Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН. 2-е издание переработанное и дополненное

Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,

12.3.2. Остеоанаболические эффекты паратгормон-родственного протеина и его аналогов

В главе 5 этой монографии подробно рассматривались основные физиологические остеотропные эффекты паратгормон-родственного протеина. Поскольку ПТГрП связывается с рецептором PTH1R и активирует передачу сигнала с одинаковой эффективностью как и ПТГ, было предположено, что ПТГрП и/или его биоактивные домены, а также синтетические аналоги могут индуцировать остеоанаболические эффекты. Изучение обоснованности этого предположения проводилось почти 20 лет во многих экспериментальных и клинических исследованиях. Наибольший интерес был проявлен к изучению аналогов ПТГрП в качестве потенциальных чистых анаболических агентов, которые могут применяться при остеопорозе.

В лаборатории Roche Bioscience был разработан синтетический аналог фрагмента ПТГрП, который обозначили как «RS-66271» (Vickery B.H. et al., 1996). Анаболические остеотропные эффекты RS-66271 и ПТГрП (1–34) были исследованы в экспериментах на овариэктомированных крысах с выраженными проявлениями остеопении. Подкожное введение ПТГрП (1–34) (80 мкг/кг) один раз в сутки частично восстанавливало эстрогениндуцированную потерю губчатой кости, но было неэффективным в кортикальном слое кости. В отличие от этого, после введения животным с остеопенией RS-66271 в такой же дозе отмечено восстановление и трабекулярной и кортикальной костной ткани большеберцовой кости до уровня ложнооперированных животных, что подтверждено данными гистоморфометрического исследования. С помощью электронной микроскопии показано увеличение относительной площади поверхности трабекул тел позвонков, покрытых остеобластами у животных, получавших RS-66271. Эти исследования показали, что новый синтетический аналог имеет большую остеоанаболическую активность, чем анаболический эффект исходного пептида. Полученные результаты позволили заключить, что RS-66271 может быть перспективным кандидатом в фармпрепараты для лечения остеопороза. В доклинических исследованиях in vivo и in vitro исследовали особенности взаимодействия RS-66271 и рекомбинантного человеческого ПТГ (1–34) (LY333334) с рецептором PTH1R и сравнили их фармакологические эффекты (Frolik C.A. et al., 1999). Оба пептида также показали равную способность стимулировать производство цАМФ в крысиных остеобластах клеточной линии типа UMR-106, в то время как в остеобластоподобных человеческих клетках линии СДЛ-2 человека RS-66271 был в 7,6 раз менее активен в стимулировании продукции инозитолфосфата. В исследованиях in vivo молодые самцы крыс получали ежедневно подкожно дозу 10 или 40 мкг пептида на кг массы тела на протяжении 1, 2 или 4 недель. Объемную МПКТ проксимального отдела большеберцовой кости определяли с помощью периферической количественной компьютерной томографии. В трабекулярной и кортикальной частях дистального отдела бедренной кости анализировали содержание кальция и сухой вес. Поясничные позвонки (L4-L6) анализировали спомощью гистоморфометрии. Выявлено зависимое от дозы пептида и длительности его введения увеличение губчатой и кортикальной костной массы посравнению с контрольной группой. Эти изменения были очевидны уже в 1 неделю после начала приема препарата. Несмотря на сниженую аффинность связывания RS-66271 с рецептором PTH1R по сравнению с ПТГ (1–34), оба пептида демонстрировали сходные in vivo и in vitro биологическую активность и фар-
макологические эффекты. Этот же аналог ПТГрП RS-66271 (Семпаратид ацетат) был изучен в двух рандомизированных плацебо-контролируемых исследованиях по оценке влияния на МПКТ у женщин с постменопаузальным остеопорозом. На фоне терапии семпаратидом биохимические маркеры костеобразования (сывороточный проколлаген I типа, костная щелочная фосфатаза, остеокальцин) и резорбции (деоксипиридинолин и N-телопептид/креатинин в моче) продемонстрировали дозозависимое увеличение уже через три недели после начала лечения. Результаты исследования показывают, что ежедневное применение семпаратида при постменопаузальном остеопорозе приводит к быстрому и достоверному увеличению МПКТ позвонков и бедренной кости, которое сохраняется через 6 месяцев после прекращения лечения (Gallagher J.C., 1999).
