Медико-химические подходы к направленному поиску препаратов для лечения и предупреждения болезни альцгеймера


Антиоксидантная стратегия поиска препаратов для лечения и предупреждения БА



бет3/4
Дата11.03.2016
өлшемі444.5 Kb.
#53605
1   2   3   4

2.3.3. Антиоксидантная стратегия поиска препаратов для лечения и предупреждения БА

Тесная взаимосвязь БА и феномена накопления свободно-радикальных метаболитов (СРМ) в клетках ЦНС отмечена уже давно и является основанием для теории окислительного стресса БА. В настоящей работе не предполагается подробно обсуждать эту проблему вследствие огромного объема публикаций в этой области, анализ которых проведен в многочисленных обзорных статьях, в частности, в работе Behl [53]. Представляется необходимым, однако, выделить те ключевые моменты участия СРМ в формировании альцгеймеровской патологии, которые могут иметь определяющее значение в плане выбора стратегии поиска и создания эффективных препаратов для лечения БА.

Во-первых, отмечено, что СРМ образуются как в результате прямого действия АРb на клетки ЦНС, так и в результате активации клеток микроглии в областях формирования амилоидных бляшек и нейрофибрилярных клубков. При этом происходит образование целого ряда кислород-содержащих радикальных метаболитов (ОСРМ), таких как пероксидные и нитроксидные радикалы, а также продуктов ПОЛ.

Значительную роль в этих процессах играет внутриклеточный кальций, который активирует метаболические реакции в митохондриях, приводящие к образованию радикалов О2*-, а в форме комплекса с кальмодулином активирует NO-синтазу, генерирующую радикалы NO*. Продукт взаимодействия этих радикалов - пероксинитрит ион (NО3-) способен индуцировать ПОЛ, а также инициировать деградацию внутриклеточных белков и нуклеиновых кислот. Важная каталитическая функция в процессе образования гидроксильных радикалов из перекиси водорода отводится ионам железа.

Нервные клетки имеют эндогенную систему защиты от избыточного уровня ОСРМ, состояние которой в существенной мере определяет результат действия окислительного стресса на клетку и организм в целом. Ключевыми элементами этой защитной системы являются ферменты детоксикации ОСРМ, в частности глутатион-пероксидаза (ГТП) и каталаза. Индукция этих ферментов регулирется в значительной степени фактором ядерной транскрипции NF-kB.

На рис. 7 схематически представлена взаимосвязь процессов формирования ОСРМ и изменения концентрации внутриклеточного кальция при действии амилоида АРb.



Рисунок 7.


Взаимосвязь процессов кальциевого транспорта и формирования кислород-содержащих радикальных метаболитов (ОСРМ) с основными процессами, инициирующими апоптоз или некроз клетки.

Анализируя возможную стратегию действия протекторов окислительного стресса при БА, можно выделить два альтернативных направления: применение "внешних" антиоксидантов (экзогенных или эндогенных), блокирующих действие ОСРМ, и/или стимуляция внутриклеточных антиоксидантных систем. В рамках данного обзора мы рассмотрим общие подходы и некоторые конкретные препараты, которые предлагаются в настоящее время для лечения и предотвращения БА, в частности, для нивелирования и защиты от окислительного стресса, стимулируемого действием патогенного пептида АРb.

Ионы кальция (Са2+) поступают в клетку через NMDA- и (в меньшей степени) через АМРА/КА-подтипы хемоуправляемых глутаматных рецепторов, а также через потенциал-зависимые кальциевые каналы (ПЗСаК) L- и T-типов. Глутамат способен также стимулировать мобилизацию ионов Са2+ из внутриклеточного пула (в первую очередь, из эндоплазматического ретикулума), активируя метаботропные рецепторы I типа, связанные через G-белок с фосфолипазой С (ФЛС), обеспечивающей гидролиз фосфоинозитида (ФИ) с образованием инозитол-3-фосфата (И3Ф). Функционирование рецептор-канальных комплексов в значительной степени зависит от уровня ПОЛ мембран. В клетке ионы Са2+ способны активировать ряд ферментов (протеазы, липазы, нуклеазы) способствующих некрозу клетки, а также захватываться митохондриями, что инициирует накопление различных форм ОСРМ (радикалы О2-* ,ОН*, NO*) в клетке. При возрастании уровня кальция в митохондриях выше некоторого критического значения происходит открытие митохондриальных пор (МП), приводящее к массированному выходу Са2+ из митохондрий, а также стимуляция выхода белков, инициирующих процессы апоптоза.

