Лекарственные растительные средства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

История традиционного лечения лекарственными растениями и продуктами природного происхождения исчисляется тысячелетиями. В настоящее время, несмотря на большие успехи, достигнутые в медицине, растения продолжают играть важную роль в поддержании здоровья населения.

За последние 20 лет наблюдается быстрый рост популярности фитотерапии в развитых странах, в первую очередь в Германии, Франции, Италии, Великобритании, США и России. Большинство фармацевтических компаний проявляют интерес к растительному сырью, как источнику новых биологически активных компонентов лекарственных средств, а также для получения стандартизованных фитотерапевтических средств с доказанной эффективностью, безопасностью и качеством. Популярность использования лекарственных растений и приготовленных из них лекарственных средств связана с мнением об их высокой эффективности и безопасности. Однако имеется относительно мало лекарственных растений, для которых научно доказана их безопасность, потенциальная польза и эффективность.

В середине прошлого столетия Н.В. Лазарев высказал идею о возможном использовании производных пуриновых и пиримидиновых оснований в качестве основы для создания различного рода лекарственных средств. Последующее развитие фармакотерапии подтвердило плодотворность данного направления: были синтезированы разнообразные аналоги и дериваты азотистых оснований, нашедшие широкое применение в медицине, в том числе и в онкологии. Некоторые из этих лекарственных препаратов, будучи производными природных соединений, отличаются избирательностью противоопухолевого действия и своеобразными фармакокинетическими свойствами, позволяющими «нацелить» их на конкретные мишени в нормальных и опухолевых тканях. К таким биологически активным соединениям относятся препараты проксифеин и ксантобин -- производные кофеина, эффективные при лечении злокачественных новообразований головного мозга. Известно, что лечение опухолей головного мозга относится к числу нерешенных проблем онкологии.

Флавоноиды - полифенольные соединения, присутствующие в ряде растений. Их называют натуральными биологическими модификаторами реакции из-за способности изменять реакцию организма на аллергены, вирусы и канцерогены. Об этом говорят их противовоспалительные, антиаллергические, антивирусные и антиканцерогенные свойства. По антиоксидантной активности флавоноиды превосходят витамины С, Е и каротиноиды.

Фитопрепараты, предназначенные для лечения заболеваний кожи, как правило, включают в себя растительные экстракты, содержащие комплекс биологически активных веществ, которые в большинстве случаев нетоксичны, не оказывают раздражающего действия, не вызывают аллергических реакций. Особый интерес представляют растительные экстракты, проявляющие активность в отношении штаммов микроорганизмов, устойчивых к некоторым антибиотикам и синтетическим лекарственным препаратам.

Отсутствие четких критериев и методов оценки лекарственных растительных средств привело к тому, что из одного вида сырья в настоящее время производят лекарственные препараты и биологически активные добавки к пище. В результате нередки случаи необоснованного назначения и нерационального дозирования растительных средств, недобросовестной их рекламы. Все это вводит в заблуждение врача и пациента и, в конечном счете, дискредитирует метод фитотерапии.

Препараты пептидной структуры появились в фармакологии сравнительно давно, еще в донаучный ее период развития (научный период начался в середине XIX века). Безусловно, речь идет не о научной и доказательной фармакологии, а эмпирическом использовании соответствующих препаратов. Ими стали различные вытяжки из органов животных, которые использовались, как правило, бездоказательно и часто с шарлатанскими целями. Речь идет о вытяжках из сердца (чаще всего кошки), печени, мозга различных животных, кожи жаб и т. д. Несмотря на кажущуюся архаичность и мракобесие лечения подобными препаратами, в настоящее время убедительно доказано, что все они содержат активные действующие начала, например, сердце -- пептид кардиалин, печень -- сумму высокоактивных энергетических ферментов, мозг -- активные нейропептиды, кожа жаб -- пептид бомбезин. Этот донаучный период, по сути, сформулировал перспективный подход использования тканей и органов животных и человека для создания так называемых органопрепаратов. Широкое производство последних было налажено в конце XIX века стараниями русского фармаколога, фармацевта и судебного химика А.В. Пеля, который в тот период работал в Еленинском клиническом институте (нанешняя Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования). Доктор А.В. Пель разработал лабораторные и промышленные регламенты производства органопрепаратов из многих органов и тканей, и этими препаратами обеспечивался не только рынок России, и большинства стран Европы. Производство органопрепаратов было свернуто в годы Первой мировой войны, но общая идея их использования в медицине сохранилась, благодаря чему до настоящего времени такие препараты производятся и считаются весьма популярными. Достаточно назвать такие органопрепараты, как церебролизин и кортексин (вытяжка из мозга свиней и крупного рогатого скота), румалон (из хрящевой ткани), раверон (из предстательной железы), остеогенон (из костной ткани), тималин (из вилочковой железы) солкосерил и актовегин (из крови) и другие.

С открытием пептидных гормонов гипофиза, инсулина, глюкагона, гипоталамических рилизинг-гормонов (либеринов и статинов), а также с доказательством медиаторной функции пептидов (субстанция Р и другие тахикинины) был дан толчок к развитию пептидной химии, и на основе структурного сходства с естественными (природными) пептидами и по аналогии с ними стали создаваться короткомерные олигопептиды, обладающие достаточно высокой фармакологической активностью. Из-за сложности получения длинных пептидных цепочек в фармакологию активно внедряются генно-инженерные технологии создания пептидных препаратов.

В настоящее время огромный интерес у исследователей вызывают естественные метаболиты человека и в частности церулоплазмин. За прошедшие годы свыше 6000 публикаций были посвящены этому ферменту. Появились основательные работы по структуре гена церулоплазмина как человека, так и других млекопитающих. Значительная часть исследований касается лечебного применения препарата церулоплазмина. Из данных многочисленных экспериментов и обзорных статей следует, что функция переноса меди не единственная и, может быть, не самая главная особенность церулоплазмина.

