Выход из темноты (История HBx1989)

нажмите, чтобы увидеть

GBP не метаболизируется печенью, а всасывается через LAT1 (транспортер ароматических аминокислот). Постоянно употребление блокирует поступление L-триптофана и L-фенилаланина через этот транспортер в ЦНС. Следовательно, в перспективе GBP (а особенно preGBP) истощает запасы фенилэтиламинов и триптаминов в мозге.

Почему молекулу GBP транспортирует LAT, почему она просто не всасывается в кишечнике? Потому что мозг считает ее аминокислотой L-лейцином. А между тем L-лейцин является эндогенным лигандом тех же субъединиц потенциал-зависимых кальциевых каналов. Апатические состояния от габапентинойдов при постоянном приеме можно объяснить снижением фениэтиламинов в мозге. Потому что сами по себе они не являются релизерами нейромедиаторов. Они влияют на активность нейронов прежде всего.

Известно, что этим транспортером переносится очень мало лекарств (менее 10). Биодоступность не пропорциональна дозе: при увеличении дозы снижается и составляет при дозе 300 мг — 60 %, при 1600 мг — 30 %. Габапентин энакарбил транспортируется не с помощью LAT1, а с помощью монокарбоксилатного транспортера 1(MCT1) и натрий-зависимого мультивитаминного транспортера (SMVT). Абсолютная биодоступность — 60 % (капсулы). Пища, в том числе с большим содержанием жиров, не оказывает влияния на фармакокинетику. TCmax — 2-4 ч. Концентрации в плазме пропорциональны дозе. Cmax — 4,02 мкг/мл при применении в дозе 300 мг каждые 8 часов и 5,50 мкг/мл — при дозе 400 мг. AUC соответственно — 24,8 и 33,3 мкг/мл/ч. Проходит через ГЭБ, однако из-за низкой липофильности препарата требуется активный транспорт. Практически не метаболизируется, не индуцирует окислительные ферменты со смешанной функцией, участвующие в метаболизме лекарственного средства. И наоборот, габапентин энакарбил, действующий как пролекарство, должен пройти ферментативный гидролиз, чтобы стать активным. Это происходит при помощи неспецифических эстераз в кишечнике и в меньшей степени в печени.


Показатели: IC50 = 98 мМ; снижает медиатный эффект P/Q-типа на EPSC при 20 мМ; привязывается к субъединице α2δ; хроническое применение модулирует кинетику инактивации P/Q-типа >0,3 мМ; ослабляет P/Q-опосредованное высвобождение норадреналина L-тип (частичная блокировка при 100 мМ); снижает медиатный эффект N-типа на epscs при 20 мМ

Энантиомеры (др.-греч. ἐνάντιος «противоположный» + μέρος «мера, часть») — пара стереоизомеров, представляющих собой зеркальные отражения друг друга, не совмещаемые в пространстве. Классической иллюстрацией двух энантиомеров могут служить правая и левая ладони: они имеют одинаковое строение, но различную пространственную ориентацию. Существование энантиомерных форм связано с наличием у молекулы хиральности — свойства не совпадать в пространстве со своим зеркальным отражением.

Большинство хиральных природных соединений (аминокислоты, моносахариды) существует в виде одного энантиомера. Понятие энантиомерии играет важную роль в фармацевтике, поскольку разные энантиомеры лекарственных веществ, как правило, имеют различную биологическую активность. Наиболее распространенной примесью L-лейцина в БАДах является энантиомер D-лейцин. D-лейцин не синтезируется животными, а поступает с пищей и присутствует в организме – в тканях головного мозга, включая гиппокамп (крысы и мыши), шишковидную железу (крысы), головной мозг. И L-лейцин, и D-лейцин защищают мышей от эпилептических припадков. D-лейцин также прекращает судороги у мышей после начала судорожной активности, по крайней мере так же эффективно, как диазепам, и без седативного эффекта. Снижение потребления L-лейцина с пищей уменьшает ожирение у мышей. Высокий уровень лейцина в крови связан с резистентностью к инсулину у людей, мышей и грызунов. Это может быть связано с эффектом лейцина по стимуляции передачи сигналов mTOR

Высокая доза (300 мг/кг) D-лейцина эффективно подавляла судорожную активность, вызванную каиновой кислотой. Аналогичный эффект наблюдался при дозе 3 мг/кг. D-лейцин, по-видимому, является более сильным противосудорожным средством, чем L-лейцин, поскольку у мышей, получавших его, продолжительность приступов была меньше, чем в экспериментах по тестированию L-лейцина. D-лейцин может также снижать судорожную активность несколько раньше, чем L-лейцин. При исследованиях потенциальных противосудорожных механизмов, определили, может ли D-лейцин конкурировать с каиновой кислотой, связывающейся с эндогенными рецепторами. Однако D-лейцин не смог конкурировать с радиоактивно меченной каиновой кислотой от ее рецепторов в тканевых препаратах, в отличие от L-глутамата.

