Физиологические свойства дерморфинов

Сильный анальгетический эффект объясняется высоким сродством дерморфинов к опиоидным рецепторам . Было предположено, что избирательное сродство к ОП-m и ОП-d -опиоидным рецепторам зависит от расстояния между ароматическими кольцами Tyr1 и Phe3, которое обеспечивает b-поворот в структуре молекулы дерморфина ( Tancredi et al., 1991 , Riand et al., 1999 ), а вероятность присутствия b-поворота повышается благодаря наличию остатков D-Ala2 и Pro6 ( Pattabiraman et al., 1986 ). Увеличение расстояния между ароматическими кольцами Tyr1 и Phe3 в молекуле лиганда приводит к возрастанию сродства к d-рецепторам, при этом сродство к m- рецепторам сохраняется ( Lazarus et al., 1990 ). По мнению исследователей N-концевой участок лигандов обоих типов опиатных рецепторов имеет b-поворот цепи, обусловленный взаимодействием остатков Tyr1 и Phe3, наличие которого достаточно для взаимодействия лиганда с d-опиоидными рецепторами, тогда как для взаимодействия с m-рецепторами необходима более стабильная структура (b-складка, b- шпилька) ( Pattabiraman et al., 1986 ).

В молекуле дерморфина имеется N-концевая b-складка, которая стабилизируется за счет трех водородных мостиков, два из которых формируются между амино- и карбоксильными группами аминокислотных остатков Tyr1 и Gly4. При этом решающую роль в формировании данной пространственной конфигурации пептида играет водородный мостик между амино- и карбоксильной группами Tyr1 и Tyr5 ( Pattabiraman et al., 1986 ). Этот факт можно подтвердить тем, что у дерморфина(1-4) сродство к m- рецепторам в 20 раз ниже, чем у его предшественника ( Amiche et al., 1998 ).

Сродство дерморфина и его аналогов к различным подтипам опиоидных рецепторов неодинаково: так [Lys7-OH]-дерморфин, TAPS и TAPA обладают высоким сродством к ОР-m1 -, a [Trp4,Asn7-OH]-дерморфин ( Negri et al., 1998 ; Sakurada et al., 2000 ; Sato et al., 1998 ) и TAPS - к ОР-m2 -рецепторам ( Smart and Lambert, 1996 ). См. Тесты для оценки рецепторного связывания опиоидных пептидов

Исследования рецепторного связывания показали высокое сродство дерморфина к ОР-m и значительно меньшее сродство к ОР-d . Меньшее сродство дерморфин имеет ОР-k и ОР-e ( Giagnoni et al., 1984 ). Величины периферической активности дерморфина IC50 , которые были получены различными исследователями значительно различаются и равны в тесте ПКМС 3,3 нМ ( Broccardo et al., 1981 ); 1.41 нМ ( Salvadori et al., 1982 ); 0,2 нМ ( de Castiglione, 1984 ); 0,052 нМ ( Darlak et al., 1983 ) нМ; а в тесте СПМ 29 ( Broccardo et al., 1981 ); 19,28 ( Salvadori et al., 1986 ); 91 ( de Castiglione, 1984 ) 7,73 нМ ( Giagnoni et al., 1984 ) ( табл. 1.3 ).

При этом по активности в тесте ПКМС дерморфин уступает лишь динорфину , но в 50-60 раз активнее [Met5]энкефалина ( Broccardo et al., 1981 ) и почти 300 раз [Leu5]энкефалина и 40 раз активнее морфина ( Erspamer and Severini, 1992 ). По активности в тесте СПМ дерморфин приближается к энкефалинам и в 70 раз превышает эффект морфина.

Методом РРА (радиорецепторный анализ) установлена способность дерморфина взаимодействовать с ОР-m ( Marastoni et al., 1987 ) и ОР-d ЦНС морской свинки, а также ОР-m ( Amiche et al., 1988 ; Amiche et al., 1990 ) ЦНС крысы.

