язана з утворенням простагландинів у нирці. Кожна з цих систем бере участь у регуляції водно - сольового обміну і тиску крові. Порушення водно - сольового обміну призводять до змін функціонування ренін - ангіотензинової системи. Синтезовані в нирках простагландини змінюють чутливість ниркових клітин до дії певних гормонів. В останні роки доведено, що в нирках синтезується також еритропоетин, який стимулює кістковомозкове кровотворення. Синтез еритропоетину зумовлюється крововтратами, шоком, гіпоксією та ін.

Ангіотензин. Ще наприкінці ХІХ ст. було відомо, що нирки містять речовину, яка при внутрішньовенній ін'єкції підвищує кров'яний тиск. Цей ефект викликає фермент - ренін, який взаємодіє з глобуліновою фракцією крові, що містить білок ангіотензин. Дослідження показали, що при цьому від ангіотензину відділяється пептид - ангіотензин, який вже в мізерно малих концентраціях підвищує кров'яний тиск. Була знайдена амінокислотна послідовність ангіотензину, виділених з крові великої рогатої худоби. Ангіотензини мають дуже сильну біологічну дію, яка значно перевищує дію адреналіну. Всі ці гормони синтезовані. Залежність біологічної активності гормонів від їх будови вивчається на синтетичних аналогах.

Брадикінін. У глобулінової фракції плазми крові, а також в підшлунковій залозі і кістках скелета виявлений білок брадикініноген, який під впливом трипсину переходить в активну форму - брадикінін. Останній бере участь у передачі больових відчуттів і має судинорозширювальну дію. Виділення брадикініну з плазми крові бика або людини досягається шляхом ферментативного розщеплення -глобуліну за допомогою трипсину або зміїної отрути. Будова брадикініну як лінійного нонапептида встановлено в 1960 р. і остаточно підтверджено синтезом.

Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg

Брадикінін

Вивчається ряд синтетичних аналогів брадикініну для встановлення зв'язку структури цього пептиду з його функцією.

Калідин. Калідин (син. лізіл-брадикінін) - поліпептид (складається з десяти залишків амінокислот), що утворюється у відповідь на ушкодження з кининогена під дією калікреїну. Від брадикініну калідин відрізняється наявністю додаткової амінокислоти на N-кінці молекули (лізин). Амінопептидаз каталізує розпад калідину до брадикініну.Кініни калідину і брадикініну викликають вазодилатацію і скорочення гладких м'язів, які є компонентами кинин-каллікреїнової системи.

Однак такий розподіл умовний, тому що дія багатьох пептидів не обмежується яким-небудь одним напрямком. Так, наприклад, вазопресин, крім сосудосуживаючого і антидіуретичного дії, покращує пам'ять.

Синтез конкретних біологічно активних пептидів здійснюється зовсім не за індивідуальним проектом. У цьому відношенні їх різниця в порівнянні з синтезом класичних нейромедіаторів величезна. Наприклад, головний медіатор гальмування в нервовій системі - гамма - аміномасляна кислота (ГАМК) синтезується в результаті декарбоксилювання глутамінової кислоти. Фермент глутаматдекарбоксилаз, що здійснює цю реакцію, пристосований саме для декарбоксилювання глутамату. З іншого боку, різні комбінації стандартних хімічних перетворень дають величезну кількість варіантів пептидів, здатних виступати в ролі хімічних посередників між клітинами організму.

Потенційним джерелом ендорфінів є три високомолекулярних попередника: проопіомеланокортин (ПОМК), проенкефалінов А (ПЕА) і проенкефалінов Б (ПЕБ). Пептиди сімейства ПОМК виявлені імуногістохімічними методами у клітинах гіпофіза, з яких вони вивільняються у відповідь на стрес або ендокринні впливу. Крім того, вони виявлені в нейронах гіпоталамуса, що посилають свої аксони до структур, що беруть участь у формуванні емоцій та больового порогу. Пептиди сімейства ПЕА і ПЕБ поширені значно ширше. Їх знаходять у різних відділах головного та спинного мозку, в симпатичних гангліях, в наднирнику, гіпофізі і шлунково-кишковому тракті. Проте в окремих структурах переважають пептиди або одного, або іншого сімейства: так, у «чорній субстанції» багато пептидів, що походять від ПЕБ, тоді як в наднирнику - від ПЕА. У нейронах, чиї тіла знаходяться в гіпоталамусі, а нервові закінчення - в гіпофізі, пептиди, родини динорфінів, виявлені в вазопрессин - синтезуючих нейронах, тоді як мет-енкефалінів - в окситоцин-синтезують клітинах.

Зміна фізіологічних функцій під дією пептидів опосередковується специфічними рецепторами. Для одних пептидів в нервовій системі виявлено лише один вид рецепторів, тоді як інші взаємодіють з кількома підтипами. Найбільш повно досліджені рецептори опіоїдних пептидів, що обумовлено тривалим вивченням рецепторів, опосередковуючи різні ефекти морфіну і його аналогів.

