Грелін - це хімічний регулюючий білок з 28 амінокислот, природний ліганд рецептора секретагогу гормону росту (ГР). Він відіграє ключову роль у споживанні та накопиченні енергії, у розвитку голоду/апетиту та в регуляції обмінних процесів.
Два гормони для апетиту
Центри в гіпоталамусі, які активуються нейропептидом Y (NPY), відповідають за регулювання нашого апетиту. Гормон, що називається лептин і грелін, також відіграють певну роль у регуляції цього білка. Рецептори лептину знаходяться в гіпоталамусі, діючи на який можна зменшити вироблення NPY, створюючи таким чином відчуття ситості. Лептин збільшує споживання енергії та зменшує накопичення жиру, відсутність якого призводить до ожиріння.
Будова та синтез греліну
Фізіологічні ефекти
Роль Греліна в ожирінні
«Ми не живемо, щоб їсти,
але ми їмо, щоб жити »/ Сократ/
Відомий вислів Сократа припускає, що навіть у його часи їжа з'являлася в іншому світлі, ніж життєзабезпечуюча роль їжі, як частина гедоністичної концепції життя. Це не відрізняється і в сучасному сучасному суспільстві, оскільки їжа асоціюється із задоволенням, тому її легко пов’язати з формою корисної поведінки та психіатричною фігурою. Ожиріння є популярним захворюванням сьогодні, і фізіологічні та психологічні основи греліну мають важливе значення, оскільки це єдиний стимулюючий апетит гормон, описаний в даний час з периферії, що відіграє центральну роль у регулюванні енергетичного гомеостазу організму. Грелін та його рецептори настільки ж широко присутні на периферії, як і в центральній нервовій системі, і ця велика кількість впливає на багато біологічних функцій. Слід зазначити, що, хоча існування грелінергічних нейронів все ще обговорюється, є деякі докази того, що грелін також синтезується в мозку, в нейрональних клітинах гіпоталамуса (індукція індексаметазону збільшує вироблення греліну в клітинних лініях). Таким чином, він заслуговував центральної уваги з боку фармацевтичної промисловості як можливість вилікувати харчові розлади.
У результаті багатьох досліджень стає все більш очевидним, що існує зв'язок між метаболічними захворюваннями, зокрема ожирінням, та психічними розладами, такими як стрес, тривога та депресія. Ожиріння на 25% частіше виникає серед людей, що страждають від тривоги та перепадів настрою. Багато продуктів мають звикання, зокрема цукор, про що свідчить асоціація гедоністичної харчової поведінки та звикання із корисною нейроциркуляторною системою, оскільки в цій системі шляхів було виявлено кілька рецепторів греліну. Кортикостріатарно-гіпоталамічний шлях опосередковує стимул їсти більше, ніж потрібно, що призводить до зниження активності, пасивного способу життя та збільшення накопичення жиру при фенотипі ожиріння. Звичайно, шанси ожиріння можуть бути збільшені генетичними факторами на додаток до факторів навколишнього середовища.
Шлях через аферентні волокна блукаючого нерва викликає сумніви, оскільки в 2006 році дослідники продемонстрували, що він подає сигнали греліну від ядер стовбура мозку до ядра аркуатуса гіпоталамуса. Експресія цього рецептора вища при ARC, тим самим посилюючи його нейроендокринну та регулюючу апетит дію. Експресія центральної нервової системи цього рецептора GHS-R1 та гормональна активність в ARC призводять до збудження нервової системи (багато рецепторів, гіперчутливість).
Високий рівень рецептора GHS-R1 VHS (Ventral Tagmental Area) також свідчить про існування системи винагород, керованої цією областю. Дослідники припустили, що секреція дофаміну нейронами бере свій початок від VTA. Кілька досліджень на гризунах підтверджують роль греліну в прийомі їжі, що викликається винагородою. Коли грелін споживається безпосередньо, дофамін «переплавляється» у VTA та NAcc (мигдалина). При введенні у ВТА шляхом прямої мікроін’єкції грелін призводив до сильного «прийому всередину», збільшення вмісту жиру, і тварини самостійно поглинали велику кількість розчину сахарину (рис. 2).