Как и ожидалось, D-лейцин не смог конкурировать за связывание с рецепторами каиновой кислоты, но также не снижал связывание других радиолигандов 47 протестированных рецепторов (глутаматергические рецепторы, ГАМК, серотонинергические, адренергические, дофаминергические, гистаминергические, мускариновые, сигма 1/2 и опиатные рецепторы), переносчики (SERT, DAT и NAT).
Кандидат-рецептор D-лейцина на этом скрининге не был идентифицирован. Однако поскольку только один сайт связывания тестировали для каждого рецептора или транспортера (например, сайт MK-801 на NMDA рецептор), формально возможно, что D-лейцин связывается с другими сайтами на одном или нескольких из этих сайтов.

Обнаружено, что очень низкие концентрации D-лейцина эффективно прекращают продолжающиеся судороги или снижают судорожный порог у мышей. Это открытие удивительно, поскольку функция эндогенного D-лейцина при эпилепсии или любом другом процессе в биологии эукариот неизвестна. D-лейцин не включен в белки млекопитающих и не стимулирует mTOR активность как L-лейцин. Различие между L- и D-энантиомерами может быть важным клинически, поскольку они разветвлены.

Лечение идиопатической эпилепсии с помощью высоких доз L-лейцина потенциально опасно из-за нейротоксичности, о которой сообщалось у пациентов с мутациями, приводящими к повышению уровня аминокислот с разветвленной цепью, включая L-лейцин. Потенциальная клиническая польза L-лейцина при эпилепсии еще больше подвергается сомнению в результате открытия, что острое воздействие L-лейцина вызывает гипогликемию посредством секреции инсулина у мышей.

Можно предположить, что D-лейцин обладает высоким сродством к α2δ субъединице потенциал- зависимых кальциевых каналов, так как является структурно схожим с GBP (VGCC). Возможно, так как лишь часть структуры GBP и D-лейцина схожа, может выясниться, что именно она и ответственна за противосудорожный эффект препарата. Необходимы дальнейшие исследования.

In vitro, GBP обладает эффективностью при наномолярных концентрациях, in vivo при милимолярных, то есть в тысячу раз больших. Это можно объяснить конкуренцией за связывание с L-лейцином за субъединицу α2δ.

нажмите, чтобы увидеть

Потенциал-зависимые кальциевые каналы представляют собой мультибелки, состоящие из субъединиц α1, β, α2δ и γ. Основной субъединицей является α1, которая образует селективную пору, датчик напряжения и стробирующий аппарат VDCC. Значение субъединицы α1 также означает, что она является основной мишенью для блокаторов кальциевых каналов, таких как дигидропиридины. Остальные субъединицы β, α2δ и γ имеют вспомогательные функции.
Субъединица α1 имеет четыре гомологичных домена, каждый из которых имеет шесть трансмембранных сегментов. Внутри каждого гомологичного домена четвертый трансмембранный сегмент (S4) заряжен положительно, в отличие от остальных пяти гидрофобных сегментов. Эта характеристика позволяет S4 работать как датчик напряжения. Субъединицы Альфа-1D относятся к семейству Cav1, для которого характерны кальциевые токи L-типа. В частности, субъединицы α1D обеспечивают низковольтную активацию и медленную инактивацию токов Ca2+, что идеально подходит для определенных физиологических функций, таких как высвобождение нейротрансмиттера во внутренних волосковых клетках улитки.

• Кальциевый канал L-типа («долгодействующий», также известный как «рецептор DHP») : Скелетные мышцы, гладкие мышцы, кости (остеобласты), миоциты желудочков(отвечают за пролонгированный потенциал действия в сердечных клетках; также называемые рецепторами DHP), дендриты и дендритные шипики корковых нейронов.

• Кальциевый канал P-типа («Пуркинье») / Кальциевый канал Q-типа (Нейроны Пуркинье в мозжечке / Зернистые клетки мозжечка): Нейроны Пуркинье в мозжечке / Зернистые клетки мозжечка

• Кальциевый канал N-типа («Нейральный»/ «Не-L»): Во всем мозге и периферической нервной системе.