В 2011 году исполнилось 50 лет создания и применения в нашей стране первого лекарственного препарата, способного растворять свежесформировавшийся тромб в сосудах, в том числе коронарных. Приоритет отечественных ученых в создании тромболитической терапии давно признан международным медицинским сообществом. Однако для меня как ученого создание тромболитической терапии было важным не только с точки зрения нового эффективного метода лечения, но и в связи с подтверждением значимости нарушений корреляции регулирующих и защитных механизмов организма в возникновении патологического процесса. Данные фундаментальной науки и медицины расширяют наши представления о функционировании этих процессов на молекулярно-клеточном уровне, что позволяет выявлять и уточнять состояние отдельных ферментов, органических субстанций, участвующих в регуляции различных функций организма.

Сегодня доказано, что целый ряд таких процессов защиты организма построен по антагонистическому типу. Наиболее демонстративен этот антагонизм в системе тромбообразования. Именно его исследование привело нас к идее создания тромболитической терапии. Известно, что в организме функционируют два каскада ферментативных реакций, обеспечивающих состояние свертывания крови: один -- формирование тромба при угрозе или возникновении кровотечения, другой -- предупреждение формирования или растворение выпадающих нитей фибрина и формирующегося тромба.

Большинство препаратов на полках наших аптек -- импортные, разработанных и производимых в нашей стране значительно меньше. К числу последних принадлежит и дибазол. Вот уже более 60 лет этот препарат находится в арсенале отечественной фармакологии. За это время дибазол зарекомендовал себя как эффективное и безвредное лекарственное средство. Первоначально предназначенный для лечения повреждений периферических нервов, он получил признание также в качестве антиспазматического, противогипертонического, иммуностимулирующего и адаптогенного средства. Спектр его применения удивительно широк -- от педиатрии до гериатрии, от ветеринарии до спортивной медицины. Дибазол является одним из немногих примеров успешных лекарственных препаратов, разработанных в Советском Союзе. Можно утверждать, что его создание -- достижение отечественной фармакологии, орден на груди отечественной науки о лекарствах.

В настоящее время можно говорить о революции или, по крайней мере, о переломной эпохе в создании биологических лекарственных средств. Около 10% от объема фармацевтического рынка приходится на препараты, полученные с помощью технологии рекомбинантных ДНК. Объём мирового рынка лекарственных средств на основе белков, созданных генно-инженерным путём, ежегодно увеличивается на 15%.

1. Современные подходы к доклинической оценке безопасности лекарственных средств растительного происхождения

Источником получения фитопрепаратов служит лекарственное растительное сырье, важной и отличительной особенностью которого является непостоянство состава. Растения содержат много активных ингредиентов, которые могут спровоцировать нежелательные реакции при их неправильном применении.

Лекарственные растения являлись часто первоначальным источником большинства лекарственных средств. В одних странах их классифицируют как БАДы (биологически активные добавки) и их применение объясняется длительным традиционным использованием, в других они являются лекарственными средствами наравне с другими, для которых доказана эффективность и безопасность применения.

Правовой процесс по распространению, применению, безопасности и эффективности продуктов растительного происхождения различен в каждой стране. Во многих странах Европейского союза уже имеется хорошо сложившаяся политика и программа регулирования в отношении лекарственных средств растительного происхождения; разработаны собственные национальные монографии в рамках национальных фармакопей, либо справочников. В 2004 г. Европейским Парламентом и Советом Европы принята Европейская Директива 2004/24/ЕС, которая обеспечивает основу для использования растительных лекарственных средств в Европе. Указанная Директива облегчает регистрацию и продажу лекарственного растительного сырья и продуктов из него в каждой европейской стране, при наличии доказательств длительного опыта их безопасного применения. Согласно принятым критериям безопасности и эффективности, всё лекарственное растительное сырье и продукция на его основе разделена на 2 вида: лекарственное растительное сырье и препараты на его основе с научно-установленной эффективностью и безопасностью, а также традиционные лекарственные растения и продукты из них, не имеющие научного подтверждения эффективности, но малотоксичные. Для регистрации последних, которые будут использоваться без медицинского наблюдения, не требуется подтверждения их эффективности, если они имеют 30-летнее традиционное использование, из которых не менее 15 лет в пределах ЕС. Безопасность же этих растительных продуктов должна базироваться на данных литературы (обзоры статей, монографий, публикации результатов научно-исследовательских работ, отчеты врачей, сообщения пациентов), объем которых может быть разный, но они должны соответствовать качественным стандартам, как и лицензионные растительные лекарственные средства. Это позволит гармонизировать рынок растительных препаратов в странах европейского сообщества, поддержать свободное их передвижение внутри сообщества и повысит надежность их использования.

В России доклинические исследования обязательны для всех новых лекарственных средств растительного происхождения, независимо от источника и способа получения, а также для препаратов с измененным количественным и качественным составом, в том числе за счет вспомогательных веществ, и для новых лекарственных форм. Объем таких исследований включает изучение общетоксического действия (острая и хронической токсичность), а также специфических видов токсичности: аллергенность, иммунотоксичность, мутагенность и репродуктивная токсичность. Программа экспериментального токсикологического исследования лекарственного растительного сырья, производимого для приготовления настоев и отваров в домашних условиях, составляется с учетом сведений о безопасности его применения, имеющихся в отечественной и зарубежной медицине (обзор литературы по доклиническому и клиническому изучению), химическом составе, регистрации в зарубежных странах, наличии в Европейской и других фармакопеях.

