Диссертация (Прогнозирование метаболитов рилизинг-пептидов гормона роста в организме человека для разработки методики их определения в целях антидопингового контроля), страница 3

Кроме того, молекула человеческого ГРможет обладать различными посттрансляционными модификациями такими, какдезамидирование по остаткам аспарагиновой кислоты (в положении Asn178),11фосфорилирование (Ser77, Ser132 и Ser176), О-гликозилирование (Thr86) [16]. Такимобразом, в организме человека представлены более 20 вариантов изоформ ГР [17–19].1.1.1 Физиологическое значение гормона ростаБиологическое действие ГР включает разнообразные метаболические ианаболические эффекты: стимуляция соматического роста, участие в водносолевом обмене (удержание ионов натрия, фосфора и азота в организме),модуляция иммунного ответа, белкового, углеводного и липидного обменов ворганизме человека [3,20].

Физиологическое действие ГР начинается сосвязывания молекулы ГР с внеклеточным доменом своего рецептора GHR (отангл. Growth hormone receptor) цитокинового семейства с последующейактивацией тирозиновой протеинкиназы JAK2 (Janus kinase 2). Активациязапускает сигнальный каскад с участием различных сигнальных белков, что, вконечном счете, приводит к транскрипции генов, кодирующих инсулиноподобныефакторы роста-1 и -2 (ИФР-1, ИФР-2), ИФР-связывающий белок-3 (ИФР-СБ-3) икислотно-лабильную субъединицу (ALS, от англ. acid-labile subunit) [21].Несмотря на то, что многие эффекты ГР оказывает напрямую, значительная ихчасть опосредуется действием инсулиноподобных факторов роста, в основномИФР-1.Секреция ГР носит пульсативный характер и регулируется двумягормонами антагонистами: соматостатином и гипоталамическим рилизинггормоном гормона роста (GHRH, от англ.

Growth Hormone Releasing Hormone),которые формируют внутренний гипоталамо-соматотрофный ритм [22]. Ряддругих соединений (свободные жирные кислоты, некоторые аминокислоты,глюкокортикоиды, нейропептиды, глюкоза и некоторые гормоны) оказываютрегуляторное действие на секрецию ГР на гипоталамусном и гипофизарномуровнях [23]. Одной из таких регуляторных молекул является пептидный гормонжелудка грелин, о котором более подробно будет рассказано ниже [3].121.1.2 Заболевания, связанные с нарушением секреции гормона ростаКак было сказано ранее, ГР оказывает влияние на многочисленныепроцессы в организме, нарушение его секреции вызывает серьезные патологии всоматической, психо-эмоциональной сферах, что сказывается на показателяхфизической формы. Стимуляция соматического роста, особенно в детском июношеском возрасте, является одной из основных функций ГР.

При недостаткеГР развивается задержка роста, физического и полового развития. ПричинаминедостаточностиГРмогутбытьпервичнаянедостаточностьсамогосоматотропина и периферическая нечувствительность к нему (дефекты геноврецепторов ГР и ИФР-1, неактивная форма соматостатина и так далее) [24].Дефицит соматотропина можно восполнить с применением двух различныхподходов: заместительной терапии и стимулирующей терапии.При заместительной терапии препараты ГР принимаются в течение всейжизни.

До 1987 года единственным источником соматотропина человека былиткани гипофиза умерших или погибших людей, из которых экстрагировалсягормон [3]. Ограниченность в ресурсах биосырья, а также риск развития болезниКрейцфельда-Якоба, повлекшей несколько летальных исходов, стало основаниемофициального запрета применения экстрагированного человеческого ГР в1985 году. Одним из достижений генной инженерии в 1980-ых годах сталополучение первых синтетических аналогов человеческого соматотропина. С техпор препараты рекомбинантного ГР представляют основу заместительнойтерапии.Альтернативным подходом является стимулирующая терапия, при которойуровень соматотропина в организме человека повышается косвенно черезмеханизмы регуляции его секреции. Регуляция секреции ГР осуществляетсядвумя основными гормонами: соматостатином (супрессирующий эффект) иGHRH (стимулирующий эффект) [3].

GHRH, состоящий из 44 аминокислотныхостатков, синтезируется дугообразными ядрами гипоталамуса и участвует врегуляции секреции ГР путем связывания со своим G-белок связаннымрецептором GHRH-R (от англ. Growth Hormone Releasing Hormone Receptor) [3]. К13настоящему времени разработаны модифицированные аналоги природногоGHRH: серморелин, соответствующий фрагменту (1-29) человеческой 44аминокислотнойизоформыGHRH(торговоеназваниеGeref®,SeronoLaboratories), тезаморелин (торговое название Egrifta®, Theratechnologies), CJC1295, представляющий собой фрагмент (1-29) человеческого GHRH с 4аминокислотными заменами, CJC-1295-DAC. Применение рекомбинантногоGHRH и его аналогов для стимуляции секреции соматотропина нецелесообразно ввидудороговизныполучения,протеолитическойнестабильности,низкойбиодоступности и других свойств, свойственным всех лекарственным препаратампептидной природы.