Залежність від наркотиків та алкоголю має багато спільного із примусовим харчуванням, оскільки споживання смачної їжі пов’язане з нейроадаптативною центральною системою винагороди. Рівні рецепторів дофаміну d2 негативно корелюють з рівнем ІМТ (індексу маси тіла).
Для підтвердження цих тверджень використовувались МРТ, а також ПЕТ. У людей, що страждають ожирінням, їм було показано особливу зміну функції мозку внаслідок прийому їжі, на відміну від їх нежирних людей. У відповідальних регіонах мозку харчова залежність виявляла таку ж активність, як і при наявності звички діючої речовини (наприклад: наркотики, алкоголь).
Багато кореляційних зв'язків ще не з'ясовано, але, безумовно, базовий рівень греліну вищий у споживачів їжі, ніж у звичайних. Це може пояснити кілька питань. З'являється все більше доказів того, що стрес підвищує рівень греліну в плазмі (лише ожиріння підвищує рівень греліну в плазмі), стимулюючи пошук тонкої їжі завдяки системі зворотного зв'язку між стресом і прийомом їжі (Harriët Schellekens et al., 2012).
Порушення апетиту
Нервова анорексія (АН) та пов'язані з нею розлади
Функціональна диспепсія (ФД) - це хронічний або періодичний біль у верхній частині живота, спричинений не конкретною органічною патологією. Моторика та чутливість шлунково-кишкового тракту відрізняються від звичайних, що часто пов’язано з анорексією та втратою ваги. Концентрація ацильованого греліну в плазмі залежить від індивідуального масштабу симптомів пацієнта з ІФ. Суб'єкти, у яких діагностовано ФД через діагностовану анорексію та дефіцит жиру (індекс маси тіла, ІМТ
Кахексія, пов’язана з ХОЗЛ
Патологічна обструктивна хвороба дихальних шляхів (ХОЗЛ) часто асоціюється з кахексією, незалежним фактором ХОЗЛ. Назва кахексія охоплює надмірну втрату ваги внаслідок хронічного захворювання. Лікування гормоном росту збільшує м’язову масу, грелін має протизапальну дію. Хронічна респіраторна інфекція (нейтрофільно-домінантне запалення дихальних шляхів) призводить до кінцевої стадії кахексії. Проти альвеолярних та бронхіальних епітеліальних клітин його здатність бути токсичною для клітин функціональними нейтрофілами спричиняє функціональну дегенерацію легені. Це супроводжується додатковими витратами енергії та втратою ваги. Лікування греліном зменшує кількість нейтрофілів у мокроті та об’єм мокротиння протягом 3 тижнів. Це покращує кахексію та функціональну здатність у хворих на ХОЗЛ. При повторному лікуванні 7 пацієнтам вводили внутрішньовенно протягом 3 тижнів, що призводило до збільшення поглинання поживних речовин разом із масою тіла, сухою масою тіла, силою периферичних дихальних м’язів та покращенням симпатичних ефектів надмірної ваги (зниження концентрації норадреналіну в плазмі). У плацебо-контрольованому дослідженні грелін підвищував апетит і масу тіла, тоді як покращення фізичної працездатності, очевидно, залежало від дози.
Кахексія пухлини
Гіпотрофія при раку також може спричинити кахексію. DeBoer et al (2007) описали збільшення ваги як зворотний результат втрати маси тіла, що є критичним компонентом кахексії.
Найрі та ін. (2004) шукали відповідь на питання про те, щоб стимулювати апетит у 7 хворих на тяжкий анорексичний рак. Пацієнти, які отримували лікування греліном, показали збільшення споживання енергії, споживання їжі та достатнього споживання м’яса.
