Раздел медицины:
Эндокринная хирургия

Заместительная терапия лептином и агонистами лептинового рецептора при сахарном диабете 2-го типа

1732 0
После открытия лептина и обнаружения его влияния на энергетический обмен были предприняты интенсивные исследования по использованию этого гормона, а также его аналогов в клинической медицине для лечения ожирения и других метаболических расстройств.

На рубеже 1990-х и 2000-х годов было показано, что ежедневные подкожные инъекции рекомбинантного лептина приводят к снижению гиперфагии и массы тела у детей, страдающих тяжелыми формами ожирения вследствие инактивирующей мутации в гене, кодирующем лептин. Лечение таких детей рекомбинантным лептином в течение 4 лет улучшало липидный обмен, нормализовало уровень инсулина, повышало сниженный в условиях патологического ожирения уровень тиреоидных гормонов, а также повышало уровень циркулирующих CD4-лимфоцитов.

Заместительная терапия рекомбинантным лептином была эффективной при лечении пациентов с липодистрофией, у которых вследствие дефицита жировой массы была снижена выработка эндогенного лептина. Следует отметить, что дефицит лептина приводит к снижению энергетического обмена и жировому перерождению печени и мышц.

Метрелептин

Длительное, от 9 месяцев до 5 лет, лечение детей с генетической липодистрофией, многие из которых имели диагностированный сахарный диабет (СД) 2-го типа, с помощью метрелептина (metreleptin), модифицированного с N-конца аналога рекомбинантного лептина, в среднесуточной дозе 0.08 мг/кг улучшало гликемический контроль, приводило к восстановлению липидограммы, нормализовало функциональную активность ферментов печени. Лечение пациентов с генерализованной и приобретенной частичной липодистрофией с помощью метрелептина в течение 12 месяцев в суточных дозах от 0.06 до 0.24 мг/кг приводило к достоверному снижению уровней гликированного гемоглобина и триглицеридов.

Рекомбинантный лептин был успешно использован и для лечения женщин с аноректическим синдромом. Очень эффективной является комбинация лептиновой терапии и низкокалорийной диеты. Снижение приема пищи приводит к значительному снижению уровня лептина и подавлению лептинового сигналинга в гипоталамических нейронах, а также к запуску других адаптивных процессов, что, в конечном итоге, препятствует снижению массы тела.

Вследствие введения экзогенного лептина пациентам, находящимся на низкокалорийной диете, дефицита лептина в организме не наблюдается и процесс снижения массы тела и жировой ткани не тормозится. Сходный эффект наблюдали и в экспериментальных условиях у грызунов.

Однако ряд авторов отмечают, что эффективность заместительной терапии лептином в случае пациентов с ожирением, СД 2-го типа и метаболическим синдромом (МС) часто оказывается не очень высокой или вообще отсутствует. Это связано с тем, что большинство пациентов с ожирением и МС страдают не от дефицита лептина, а от лептиновой резистентности. Вследствие этого их лечение с помощью лептина и его аналогов существенно не влияет на активность лептиновых сигнальных каскадов и не приводит к заметному снижению массы тела и восстановлению метаболических показателей.

Причины

При лечении метаболических расстройств, ассоциированных с лептиновой резистентностью, необходимо учитывать вызывающие ее причины. Среди них инактивирующие мутации в лептиновом рецепторе, а также в других сигнальных белках, компонентах лептиновой системы и функционально взаимодействующих с ней гормональных и нейромедиаторных систем мозга, в первую очередь меланокортиновой системы (табл. 3).

Проблемы, возникшие при использовании в клинике рекомбинантного лептина, привели к разработке новых подходов, направленных на повышение эффективности лептиновой терапии. Наибольший интерес здесь вызывает совместное применение лептина с другими пептидными регуляторами гормональных сигнальных систем, в первую очередь с амилином, холецистокинином и глюкагонподобным пептидом-1.

Таблица 3. Состояния лептинового дефицита и лептиновой резистентности

inssah10.jpg
inssah10_1.jpg
inssah10_2.jpg

Амилин представляет собой анорексигенный пептид длиной 37 аминокислотных остатков, продуцируемый В-клетками поджелудочной железы и секретируемый вместе с инсулином и С-пептидом проинсулина, с которыми он способен образовывать функционально активные комплексы. Рецепторы к амилину распределены в различных отделах мозга, включая гипоталамус, и отвечают за контроль энергетического обмена в центральной нервной системе (ЦНС) и на периферии, а также за регуляцию амилином глюкозного гомеостаза.