Подходы, основанные на использовании "внешних" антиоксидантов

Общими структурными требованиями к соединениям, претендующим на роль эффективных антиоксидантов (блокаторов СРМ), является наличие функциональных заместителей легко акцептирующих радикальные группы (или свободный электрон) и возможность делокализации заряда на молекуле антиоксиданта с образованием стабильного, малореакционноспособного продукта. С учетом специфики патологии БА, локализованной в ЦНС необходимо, чтобы антиоксиданты могли легко проникать в мозг через гемато-энцефалический барьер.

Анализ связи между структурой и антиоксидантной активностью соединений позволяет выделить несколько базовых структур, удовлетворяющих этим требованиям. Во-первых, это ароматические спирты с липофильными заместителями [54]. К этой группе соединений можно отнести витамин Е, стероидные гормоны и их синтетические аналоги. Улавливание радикальных частиц происходит с участием гидроксильной группы этих соединений, а образующийся достаточно стабильный метаболит затем регенерируется при взаимодействии с аскорбиновой кислотой (витамином С). Схема этих процессов представлена на рис. 8. Во-вторых, это гидрофобные производные индола, в частности мелатонин и его аналоги.

Рисунок 8.


Схема действия и регенерации антиоксидантов класса липофильных ароматических спиртов (стероиды, витамин Е и пр.).

Витамин Е и его функциональные аналоги

Принято считать, что общее цитопротекторное действие витамина Е (a-токоферол) осуществляеться преимущественно по антиоксидантному механизму, что в значительной степени определяет его применение как герантопротектора. Нейропротекторные свойства витамина Е были подробно исследованы на различных экспериментальных моделях БА. Есть основания считать, что помимо "чистого" антиоксидантного действия витамин Е может проявлять антиапоптотические свойства, что дополнительно усиливает его нейропротекторный потенциал. В настоящее время витамин Е, в отличие от другого антиоксиданта идебенона (Idebenone) успешно проходит расширенные клинические испытания на больных БА. Выявлено, что витамин Е может существенно замедлять развитие этой патологии у больных с умеренной формой БА.

Среди других антиоксидантов, имеющих реальные перспективы для клинического применения при некоторых формах деменции, можно отметить следующие препараты природного и синтетического происхождения:


  • Экстракт Гинко Билоба (Ginkgo Biloba, EGb 761). Препарат проявляет нейропротекторное действие, связываемое с его антиоксидантой активностью, умеренные когнитивно-стимулирующие свойства, и, что особенно важно, но пока трудно объяснимо, – это выраженные трофические и репаративные свойства на препаратах культуры клеток подвергнутых действию АРb [55]. Интересно, что по заключению исследователей, в частности д-ра R.Quirion, проводивших сравнительный анализ активности различных коммерческих препаратов Гинко Билоба, наиболее выраженной активностью обладают препараты французского производства, а американские препараты имели, как правило, нулевую активность. Предполагается, что нейропротекторные свойства EGb 761 связаны со способностью флаваноидного компонента экстракта блокировать радикалы NO., а также ингибировать NO-стимулируемую активность протеинкиназы С.

  • Нейрострол (Neurostrol), растительный тритерпен. Его антиоксидантные свойства в 15 раз более сильно выражены чем у a-токоферола (витамина Е). Обладает также противовоспалительной активностью. Установлена значительная стимулирующая активность этого препарата на память, обучаемость и психомоторную активность на экспериментальных животных моделях деменции. Препарат рекомендован к дальнейшим клиническим испытаниям на больных БА.

