ИСТИНА

Аннотация поисковых научно-исследовательских работ, включающая обоснование актуальности и научной значимости исследуемой проблемы ( не более 3-х страниц) В настоящее время показано, что многие вещества пептидной природы являются прямыми или опосредованными регуляторами важных физиологических процессов в организме. Область биологической активности пептидов чрезвычайно широка. Вещества этой группы определяют состояние кровеносной, иммунной и других систем. Важную роль играют пептиды в регуляции состояния центральной нервной системы. Воздействуя на активность мозга, пептиды способны изменять поведение, эмоциональный статус, уровень мотиваций, процессы запоминания и хранения информации. Механизм действия известных нейропептидов очень сложен и в большинстве случаев мало исследован. Представленный проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы нейрофизиологии, фармакологии и фундаментальной медицины, связанной с исследованием физиологической активности эндогенных пептидных регуляторов, изучением зависимости эффектов пептидов от структуры, выяснением механизмов действия нейропептидов, исследованием новых синтетических аналогов природных регуляторных пептидов с различным спектром физиологической активности. Многочисленные исследования показали, что гипофизарные пептидные гормоны - адренокортикотропный гормон (АКТГ), меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ) и вазопрессин (АВП) обладают широким спектром физиологической активности. Помимо гормонального действия, эти пептиды оказывают влияние на обучение и память, обладают нейропротекторной и нейротрофической активностью, влияют на болевую чувствительность и иммунную систему, регулируют пищевое и половое поведение и ряд других функций организма. Широкий спектр физиологических эффектов делает гормоны гипофиза, их фрагменты и синтетические аналоги перспективными с точки зрения их клинического применения. Использование коротких фрагментов природных гормонов позволяет отделить гормональные свойства исходных молекул от их экстрагормонального действия. АКТГ, МСГ и их фрагменты, объединяемые в настоящее время термином меланокортины (МК) являются в настоящее время одним из активно исследуемых классов эндогенных пептидных регуляторов. МК и их рецепторы образуют сигнальную систему, которая контролирует целый ряд важнейших физиологических процессов в организме (Gantz, Fong, 2003). Интерес к МК системе обусловлен тем, что она вовлечена в регуляцию необычайно широкого круга физиологических функций (Starowicz, Przewlocka, 2003; Wikberg, 2001). Накоплены многочисленные данные о влиянии МК на процесс обучения. Пептиды этого класса улучшают обучение животных, воздействуя на восприятие, внимание, мотивации, уровень arousal и непосредственно на консолидацию памятного следа. Самым коротким фрагментом АКТГ, сохраняющим ноотропную активность, является АКТГ(4-7). Однако было показано, что фрагменты АКТГ(7-10) и АКТГ(7-16) также обладают ноотропной активностью (De Wied, 1993; 1995; Gispen, Zwiers, 1986). Нейротрофические эффекты МК показаны во многих экспериментах in vivo и in vitro. Природные МК и их фрагменты ускоряют восстановление периферических нервов, а также оказывают положительное действие на восстановление функций организма при повреждениях ЦНС (Catania et a., 2004; Antonawich et al., 1994). Введение МК животным в раннем онтогенезе приводит к ускорению созревания нервно-мышечной системы и влияют на развитие ЦНС (Strand et al, 1989). Наиболее коротким фрагментом, сохраняющим нейропротекторную активность, является фрагмент АКТГ(6-10). Вероятно, эта последовательность ответственна за сохранение нейропротекторной и нейротрофической активности меланокортинов (Dekker, Gispen, De Wied, 1987; De Wied, 1990). Нейропротекторной активностью обладают также фрагменты природных пептидов и их аналоги, в структуре которых присутствует последовательность АКТГ(7-10) (Strand, 2000; Strand et al., 1993; Attella et al., 1992). МК система вовлечена в регуляцию стресс-вызванного ответа и эмоционального поведения, при этом важную роль играет МК рецептор 4-го типа. Показано, что антагонисты этого рецептора ослабляют стресс-вызванные анорексию и тревожность у грызунов, а агонисты оказывают анксиогенное действие (Chake et al., 2003). Исследования показали, что фрагментом, ответственным за анксиогенным действие МК, является АКТГ(7-10) (Wolterink, van Ree, 1988). Интерес исследователей также вызывает фрагмент АКТГ(15-18). Исследования in vivo показали, что этот пептид является антагонистом МК рецепторов 2-го типа (Ковалицкий и др., 2008). Рецепторы этого типа экспрессируются в коре надпочечников и опосредуют влияние АКТГ на синтез и секрецию глюкокортикоидов при действии стрессогенных факторов. Можно предположить, что фрагмент АКТГ(15-18) обладает антистрессорной активностью. Нейротропные эффекты МК не связаны с их гормональной активностью и являются результатом их прямого действия на ЦНС (De Wied, 1990). Исследования зависимости структура-активность позволили определить минимальную аминокислотную последовательность, необходимую для сохранения поведенческих эффектов. Наиболее выраженное действие оказывал фрагмент АКТГ(4-10) (Greven, De Wied, 1977). Иммунохимические исследования показали наличие фрагмента АКТГ(4-10) в мозге крысы в раннем неонатальном периоде. У взрослых животных присутствие