При лечении DIO-крыс (diet-induced obese, DIO) с ожирением с помощью комбинации лептина и амилина у животных значительно снижался аппетит и масса тела, в то время как монотерапия теми же пептидными гормонами была мало эффективной. Необходимо отметить, что основной причиной низкой эффективности обработки лептином DIO-крыс была выраженная их резистентность к лептину. Совместное же введение лептина и амилина существенно повышало чувствительность к лептину гипоталамических нейронов, что и обеспечивало значительное снижение аппетита и являлось основным механизмом, обусловливающим синергичность действия лептина и амилина.

В печени DIO-крыс, получавших комбинированную терапию лептином и амилином в течение 28 дней, наблюдали снижение экспрессии генов, вовлеченных в липогенез, и, напротив, усиление экспрессии генов, ответственных за утилизацию липидов, что, в конечном итоге, приводило к улучшению липидного обмена и снижало накопление жира в организме. Более длительное, восьминедельное, лечение DIO-крыс лептином (125 мкг/кг/день) и амилином (50 мкг/кг/день) приводило к снижению уровней триглицеридов и общего холестерина в крови на 55 и 19 %, соответственно, и в два раза снижало уровень инсулина, следствием чего было ослабление инсулиновой резистентности.

Наибольший эффект был достигнут при комбинированной терапии DIO-крыс сразу тремя гормонами - лептином, амилином и холецистокинином. Добавление холецистокинина (300 мкг/кг/день) усиливало терапевтический эффект лептина и амилина, снижало аппетит, вызывало достоверное снижение массы тела, восстанавливало липидный обмен у крыс с ожирением. При этом совместное введение лептина с холецистокинином было мало эффективным.

Основываясь на данных об эффективности совместного применения лептина и амилина, были предприняты попытки исследовать в условиях клиники эффективность комбинированного лечения пациентов с ожирением с помощью прамлинтида ацетата (Pramlintide acetate), синтетического аналога амилина, и метрелептина.


Пациентов с ожирением различной степени тяжести в течение 20 недель лечили с помощью комбинации прамлинтида (360 мкг/день) и метрелептина (5 мг/день), что приводило к достоверному снижению массы тела на 12.7 %, причем отчетливо выраженный эффект выявлялся уже через 4 недели после начала лечения. Монотерапия обоими препаратами была менее эффективной и приводила к существенно меньшему снижению массы тела.

Следует, однако, отметить, что в 2011 году две фармацевтические компании, Amylin, Inc. и Takeda Pharmaceutical, распространили пресс-релиз, в котором указали, что совместное применение амилина и лептина несет некоторые риски для здоровья пациентов. Это указывает на необходимость продолжения доклинических испытаний совместного применения этих гормонов, несмотря на то, что имеются неоспоримые свидетельства в пользу его высокой эффективности.

Большие надежды связывают с совместным применением лептина и агонистов рецептора глюкагонподобного пептида-1, в основе чего лежит синергизм между действием лептина и глюкагонподобного пептида-1 на энергетический обмен. Комбинированная терапия DIO-мышей лептином и экзендином-4, устойчивым к деградации агонистом рецептора глюкагонподобного пептида-1, при переводе животных на нормальную диету повышала чувствительность гипоталамических нейронов к лептину и снижала массу тела, причем монотерапия в этом отношении была мало эффективной.

Лечение DIO-мышей, находящихся на высокожировой диете, комбинацией модифицированного полиэтиленгликолем лептина (185 нмоль/кг/день) и смеси пегилированных глюкагонподобного пептида-1 и глюкагона (30 нмоль/кг/каждые 4 дня) приводило к значительному снижению массы тела, улучшало глюкозную толерантность, нормализовало липидный обмен.

Недавно было показано, что лептиновый сигналинг усиливается при обработке гипоталамических нейронов кластерином/ApoJ (clusterin/ApoJ), недавно открытым нейропептидом с анорексигенным действием. Кластерин/ApoJ осуществляет свое действие через рецептор Lrp2, структурно родственный рецепторам липопротеидов низкой плотности (LDL receptor-related protein-2, Lrp2), вызывая активацию STAT3-белка, который, как отмечалось выше, является мишенью для лептина.