  • Запатентованы в качестве эффективных антиоксидантов и проходят преклинические испытания синтетические аналоги витамина Е препараты раксофеласт (Raxofelast) и MDL-74180DA.

Структуры большинства отмеченных антиоксидантов приведены на рис. 9.

Рисунок 9.


Структуры некоторых антиоксидантов, предлагаемых в качестве нейропротекторов для БА и других нейродегенеративных расстройств.

Стеродные гормоны (СГ) и их аналоги

Отмечено, что развитие гормональной дисфункции и БА во многом протекают параллельно на фоне общего процесса старения организма. В частности, установлена взаимосвязь между снижением уровня эстрогенов и риском развития БА. Ключевым вопросом, тем не менее остается проблема установления конкретных механизмов влияния СГ на устойчивость нервных клеток к дегенерации, вызванной патогенетическими факторами БА, в частности, действием АРb.

Известно, что СГ могут оказывать регулирующее действие на нервные клетки по нескольким принципиально отличающимся механизмам. Первый, классический, предполагает взаимодействие СГ со специфическими гормональными рецепторами, что приводит к активации последних и транслокации в ядро, где они действуют как факторы транскрипции, регулируя экспрессию генов. В последние годы обнаружено, что отдельные СГ могут синтезироваться de novo в нервных клетках и модулировать нейромедиаторную передачу путем прямого взаимодействия с рецепторами нейромедиаторов. Такие СГ, к числу которых относится и 17-b-эстрадиол, получили название нейроактивных стероидов. Как уже отмечено выше, еще один способ воздействия СГ на нервные клетки связан с их высокими антиоксидантными свойствами. Таким образом, анализируя результаты по нейропротекторным свойствам СГ в условиях развития нейропатологии типа БА, необходимо иметь ввиду множественность возможных механизмов влияния СГ на гомеостаз нервных клеток.

Исторически первой и одной из наиболее активно разрабатываемых групп нейропротекторов в ряду СГ являются эстрадиол и его производные. В ряде работ показано, что 17-b эстрадиол (17bE), его изомер 17-a эстрадиол (17aЕ) и ряд их производных способны эффективно блокировать внутриклеточную аккумуляцию ОСРМ и таким путем защищать нейроны от токсического действия факторов, инициирующих окислительный стресс. В прямых экспериментах на культуре нервной ткани было установлено, что помимо антиоксидантного действия 17bЕ способен снижать образование АРb40 и АРb42 из АРР и блокировать нейротоксическое действие АРb(25-35) [56].

Наиболее перспективными в ряду производных и аналогов эстрогенов представлются следующие препараты:


  • Tрансдермальная форма 17bE (Estraderm), разработанная фирмой Novartis, которая значительно улучшает когнитивные функции у женщин в период менопаузы.

  • Синтетические аналоги 17aE - препараты J811 и J861, разрабатываемые фирмой JenaPharm, которые проявили высокую антиоксидантную активность в экспериментах in vitro (и в этой связи получили название "scavestrogens"), а также способность стимулировать когнитивные функции на животной нейротоксической модели БА. Имеются основания считать, что нейропротекторные эффекты этих соединений, не связаны с их влиянием на процессы транскрипции [57].

  • Ряд вновь синтезированных коньюгированных эстрогенов, обладающих более высокими антиоксидантными свойствами чем 17bЕ [58].

В последнее время значительно возрос интерес к возможности проявления антиоксидантных и нейропротекторных свойств у представителей другой группы СГ - андрогенов. В частности, на нейрональных культурах показано, что действие тестостерона увеличивает образование секретируемой формы sAPPa и снижает образование патогенной формы АРb [59]. Не исключено, что андрогены способны регулировать функционирование NMDA-рецептор-канального комплекса в ЦНС и таким образом проявлять нейростероидную активность [60].

Мелатонин и его аналоги

Как одно из наиболее перспективных направлений поиска средств предупреждения и коррекции нейродегенеративных расстойств типа БА рассматривается в последнее время создание препаратов на основе мелатонина, его производных и аналогов.