Розподіл в нервовій системі нейронів, що містять ті чи інші попередники опіоїдних пептидів, а також той факт, що в залежності від ділянки мозку протеолітичну розщеплені продукти, може мати важливе функціональне значення. Справді, відомо, що кінцеві продукти протеолітичного розщеплення ПЕА, ПОМК і ПЕБ мають переважну спорідненість до дельта-рецепторів, проміжні пептиди протеолізу ПЕБ - до каппа - рецепторів, тоді як ендорфін і кінцеві продукти протеолізу ПОМК - до рецепторів всіх трьох субтипов. Таким чином, дані про пептидний хемоархітектонік нервової системи вносять цінний внесок у розуміння ролі пептидів в її діяльності.

Природні пептиди. До природних пептидів відносяться також деякі антибіотики (наприклад, граміцидин З), інгібітори протеїназ (речовини, що пригнічують діяльність ферментів, що розщеплюють білки), отрута змій і комах, а також деякі біологічно активні речовини, що беруть участь у багатьох біохімічних процесах, що протікають у клітині

Граміцидин. Граміцидин (граміцидин С) є антибіотиком, що надає бактеріостатичну і бактерицидну дію на стрептококи, стафілококи, пневмококи, збудників анаеробної інфекції та інші мікроорганізми.

Прозора рідина від світло - жовтого до жовтого кольору. З водою утворює опалесценічний розчини, сильно піниться при збовтуванні. Застосовують граміцидин тільки місцево. Введення розчинів у вену не допускається (можливі гемоліз і розвиток флебіту). Для виготовлення застосовується в практиці водного розчину граміцидину С, вміст ампули витягують шприцом і розводять в 100 - 200 разів стерильною дистильованою або звичайною питною водою. Водний розчин граміцидину можна вживати протягом 3 днів після приготування. Для виготовлення лікувального розчину вихідний 2% розчин граміцидину розводять в 100 разів 70% спиртом. Для виготовлення жирового розчину граміцидину вихідний 2% розчин розводять жиром (касторове масло, риб'ячий жир, ланолін і т. п.) в 25 - 30 разів. Лікувальний спиртовий розчин і жировий розчин можуть зберігатися довгий час. Термін зберігання спиртового розчину граміцидину в запаяних ампулах не обмежений. Водні розчини граміцидину застосовують для промивань, зрошення пов'язок і при лікуванні гнійних ран, пролежнів, виразок, поранень суглобів, емпієма, ускладнених апендицитів, флегмон, карбункулів, фурункулів, для промивань і полоскань при запальних захворюваннях вуха, горла. Для лікування ран, опіків може застосовуватися граміцидинова паста. У зв'язку з наявністю у граміцидину вираженої сперматоцідної дії, пасту застосовують також як контрацептивний засіб. При піодермії та інших гнійних захворюваннях шкіри користуються спиртовими розчинами граміцидину.

Укуси отруйних змій і комах

На території СНД можна зустріти отруйних змій, що належать до таких родин:

1. Гадюкові. Характеризуються досконалим розвитком отруйного апарату. Нараховують велику кількість різноманітних змій. Найбільш небезпечні серед них гюрза та піщана ефа.

2. Аспідні. До них належать кобри, широковідома очкова змія та деякі інші, їх укуси надзвичайно небезпечні.

3. Ямкоголові. Включають велику групу щитомордників. Найбільш небезпечна гримуча змія, укус якої смертельний.

На території України існує тільки два види отруйних змій. Перший вид - гадюка степова, поширений в степовій і частково лісостеповій зонах. Колір спини сірий, є темна зигзагоподібна смуга вздовж тіла. Черевний бік чорного кольору з білими цяточками або сірого кольору з чорними плямами. Другий - гадюка звичайна. Має буруватий чи іржаво-червоний колір спини з темною зигзагоподібною смугою. Трапляється чорна гадюка. Оселяється найчастіше у ділянках лісу з дрібним чагарником, на лісосіках, болотах тощо.

Отруйних змій можна легко відрізнити від неотруйних за формою голови. Голова отруйних змій має яскраво виражену трикутну форму. Це пов'язано з анатомічним розміщенням отруйних залоз. Отрута цих змій має швидку, але незначну дію. Приблизно половина всіх укусів не супроводжується тяжкими симптомами загального отруєння. Але, якщо не подати допомоги, можливі тяжкі ускладнення.

Після укусу гадюки швидко розвиваються запалення, набряк і крововиливи. Потім з'являються головний біль, запаморочення, нудота, блювання, пронос, кровотеча з носа, різке прискорення пульсу, падіння артеріального тиску. Часто настає шоковий стан, причина якого не стільки в дії отрути, скільки у нервовому зриві потерпілого, паніці.