21 пацієнту із запущеним раком давали 1) високу дозу 2) низьку дозу та 3) плацебо за 4 дні до обіду (Strasser et al., 2008). Не було різниці у споживанні їжі та симптомах, пов’язаних з харчуванням, і більша частина пацієнтів віддавала перевагу лікуванню греліном, ніж плацебо. Всупереч результатам експерименту Нізрі, споживання їжі тут не збільшилось, тому очікується проведення нових досліджень. Застосування греліну хворим на рак викликає занепокоєння, оскільки цей гормон підвищує концентрацію факторів росту (GH, IGF-1), викликаючи тим самим ріст пухлини. Експерти очікують довготривалих і масштабних клінічних випробувань для визначення активації греліну при зростанні пухлини (Takashi Akamizu and Kenji Kangawa, 2012).
Дослідження стабільності з аналогами UAG
Під час дослідження фрагменти відщеплювали від греліну, шукаючи найдрібніші деталі, які все ще мають протидіабетичну дію. У медицині вони хотіли використовувати ці аналоги замість повного гормону. Дослідження експериментувало з трьома різними хімічними структурами, щоб з’ясувати, яка є найбільш стабільною в живому організмі.
Стійкість аналогів UAG вивчали in vitro у плазмі людини та in vivo у щурів та собак. Експерименти проводились, оскільки аналоги UAG розглядалися як можливість розробити різноманітні терапевтичні засоби, які можуть застосовуватися в клініці різними способами. Знаючи його фізіологічний ефект, цей гормон усуває гіперглікемію. Цей аналог UAG може бути використаний для терапевтичного лікування діабету II типу.
Цукровий діабет в даний час є дуже поширеним порушенням вуглеводного обміну, у варіанті II хвороба викликається не дефіцитом інсуліну, а інсулінорезистентністю, яка, як правило, спричинена неправильним способом життя та недоїданням. З цього випливає, що цей тип діабету не можна лікувати гормоном інсуліну, для чого використання аналогів UAG було б рішенням, оскільки вони мають протидіабетичну дію. Однак, крім цукрового діабету, цей пептид був би корисним для лікування інших метаболічних порушень. Аналоги UAG - це фрагменти, виділені з білка плазми (GHRelin), які не можуть бути використані в медицині, оскільки їх стабільність у плазмі мінімальна, вони швидко руйнуються внаслідок протеолізу, період їх напіввиведення низький, а нирковий кліренс цих речовин високий і швидко виводиться з організму з плазми. Крім того, специфічність білків також обмежує можливості. Раніше білки плазми використовувались лише для зміцнення імунної системи завдяки використанню імуноглобулінів.
Під час досліджень вимірювали стабільність аналогів UAG. Були використані три аналоги UAG AZP502, AZP531, AZP533 (виробництва Bachem, Bubendorf Switzerland). Хімічна структура аналогів різна. Аналог AZP502 - це повністю лінійна 8-амінокислотна молекула, відщеплена від центру молекули UAG. Частина AZP533- циклізується, але також присутні лінійні фрагменти. Однак структура AZP531 повністю циклізована.
Вперше аналізи проводили на людській плазмі in vitro. Вперше було перевірено стабільність AZP502, при цьому аналог швидко розкладався у плазмі, при цьому 50% залишалося при 37 ° С протягом 5 хв. Було описано, що загальний час розкладання становив 60 хвилин. Через двадцять п’ять годин після додавання більше не міг виявити білок у зразку. Частково циклізований пептид, ацетильований на N-кінці AZP533, виявив набагато вищий ступінь стабільності плазми, ніж AZP502, оскільки лише 40% розкладалося за 1440 хвилин, тому протеолітичний ефект ендо- та екзопептидаз був не таким вираженим, як у спостереження. Нарешті, AZP531, циклічний аналог у плазмі людини, тестували in vitro, даючи стабільні результати, і жодної протеолітичної деградації не ініціювали за 1 день при 37 ° C (було забезпечено оптимальне середовище). Інкубація тривала 3 дні, проте протеолізу білка також не відбулося.