2. Производные кофеина -- перспективное направление поиска противораковых и радиомодифицирующих лекарственных средств для комплексного лечения злокачественных новообразований головного мозга

Одной из причин неэффективности химиотерапии новообразований головного мозга является неспособность большинства противораковых препаратов проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) -- своеобразное «фармакологическое убежище», защищающее головной мозг от воздействия многих химических веществ, поступающих в мозг с кровью. В связи с этим круг лекарственных препаратов, применяющихся в нейроонкологии, ограничен и представлен почти исключительно производными нитрозомочевины, как правило, отличающимися высокой токсичностью. Проксифеин (гамма-диметиламинопропиловый эфир 8-оксико-феина) синтезирован М.Б. Колесовой в Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии. В процессе экспериментального изучения установлен широкий спектр антибластомной активности данного препарата, включая эффективность по отношению к нескольким штаммам злокачественных глиобластом животных.

По механизму действия проксифеин является цитостатическим препаратом из класса антиметаболитов нуклеинового обмена. Как показали фармакокинетические исследования, проксифеин легко проникает через ГЭБ и избирательно накапливается в тканях злокачественной глиомы, трансплантированной в головной мозг подопытных животных. Антибластомный эффект препарата обусловлен торможением биосинтеза нуклеиновых кислот в опухолевых клетках, а также вмешательством в обмен циклических нуклеотидов. Помимо цитостатического эффекта проксифеин обладает также и цитотоксичеcким действием на некоторые опухоли (например, лимфоидные), вызывая тяжелые морфологические повреждения опухолевых элементов, вплоть до дегенеративных изменений и лизиса клеток. Эти данные могут свидетельствовать о способности проксифеина индуцировать апоптотическую гибель опухолевых клеток. Экспериментальные данные показали, что наряду с проксифеином способностью проникать через ГЭБ обладает и разработанный радиосенсибилизирующий препарат ксантобин (8-бромкофеин), применяющийся в радиоонкологии для повышения эффективности лучевой терапии злокачественных новообразований, включая злокачественные глиомы головного мозга. Проксифеин прошел клиническую апробацию в таких научно-исследовательских центрах, как Центральный рентгенорадиологический институт, кафедра нейрохирургии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, Российский нейрохирургический институт им. Поленова, Институт мозга человека РАН, Киевский НИИ нейрохирургии. Как правило, препарат применялся после оперативного лечения, обычно в виде монотерапии, в ряде случаев -- в комбинации с лучевой терапией. Результатами этих исследований доказана выраженная противоопухолевая активность проксифеина у больных с глиобластомами, а также у больных с метастатическими поражениями головного мозга. Показана также способность прокcифеина потенцировать антибластомное действие ионизирующих излучений.

3. Критерии доклинической оценки эффективности и безопасности лекарственных растительных средств

На основании многолетних исследований извлечений из лекарственных растений (ЛР) были разработаны методологические подходы к доклинической оценке эффективности и безопасности препаратов и биологически активных добавок (БАД). Основные растительные источники ядовитых и сильнодействующих веществ по всем своим характеристикам не отличаются от средств, полученных путем синтеза. Для них характерны следующие особенности: строго определенный состав, чаще - одно действующее вещество; фармакокинетические параметры препаратов доступны для определения; стандартизация осуществима физико-химическими методами; относительно узкий спектр лечебных эффектов и применение по строго ограниченным показаниям; более высокая эффективность при остро развивающихся и тяжело протекающих заболеваниях; действие их на организм развивается быстро: как правило, в течение нескольких часов, реже - дней; лечебный эффект легко измерим количественно и имеет известную продолжительность во времени; лечебный эффект развивается при использовании препаратов в относительно узком диапазоне доз от пороговых до субтоксических; применение препаратов даже при соблюдении лечебных доз сопровождается прогнозируемыми побочными эффектами, среди которых нередки осложнения, угрожающие жизни; длительность курса лечения обычно невелика и часто лимитирована развитием побочных эффектов.

Классифицировать их достаточно легко по основному лечебному эффекту. И применение их с лечебной целью - это фармакотерапия.

Для средств на основе растений, не содержащих ядовитые и сильнодействующие вещества, выпускали и продолжают производить лекарственные препараты. Для них характерны следующие особенности: в составе препаратов содержится, как правило, комплекс биологически активных веществ (БАВ), который не всегда полностью изучен; стандартизацию препаратов проводят по одной группе действующих веществ, что не гарантирует их качества; стандартизация физико-химическими методами затруднена или не осуществима (точнее, она производится, но только по одной группе действующих веществ); эффективность выше при более полном извлечении БАВ из сырья; препаратам присущ относительно широкий спектр профилактических и лечебных эффектов; они более эффективны при профилактике, на начальных стадиях развития болезней и при вялотекущих хронических заболеваниях; лечебные эффекты проявляются в широком диапазоне доз, развиваются постепенно, и нередко имеют трудно определимую продолжительность (хотя правило 2 месяцев действует); необходимо назначение длительными курсами со сменой применяемых препаратов 3-6 раз в течение года при многолетней (пожизненной) терапии; побочные эффекты возникают относительно редко, не лимитируют длительность курса терапии; угрожающих жизни осложнений при надлежащем применении, как правило, не возникает.

Изучение острой токсичности наиболее доступных лекарственных растений доказало, что извлечения из них не токсичны: в большинстве случаев, в экспериментальных условиях не удается определить средние смертельные дозы - ЛД₅₀, так как не наблюдается гибели животных при введении максимально возможных доз.

Необходимо особо подчеркнуть, что на основании оценки острой токсичносности не представляется возможным разделение растительных лекарственных препаратов, отпускаемых без рецепта врача, и БАД парафармацевтиков. Но совершенно очевидно, что используемые для самолечения широкими массами людей средства не должны представлять опасности для здоровья. Так, не стоит назначать детям, беременным и кормящим женщинам препараты, содержащие алкалоиды, даже такие «веками проверенные», как пустырник, мать-и-мачеха, чистотел. Алкалоиды пустырника накапливаются в тканях мозга и могут вызвать нарушения со стороны нервной системы ребенка. А производные пирролизидина, мать-и-мачехи и алкалоиды чистотела накапливаются в печени и могут вызвать повреждение гепатоцитов. При выявлении эмбриотоксического, мутагенного и аллрегизирующего действия средство не может быть зарегистрировано как безрецептурный препарат или БАД.