Поэтому в конце прошлого столетия активно велись поискистимуляторов выработки ГР с более простой структурой [5]. В настоящее времяперспективно использование низкомолекулярных стимуляторов выработки ГР, втом числе пептидной природы, которые осуществляют потенцирование секрециигормона через альтернативный путь – рецептор грелина.1.1.3 Грелин и его рецепторВ 1970-ых годах была доказана независимая от GHRH стимуляциявыработки соматотропина аналогами энкефалина, что свидетельствовало осуществовании альтернативного механизма регуляции. После этого, наряду сактивными разработками наиболее эффективных стимуляторов, начались поискисамоготриггерного«звена» – рецептора,черезкоторыйосуществляетсястимуляция, и его природного агониста [25–30].С использованием различных технологий установлено, что «ключевымзвеном» альтернативного механизма стимуляции секреции ГР является рецептор,получивший название рецептора секретагогов гормона роста GHS-R (от англ.Growth-hormone Secretagogues receptor) и относящийся к семейству G-белоксвязанных рецепторов [31–35].

Описаны две изоформы данного рецептора a1- иb1-типов:GHS-Ra1иGHS-Rb1,соответственно.Позже,в1999году,идентифицировали природный агонист рецептора GHS-Ra1, представляющийсобой гормон пептидной природы грелин, синтезирующийся в желудке и в14некоторых других органах: гипоталамусе, яичках, плаценте. Агонисты крецептору GHS-Rb1 до сих пор не выявлены.Грелин состоит из 28 аминокислотных остатков, один из которыхацилирован остатком каприловойкислоты(Ser3, С8:0). Присравнениибиологической активности природного и дезацилированного грелинов показано,что данная модификация является функционально значимой.

В то же время,последний является не единственной из минорных форм ацилированного грелина.Многочисленными опытами показано прямое и косвенное влияние грелинана регуляцию секреции соматотропина. Таким образом, грелин являетсядополнительным гормоном выработки ГР. Биохимические эффекты грелина неограничиваются его природой агониста к рецептору GHS-Ra1, желудочныйгормон также участвует в регуляции высвобождения ряда других гормонов(АКТГ, пролактина, возможно, инсулина и лютеинизирующего гормона),обладает анаболическим эффектом, влияет на работу желудка и сердечнососудистой системы и участвует в модуляции иммунной системы [35–38].1.1.4 Рилизинг-пептиды гормона ростаСекретагоги гормона роста (СГР, GHS, от англ.

Growth HormoneSecretagogues) представляют собой агонисты рецептора грелина GHS-Ra1пептидной и непептидной природы [3]. СГР пептидной природы по молекулярноймассе подразделяются на две группы: GHRP с молекулярной массой менее 1 кДаи аналоги GHRH, о которых было рассказано выше.Способностьпроизводныхстимулироватьмет-энкефалина,секрециюГРпредставляющегопродемонстрированадлясобойчтопентапептид,подтолкнуло к поиску новых, более эффективных стимуляторов с простойхимической структурой [3,5,39]. В частности, первым СГР пептидной природыстал пептидный препарат GHRP-6, синтезированный в 1984 году.

В течениедесяти лет после изобретения GHRP-6 был разработан ряд его аналогов, средикоторых GHRP-1, GHRP-2, гексарелин.15GHRP-6 является производным пентапептида мет-энкефалина, поэтому всепредставители класса GHRP обладают схожей структурой. За исключениемипаморелина, все GHRP включают мотив Ala-Trp-(D-Phe), в большинстве случаевимеют положительно заряженный концевой аминокислотный остаток лизина иамидированы по С-концу.

Среди GHRP наиболее известны гептапептиды GHRP-1и алексаморелин, гексапептиды GHRP-6, GHRP-2 и гексаморелин, пентапептидыGHRP-5 и ипаморелин, тетрапептид GHRP-4. Среди всех GHRP только GHRP-2,также известный как Pralmorelin, доступен в лекарственной форме для назальногоприема в Японии. Другие пептиды (GHRP-6, GHRP-2, гексарелин, ипаморелин)доступны на черном рынке и представляют большой интерес для спортсменов [34,35] (Рисунок 1).GHRP-1GHRP-2Ala — His ― (D-β-Nal) ― Ala ―Trp ― (D-Phe) — Lys — NH2(D-Ala) ― (D-β-Nal) ― Ala ―Trp ― (D-Phe) — Lys — NH2GHRP-4(D-Trp) ― Ala ―Trp ― (D-Phe)NH2GHRP-5Tyr ― (D-Trp) ― Ala ―Trp ― (D-Phe)NH2GHRP-6His ― (D-Trp) ― Ala ―Trp ― (D-Phe) — Lys — NH2алексаморелингексарелинипаморелинAla — His ― (D-Mrp) ― Ala ―Trp ― (D-Phe) — Lys — NH2His ― (D-Mrp) ― Ala ―Trp ― (D-Phe) — Lys — NH2Aib — His ― (D-β-Nal)(D-Phe) — Lys — NH2Рисунок 1 — Схематическое изображение структуры наиболее популярныхпредставителей группы GHRP [3,5]Биологические эффекты соединений класса GHRP изучены на животныхразных видов и с участием волонтеров после различных способов приема:внутривенного, подкожного, назального и перорального.

Был показан дозозависимый ГР-высвобождающий эффект GHRP, превосходящий по потенциалуаналогичной дозы GHRH. Согласно работе [40], эффективность стимуляции16высвобождения ГР не зависит от пола, но зависит от возраста с максимальнымответом на стимуляцию в период полового созревания, возможно, в результатесинергетического действия половых гормонов. Стоит отметить, что при старениисохраняется большая эффективность GHRP по сравнению с GHRH.Отличительными особенностями химической структуры GHRP является Сконцевое амидирование, использование ненатуральных и D-аминокислот, чтоповышает период полураспада пептидных соединений.