В одном из первых клинических исследований 16 женщин в постменопаузе с остеопорозом были рандомизированы для получения ежедневных подкожных инъекций синтетического человеческого ПТГрП (1–36) (6,56 мкг/кг массы тела) или плацебо в течение трех месяцев. Все испытуемые были на заместительной гормональной терапии, которая была продолжена и получали пищевые добавки с витамином D и кальцием начиная за 2 недели до начала инъекций исследуемого препарата или плацебо. МПКТ поясничного отдела позвоночника увеличилась на 4,7 % по сравнению с исходным показателем у пациентов получавших ПТГрП (1–36). Маркеры формирования кости были увеличены, тогда как маркеры резорбции не изменились, предполагая, что введение ПТГрП (1–36) может иметь чисто остеоанаболический эффект и, возможно, не сопровождается сопутствующем увеличением резорбции кости, наблюдаемой при инъекциях ПТГ (Horwitz M.J. et al., 2003). Последующее исследование увеличения дозы ПТГрП (1–36) показало, что при дозах выше 750 мкг/сут, образование костной ткани избирательно активируется (Horwitz M.J. et al., 2010). Исследование эффективности и безопасности ежедневного подкожного введения ПТГрП (1–36) показало, что он безопасен, эффективен и хорошо переносится при применении в течение до трех месяцев (Horwitz M.J. et al., 2003; Horwitz M.J. et al., 2006). Это первое непосредственное сравнение эффектов РТН (1–34) и ПТГрП (1–36) примененных для лечения низкой плотности костной ткани и остеопороза. Основные выводы наблюдения состоят в том, что оба пептида стимулируют образование костной ткани и оба пептида влияют аналогичным образом на изменения МПКТ в позвоночнике. Введение ПТГрП (1–36) вызывало меньшую резорбцию кости по сравнению с ПТГ (1–34). Оба пептида стимулировали увеличение концентрации в крови 1,25 (OH)2 D. Увеличение содержания в циркуляторном русле 1,25 (OH)2 D может также способствовать скелетным анаболическим эффектам обоих пептидов. В этих исследованиях ПТГрП (1–36), как представляется, отличается от ПТГ (1–34) в двух важных моментах. Во-первых, ПТГрП (1–36) не был связан с гиперкальциемией в терапевтических дозах (400 мкг/сут). Во- вторых, он не активировал маркеры костной резорбции в клинически значимых дозах. (Horwitz M.J. et al., 2010). Таким образом, в отличие от ПТГ (1–34), ПТГрП (1–36) индуцирует чистый анаболический скелетный эффект. В целом зафиксированные в данном исследовании эффекты ПТГрП (1–36) во многом аналогичны действию ПТГ (1–34), с точки зрения эффективности, безопасности и переносимости препарата у больных с постменопаузальным остеопорозом. Эффекты ПТГрП (1–34) на изменение массы костной ткани в естественных условиях исследовали в экспериментах с использованием динамической модели остеогенеза (Pettway G.J., McCauley L.K., 2008). Было показано, что введение ПТГрП (1–34) мышам с эктопически пересаженными позвонками (модель vossicle) усиливает их приживление и увеличивает костную массу этих имплантов, что фиксировали методом неинвазивного мониторинга на основе анализа биолюминесценции и флуоресцентных изображений (Hildreth B.E. et al., 2015). Прерывистое введение ПТГрП (107–139) (Richard V. et al., 2003), включающего в себя всю С-концевую область мажорной изоформы ПТГрП, оказывает остеогенный эффект в различных моделях остеопороза у мышей (de Castro L.F. et al., 2012; de Castro L.F. et al., 2010; Lozano D. et al., 2011). Полагают, что эти действия С-концевого пептида ПТГрП реализуются при участии остеостатина (Lozano D. et al., 2010). В экспериментах с использованием крысиной модели остеопороза изучили влияние ПТГрП (1–34) на метаболизм костной ткани путем измерения минеральной плотности костной ткани (МПКТ), а также путем исследования гистоморфометрических и биомеханических параметров кости. Установлено, что ежедневное подкожное введение ПТГрП овариэктомированным крысам увеличивает показатели минеральной плотности поясничных позвонков и бедренной кости, улучшает биомеханические свойства костей, повышает прочность кости, и способствует формированию новой костной ткани. Полученные результаты указывают на высокий потенциал терапевтического применения ПТГрП (1–34) при остеопорозе (Xu J. et al., 2013). Согласно доклиническим данным, ежедневная подкожная инъекция человеческого ПТГрП (1–36) может стимулировать образование костной ткани без значительного увеличения костной резорбции или ожидаемых побочных эффектов, таких как гиперкальциемия. Таким образом ПТГрП (1–36) может быть одним из перспективных остеотропных препаратов для лечения остеопороза (Takeuchi Y., 2011). В одном из ранних исследований женщинам в постменопаузе с дефицитом эстрогенов вводили ежедневно подкожно ПТГрП (1–36) в течение 14 дней, чтобы определить его влияние на остеогенез в дозах, которые не изменяют системный минеральный гомеостаз, но увеличивают маркеры обмена костной ткани. Было установлено, что ведение ПТГрП (1–36) разобщает процессы образование костной ткани от ее рассасывания, в пользу остеогенеза. Эти данные позволили авторам предсказать, что ПТГрП (1–36) может быть мощным анаболическим терапевтическим средством для лечения остеопороза (Plotkin H. et al., 1998). Полагают, что разработка и изучение аналогов доменов ПТГрП может открыть перспективы создания новых эффективных остеанаболических терапевтических средств, которые найдут применение в решении проблем оптимизации репаративного остеогенеза. (Martin T.J., 2016; Augustine M., Horwitz M.J., 2013). Представляется достаточно обоснованным и перспективным применение ПТГрП либо его пептидных доменов для регенерации поврежденной костной ткани. ПТГрП, его биологически активные фрагменты либо их синтетические аналоги могут быть использованы в технологических и терапевтических тактиках репаративного остеогенеза.