Дослідження показали, що структура аналогів ще недостатньо стійка для ефективного використання, оскільки період напіввиведення всіх молекул тестується. Стабільність in vivo набагато нижча, ніж in vitro, завдяки протеолітичній активності живого організму. Деградація білка спричинена протеазами та пептидазами. Для підвищення стабільності молекул необхідно модифікувати хімічну структуру, яка має кілька можливостей, наприклад: D-амінокислоти, приєднання псевдоамінокислот до молекули, введення пептидної циклізації.
Ці пептиди тестують in vivo та in vitro, щоб вибрати найбільш стабільний та найменш амінокислотний фрагмент, відповідальний за протидіабетичний ефект. Вивчається вплив цих сконструйованих фрагментів UAG на β-клітини на панкреатичних острівцях людини Лангерганса.
В результаті аналогових досліджень UAG молекула AZP531 показала більшу стабільність, ніж AZP502 in vitro та in vivo, незалежно від умов. Пептид AZP531 все ще вимагає використання різних розробок у медицині (Michel Julien et al., 2012).
Висновок
Загалом, результати досліджень, згадані вище, дають нам зрозуміти терапевтичний потенціал широкого спектру гормону грелін. Проведення подальших розробок та досліджень та отриманих результатів може стати серйозною можливістю в майбутньому для терапевтичного лікування захворювань, які сьогодні невиліковні та вперті. Слід також зазначити небезпеку гормональної терапії, включаючи стимулюючий вплив цього гормону на секрецію РР у хворих на рак, що також може збільшити пухлину. Застосування його як лікарського засобу є проблематичним і сьогодні, оскільки стабільність in vivo молекули при введенні в організм, її протеолітичні процеси погіршують білок, перш ніж він може здійснити свій сприятливий ефект. Терміни цього процесу деградації варіюються від видів тварин до видів тварин. Хімічна структура аналогів UAG вимагає подальшої модифікації та дослідження. Характерні особливості цього пептиду роблять його придатним для участі в дослідженні. Ці характеристики: 1) універсальність та унікальна функція 2) унікальна структура та модифікація жирних кислот 3) низький побічний ефект. Подальші дослідження є одночасно складними та корисними в майбутньому.
1. Харрієт Шеллекенс, Біт К. Фінгер, Тімоті Г. Дінан, Джон Ф. Криан (2012):
Сигналізація Греліну та ожиріння: на межі стресу, настрою та винагороди за їжу.
Фармакологія та терапія 135: 316–326.
2. Мішель Жульєн, Річард Г. Кей, Патрік Дж. Дельханті, Сорая Аллас, Рікарда Граната, Кріс Бартон, Скотт Констебль, Еціо Гіго д Аарт Дж. Ван дер Лелі, Тьєррі Абрібат (2012):
Стабільність in vitro та in vivo та фармакокінетичний профіль неацильованих аналогів греліну (UAG).
Європейський журнал фармацевтичних наук 47: 625–635.
3. Такасі Акамізу, Кенджі Кангава (2012):
Фізіологічне значення та потенційне клінічне застосування греліну.
European Journal of Internal Medicine 23: 197–202.
4. Сандіп Кумар Ботла, Амін Могхаддас Голамі, Махді Малекпур, Євгеній А. Москалев, Махді Фаллах, Пурія Джандагі, Алі Агаджані, Ірина С. Бондар, Рамеш Омраніпур, Фатеме Малекпур, Аббас Мохаджері, Ейн Джаханбґабі, Ейн Джахангбі Д. Хогейзел, Ясер Ріазалхоссейні (2012):
Діагностичні значення моделі метилювання ДНК GHSR при раку молочної залози.
Лікування раку молочної залози 135: 705–713.
5. Бенджамін Левінсон, Джозеф Гертнер (2012):
Рандомізоване дослідження ефективності та безпеки SUN11031 (синтетичного греліну людини) при кахексії, асоційованій із хронічною обструктивною хворобою легень.
e-SPEN Journal 7: e171-e175.
GHRelin (опубліковано DFCJRF 12/9/2012 18:36:09)