В ряде работ ( Amiche et al., 1987 ; Amiche et al., 1988 ; Amiche et al., 1990 ) исследователями были выявлены места и профиль специфического связывания дерморфина с рецепторами голового мозга крысы и определена константа связывания, варьирующая от Kd=0.46 нМ до Kd=0.86 нМ. Эти факты свидетельствуют о высокой способности дерморфина взаимодействовать с m-ОР, что и определяет его сильный анальгетический эффект. Значения IC50, определенные для дерморфина с помощью радиорецепторного анализа, составляет 5.7 (связывание с m-рецепторами) и 210 нМ (связывание с d-рецепторами), селективность его действия (отношение IC50 (m) к IC50 (d)) равна 0,027 и сравнима с таковой для морфина (0,021). К аналогичному выводу пришли исследователи на основании результатов тестов ПКМС и СПМ ( Broccardo, 1981 ).

Для определения опиоидного действия in vivo существует ряд антиноцицептивных тестов, различающихся видом повреждающего раздражителя. См. Тесты определения болевой чувствительности

Эффективность дерморфинов в анальгетических тестах выше эффективности морфина в 290 раз при центральном внутримозговом введении и 10-25 раз при периферическом введении ( Negri et al., 1995 ; Емельянова и др., 1996 ). Анальгетический эффект дерморфина развивается на 15-20 мин позднее эффекта морфина, но сохраняется в 2-3 раза дольше; показано, что сила и длительность эффекта снижается по мере укорочения молекулы дерморфина с С-конца ( Broccardo et al., 1981 ; Усенко и др. 1998 ).

Аналоги, содержащие положительно заряженные аминокислотные остатки Arg- и Lys-, обладают более сильным анальгетическим эффектом, чем их предшественники: при подкожном введении природный аналог [Lys7]дерморфин в 6 раз эффективнее дерморфина, а синтетический аналог TAPS при центральном введении в 255 раз эффективнее своего предшественника дерморфина-(1-4) ( Negri et al., 1995 ; Paakkari et al., 1993 ; Sato et al., 1987 ). Некоторые эффекты положительно заряженных аналогов блокируются налоксоназином , что свидетельствует о высоком сродстве Arg- и Lys-содержащих аналогов к ОП-m1 -рецепторам ( Sakurada et al., 2000 ; Sato et al., 1998 ), при этом упомянутые аналоги при центральном введении значительно эффективнее, чем при периферическом.

Дерморфин и его аналоги оказывают анальгетические эффекты как на спинальном, так и на супраспинальном уровне ( Melchiorri and Negri, 1996 ). Показано, что дерморфин, вводимый внутрибрюшинно в дозе 1.9 мкмоль/кг, подавляет активность переднего латерального ядра и вентрабазального комплекса таламуса , вызванную болевыми стимулами ( Braga et al., 1984 ). При интратекальном введении или амплификации непосредственно на поверхность спинного мозга крыс, дерморфин ингибирует ответ его нейронов на болевые стимулы ( Sullivan and Dickenson, 1998 ). При периферическом введении дерморфин угнетает передачу импульсов, вызванных болевыми стимулами, преимущественно на уровне спинного мозга ( Basso et al., 1985 ; Sandrini et al., 1986 ).

Показано, что при интраназальном введении анальгетический эффект дерморфина в 1000 раз эффективнее, чем при внутрибрюшинном ( Емельянова и др., 1996 ; Батурина и др., 1988 ), при этом анальгезия сохраняется в два раза дольше, чем при внутрибрюшинном введении. Возможно, это связано с тем, что при интраназальном введении значительно облегчается проникновение пептидов через гемато-энцефалический барьер ( Усенко с соавт., 2002 ).

В настоящее время известно лишь два уникальных семейства природных пептидов, содержащих D-аминкислотный остаток - это дерморфины и дельторфины (дермэнкефалины) ( Negri et al., 2000 ). При этом оба семейства пептидов обладают высокой биологической активностью и имеют общий предшественник - продерморфин ( Amiche et al., 1990 ). Распределение дерморфинов в органах и тканях животных свидетельствует о вовлечении их в регуляцию ряда жизненно важных функций, обеспечивающих поддержание жизнедеятельности организма. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что, являясь мощнейшими анальгетиками, дерморфины эффективны при периферическом введении, действуют преимущественно на спинальном уровне и обладают менее выраженными негативными эффектами, которые характеры для опиоидов (толерантность, физическая зависимость, угнетение процессов дыхания и др.). Поэтому новые аналоги дерморфина, активные при периферическом введении и лишенные побочного действия, представляют большой теоретический и практический интерес в качестве основы для создания новых сильных анальгетиков с легким седативным эффектом.