Успешной доклинической оценке фитопрепаратов препятствуют: а) требование выбора одного лечебного эффекта у препарата на основе сложного комплекса действующих веществ; б) недостаточное число доступных большинству исследователей адекватных моделей патологических состояний, позволяющих оценивать поливалентность эффектов ЛР; в) не четкие критерии выбора препаратов сравнения; г) отсутствие линейной зависимости «доза-эффект» для извлечений из ЛР на моделях со сложным патогенезом; д) отсутствие токсикологической классификации средств на основе ЛР. Предложены пути преодоления этих препятствий и критерии доклинической оценки профилактических, лечебных и токсических свойств лекарственных средств на основе ЛР.

4. Спектрофотометрическое определение суммарного содержания флавоноидов в лекарственных препаратах растительного происхождения

В растительных и фармацевтических объектах флавоноидные соединения в основном содержатся в виде смесей различных гликозидов, относящихся к разным классам полифенолов, что затрудняет выбор метода их определения и требует проведения системных исследований.

Анализ литературных данных показал, что с этой целью используют разнообразные хроматографические, электрохимические, электрофоретические методы анализа. Наиболее простым и доступным является метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой областях спектра, позволяющий определять суммарное содержание флавоноидов в исследуемых объектах. С целью выбора аналитической длины волны предварительно были получены УФ-спектры спиртовых растворов исследуемых экстрактов, а также стандартных образцов рутина и кверцетина в индивидуальном состоянии и с добавлением хлорида алюминия, вступающего в реакции комплексообразования с исследуемыми соединениями.

На основании полученных результатов разработана методика спектрофотометрического определения суммарного содержания флавоноидов в пересчете их содержания на рутин или кверцетин. Установлено, что в софоре японской содержание суммы флавоноидов (в пересчете на рутин) составляет 126,6±5,9 мкг/мл, в шелухе лука - 90,3±4,8 мкг/мл, в прополисе (сухое вещество) - 47,5±2,6 мкг/мл (в пересчете на кверцетин), в прополисе (настойка) - 31,4±0,4. Правильность определения контролировали методом стандартной добавки. Относительное стандартное отклонение не превышает 0,04.

5. Изучение антимикробной активности лекарственных препаратов с фитоэкстрактом

Лекарственные препараты хлорофиллипта находят широкое применение в медицине (стоматологии, хирургии, гинекологии, ЛОР-терапии, дерматологии). Проведенные ранее исследования по изучению химического состава «Хлорофиллипта, экстракта густого» показали, что основными действующими веществами, проявляющими антимикробную активность в отношении антибиотикоустойчивых форм стафилококков, являются фенолоальдегиды (эуглобали) - терпеновые производные, обладающие бактерицидным действием.

Изучение антимикробной активности гелевых композиций с «Хлорофиллиптом, экстрактом густым» проводили in vitro методом диффузии в агар). В качестве носителей для геля были изучены современные гидрофильные, гидрофильно-липофильные и липофильные основы, способные обеспечивать легкое нанесение, смываемость и одновременно исключающие раздражение кожи. Ранее проведенные биофармацевтические исследования позволили остановить выбор на четырех составах гелей, которые использовали для изучения антимикробной активности.

В результате исследования определена антимикробная активность лекарственных препаратов с фитоэкстрактом. Высокий антимикробный эффект в отношении микроорганизмов оказывали олеогель и спрей №6 (Empilan KM 25 F, «Хлорофиллипт, экстракт густой» и твин-80 + раствор солодки экстракта густого в воде очищенной).

6. Фармакология лекарственных препаратов пептидной структуры

Среди пептидных препаратов наибольшее распространение получили представления о их нейропротективном действии. Эти представления появились в связи с открытием и весьма обстоятельным изучением физиологического значения нейрональных факторов роста. Сама концепция нейропротекции, весьма широко распространенная в неврологии, для фармаколога сравнительно мало понятна, поскольку нет четких критериев выделения нейропротекторов как класса (группы) лекарственных средств.

В широком смысле слова нейропротекция подразумевает потенциальное уменьшение повреждения нервной ткани (мозга в первую очередь) вследствие воздействия различных агрессивных факторов внешней среды (интоксикации, инфекции, травмы, ишемии и т. д.). С этих позиций громадное число фармакологических препаратов оказывает нейропротективное действие: наркозные средства, снотворные, нейролептики, транквилизаторы, седативные, ноотропы, витамины, антигипоксанты, антиоксиданты и др.