АКТГ(4-10) отмечено после повреждения нервной системы. Высказано предположение, что АКТГ(4-10) образуется в мозге в период развития и во время регенерации нервной ткани (Antonawich et al, 1994). Механизмы ноотропных, нейропротекторных и нейротрофических эффектов МК до настоящего времени окончательно не выяснены. Накопленные в настоящее время данные позволяют заключить, что последовательность АКТГ включает в себя несколько сайтов, которые могут активировать различные рецепторы, вызывая при этом широкий спектр эффектов. Вазопрессин является не только гормоном-регулятором вегетативных функций, но также участвует в процессах, происходящих в ЦНС, в частности в процессах памяти. Ноотропное действие фрагментов АВП и их аналогов в настоящее время не вызывает сомнений, этот эффект не зависит от гормонального действия АВП, а является результатом прямого влияния на центральную нервную систему (De Wied, 1976; De Wied and Gispen, 1977). Функционально важным участком в молекуле вазопрессина в проявлении поведенческих эффектов является его С-концевая последовательность. Известно, что в организме АВП распадается на несколько линейных фрагментов, которые обладают нейротропной активностью. Причем действие коротких фрагментов, не обладающих гормональными эффектами, зачастую превосходит действие целой молекулы на нервную систему. Фрагменты, включающие с 4 по 9 аминокислотные остатки, не обладают периферической активностью, свойственной гормону-предшественнику. Эти фрагменты оказывают положительное влияние на обучение и память (De Wied et al., 1987; Rejmers, 2001) и оказывают более эффективное воздействие на поведение, чем гормон-предшественник (Burbach et al., 1983). Ноотропным действием на животных обладает не только АВП(4-9), но и ряд его аналогов. (Tanabe et al., 1997). Основным препятствием для использования в медицине природных пептидов является их низкая биодоступность при периферических способах введения в организм, так как эти препараты быстро разрушаются протеолитическими ферментами (Ашмарин и др, 1997). Поэтому многими исследователями предпринимались попытки создания синтетических аналогов фрагментов гормонов гипофиза с заданным спектром активности и высокой устойчивостью к действию протеаз. Разработка синтетических аналогов, не обладающих гормональной активностью, открывает возможности для применения пептидов в клинике для лечения различных патологий и является одной из перспективных отраслей медицины. В последние годы разработано и исследовано большое количество синтетических аналогов гормонов гипофиза. Однако большинство из этих соединений не могут быть использованы в клинической практике, что связано с их низкой биодоступностью при периферических способах введения (Wikberg, 2001). Синтезированный и исследуемый нашим научным коллективом аналог фрагмента АКТГ(4-10) гептапептид семакс Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro (MEHFPGP) является единственным широко используемым в клинике лекарственным препаратом, разработанным на основе фрагментов АКТГ. Препарат Семакс обладает выраженной ноотропной активностью и применяется в медицине при лечении интелектуально-мнестических расстройств и астенических состояний различного генеза, постнаркозных мнестических нарушений. Введение семакса оказывает выраженное позитивное действие при лечении инсульта. В последнее годы нами показано, что семакс обладает нейропротекторной и анальгетической активностью, оказывает влияние на развивающуюся нервную систему, ослабляет антиноцицептивное действие эндогенных и экзогенных опиоидов, влияет на последствия острого стрессогенного воздействия. В нашей лаборатории также была исследована ноотропная активность аналога С-концевого фрагмента АВП(6-9) Ac-D-Met-Pro-Arg-Gly-NH2 (Ac-D-MPRG). Было показано, что данный пептид эффективно улучшает обучение животных при различных способах введения в организм. Целью представленного проекта является изучение физиологических эффектов ряда новых оригинальных аналогов гипофизарных гормонов. Полученные при выполнении проекта результаты могут быть использованы для разработки новых синтетических пептидов с заданным спектром активности, а также послужить обоснованием для расширения области клинического применения лекарственного препарата семакс. Проведенные нами исследования позволят определить влияние гормонов гипофиза на способность к обучению, уровень тревожности, исследовательскую активность, степень депрессивности и болевую чувствительность животных в норме и после стрессогенных воздействий; выяснить возможность коррекции нейропептидами последствий неонатального стресса. Известно, что болевые воздействия и стресс, перенесенные новорожденными детьми, приводят в последствии к значительным изменениям поведения (Poster et al., 1999). Эксперименты на животных способствуют поиску методов коррекции последствий неонатального стресса. Полученные при выполнении проекта результаты и их сопоставление с данными литературы позволят определить роль фрагментов АКТГ и АВП, не обладающих гормональной активностью, в адаптационных процессах и в восстановлении функции центральной нервной системы после неблагоприятных воздействий. Полученные данные также могут быть использованы для разработки новых лекарственных препаратов на основе гормонов гипофиза и послужить обоснованием для расширения области клинического применения пептидов этого класса.