• Кальциевый канал R-типа («Остаточный»): Зернистые клетки мозжечка, другие нейроны

• Кальциевый канал Т-типа («транзиторный»): нейроны, клетки, обладающие кардиостимулирующей активностью, кости (остеоциты)

Каналы Ca v 1.3 регулируются посредством отрицательной обратной связи для достижения гомеостаза Ca 2+ . Ионы кальция являются важнейшим вторичным мессенджером , присущим внутриклеточной передаче сигналов . Внеклеточные уровни кальция примерно в 12 000 раз превышают внутриклеточные уровни. При кальцийзависимых процессах внутриклеточный уровень кальция повышается до 100 раз. Жизненно важно регулировать этот градиент кальция, не в последнюю очередь потому, что высокие уровни кальция токсичны для клеток и могут вызывать апоптоз .

Каналы Ca v 1.3 широко экспрессируются у человека. Примечательно, что их экспрессия преобладает во внутренних волосковых клетках улитки (IHC). В ходе экспериментов с патч-клампом было показано, что Ca v 1.3 необходим для нормального развития IHC и синаптической передачи . Таким образом, для правильного слуха требуется Ca v 1.3.

Ca v 1.3 плотно экспрессируются в хромаффинных клетках . Низковольтная активация и медленная инактивация этих каналов делают их идеальными для контроля возбудимости в этих клетках. Секреция катехоламинов хромаффинными клетками особенно чувствительна к токам L-типа, связанным с Ca v 1.3. Катехоламины оказывают множество системных эффектов на многие органы. Кроме того, за экзоцитоз в этих клетках отвечают каналы L-типа.

Болезнь Паркинсона — второе по распространенности нейродегенеративное заболевание, при котором гибель клеток, продуцирующих дофамин, в черной субстанции среднего мозга приводит к нарушению двигательной функции, возможно, лучше всего характеризующейся тремором . Недавние данные свидетельствуют о том, что Ca v 1.3 Ca 2+ -каналы L-типа способствуют гибели дофаминергических нейронов у пациентов с болезнью Паркинсона. Базальная активность этих нейронов также зависит от Ca 2+ каналов L-типа, таких как Ca v 1.3. Непрерывная кардиостимуляторная активность вызывает постоянные внутриклеточные дендритные и соматические переходные процессы кальция, что, по-видимому, делает дофаминергические нейроны черной субстанции уязвимыми для стрессоров , которые способствуют их гибели. Следовательно, ингибирование каналов L-типа, в частности Ca v 1.3, защищает от патогенеза болезни Паркинсона на некоторых моделях животных.

В настоящее время клонированы четыре гена α2δ-субъединицы, α2δ-1 является исходной субъединицей α2δ скелетных мышц, распространение которой довольно повсеместно, в то время как α2δ-2 и α2δ-3 более избирательно обнаруживаются в нейронах и небольшом количестве других тканей. Последний клонированный α2δ-4 в значительной степени не относится к нейронам. После идентификации α2δ-субъединиц в качестве стехиометрических компонентов кальциевых каналов скелетных мышц было показано, что они также связаны с нативными сердечными (L-типа) и нейрональными каналами N- и P/Q-типа. Таким образом, представляется, что все кальциевые каналы HVA связаны с α2δ-субъединицами, хотя не было определено, всегда ли функциональные нативные HVA-субъединицы a1 существуют в плазматической мембране в ассоциации с α2δ-субъединицами. Параллельные исследования по очистке не проводились на нативных кальциевых каналах LVA или Т-типа, что затрудняется отсутствием селективных лигандов.

Было показано, что патологические изменения в экспрессии кальциевых каналов возникают при нескольких болезненных состояниях, включая нейропатическую боль, эпилепсию и застойную сердечную недостаточность. Использование препаратов, нацеленных на кальциевые каналы, в настоящее время выходит далеко за рамки первоначальных открытий Флекенштейна. Например, в настоящее время известно, что противоэпилептические препараты GBP и прегабалин связываются с субъединицами кальциевых каналов α2δ-1 и α2δ-2 и также являются эффективными средствами для лечения нейропатической боли. Новый пептидный антиноцицептивный препарат на основе О-конотоксина в настоящее время используется для облегчения трудноизлечимой нейропатической боли, всего через 20 лет после первой идентификации каналов N-типа, и это дает надежду на то, что перорально активные низкомолекулярные блокаторы каналов N-типа будут доступны в будущем. Известно, что некоторые противоэпилептические препараты блокируют каналы Т-типа, хотя до сих пор ведутся споры о том, является ли это их основным терапевтическим механизмом действия. В связи с этим будет чрезвычайно полезно получить более селективные препараты, блокирующие каналы Т-типа, как для экспериментальных целей, так и для потенциального терапевтического использования.