Ингибирование в нейронах функциональной активности кластерина/ApoJ и его рецептора подавляет стимулирующие эффекты лептина на STAT3-зависимые сигнальные каскады и ослабляет его аноректическое действие. Предполагается, что нарушение сигнальных путей, регулируемых кластерином/ApoJ, может быть одной из причин возникновения лептиновой резистентности, по крайней мере, в отношении активации лептином STAT3-белка. Восстановление этих путей при введении кластерина/ApoJ способствует усилению лептинового сигналинга и повышает эффективность лептиновой терапии.

Другим подходом, нацеленным на повышение эффективности лептиновой терапии, является разработка новых агонистов лептиновых рецепторов с более высокой стабильностью в сравнении с природным лептином, который имеет сравнительно небольшое время полужизни, поскольку быстро деградирует в кровотоке. Наибольшие успехи здесь достигнуты при разработке укороченных форм гормона, которые сохраняют все необходимые для активации рецептора OBRb молекулярные детерминанты, но при этом более устойчивы к деградации в сравнении с полноразмерным гормоном.

Еще в 1996 году было показано, что пептид OBGRP, включающий участок 22-56 молекулы лептина, снижает аппетит при его интрацеребровентрикулярном введении крысам. В дальнейшем было синтезировано несколько серий пептидов, которые включали различные участки первичной структуры гормона и были модифицированы различными группами, повышающими их транспорт через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), и эти исследования продолжаются в настоящее время.

Совершенно неожиданные результаты были получены при изучении пептида OB-3, который структурно соответствует сравнительно короткому сегменту 116-122 лептина, расположенному в С-концевой части его молекулы, и легко проникает через ГЭБ к гипоталамическим нейронам. Было установлено, что интраперитонеальное введение пептида OB-3 и его аналогов db/db-мышам, у которых отсутствует рецептор OBRb, приводит к снижению у них аппетита и массы тела.

До конца не понятно, как в отсутствие рецептора эти пептиды осуществляют свой аноректический эффект. В то же время эта удивительная способность регулировать энергетический гомеостаз и пищевое поведение в отсутствие лептинового рецептора позволяет использовать пептид OB-3 и его аналоги для активации лептиновых сигнальных путей у пациентов с мутантными формами рецептора OBRb. Пептид [D-Leu4]-OB3 был эффективен и при введении ob/ob-мышам, лишенным эндогенного лептина. Обработка животных этим пептидом не только улучшала энергетический баланс, но также восстанавливала толерантность к глюкозе и чувствительность к инсулину.

Пептид [D-Leu4]-OB3 оказался эффективным при различных путях доставки - при парентеральном, интраназальном и пероральном способах введения, причем при интраназальном и пероральном введении его терапевтический эффект был существенно выше.

Аналоги лептина

Перспективной является разработка аналогов лептина и его пептидных фрагментов с повышенной проникающей способностью через ГЭБ. Обычно для этого используют модификацию полиэтиленгликолем. Однако в случае лептина такая модификация не сработала, поскольку пегилированный лептин хуже проникал через гематоэнцефалический барьер в сравнении с немодифицированым аналогом, хотя и обладал при этом более высокой стабильностью.

При модификации лептина с С-конца пептидной последовательностью TAT-белка (trans-activating transcriptional activator, TAT) его способность проникать через ГЭБ существенно повышалась, что сопровождалось снижением массы тела и улучшением метаболических показателей у мышей линии Balb/c, находящихся на высокожировой диете.

Высокой проникающей способностью обладал и конъюгат лептина с поли(этиленоксид)-поли(пропиленоксид)блок-сополимером Pluronic P85. Конъюгированный с Pluronic P85 лептин обладал повышенной метаболической устойчивостью и имел время полужизни, которое в пять раз превышало таковое для немодифицированного гормона. При интрацеребральном и парентеральном введении конъюгат лептин-Pluronic P85 снижал аппетит у DIO-мышей.

Для пептидных фрагментов лептина эффективной оказалась их модификация гликозильными остатками. Гликозильные производные в пикомолярных концентрациях активировали лептиновые сигнальные каскады в культурах клеток с экспрессированным в них рецептором OBRb, а при введении мышам с экспериментальным ожирением в суточной дозе 0.5 мг/кг снижали массу тела, улучшали метаболические показатели, предотвращали структурные и функциональные нарушения в печени.

А.О. Шпаков, К.В. Деркач
Похожие статьи
показать еще
 
Категории