Чаще всего в фармакологии понятие нейропротекции сводится к более конкретным особенностям действия фармакологических средств, которые включают в себя: 1) ноотропное (ноотропоподобное) действие, заключающееся в способности повышать устойчивость организма и специально центральной нервной системы к действию различных повреждающих факторов при сохранении или повышении высших функций мозга; 2) способность сохранять (оптимизировать) метаболическую активность нервных клеток при воздействии повреждающих факторов; 3) восстанавливать нарушенный метаболизм и энергетический дефицит в нервных клетках; 4) оказывать антиоксидантный (антисвободнорадикальный) эффект; 5) прямо активировать нейротрофические процессы за счет стимуляции спрутинга и выработки нейротрофических факторов; 6) препятствовать развитию нейрональной дегенерации вследствие различных патологических процессов (аутоиммунных, токсических, возрастных, ускоренного апоптоза). Наиболее близко к понятию нейропротекции имеют отношение два последних эффекта, которые, к сожалению, в настоящее время изучены недостаточно. Перспективными нейропротекторами могут рассматриваться метаболические активаторы мозга и пептидные препараты. Синтетические препараты метаболического типа действия прочно вошли в современную фармакологию. Часто они квалифицируются как антигипоксанты (гипоксен, бемитил, амтизол, этомерзол, тримин), антиоксиданты (мексидол, препараты янтарной кислоты), психоэнергизаторы (тонибрал, яктон, ладастен). Нейропептиды применяются в клинической фармакологии сравнительно недавно. Среди них следует выделить органопрепараты (церебролизин, кортексин), малые концентрации антител к биологически значимым эндогенным субстанциям (пропротен-100,тенотен) и синтетические пептиды (семакс, селанк, дельтаран, алаптид, аргинин-вазопрессин, ноопепт, кортаген). Сравнительное изучение пептидных препаратов в эксперименте и клинических условиях показало их высокую нейропротективную активность. Пептиды оказались эффективными для устранения последствий длительной социальной изоляции, после активации систем стресса в раннем онтогенезе, при экспериментальной ишемии мозга (перевязка сонных артерий), после перенесенной черепно-мозговой травмы, при повышенной судорожной активности. В клинике кортексин, церебролизин, семакс и ноопепт были эффективны в постабстинентный период у больных алкоголизмом, у тяжелых соматических больных с астеническим синдромом, после перенесенных черепно-мозговых травм, у детей с судорожным синдромом, после отравления нейротропными ядами, для ускоренной акклиматизации при быстрых изменениях климатических условий среды. К сожалению, в отечественной медицине, в частности неврологии, имеется определенный крен в сторону использования зарубежных органопрепаратов, в частности, церебролизина, который получают из цельного мозга. Это происходит в силу сложившихся исторических традиций, поскольку до 1990-х гг. в России отсутствовали собственные препараты аналогичного действия.

Тканеспецифические биогенные стимуляторы получают из разных тканей и органов, в частности из хрящевой ткани-- структум, румалон, артепарон, из ткани предстательной железы -- раверон, из головного мозга -- церебролизин, церебролизат, кортексин, из тимуса -- тималин, тактивин, из костной ткани -- остеогенон и т. д. Для этих препаратов характерно общее и относительно специфическое действие преимущественно на те органы, из которых они получены. Общее действие заключается в неспецифической активации обмена веществ. Таким же общеактивирующим действием обладают и некоторые тканенеспецифические препараты, получаемые из крови (солкосерил, актовегин), стекловидного тела, плаценты. Тканеспецифические стимуляторы применяют для активации обмена веществ в отдельных органах и тканях, например, препараты из хрящевой ткани используют при остеохондрозе, церебролизин и ему подобные препараты -- в постинсультном периоде, при лечении травм головного мозга, раверон -- для восстановления функции предстательной железы при ее травмировании или после операций на ней, тималин, тактивин -- для повышения иммунитета и т. д.

Каждый препарат имеет свою область применения. Кортексин обладает тканеспецифическим, регуляторным и восстановительным действием на кору головного мозга, содержит низкомолекулярные активные нейропептиды, их молекулярная масса не превышает 10 кДа, что не препятствует их проникновению через гематоэнцефалический барьер. Основное тканеспецифическое свойство препарата проявляется нейропротекторным, нейромодулирующим, ноотропным и противосудорожным действием. Препарат повышает эффективность энергетического метаболизма нейронов, улучшает внутриклеточный синтез белка, регулирует процессы метаболизма нейромедиаторов и перекисного окисления в коре головного мозга, зрительном нерве и нейронах сетчатки, стабилизирует мозговой кровоток, препятствует образованию избыточного количества свободных радикалов и ослабляет нейротоксическое действие возбуждающих аминокислот. Благодаря своему нейропротективному действию кортексин также применяется в токсикологической и наркологической практике. Так, в частности, показано, что его использование ускоряет восстановление психической деятельности у больных с посттравматическим, алкогольным и, в частности, Корсаковским синдромом. В работе О.С. Левина и М.М. Саговой в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании показано позитивное влияние кортексина на нейропсихологические и двигательные функции. В результате обширных наблюдений установлено с высокой степенью достоверности, что на фоне стандартизированного лечения применение кортексина значимо улучшало психический и психологический статус, у пациентов возрастали показатели кратковременной и зрительной памяти при одновременном снижении депрессии и уровня тревожности. Также применение кортексина у пациентов при тяжелых отравлениях психотропными ядами (острые алкогольные отравления составляют до 12 % всех отравлений), на фоне общепринятых реанимационных методов позволяло достаточно быстро купировать коматозное состояние. Работ по исследованию кортексина у больных алкоголизмом в период постабстинентного состояния сравнительно мало. В качестве примера можно привести двойное слепое плацебо-контролируемое исследование кортексина в качестве антиастенического средства в постабстинентном периоде у больных алкоголизмом. В данном исследовании продемонстрирована высокая эффективность кортексина, который проявлял антиастеническое, транквилизирующее и умеренное антидепрессантное действие у больных алкоголизмом. Кроме того, кортексина на 28 % снижал мотивацию потребления алкоголя.

Сходным с кортексином действием обладает и церебролизин. Он является основным и наиболее успешным «детищем» австрийской фирмы «EBEWE Pharma». Клинические испытания церебролизина успешно прошли еще в 1975 г. С этого времени он активно применяется в медицине, главным образом, в неврологии. К настоящему времени доказан нейротрофический эффект церебролизина, убедительно продемонстрирована клиническая эффективность при ишемических заболеваниях мозга и деменциях.