Кальциевые каналы N-типа, также называемые каналами Ca v 2.2, представляют собой потенциал-зависимые кальциевые каналы, которые локализуются преимущественно на нервных окончаниях и дендритах, а также в нейроэндокринных клетках. Кальциевый N-канал состоит из нескольких субъединиц: первичной субъединицы α1B и вспомогательных субъединиц α2δ и β. Субъединица α1B образует пору, через которую поступает кальций, и помогает определять большинство свойств канала. Эти каналы играют важную роль в нейротрансмиссии во время развития. В нервной системе взрослого человека кальциевые каналы N-типа играют решающую роль в высвобождении нейротрансмиттеров в болевых путях. Кальциевые каналы N-типа являются мишенью зиконотида, препарата, назначаемого для облегчения неизлечимых болей при раке. Существует множество известных блокаторов кальциевых каналов N-типа, которые ингибируют активность каналов, хотя наиболее известными блокаторами являются ω-конотоксины.

Кальциевые каналы N-типа играют важную роль в высвобождении нейромедиаторов, поскольку они локализованы в синаптических окончаниях. Известно, что в периферической нервной системе каналы N-типа участвуют в высвобождении многих нейротрансмиттеров, таких как глутамат, ГАМК, ацетилхолин, дофамин и норадреналин. Когда внеклеточный кальций поступает в кальциевые каналы N-типа благодаря потенциалу действия, он запускает слияние секреторных пузырьков.

Исследования сердечно-сосудистой системы показывают, что введение ω-конотоксина вызывает ингибирование норадреналина, и это показывает, что в высвобождении норадреналина участвуют только кальциевые каналы N-типа, а не кальциевые каналы типа P/Q/L.
В почках блокировка кальциевых каналов N-типа снижает клубочковое давление за счет расширения артериол. Изменение кальциевых каналов N-типа в терапевтических процессах происходит четырьмя основными способами; посредством блокирования пептидов кальциевых каналов N-типа, вмешательства в поток ионов через сам канал, активации передачи сигналов, связанной с G-белком, и вмешательства в пути G-белка.

нажмите, чтобы увидеть

В 1970-х годах было впервые обнаружено, что активация GPCR уменьшает продолжительность потенциала действия в нейронах ганглия дорсальных корешков. Впоследствии было показано, что этот эффект является результатом ингибирования потенциал-зависимых кальциевых каналов. Было обнаружено, что такая модуляция включает активацию чувствительных к коклюшному токсину G-белков, и с тех пор наблюдался во многих типах клеток. GPCR, обычно участвующие в этом типе ингибирующей модуляции, включают а2-адренорецепторы, m- и d-опиоидные рецепторы, рецепторы ГАМК-В и рецепторы аденозина А1. Ключевая особенность, характеризующая ингибирование, заключается в том, что кинетика активации тока замедляется, и это замедление может быть имитировано аналогами ГТФ, что также подразумевает участие G-белка