Головним засобом лікування є введення протизміїної сироватки, яку треба застосувати не пізніше 1,5-2 год. з моменту укусу. Однак це можливе тільки після доставки потерпілого в медичний заклад. Щоб перешкодити розповсюдженню отрути по тілу, слід негайно накласти стискальну пов'язку вище місця укусу.

Відразу після укусу слід видавити кілька крапель крові з ранки або відсмоктати отруту за допомогою спеціальної кровосисної банки. Якщо банки немає, можна скористатися звичайною медичною банкою або відсмоктати отруту ротом. Але слід пам'ятати, що невеликі подряпини у ротовій порожнині, карієсні зуби тощо можуть призвести до отруєння того, хто надає допомогу.

Далі на рану накладають серветку, змочену розчином пероксиду гідрогену. Кінцівку краще іммобілізувати, для послаблення болю прикласти щось холодне.

Треба пам'ятати, що припалення місця зміїного укусу сірником чи розпеченим предметом неефективне, оскільки у змії зуби довгі і глибоко проникають у тканину. Таким чином, поверхневе припалення рани нічого не дасть.

Отруйні комахи та інші членистоногі на території України представлені багатьма видами. Найбільш поширені бджоли та оси. Вони відносно малотоксичні, однак навіть поодинокі їхні укуси можуть завдати значної шкоди організму, якщо, напри­клад, у людини підвищена чутливість до їх отрути.

Наслідки укусів цих комах найчастіше обмежуються місцевою реакцією - почервонінням і невеличким набряком, який швидко проходить. Але інколи можлива тяжка загальна реакція: виникнення сипу по всьому тілу, набряк обличчя і шиї. Набряк гортані і спазм бронхів ведуть до утруднення дихання, появи синюшного забарвлення обличчя, губ. Все це спричинюється індивідуальною алергічною реакцією людини на отруту. Таким потерпілим потрібна негайна допомога, інакше вони можуть померти.

Дія отрути комах залежить також від місця укусу та кількості отрути, що потрапила в організмі. Так, укуси п'яти комах можуть спричинити тяжке отруєння, а сотні - смерть. Найнебезпечніші укуси у кровоносну судину.

Клінічні картини дії отрути доволі різноманітні. Найчастіше спостерігається сильний колючий або пульсуючий біль, тканина набрякає в радіусі 15-20 см, інколи набряк розповсюджується на всю кінцівку, збільшуються у розмірі лімфатичні вузли. Домінуючими ознаками є ураження центральної нервової системи, дихання і кровообігу. Спостерігаються головний біль, запаморочення, нудота, зниження артеріального тиску, відчуття здавленості серця, задишка. Підвищується температура тіла. Якщо розвинеться гостра судинна недостатність, може наступити смерть. Під час численних укусів нерідко настає тяжке ускладнення - анафілактичний шок. У разі його виникнення допомогу слід подавати негайно, інакше через 10 хв. людину вже ніщо не врятує. Потерпілого кладуть на спину, опускають низько голову, а до ніг прикладають грілки. На кінцівку, вище місця укусу, накладають джгут і приступають до реанімаційних заходів.

Анафілактичний шок розвивається і від укусів ряду павуків, великих скорпіонів, їх отрута спричинює мимовільне напруження м'язів, судоми, задишку, підвищене слиновиділення. Особливо небезпечні укуси павуків каракуртів, отрута яких руйнує еритроцити крові. Для попередження всмоктування отрути в кров доцільно припалити місце укусу сірником чи розпеченим предметом. Це може зруйнувати хімічну структуру отрути і знешкодити її.

В Україні отруйні павуки, що можуть завдати небезпечних укусів, трапляються переважно на півдні. Так, тарантул великий степовий живе у Криму та частково в степовій та лісостеповій зонах. Цей павук завдовжки 3-4 см має жовто-буре видовжене тіло, овальне черевце. У Криму та окремих місцях степової зони трапляється дуже небезпечний павук - каракурт - чорного кольору з червоними плямами на черевці. Найнебезпечнішими є статевозрілі самиці. На території України зустрічаються три види невеликих скорпіонів: кримський, карпатський та кавказький, поширені відповідно у Криму, Закарпатті та Одеській області. Укуси перелічених членистоногих можуть бути небезпечними, отже, вимагають радикаль­них заходів під час допомоги.

У випадку укусу спочатку видаляють жало пінцетом, голкою або лезом. Далі уражену ділянку протирають тампоном, змоченим у пероксиді гідрогену. Після цього до ранки прикладають серветку, змочену 10%-вим спиртовим розчином ментолу чи валідолу. Ефективні також примочки з 0,25%-вого розчину аміаку, настойки календули. У більш-менш серйозних випадках необхідний огляд лікаря.