Церебролизин (ферментативный гидролизат тканей мозга) представляет собой концентрат, содержащий низкомолекулярные биологические активные нейропептиды, молекулярная масса которых также не превышает 10 кДа. Препарат обладает органоспецифическим мультимодальным действием на головной мозг, что проявляется в способности церебролизина к метаболической регуляции, функциональной нейромодуляции и нейротрофической активности, к оказанию нейропротекторного действия. Церебролизин рассматривают как ноотропный пептидергический препарат с доказанной нейронспецифической нейротрофической активностью, аналогичной действию естественных факторов нейронального роста, но проявляющейся в отличие от них в условиях периферического введения. Церебролизин стимулирует формирование синапсов, спрутинг дендритов и предотвращает активацию клеток микроглии и индукцию астроглиоза.

Таким образом, полипептидные препараты кортексин и церебролизин обладают высокой фармакологической и клинической активностью. Ниже приведено исследование действия церебролизина, кортексина и кортагена при введении препаратов системно или в желудочки мозга. Посылкой исследования стало предположение, что действующие пептидные факторы, входящие в состав церебролизина и кортексина, проникают через гематоэнцефалический барьер и что их действие при системном введении и введении в мозг принципиально сходно.

Пептидные препараты кортексин, церебролизин и кортаген обладают психотропной активностью при введении как системно, так и в желудочки мозга (центрально) крысам. Эта активность заключается в психоактивирующем и противотревожном действии пептидов. При введении пептидов в желудочки мозга крыс отмечается четко выраженный эффект преимущественно психоактивирующей направленности. При этом действие синтетического пептида кортагена отличается от эффектов кортексина и церебролизина: полипептидные препараты проявляют умеренно выраженное активирующее поведение действие, а синтетический пептид слабо угнетает поведение, в основном исследовательский и эмоциональный его компоненты. У крыс при введении в желудочки мозга все пептидные препараты проявляют анксиолитическое (противотревожное) действие, степень которого разнится в следующей последовательности: кортаген > кортексин > церебролизин (вещества расположены в порядке убывания активности). При этом для кортагена отмечена тенденция уменьшения эффекта с увеличением дозы. При системном введении два из изученных препаратов (кортексин и кортаген) активировали индивидуальное поведение крыс и умеренно повышали их агрессивность, что указывает на психоактивирующее действие препаратов. Степень выраженности влияния препаратов на поведение была сходной. При системном введении изученные пептиды не проявляли антидепрессантной активности, а церебролизин, наоборот, выявлял депрессантный эффект (обездвиженность). Наибольшей способностью активировать подкрепляющие системы мозга крыс обладает кортексин, который оказывают умеренное психостимулирующее действие. По совокупности полученных эффектов наиболее активным препаратом являются кортексин, менее активными -- кортаген и церебролизин.

7. Церулоплазмин: от метаболита до лекарственного средства

Церулоплазмин (ЦП) -- медьсодержащая феррооксидаза (КФ.1.16.3.1). Ген ЦП расположен на хромосоме 3-- 3q23q24. Молекула ЦП представляет собой в-глобулин, составную часть альфа-2-глобулиновой фракции плазмы крови человека. Этот белок насчитывает 1046 аминокислотных остатков с M_r 132 кДа, содержит 6 доменов и вместе с 6 ионами меди образует тригональную структуру.

Согласно современным данным, у этой медьсодержащей оксидазы ионы меди представлены тремя типами. Ион меди первого типа имеет пик оптического поглощения при 610 нм и определяет интенсивный голубой цвет ферментов данного класса, поэтому их часто называют «голубыми» белками. С ионами меди первого типа взаимодействуют два азота гитидина, SH-группа цистеина и остаток метионина -- вместе они формируют координационную сферу ионов меди. Ион меди второго типа имеет типичный ЭПР_спектр двухвалентной меди и не вносит вклада в оптические спектры медьсодержащих оксидаз. Два иона меди третьего типа образуют биядерный медный комплекс с максимумом поглощения 330 нм. Ион меди второго типа и два иона третьего типа образуют «трехъядерный кластер» -- лигандами этого трехъядерного комплекса являются 8 остатков гистидина, расположенных в 4-х консервативных аминокислотных последовательностях. В шестидоменной структуре оксидазы домены 2, 4 и 6 содержат по одному иону меди 1-го типа. За характерный «голубой» цвет молекулы ЦП ответственны ионы 1-го типа, локализованные в доменах 4 и 6 и связанные с остатками метионина. В домене 2 с ионом меди связан лейцин ван-дер-ваальсовыми силами.

Трехъядерный кластер в молекуле ЦП формируется доменами 1 и 6, причем ионы меди связаны с четырьмя остатками гистидина в первом домене и с четырьмя в шестом. Трехъядерный кластер и ион меди 1-го домена формируют оксидазный центр церулоплазмина. Структурное сходство этого центра с активными центрами других медьсодержащих оксидаз объясняет оксидазное действие ЦП, обеспечивающее его ферроксидазную и антиоксидазную активность.

Известны две изоформы церулоплазмина человека, каждая из них -- это сывороточный гликопротеин, представленный одной полипептидной цепью. Углеводный компонент ЦП (2-8 % от массы молекулы) включает 9 олигосахаридных цепей, содержащих глюкозамин (15,7-19,2 %), маннозу (14,2 %), галактозу (12,3 %), фукозу (1,6 %), сиаловые кислоты (8,6 %). Медь составляет 0,27-0,32 % от всей массы белка. Биосинтез ЦП происходит в гепатоцитах. Первичный продукт трансляции ЦП (80 кДа) в гладком эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи подвергается посттрансляционной модификации, включающей ограниченный протеолиз.

Из образованного таким образом предшественника (65 кДа) в результате сшивки образуется молекула ЦП (132 кДа), которая поступает в кровяное русло. Затем ЦП, после связывания со специфическими рецепторами на поверхности клеток организма и передачи этим клеткам части ионов меди, подвергается интернализации с помощью рецептор_опосредованного эндоцитоза. При этом пептидная часть молекулы ЦП теряет остатки сиаловых кислот и освобождается в кровоток. Гепатоциты захватывают ЦП и связанную с ней медь и выводят эту деградированную молекулу в желчь.