Тонически гиперактивные каналы P/Q-типа в центральных синапсах могут вызывать чрезмерное высвобождение глутамата в пораженных областях мозга, что приводит к эксайтотоксической гибели клеток Такое снижение нейронов должно быть предотвращено с помощью блокады каналов P/Q-типа. Нейропротекторный эффект блокаторов каналов P/Q-типа подробно описан в литературе. В некоторых сообщениях утверждается, что нимодепин защищает от болезни Альцгеймера, хотя эффект минимален. Некоторая эффективность нимодипина в исследованиях деменции также была отмечена в Кокрановском обзоре. Клиническое улучшение когнитивных нарушений наблюдалось после лечения никардипином. В модели поражения базального ядра у крыс верапамил был эффективен в поведенческом исходе (Popovic' et al., 1997). Блокада P/Q верапамилом может также объяснить, почему определенный тип инсульта, вызванный мутацией в гене кальциевого канала P/Q-типа, реагирует на лечение верапамилом (клинический случай: Knierim et al., 2011). Этот тип рецидивирующего инсульта связан с судорогами и может быть предотвращен путем ингибирования P/Q каналов из-за снижения регуляции возбуждения нейронов. GBP и прегабалин составляют класс молекул, которые связываются с α2δ акцессорной субъединицей VGCC с наномолярным сродством. Поэтому неудивительно, что существует множество исследований, показывающих модуляцию VGCC этими препаратами. Некоторые авторы считают их селективными для VGCC. Как GBP, так и прегабалин в концентрациях mM ослабляют высвобождение нейротрансмиттеров в кортикальных срезах путем ингибирования каналов P/Q типа. В корковых синаптосомах GBP также блокирует чувствительное к w-агатоксину IVA повышение калий-индуцированного уровня кальция в диапазоне mM. Кроме того, он блокирует каналы P/Q-типа (и N-типа) в срезах коры головного мозга крыс с IC50 (для P/Q) 98 мМ. В другом исследовании проанализировали влияние GBPа на вызванную деполяризацией активность NOS в первичных корковых нейронах. Высокие концентрации GBPа (100 мМ) снижали вызванную деполяризацией активность NOS за счет блокады кальциевых каналов P/Q-типа и L-типа (не N-типа). GBP снижал высвобождение пресинаптических везикул при низких концентрациях мМ, предпочтительно действуя через блокаду каналов P/Q-типа GBP также снижал EPSC и IPSC в спинном мозге с IC50 23 нМ, уменьшая кальциевые токи P/Q типа. Записи цельных клеток ганглия дорсальных корешков показали, что GBP блокирует все каналы N-, P/Q- и L-типа, хотя блок P/Q, по-видимому, составляет меньшую часть. При регистрации из P/Q-каналов, рекомбинантно экспрессируемых в ооцитах Xenopus, обнаружили, что хроническое, но не острое лечение GBP индуцировало дозозависимое снижение инактивации тока P/Q-типа. Кинетику инактивации модифицировали при концентрациях, начиная с 300 нМ. В связи с этим следует отметить, что было показано, что субъединица α2δ модулирует кинетику кальциевых каналов

Как описано выше, как известные мигрени, так и патология АТ связаны с усилением функции тока P/Q-типа. Таким образом, неудивительно, что некоторые противоэпилептические препараты эффективны при этих состояниях. В ряде исследований также сообщается об эффективности GBP в качестве профилактического средства при мигрени, что может быть объяснено способностью блокатора кальциевых каналов GBP предотвращать распространенную депрессию коры головного мозга.

Существует ли путь для разработки селективного блокатора каналов P/Q-типа? Одной из проблем при разработке лекарств является разработка соединения свинца с достаточной селективностью для мишени. В этом отношении VGCC могут находиться на крайнем конце спектра, поскольку селективность для некоторых типов чрезвычайно трудно получить. Следовательно, полностью селективных блокаторов кальциевых каналов мало. Для разработки селективных блокаторов каналов P/Q-типа скудная информация о взаимосвязях между структурой и активностью и, возможно, ограниченные высокопроизводительные электрофизиологические методы, возможно, препятствовали разработке соответствующей молекулы свинца в прошлом. Фармацевтическая промышленность инициировала программы по разработке лекарств для низкомолекулярных блокаторов каналов N-типа, которые были вдохновлены одобрением селективного пептидного блокатора каналов N-типа зиконотида для лечения хронической боли. Тем не менее, ни одна маленькая молекула свинца с заметной селективностью для пресинаптических кальциевых каналов не была представлена в клинических испытаниях. В последнее время фармацевтическая промышленность добилась некоторого прогресса в отделении блокады N- и P/Q-типов от активности каналов L-типа.

Цель данного обзора состояла в том, чтобы дать обзор огромного количества соединений, модулирующих канал P/Q-типа. В настоящее время доступны только две селективные молекулы, которые являются пептидными блокаторами, полученными из яда пауков. Все остальные соединения, обсуждаемые здесь, являются неселективными, и их активность на других мишенях часто выше, чем на каналах P/Q-типа. Тем не менее, знание отличительного профиля каждого из этих соединений необходимо для интерпретации и планирования экспериментов и, возможно, для анализа клинических исследований. Знания о спектре мишеней каждого из классических антагонистов кальция могут также поставить под сомнение мнение о том, что все наблюдаемые эффекты на животных моделях и в клинических испытаниях опосредованы блокадой каналов L-типа. В настоящее время нет достаточной информации о взаимосвязях между структурой и активностью для целенаправленной разработки блокаторов P/Q каналов. Недавние достижения в области высокопроизводительных электрофизиологических методов могут облегчить скрининг малых молекул с более высокой селективностью. Возможно, можно почерпнуть надежду из усилий пептидной химии по созданию специфических пептидных миметиков P/Q-типа с улучшенными фармакокинетическими профилями. Очевидно, что разработка селективных инструментальных соединений P/Q-типа и молекул свинца с достаточной биодоступностью и проникновением в мозг останется проблемой.