3. Пептидні біорегулятори

На основі розробленої петербурзькими вченими технології з органів і тканин тварин були виділені пептиди, що володіють тканиноспецифічною дією, здатні відновлювати на оптимальному рівні метаболізм в клітинах тих тканин, з яких вони виділені. Важливою відмінністю цих пептидів є їх регулююча дія: при придушенні функції клітини вони її стимулюють, а при підвищеній функції - знижують до нормального рівня. Це дозволило створити новий клас лікарських препаратів - пептидні біорегулятори. Перший з них - імуномодулятор тималін - вже більше 28 років перебуває на фармацевтичному ринку і застосовується для відновлення функції імунної системи при захворюваннях різного генезу, включаючи онкологічні захворювання. За ним пішли епіталамін (біорегулятор нейроендокринної системи), сампрост (препарат для лікування захворювань передміхурової залози), кортексин (препарат для лікування широкого спектру неврологічних захворювань), ретіналамін (препарат для лікування дегенеративно - дистрофічних захворювань сітківки). За 25 років широкого застосування пептидних біорегуляторів їх отримали більше 15 млн осіб. При цьому не було виявлено протипоказань до їх застосування та побічної дії.

4. Пептиди в боротьбі зі старінням

білок пептид біологічний органічний амінокислота

Геронтологія - це наука про старіння. І тут пептиди відкривають широкі перспективи. На їхній основі розробляються препарати, здатні сповільнити процес старіння. Такі препарати створювалися спочатку для збереження життя людей в екстремальних умовах (наприклад, під час війни або катастрофи). Звичайно, усе це ще дуже далеко від досконалості, але основа таким дослідженням уже покладена.

Підозріло швидко на дані дослідження відгукнулася косметична промисловість. Так, уже сьогодні існують косметичні засоби, що містять пептиди, які «змушують» фібробласти шкіри виробляти колаген. Як відомо, з віком шкіра людини стає менш еластичною й пружною, у результаті чого утворюються зморшки. Починається цей процес тому, що клітини сполучної тканини, які перебувають в області шкіри (фібробласти), втрачають здатність вироблять колаген і еластин - речовини, що забезпечують пружність шкіри. Нанесення на шкіру косметичних засобів з пептидами (тому що вони дуже маленькі, ті вільно проникнуть у глибокі шари шкіри) змушують фібробласти працювати більш активно, у результаті шкіра робиться більш пружною й молодою.

Пептиди додають навіть у зубну пасту й засіб для полоскання рота - це попереджає розвиток карієсу. А гель із пептидами лікує ясна - це особливо актуально, тому що саме від стану навколо зубних тканин залежить стан наших зубів.

На жаль, важко оцінити дійсну якість цих косметичних товарів. Цілком можливо, що частина з них дійсно якісна, інші ж товари використовують слова «пептиди» і «нанотехнології» тільки в якості реклами.

Проте, очевидно, пептиди становлять великий інтерес для медицини в цілому й для лікування окремих захворювань зокрема.

Висновок

Сполуки, побудовані із амінокислот, зв'язаних пептидними зв'язками, що містять до кількох десятків амінокислот, називаються пептидами. Пептиди виділяють препаративно із органів і тканин або одержують хімічно шляхом синтезу. Вони характеризуються високою біологічною активністю та низькою стабільністю в організмі при фізіологічних рН середовища. Вважають, що природні пептиди утворюються із відповідних білків при обмеженому протеолізі під час пост трансляційної модифікації.

Пептиди ділять на такі групи:

1) пептиди - гормони (глюкагон, вазопресин, кальцитонін тощо) і гормони Гіпоталамуса

2) пептиди - регулятори травлення (гастрит, секретин та інші)

3) пептиди - похідні білків сироватки крові, що впливають на тонус судин (брадикінін, калідин, ангіотензин)

4) атріопептиди - виділені із тканин передсердя, підсилюють клубочкову фільтрацію та виділення натрію і хлоридів нирками

5) нейропептиди - виділені із тканин мозку. Деякі з них мають відношення до знеболення, сну, механізмів пам'яті, навчання тощо

6) глутатіон - три пептид (г-глутаміл-цистеїніл-гліцин) знайдений у багатьох тканинах людини, тварин і рослин. Завдяки вільній SH-групі він бере участь в регуляції багатьох окисно-відновних процесів, є потужним компонентом антиоксидної системи.

7) природні пептиди

В клініці для оцінки ступеня ендогенної інтоксикації при таких патологічних станах, як опікова хвороба, печінкова і ниркова недостатність, запальні процеси, визначають середньо молекулярні пептиди в сироватці крові, вміст яких внаслідок активації протеолітичних ферментів зростає і свідчить про деструкцію тканин.

Размещено на Allbest.ru