Мелатонин является эндогенным гормоном, вырабатываемым в мозге шишковидной железой из N-ацетил-серотонина (рис. 10). Основной функцией мелатонина в организме считается регулирование циркадных ритмов (день/ночь). В последние годы было установлено, что мелатонин способен оказывать выраженное протекторное действие против развития окислительного стресса ЦНС различной этиологии. Химическая структура мелатонина позволяет ему взаимодействовать с кислородным и с гидроксильным радикалами, давая в итоге нетоксичное, метаболизируемое в организме соединение - N1-ацетил-N5-формил-5-метоксикинурамин (рис. 11), а также с перокcинитритными метаболитами ОСРМ с образованием гидроксилированных малотоксичных продуктов (преимущественно 6-гидроксимелатонина). Отмечено протекторное действие мелатонина на митохондрии. В прямых экспериментах на культуре клеток и в опытах на животных показано, что помимо прямого антиоксидантного действия по отношению к ОСРМ мелатонин регулирует процессинг АРР, ингибирует образование амилоидных фибрилл блокируя образование b-складчатых агрегатов, защищает нервные клетки от иксайтотоксичности ВАК и нейротоксического действия АРb, а также проявляет антиапоптотические свойства [61]. Таким образом, мелатонин проявляет комплексное нейропротекторное действие на клетки, сочетающее специфический антиамилоидный компонент и неспецифический (геранто-протекторный) эффект, обусловленный высокими радикал-блокирующими свойствами этого соединения. Наличие подобного комплекса защитных функций, а также отмеченное снижение уровня мелатонина с возрастом и при развитии БА позволяют предполагать наличие важной "сдерживающей" функции этого эндогенного биорегулятора в патогенезе БА.

Рисунок 10.


Схема биосинтеза мелатонина.

Рисунок 11.


Схема взаимодействия мелатонина с ОСРМ.

В плане развития фармакологического подхода к терапии и предупреждению БА важно, что мелатонин свободно проникает через гемато-энцефалический барьер в мозг и практически не имеет побочных эффектов как при разовом, так и при систематическом применении. В настоящее время мелатонин, который зарегистрирован в США и в большинстве европейских стран как пищевая добавка, предлагается к расширенным клиническим испытаниям на больных БА. В то же время, необходимо заметить, что мягкое действие мелатонина как нейропротектора, очень привлекательное в плане превентивной терапии, очевидно не позволит эффективно применять его как лекарственный препарат на умеренных и глубоких стадиях БА. В этой связи, остается крайне актуальным поиск потенциальных аналогов мелатонина, более выраженно проявляющих нейропротекторные и когнитивно-стимулирующие свойства.

Значительный интерес в этом плане представляют полученные в последнее время результаты по эндогенному предшественнику мелатонина - N-ацетил-серотонину (NАС) и его аналогам. В частности, установлено, что NАС эффективно ингибирует ПОЛ, проявляет более выраженные ОСРМ-блокирующие свойства [62] и более сильную антиамилоидную активность [63], чем мелатонин, сохраняя при этом положительные фармакокинетические и токсикологические характеристики последнего.

В литературе имеется много данных о синтетических структурных аналогах мелатонина и NАС. В частности, высокий потенциальный терапевтический потенциал отмечен у индол-3-пропионовой кислоты. В качестве структурно-закрепленного аналога мелатонина можно рассматривать препарат димебон, когнитивно-стимулирующие свойства которого были охарактеризованы выше.



Подходы, основанные на активции эндогенных факторов защиты от окислительного стресса