Молекулярная масса ЦП у разных видов различна и колеблется в пределах 130-138 кДа. Имеются данные о генетическом полиморфизме ЦП и о его электрофоретических вариантах у разных этнических групп.

Основным источником синтеза ЦП в организме является печень. Однако и некоторые другие ткани также способны его вырабатывать. Обнаружена экспрессия гена ЦП в лимфоцитах, в мононуклеарных клетках селезенки, в тканях мозга, в бронхах, в клетках эндометрия матки. ЦП был выявлен в клетках легких на всем протяжении воздухоносных путей и в альвеолах, причем, при воспалительном процессе его уровень в клетках бронхиального эпителия, особенно крупных бронхов, резко возрастал.

Основное количество ЦП содержится в плазме крови и составляет 300-580 мг/л. Кроме того, ЦП присутствует также в синовиальной жидкости и в мышечных тканях. Рецепторы к ЦП обнаружены на купферовских клетках, фибробластах, астроцитах, эритроцитах, лейкоцитах и моноцитах, мембранах клеток аорты и кардиомиоцитов. Такая распространенность рецепторов указывает на важную роль ЦП в организме. Процессы, в которых участвует ЦП, имеют как ферментативную, так и неферментативную природу. Среди многообразных функций ЦП в настоящее время могут быть выделены следующие основные: 1) транспорт и регулирование оборота меди в крови и органах; 2) феррооксидазное действие и иммобилизация сывороточного железа; 3) антиоксидантное действие; 4) участие в острофазных реакциях; 5) регуляция уровня биогенных аминов в организме.

Медь -- это необходимый элемент для многих биологических процессов. Функциональный диапазон ее весьма широк -- от влияния на экспрессию специфических генов до участия в построении кофакторных и специфических групп медьзависимых ферментов.

Медь как микроэлемент необходима для роста организма, нормального функционирования иммунной системы, созревания клеток крови, метаболизма глюкозы и холестерина, развития и функционирования мозговой ткани, сокращения миокарда. Дефицит меди наблюдается чаще всего у детей, может быть как наследственно обусловленным, так и приобретенным. Основные клинико-физиологические симптомы недостаточности меди: анемия, гипотония, нейтропения, повреждение фагоцитарной активности нейтрофилов, снижение сопротивляемости организма инфекциям, нарушение метаболизма глюкозы и холестерина, кардиоваскулярные поражения, аномалии костей, реже -- гипопигментация волос, задержка роста. Недостаток меди изменяет острофазовый ответ нейтрофилов на вирусную инфекцию и может нарушать уровень индуцированной митогенами активности макрофагов. Было также установлено, что потребность организма в меди значительно возрастает при развитии воспалительных процессов.

Доказана необходимость меди для нормального течения эмбриогенеза. В эксперименте показано, что перинатальный дефицит меди у животных приводит не только к долговременным нейрохимическим изменениям, но и к нарушениям поведенческих реакций. Установлено, что эффекты, связанные с недостатком меди в организме обусловлены снижением активности медьзависимых металлоферментов, в том числе, аминооксидаз, аскорбатоксидаз, супероксиддисмутаз; в свою очередь, снижение активности ферментов ведет к изменению липидного обмена, активности генетического аппарата клетки, нарушению функций других тканей.

Таким образом, восполнение дефицита меди необходимо для восстановления ее баланса в организме. Существуют заболевания, связанные или обусловленные нарушением выработки ЦП и, соответственно, изменением метаболизма меди: гепатолентикулярная дегенерация (синдром Вильсона-Коновалова), синдром Менкеса, наследственная ацерулоплазминемия. При этих заболеваниях отмечается отложение избыточного количества железа и меди в некоторых тканях, что ведет к нарушению деятельности центральной нервной системы и нормального функционирования печени и поджелудочной железы. Это свидетельствует о необходимости регуляции уровня меди и важной роли церулоплазмина в этом процессе.

Медь, необходимая для поддержания метаболических процессов, в отличие от аминокислот, липидов или жирных кислот, не может быть синтезирована de novo. Количество меди, так же как и железа, марганца, цинка и селена в тканях взрослого организма, по-видимому, соответствует интенсивности метаболических процессов, в которых участвуют эти элементы. Однако концентрация их в тканях может понижаться в связи с неадекватным поступлением и адсорбцией. Предполагаемое количество несвязанных ионов меди в плазме является крайне низким, порядка 10-¹⁸ моль/л. Вероятно, ее концентрация в тканях находится на таком же уровне. Соответственно, измеряемые концентрации меди, также как и других металлов в тканях, по существу отражают количество органических лигандов, преимущественно металлозависимых ферментов, включая церулоплазмин, а также жирных кислот, аминокислот и других биологических веществ.

В начале процесса усваивания пища содержит металлоэлементы в связанной форме. В дальнейшем происходит преобразование этих соединений, однако некоторые из них не претерпевают изменений. Предотвращение поступления меди в дозах, превышающих физиологические, в норме регулируется гомеостатическими механизмами. Ионные формы меди, как и прочих металлоэлементов, обладают высоким аффинитетом к органическим лигандам и быстро образуют с ними комплексы. Абсорбированные хелаты меди поступают в циркуляцию и усваиваются всеми тканями; этот процесс сопровождается лигандным обменом с низкомолекулярными соединениями, апопротеинами и апоферментами, вплоть до формирования металлопротеинов и металлоферментов в синтезе de novo. Церулоплазмин, альбумин, транскупреин и, в какой_то степени, некоторые аминокислоты являются главными переносчиками меди в плазме. После их поступления в печень медь хранится в гепатоцитах или выводится в плазму и желчь. Избыточная медь, содержащаяся в тканях, в результате лигандного обмена высвобождается в виде хелатов до достижения нормального метаболического уровня. При острых и хронических заболеваниях высвобождение большого количества меди при ее усиленной мобилизации является интерлейкин-1-зависимым.