Важным звеном регуляции эндогенных механизмов защиты клетки от окислительного стресса является фактор ядерной транскрипции NF-kB, который первоначально был охарактеризован как стимулятор экспрессии гена k-звена иммуноглобулинов в Б-лимфоцитах. В последние годы показано, что в ответ на окислительный стресс, вызываемый ОСРМ клетка отвечает усилением образования NF-kB. До настоящего времени, однако, предметом дискуссии остается вопрос, какую функцию (нейропротекторную или нейротоксическую) выполняет этот фактор и какие молекулярные механизмы обеспечивают его действие на внутриклеточные антиоксидантные системы [64]. Сам факт стимулирования ОСРМ образования NF-kB и наличие корреляции между уровнем этого фактора и содержанием ОСРМ рассматривается как показатель деструктивного потенциала NF-kB. В то же время, в экспериментах на клоне клеток РС12, устойчивых к нейротоксическим эффектам АРb, установлено наличие у них более высокого уровня NF-kB, чем у клона "нормальных" клеток РС12, уязвимых к деградирующему действию АРb. При этом показано, что АРb-устойчивость клеток резко снижается при добавлении препаратов, подавляющих активность NF-kB, в частности глюкокортикоидов, либо при стимуляции экспрессии фактора IkBa, являющегося ингибитором NF-kB. Высказано предположение, что устойчивость нервных клеток к АРb связана с высоким внутриклеточным уровнем NF-kB, который при транслокации в ядро клетки вызывает индукцию генов, отвечающих за синтез структур, обеспечивающих защиту клетки от нейротоксического действия АРb [65]. В качестве вероятных кандидатов на эту роль рассматриваются ферменты каталаза и глутатионпероксидаза, для которых отмечено повышенное содержание в клетках устойчивых к АРb.

Таким образом, можно предположить, что, по крайней мере в отношении амилоидного пептида АРb, стимуляция активности фактора NF-kB приводит к увеличению выживаемости нервных клеток, и т.о. может быть использована в качестве стратегии антиоксидантной защиты. Необходимо однако еще раз отметить, что на других моделях окислительного стресса в качестве положительного эффекта рассматривается подавление активности NF-kB.

2.3.4. Подходы, связанные с воздействием на процессы апоптоза и нормализацией функций митохондрий (митохондриальные протекторы)

Апоптоз, как явление программированной гибели клеток, является одним из фундаментальных механизмов саморегуляции роста и развития организмов. Этот феномен присущ клеткам различных органов и тканей и представляет собой совокупность широкого спектра внутри- и межклеточных реакций. Процессы апоптоза играют определяющую роль в развитии целого ряда Н3 и возможность их регуляции в нервных клетках рассматривается как перспективное, но пока явно не реализованное на практике направление в фармакологии нейропатологий [66]. Во многом это объясняется тем, что процессы апоптоза могут "запускаться" и регулироваться огромным числом различных эндогенных и экзогенных факторов, что крайне осложняет возможность направленного и специфического воздействия на эти процессы в определенных группах клеток. В частности, апоптоз может инициироваться рядом нейромедиаторов (ВАК, дофамин), модуляторами процессов фосфорилирования белков, нейротропными факторами, внешними стимулами (ионизирующее облучение), снижением экстраклеточной концентрации ионов калия или увеличением внутриклеточного кальция и пр. В ряду эндогенных регуляторов апоптоза в свою очередь выделяют триггеры (например, фактор Apaf-1), "усилители" (цитохром С), активаторы (белки групп Вах, Ваd, Diva, DP5) и ингибиторы (белки семейств Bcl-2 и Bcl-xL) апоптоза. Принято считать, что одним из ключевых звеньев апоптоза является активация группы цистеиновых протеаз, т.н. каспаз, непосредственно инициирующих процессы фрагментации ДНК [67]. Условно, весь каскад апоптоза можно разделить на три фазы: премитохондриальная, на которой происходит формирование и активация проапоптотических сигналов, митохондриальная - в ходе которой происходит высвобождение из митохондрий эффекторов апоптоза, и пост-митохондриальная, в рамках которой реализуется действие активированных каспаз и нуклеаз и формируется морфологическая картина апоптоза.

В рамках данного обзора не ставилась задача сколько-нибудь целостного описания имеющихся представлений о механизмах развития и способов воздействия на процессы апоптоза, ввиду исключительно большого обьема материала на эту тему. Представляется необходимым, однако, хотя бы кратко проанализировать ряд современных подходов к блокированию процессов апоптоза при БА, связанных со спецификой этого нейродегенеративного заболевания.