В настоящее время признано, что уровень пищевого поступления микроэлементов: меди, железа, цинка, марганца и, вероятно, селена зачастую оказывается меньше рекомендуемого. Соответственно, лица, имеющие ограниченный запас этих элементов, тяжелее переносят заболевания. Существует верхний предел концентрации меди, диктуемый физиологическими условиями, поскольку накопление избыточной меди нежелательно для организма. Например, в культуре in vitro было показано, что Cu²⁺ повреждает клетки и вызывает экспрессию тканевого прокоагулянтного фактора. Такие изменения в организме могут привести к развитию внутрисосудистого свертывания крови. Медь, поступившая в гепатоциты, связывается со специфическими белками, в первую очередь с металлотионеином, и включается в некоторые ферменты, в том числе в ЦП. Было показано, что включение меди в металлотионеин и в другие белки требует предварительного связывания с глютатионом, и этот процесс является АТФ-зависимым. Концентрация металлотионеина в печени изменяется в зависимости от поступления меди с пищей. Связывание меди с металлотионеином позволяет осуществить временное хранение меди в цитоплазме и защищает ткани от ее воздействия. Металлотионеин, проявляющий высокую реактивность по отношению к перекисным радикалам, играет защитную роль против медь-индуцированной цитотоксичности.

Основываясь на том, что в составе ЦП находится до 95 % меди, содержащейся в плазме крови, Броман (Broman) в 1967 году впервые сформулировал и обосновал медь-транспортную функцию церулоплазмина. Дальнейшие работы подтвердили правоту Бромана. Синтезируемый печенью ЦП разносится по тканям организма и поставляет ионы меди клеткам. Установлено, что кроме печени церулоплазмин и ЦП-подобные белки могут вырабатываться и другими тканями и органами.

Клетки организма, в частности фибробласты, связывают только нативный ЦП, в свою очередь, гепатоциты избирательно связывают и поглощают только те молекулы ЦП, которые предварительно были экскретированы другими тканями организма. После связывания со специфическим рецептором на поверхности клеток и передачи этим клеткам части ионов меди ЦП подвергается интернализации с помощью рецептор-опосредованного эндоцитоза. Пептидная часть молекулы ЦП, прочно связанная с Cu²⁺, при трансклеточном переносе теряет остатки сиаловых кислот и освобождается в кровоток. Расположенный на плазматической мембране гепатоцитов рецептор сиаловых гликопротеинов способен распознавать десиализированный ЦП. Это позволяет гепатоцитам поглощать данную форму ЦП и выводить прочно связанную с ним медь в желчь. Кроме того, выведению ЦП в желчь способствует и то, что при удалении ионов меди из молекулы ЦП происходит высвобождение ее гидрофобных участков. Обобщив проведенные исследования, ученые НИИ экспериментальной медицины РАМН предложили схему внутриорганизменного круговорота меди и роли различных изоформ церуплазмина в переносе ионов меди.

Желчь -- главный путь выведения меди из организма. Гибкая система регуляции уровня меди в плазме позволяет выводить из организма излишки меди в составе желчи уже через 30 мин после образования ее избытка. Ключевую роль в этом процессе играет церулоплазмин. Нарушения, возникающие в системе внутриорганизменного оборота меди, являются причиной патологических процессов, в основном связанных с токсическим действием меди. Наглядным свидетельством этого выступает наследственное заболевание -- гепатолентикулярная дегенерация (синдром Вильсона-Коновалова). Ранее полагали, что развитие заболевания обусловлено нарушением синтеза ЦП печенью. Это подтверждал низкий уровень фермента в плазме больных. Первые попытки лечебного применения ЦП были проведены именно при этом заболевании. Однако никакого положительного эффекта не зарегистрировали. Впоследствии было установлено, что нарушен не синтез ЦП, а механизм его экскреции из тканей. Избыточное накопление ЦП и связанной с ним меди вызывало поражение печени и других тканей и органов, в которых он синтезировался. Таким образом, это явилось подтверждением важной роли ЦП в метаболизме меди -- не только своевременного предоставления меди тканям, но и выведения ее излишнего количества из клеток.

Представленный в таблице 2 перечень Cu²⁺- зависимых ферментов свидетельствуем о том, что ЦП необходим также для инактивации перекисного окисления липидов в тканях, для обеспечения функционирования нервной системы, для ускорения процессов заживления ран. Все эти функции церулоплазмина нуждаются в углубленном изучении, а полученные новые данные позволят использовать лечебный препарат в новых областях медицины.

Участие ЦП в обмене железа было подтверждено результатами изучения наследственного нарушения метаболизма железа, вызванного мутацией гена церулоплазмина. Это заболевание, названное ацерулоплазминемией, характеризуется полным отсутствием ЦП в крови и сопровождается накоплением железа в тканях мозга и внутренних органов. Клинически это проявляется в дегенеративных изменениях сетчатки, неврологической и диабетической симптоматике. При исследовании роли церулоплазмина в метаболизме железа было установлено, что ЦП включается в обмен железа путем мобилизации его из железозапасающих органов, таких как печень и селезенка. Ионы железа встраиваются в апотрансферрин в трехвалентном состоянии. Этому процессу способствует ЦП, который функционирует как феррооксидаза, окисляя двухвалентное железо до трехвалентного: Fe(II) - Fe(III) > трансферрин > синтез гема > гемоглобин. Образующееся трехвалентное железо встраивается в молекулу апотрансферрина. Насыщенный железом трансферрин, в свою очередь, транспортирует железо в костный мозг, где происходит синтез гема. Исследования in vitro показали, что ЦП значительно ускоряет окисление двухвалентного железа и образование трансферрина. Таким образом, ЦП способствует кроветворению благодаря феррооксидазной активности.