Сам факт развития процессов апоптоза при БА считается достоверно установленным событием. Что же касается конкретных механизмов развития и того какую роль играет апоптоз в патогенезе БА, то имеющиеся в литературе данные позволяют построить несколько альтернативных гипотез.

В настоящее время принято считать, что развитие наследственных, проявляющихся в более раннем возрасте, форм болезни Альцгеймера связано с наличием ряда хромосомных мутаций. В частности, установлены мутации в 1-й и 14-й хромосомах, которые связывают с формированием мутантных форм белков пресенилинов РS2 и РS1, а также в 21-й хромосоме, кодирующей синтез АРР. С другой стороны, в экспериментах на культурах клеток было установлено, что клетки, имеющие более высокий уровень мутантных форм РS2 и РS1, а также клетки, где выработка РS1 была существенно снижена в результате ингибирующего воздействия проапоптотических факторов р53 и р21, значительно легче подвергаются апоптозу, чем клетки содержащие нормальные формы пресенилинов. При этом было показано, что мутантные формы РS1 и РS2 расщепляются ферментами семейства каспаз-3 по участкам, отличным от мест расщепления "нормальных" пресенилинов [68]. Это дало основание высказать гипотезу, что в отличие от нормальных пресенилинов, выполняющих в нервных клетках трофические функции, мутантные формы РS1 и РS2 подвергаются альтернативному протеолизу под действием каспаз-3, что увеличивает уязвимость нервных клеток к развитию апоптотических процессов.

Результатом реализации этой гипотезы может явиться стратегия нового терапевтического способа воздействия на процессы апоптоза при БА, заключающаяся в блокировании расщепления мутантных форм пресенилинов каспазами.

Альтернативой этому являются представления о том, что роль мутаций в пресенилинах сводится к увеличению образования патогенных форм амилоидного пептида АРb40, АРb42 и АРb43, которые вызывают накопление кальция внутри клеток и, как следствие, кальций-индуцированный выход из митохондрий цитохрома С, стимулирующего трансформацию каспаз в активную форму. Таким образом, в рамках этих представлений специфика апоптоза при БА определяется лишь спецификой инициирующего фактора - бета-амилоидным пептидом, а затем процесс протекает по "классической" схеме. В этой связи, потенциальный терапевтический - антиальцгеймеровский эффект могут проявлять препараты, которые воздействуют на основные функциональные звенья апоптоза. В качестве примера можно привести антиапоптотическое действие эстрогенов, которые существенно стимулируют экспрессию белка Bcl-xL и ингибируют внутриклеточный протеолиз каспазами, что хорошо коррелирует с их анти-амилоидным действием в экспериментах на культуре клеток гиппокампа.

Как было установлено в последние годы, важную роль в развитии и регуляции апоптоза играют митохондрии и связанные с ними регуляторные факторы пептидной природы. Хотя до настоящего времени большинство вопросов, касающихся конкретных молекулярных механизмов и роли отдельных митохондриальных систем в реализации апоптотического каскада остаются открытыми, можно выделить в этом процессе некоторые ключевые звенья, воздействие на которые представляется, на настоящий момент, наиболее перспективным с точки зрения конструирования новых фармакологических средств, которые можно было бы определить как митохондриальные протекторы.

Принципиально важным звеном на "митохондриальном" участке апоптотического каскада являются кальций-активируемые митохондриальные проницаемые временные поры ("mitochondrial permeability transition pores", мегапоры, МП), которые способны обеспечить выход из митохондрий как ионов кальция, так и достаточно крупных структур с молекулярной массой до 1,5 кДa. Структурно МП представляют собой сложный полимолекулярный комплекс, включающий компоненты внешней и внутренней мембран митохондрий. Считается, что внешнюю часть МП образует потенциал-зависимый ионный канал (т.н. порин), с которым связываются антиапоптотические белки семейства Bcl-2, а также, вероятно, бензодиазепиновый рецептор. Внутреннюю часть МП образует переносчик адениновых нуклеотидов (ПАН), с которым могут взаимодействовать проапоптотические белки семейства Вах. По всей видимости, в регуляции свойств МП принимают также участие ферменты креатинкиназа и гексокиназа. В "нормальном" (низко-проводимом) состоянии, которое реализуется в диапазоне физиологических концентраций кальция в цитозоле ([Са2+]с), наблюдается обратимое, регулируемое мембранным потенциалом открытие-закрытие МП, что обеспечивает гомеостаз кальция в клетке. При этом предполагается следующий механизм: вход Са2+ в митохондрии сопровождается выходом протонов, что увеличивает рН в матриксе и, как следствие, открытие МП. Это, в свою очередь, приводит к коллапсу митохондриального протонного градиента и мембранного потенциала, обратный выход Са2+ через МП и ацидификацию матрикса. Ацидификация матрикса вызывает закрытие МП.

Функционирование митохондриальной дыхательной цепи восстанавливает протонный градиент, что позволяет ионам кальция вновь поступать в митохондрию и т.д. В условиях такого состояния митохондрии выполняют роль обратимого буфера некоторых "избыточных" концентраций кальция.

Если же концентрация [Са2+]с начинает превышать некоторый пороговый уровень, то согласно гипотезе Николса, которая была сформулирована для описания эксайтотоксического действия глутамата [69], но, очевидно, может быть развита и на нейротоксическое действие АРb, происходит следующее: значительный избыток [Са2+]с приводит к накоплению кальция в митохондриях и массированному образованию СРМ, которые вызывают деградацию кальциевой АТФазы. Это, в свою очередь, снижает способность клеточной мембраны на выведение ионов кальция и приводит к дальнейшему увеличению [Са2+]с и росту его концентрации в митохондриях. Стремительное увеличение концентрации кальция приводит к деполяризации мембран митохондрий и необратимому открытию МП, что сопровождается выходом из митохондрий ионов кальция и ряда высокомолекулярных соединений, в частности, активаторов каспаз: цитохрома С и фактора Apef-1. Именно этот процесс считается предопределяющим дальнейшую смерть клетки.

Анализ механизмов функционирования МП приводит к несколько парадоксальному выводу: можно ожидать, что в условиях наличия патологических факторов (АРb, иксайтотоксическое действие ВАК, оксиданты и пр.) ингибирование захвата Са2+ митохондриями и/или блокирование МП может защищать клетки от развития процессов апоптоза (и некроза). Экспериментальное подтверждение этому было получено недавно в работе Stour A. с соавторами [70], показавшими что реализация эксайтотоксичности ВАК требует захвата Са2+ митохондриями и может быть успешно блокирована такими протонофорами и разобщителями окислительного фосфорилирования как, например, производное фенилгидразона FCCP (рис. 12).



Рисунок 12.


Примеры соединений, проявляющих нейропротекторные свойства за счет регуляции функций митохондрий.

Эффективное воздействие на МП может быть оказано также путем регулирования свойств одного из компонентов этого комплекса - ПАН. Так, в работе [71] было показано, проапоптотический белок Вах и ПАН кооперативно стимулируют увеличение проницаемости МП, что ведет к гибели клеток. При этом взаимодействие ПАН с фиксаторами закрытого состояния МП - бонгкрековой кислотой и циклоспорином-А предотвращало Вах-индуцированный апоптоз, в то время как действие атрактилозида, взаимодействующего с ПАН по участку, фиксирующему открытое состояние МП, потенциировало Вах-индуцированный апоптоз. Потенциальные возможности имеет также модулирование взаимодействия митохондрий с анти-апоптотическим белком Bcl-2, что было продемонстрировано недавно на примере протекторного действия препарата Дантролена (рис. 12), применяющегося в медицинской практике в качестве мышечного релаксанта.

В заключение этого раздела необходимо отметить, что, с возрастом происходит снижение порога для кальций-индуцированного открытия МП в митохондриях клеток мозга [72]. Это делает особенно важным и перспективным поиск эффективных блокаторов МП - как нового типа нейропротекторов для лечения и предупреждения широкого круга возрастных НЗ, связанных с митохондрии-опосредованной гибелью нервных клеток.



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет