CC BY
35
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Дифференциальный хемореактомный анализ глюкозамина сульфата и нестероидных противовоспалительных
препаратов: перспективные синергичные комбинации
Громова О.А.1, Торшин И.Ю.1, Лила А.М.2, Наумов А.В.3, Рейер И.А.1, Каратеев А.Е.2
1Институт фармакоинформатики ФИЦ «Информатика и управление», РАН, Москва, Россия; 2ФГБНУ«Научно-исследовательский институт ревматологии им. В.А. Насоновой», Москва, Россия; 3Российский геронтологический научно-клинический центр, Москва, Россия '119333, Москва, ул. Вавилова, 40; 2115522, Москва, Каширское шоссе, 34А; 3129226, Москва, ул. 1-я Леонова, 16
Глюкозамина сульфат (ГС) необходим для регенерации хрящевой ткани, кроме того, он обладает противовоспалительными свойствами, сравнимыми с таковыми нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП). Клинические исследования указывают на синергизм действия ГС и НПВП при остеоартрите (ОА) и при других заболеваниях суставов. Цель исследования — оценка степени синергизма различных комбинаций ГС и НПВП.
Материал и методы. Проведен дифференциальный хемореактомный анализ эффектов ГС и семи средств класса НПВП (кеторо-лак, нимесулид, диклофенак, мелоксикам, декскетопрофен, целекоксиб, эторикоксиб) для определения степени синергизма различных комбинаций ГС и НПВП.
Результаты и обсуждение. Показано, что декскетопрофен (и в меньшей степени кеторолак) наиболее эффективно усиливают противовоспалительные свойства ГС. Для использования на практике рекомендован следующий подход: на 1-й неделе лечения для быстрого устранения болевого синдрома назначается наиболее эффективная комбинация — ГС + декскетопрофен (либо ГС + кеторолак), после чего можно использовать комбинацию ГС с НПВП, прием которого в течение более длительного времени сопряжен с минимальными побочными эффектами.
Выводы. Результаты исследования показали, что совместное использование ГС и НПВП при патологии суставов является перспективным.
Ключевые слова: глюкозамина сульфат; сустагард артро; кеторолак; нимесулид; декскетопрофен; мелоксикам; диклофенак; целекоксиб; эторикоксиб; интеллектуальный анализ данных. Контакты: Ольга Алексеевна Громова; [email protected]
Для ссылки: Громова ОА, Торшин ИЮ, Лила АМ и др. Дифференциальный хемореактомный анализ глюкозамина сульфата и нестероидных противовоспалительных препаратов: перспективные синергичные комбинации. Современная ревматология. 2018;12(2):36—43.
Differential chemoreactome analysis of glucosamine sulfate and non-steroidal anti-inflammatory drugs:
promising synergistic drug combinations Gromova O.A.1, Torshin I.Yu.', Lila A.M.2, Naumov A.V.3, Reier I.A.1, Karateev A.E.2
1Institute of Pharmacoinformatics, Federal Research Center «Informatics and Control», Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia;
2V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology, Moscow, Russia; Russian Gerontology Research and Clinical Center, Moscow, Russia '40, Vavilov St., Moscow 119333; 234A, Kashirskoe Shosse, Moscow 115522; 316, First Leonov St., Moscow 129226
Glucosamine sulfate (GS) is essential for the regeneration of cartilaginous tissue and, in addition, it has anti-inflammatory properties comparable to those of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs). Clinical trials indicate the synergism between GS and NSAIDs in osteoarthritis (OA) and other joint diseases.
Objective: to estimate the degree of synergism between different combinations of GS and NSAIDs.
Material and methods. A differential chemoreactome analysis was employed to evaluate the effects of GS and seven agents from the class of NSAIDs, such as ketorolac, nimesulide, diclofenac, meloxicam, dexketoprofen, celecoxib, and etoricoxib, for estimating the degree of synergism between different combinations of GS and NSAIDs.
Results and discussion. Dexketoprofen is shown to enhance most effectively the anti-inflammatory properties of GS as compared to ketorolac that does this to a lesser extent. The drug should be practically used as follows: the most effective combination (GS + dexketoprofen (or GS + ketorolak) is taken at week 1 of treatment for rapid pain elimination; thereafter there may be a combination of GS and NSAIDs, the intake of which is associated with minimal adverse reactions for a longer time.
Conclusion. The investigation has shown that the coadministration of GS and NSAIDs is promising in treating joint diseases.
Keywords: glucosamine sulfate; sustaquard artro; ketorolac; nimesulide; dexketoprofen; meloxicam; diclofenac; celecoxib; etoricoxib; database mining. Contact: Olga Alekseevna Gromova; [email protected]
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
For reference: Gromova OA, Torshin IYu, Lila AM, et al. Differential chemoreactome analysis of glucosamine sulfate and non-steroidal antiinflammatory drugs: promising synergistic drug combinations. Sovremennaya Revmatologiya=Modern Rheumatology Journal. 2018;12(2):36—43. DOI: 10/14412/1996-7012-2018-2-36-43
Глюкозамина сульфат (ГС) и хондроитина сульфат (ХС) служат не только «строительным материалом» для восстановления соединительной ткани хряща, но и проявляют выраженные противовоспалительные свойства, сравнимые с эффектами нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП). Клинические исследования указывают на синергизм действия ГС и НПВП при остеоартрите (ОА) и других заболеваниях суставов [1—5]. Молекулярные механизмы действия ГС/ХС включают активацию белков-рецепторов CD44, ТЬК4 и 1САМ1 на поверхности хондроци-тов, инактивацию провоспалительного транскрипционного фактора NF-кВ и др. [1].
Ингибирование эффектов про-воспалительного фактора транскрипции NF-kB и провоспалительного ци-токина фактора некроза опухоли (ФНО) а — основные молекулярные механизмы осуществления эффектов ГС. В норме NF-кВ практически не связывается с ДНК хондроцитов, поэтому сигнальные каскады воспаления в ткани хряща не активируются. В экспериментальной модели колла-ген-индуцированного артрита связывание NF-кВ с ДНК хондроцитов значительно увеличивалось [2]. ГС инги-бирует эффекты провоспалительного белка NF-kB посредством связывания с основным таргетным белком ГС — рецептором CD44 (рис. 1). Взаимодействуя с белком CD44, ГС активирует внутриклеточные сигнальные процессы и влияет на синтез других белков протеома.
Активация рецептора CD44 молекулами ГС способствует предотвращению деградации белка 1кВа, ингибирующего провоспалительный белок NF-kB [3]. Взаимодействуя с регулятором 1кВа, NF-kB не может перемещаться в клеточное ядро и активировать экспрессию генов, участвующих в воспалительной реакции (см. рис. 1). NF-кВ является одним из центральных медиаторов воспаления, так что его инактивация стимулирует снижение уровней биомаркеров воспаления интерлейкина (ИЛ) 1, ИЛ6, ФНОа, СРБ и др. [4, 5]. Кроме того, активация молекулой ГС рецептора CD44 приводит к снижению избыточного уровня матриксных металлопротеиназ (ММП), в том числе за счет регуляции транскрипции соответствующих генов.
Молекулярные механизмы синергизма ГС и НПВП в терапии патологии суставов являются основой для разработки новых перспективных протоколов лечения с одновременным использованием этих препаратов. Цель исследования — методом дифференциального хемоинформационного анализа провести сравнительную оценку фармакологических эффектов микрокристаллической фармацевтической субстанции ГС натрия хлорида («Биоиберика С.А.У.», Ис-
пания) в составе препарата Сустагард® Артро1 и НПВП и на основании различий в профилях фармакологической активности ГС и НПВП выделить наиболее перспективные комбинации, в которых оба действующих начала максимально эффективно дополняют друг друга.
Материал и методы. Исследование проводилось с использованием важного направления постгеномной фармакологии [6] — хемореактомного моделирования. Процедура анализа основана на новейших технологиях машинного обучения, разрабатываемых в рамках теории комбинаторного анализа разрешимости и теории метрического анализа признаковых описаний [7—10].
Для определения степени синергизма различных комбинаций ГС и НПВП выполнен дифференциальный хемореак-томный анализ молекулы ГС в сравнении с семью НПВП (кеторолак, нимесулид, диклофенак, мелоксикам, декскето-профен, целекоксиб, эторикоксиб). Для проведения хемоин-формационного анализа был разработан новый математический метод, основанный на комбинаторной теории разрешимости [8], на основании которого вычисляется химическое расстояние ёх (Х1, Х2) между двумя произвольными молекулами (X и Х2). Разработанный нами способ вычисления ёх был использован для решения задачи поиска молекул, структурно схожих с исследуемыми молекулами. Таким образом, на первом этапе хемоинформационного анализа устанавливали список наиболее близких к ГС и НПВП химических структур из базы данных РиЪСИеш [11]. На втором этапе проводили собственно хемореактомный анализ, т. е. оценку различных биологических активностей молекул.
Результаты и обсуждение. В ходе хемореактомного анализа для анализируемых молекул были получены оценки более 4500 биологических активностей, осуществляемых в
Активация генов провоспалительного ответа
Рис. 1. Пространственная структура белка-рецептора СБ44 и молекулярные механизмы воздействия ГС и ХС на активность ключевого провоспалительного сигнального пути ШЕ-кЕ. Слева показана структура лиганд-связывающего домена рецептора СБ44. Выделены аминокислотные остатки аргинин-41, аргинин-78, тирозин-79 и тирозин-105, участвующие в связывании ГС и ХС
'ЗАО «Фармфирма «Сотекс». Современная ревматология. 2018;12(2):36—43
рамках реактома человека. Данные активности были разделены на пять подразделов: 1) ингибирование белков метаболизма простагландинов и лейкотрие-нов; 2) ингибирование эффектов транскрипционного фактора NF-kB и ФНОа; 3) противовоспалительные эффекты на клетках в культуре по отношению к различным цитокинам; 4) ингибирование различных ММП; 5) вазодинамические и антидиабетические эффекты на клетках в культуре. Затем были выбраны репрезентативные активности, представленные в табл. 1 и 2.
В табл. 1 приведены хемореактомные оценки ингибирования белков метаболизма простагланди-нов и лейкотриенов. Хемореактомный анализ показал, что ГС является слабым ингибитором циклоок-сигеназы (ЦОГ) 2, важного таргетного белка всех НПВП (ингибирование на 13,5%, 1С50=2006 нМ). Естественно, эффекты НПВП в отношении ЦОГ2 гораздо более выражены — ингибирование достигает 35—90% (см. табл. 1). В свою очередь, ГС частично ингибирует ЦОГ1 (13,7%, 1С50=1932 нМ), причем эффекты сравнимы с действием исследованных НПВП (9—45%). Таким образом, описанные ранее молекулярно-фармакологические эффекты ГС существенно дополняются основным действием всех НПВП — ингибированием ЦОГ2.
Воздействие ГС и НПВП на метаболизм лейко-триенов более многогранно по сравнению с влиянием на ЦОГ2. Так, ГС в значительной мере ингибирует фермент арахидонат-15-липоксигеназу (41%, 1С50=348 нМ), что сравнимо с эффектами большинства НПВП (62—65%). В то же время исследованные НПВП гораздо более эффективно могут ин-гибировать другие белки лейкотриенового метаболизма: арахидонат-12-липоксигеназу (0,7—73%), арахидонат-5-липоксигеназу (40—64%), и лейкотри-еновый В4-рецептор 1 (0,9—24%). Иначе говоря, эффекты ГС и изученных НПВП в отношении ингиби-рования метаболизма лейкотриенов существенно дополняют друг друга.
Как отмечено выше, основным молекулярно-фармакологическим эффектом ГС является ингиби-рование фактора транскрипции NF-kB, опосредующего провоспалительные реакции клеток (прежде всего отклик клетки на воздействие ФНОа). Хемореактомный анализ указал на существенное ингибирование ГС фактора NF-kB (42±27% в Т-лимфоци-тах человека, линия клеток Jurkat, при концентрации 100 мкМ, 1С50=151±149 нМ), что сравнимо с эффектами НПВП (от 56±27 до 71±27%, 1С50=187—995 нМ). Напомним, что более высокое значение константы ингибирования 1С50 соответствует более слабому ингибированию.
ГС ингибировал также экспрессию ФНОа, вызываемую бактериальными липополисахаридами (ЛПС; 21±20%, 1С50=113±97 нМ), причем величина эффекта была сопоставима с таковой всех изученных НПВП (21-40%, 1С50=39-170 нМ). ГС и НПВП проявляли сопоставимые эффекты при ин-гибировании стимулируемого ФНОа синтеза ИЛ1 и ИЛ6, активности МАР-киназы р38, обеспечиваю-
П
В
П
Н
х
ы
н
ч
и
л
з
а
а.
и
С
Г
м
о
в
т
с
д
е
р
с
о
к
в
о
н
е
и
р
т
о
к
й
е
ч
и
в
о
н
и
д
н
а
л
г
а
т
с
о
р
к
а
м
з )
и а
л з
о и
б л
а а
т н
е а
м о
в г
о о
к н
л м
е о
т
я к
и а
н е
а р
в о
о м
р е
и х
б
и ы
г т
н а
и т
и ь
к л
н у
е з
ц О е
а ц
и
л б абТ
и
т к
(-Н
о я
(-Н
о я
(-Н
о я
(-Н
о я
о к
л £
л £
л £
т к
т т к к
т к
т к
л л £ £
л £
л 8 к
о
и
о
л я
и о к
о
й &
о у
«
о Ф £ ^ к т
в
К
В К
& §
£ §
т к
о к
с
а*
3
У «э X £ о о 5 %
О й
К £
« ^
0 а
1 * I *
а ¡5
5 -е
о о
к &
ы н Е °
Г! ^
8 И
о я и У Р о
<3 ч
•е
о &
« о
к
л 8 к
о
и
о
л я
и о к
о
й &
о у
«
о
о
о
о
О
о
О
о
О
о
О
и 1=
§ Ё
О I—г
В ^
л У ^ У
еЗ е с ^
5 ^ н 5
0
К ^
§ I
н ^
И о
1 -е
у 2 |
у ^
0
К ©
1 ^
^
к §
ю (3 3 ^
М
,к С
ГЧ 5
I =
н Е^
и ^
* £ о
о ^
« у
* *
=5 а
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИС
и
о &
я <
г
о и
£ й 5 О Ь К 3 ©
о
я
Рн
г
&
о к
о к
о к
я
Рн
г
3 3
о
£ ь.
а
о
К с ©:
аз ' К
о ^
л р
к ¡а
о к
м Я
Ф и
£
о м
£
ООО
о к
о
а
о
к ©
и
с
&
о к
т к
э а
« л
л
и
С
о
СЛЕДОВАНИЯ
щей секрецию ФНОа, и активности ММП ADAM17, трансформирующей неактивный пробелок ФНОа в активную форму ФНОа (см. табл. 2) [12—14].
Хемореактомные оценки противовоспалительных эффектов ГС и НПВП на клетках в культуре по отношению к различным цитокинам показали, что ГС и НПВП проявляли сравнимые эффекты в отношении ингибирования А- и В-рецепторов ИЛ8. Исследованные НПВП существенно дополняли эффекты ГС при ингибировании экспрессии/секреции ИЛ5 (ГС - 0%, НПВП - 68-72%; рис. 2), ИЛ6 (ГС -15%, НПВП - 30-89%), ИЛ1|3 (ГС - 1С50>5000 нМ, НПВП - 1С50=36-141 нМ).
Многие из анализируемых НПВП (кеторолак, мелоксикам, декскетопрофен, эторикоксиб), по данным хемореактомного анализа, были ассоциированы с ингибированием эффектов ИЛ6 - провоспалитель-ного цитокина, который синтезируется активированными макрофагами и 1Ь2-лимфоцитами [15]. Избыточная продукция ИЛ6 вызывает аутоимунные повреждения суставов при ревматоидном артрите и активирует остеокласты, осуществляющие деградацию костной ткани [16]. Повышенный уровень ИЛ6 также соотносится с усилением болевых реакций [17], так что ингибирование действия ИЛ6 посредством изученных НПВП соответствует обезболивающему эффекту. В целом НПВП существенно дополняют эффекты ГС при воздействии на уровень и активность провоспалительных цитокинов.
ГС и НПВП проявляли сравнимые эффекты в отношении ингибирования С-С-хемокиновых рецепторов (ССЯ) 1-го типа (ССЯ1): ГС - 24%, НПВП -8,5-38%; 4-го типа (ССЯ4): ГС - 4%, НПВП -1,8-16%; одновременно НПВП существенно дополняли эффекты ГС при ингибировании активности ССЯ типа 2 (ССЯ2): ГС - 17%, НПВП - 21-49% и типа 5 (ССЯ5): ГС - 9%, НПВП - 15-36% (рис. 3).
Напомним, что ССЯ существенно отличаются по реакции на различные провоспалительные хемокины и типам клеток, в которых они экспрессируются. Так, ССЯ1 осуществляет эффекты провоспалительных хе-мокинов ССЫ, ССЬ5, СС^, С^14, С^15, С^16, ССЬ23 в периферических лимфоцитах и моноцитах; ССЯ4 - эффекты провоспалительных хемокинов ССЬ3, ССЬ5, С^17, С^22 в 1Ь2-лимфоцитах и дендритных клетках [18]; ССЯ2, который встречается в моноцитах, активированных Т-клетках памяти, моноцитах, В-клетках и базофилах, - эффекты хемокинов ССЬ2, ССЬ8, CCL16. ССЯ5 активируется хемо-кинами CCL2, С^3, CCL4, CCL5, CCL11, CCL13, ССЬ14, CCL16 и функционирует в дендритных клетках, CD34+ клетках и ТЫ-лимфоцитах [19]. Ингиби-рование ССЯ1, ССЯ2, ССЯ4, ССЯ5 молекулой ГС в сочетании с молекулами НПВП будет существенно ослаблять эффекты перечисленных провоспалитель-ных хемокинов.
Хемореактомный анализ также показал, что рассмотренные НПВП существенно дополняли эффекты ГС с точки зрения ингибирования различных ММП. В среднем по различным типам ММП эффекты ингибирования ГС составили 12±12%, а эффекты
100
«е 80
а
I 60
| 40
§ 20
¡4 0
- miß
□ ИЛ2-рецептор □ ИЛ5
1
и
JZb=L_
П п\ . 1 1__нп . ^-гЛ,
ДКФ
ДКТП
ЦКС
Рис. 2. Ингибирование молекулами ГС и НПВП эффектов различных ИЛ (результаты хемореактомного анализа). На рисунках представлены те же сокращения НПВП, что и в таблицах
CCRi (клетки ^ „ НЕК293, 10 мкМ)
60 50 1 40
! 30 иро
>§ 20
! 10
CCR2 (клетки ТНР1, 1 мкМ)
CCR4 (1 мкМ)
CCR4 (клетки ' НЕК293, 10 мкМ)
CCR5 (1 мкМ)
ДКФ
ДКТП
ЦКС
Рис. 3. Ингибирование молекулами ГС и НПВП CCR (результаты хемореактомного анализа)
ММП2 (1 мМ, 30мин) ММП12 (100 мкМ)
а
□ ММП3 (1 мМ, 30 мин) ММП13 (100мкМ)
ML
ДКФ
ДКТП
ЦКС
Рис. 4. Ингибирование молекулами ГС и НПВП различных ММП (результаты хемореактомного анализа)
— ГС + КТР ГС + НМС
— ГС + МЛС -»-ГС + ДКТП • ГС + ЭТКС
- ГС + ДКФ ГС + ЦКС
30 25
I 20
I 15 j10
" 5
0
1 2 «Балл синергизма» ГС + НПВП
ГС + НМС ГС + ДКФ
ГС + ЭТКС ГС + ЦКС ГС + ДКТП ГС + МЛС ГС + ДКФ ГС + НМС ГС + КТР
0
20 40 60 80 100 120 Суммарный «балл синергизма» ГС + НПВП
ГС + МЛС ГС + ДКТП ГС + ЦКС
m
Ингибирование белков метаболизма простагландинов и лейкотриенов
Ингибирование эффектов транскрипционного фактора NF-kB и ФНОа
Противовоспалительные
эффекты на клетках в культуре по отношению к различным цитокинам
Ингибирование различных ММП
Вазодинамические и антидиабетические эффекты на клетках в культуре
Рис. 5. Балльные оценки синергизма ГС и НПВП: а — распределение «балла синергизма» ГС и различных НПВП (усреднение по всем фармакологическим эффектам). Представлены оценки синергизма ГС + НПВП по каждому фармакологическому эффекту
по 3-балльной шкале; б — суммарные оценки «балла синергизма» ГС и различных НПВП; в — суммы «баллов синергизма» ГС + НПВП по пяти разделам балльной шкалы
НПВП достигали 90% (рис. 4). Например, декскетопрофен ингибиро-вал каждую ММП (ММП1, ММП2, ММП3, ММП9, ММП12, ММП13) в среднем на 46±33%.
Лечение заболеваний суставов часто проходит на фоне таких комор-бидных состояний, как сахарный диабет 2-го типа (СД2), атеросклероз, артериальная гипертензия, тромбофи-лия и т. д. Поэтому очень важно оценить влияние нутриента ГС на обмен глюкозы, липидов, агрегацию тромбоцитов и состояние тонуса сосудов с точки зрения как безопасности, так и синергизма с НПВП. Хемореактом-ные оценки вазодинамических и антидиабетических эффектов ГС и НПВП в культурах клеток показали, что НПВП несколько более эффективны, чем ГС, для ингибирования АДФ-индуцированной агрегации тромбоцитов (в концентрации 100 мкМ): ГС - 15±8%, НПВП -89-95%, 1С50=1212±800 нМ для ГС и 193-367 нМ для НПВП.
В то же время хемореактомный анализ показал, что эффекты ГС при ингибировании биосинтеза холестерина были сопоставимы с эффектами изученных молекул НПВП: ГС -20,8±16%, НПВП - 33-47%. Аналогично эффекты ГС и НПВП были сопоставимы и при оценке влияния на увеличение всасывания глюкозы в инсулинорезистентных клетках: для ГС ЕС50=424±1453 нМ, для НПВП ЕС50=527-2977 нМ. Эффекты ГС в отношении биосинтеза холестерина и переработки глюкозы ассоцированы, по всей видимости, с активацией рецепторов пролифераторов перокси-сом и ингибированием киназы шТОЯ. Например, активация рецептора пролифераторов пероксисом а в клетках линии НЕК293 составила для ГС 19±18%, для НПВП - 9-50%.
Заметим, что имеющиеся результаты клинических исследований показывают, что долговременный прием микрокристаллического ГС полностью безопасен для пациентов с СД2. Например, в исследовании женщин с СД2 (п=407, длительность заболевания - более 6,5 лет, ИМТ>27 кг/м2) долговременный прием микрокристаллического ГС (1500 мг/сут, 2,5 года) не приводил к сколько-нибудь достоверному повышению уровня гли-кированного гемоглобина (НЪА1с) [20]. Более того, результаты настоя-
ГС
КТР
НМС
МЛС
ЭТКС
0
ГС
КТР
НМС
МЛС
ЭТКС
ГС
КТР
НМС
МЛС
ЭТКС
а
0
3
в
ГС + КТР
ГС + ЭТКС
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
120
100
3 ж 80
«с 60
40
20
0
120 100 80 60 40 20 0
^ 0--
МГ-кБ (100 мкМ) I ГС
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
' 1С + МЛС
ИЛ6 (10 мкМ)
МГ-кБ (100 мкМ)
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
ЕЗ ГС + КТР
ИЛ6 (10 мкМ)
ФНОа (10 мкМ)
100 80 60 40 20 0
ММПАВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
ЕЕ ГС + НМС
ИЛ6 (10 мкМ)
МГ-кБ (100 мкМ)
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
ИЛ6 (10 мкМ)
120 100 80 60 40 20 0
120 100 80 60 40 20 0
120 100 80 60 40 20 0
ГС 1'
МГ-кБ (100 мкМ)
е Е ГС + ДКТП
МГ-кБ (100 мкМ)
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
О ГС + ЦКС
МГ-кБ (100 мкМ)
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
ЕЕ ГС + ЭТКС
ФНОа (10 мкМ)
ММП АВАМ17 активирует ФНОа (10 мкМ)
ИЛ6 (10 мкМ)
I
ИЛ6 (10 мкМ)
ИЛ6 (10 мкМ)
Рис. 6. Примеры оценок сочетанного действия ГС и НПВП на различные маркеры воспаления. Приведены результаты хемореак-томного моделирования действия исследованных молекул на Т-лимфоциты в культуре. Синергизм оценивали по аддитивной
модели взаимодействия (сумма эффектов ГС и НПВП)
120
щего хемореактомного анализа указывают, что ГС может даже улучшать метаболизм глюкозы.
Ингибирование киназы шТОЯ (1С50=731±713 нМ для ГС и 145-1498 нМ для НПВП), помимо снижения инсулиноре-зистентности, также вызывает геропротекторный эффект (в том числе стимулирует увеличение продолжительности жизни модельных организмов), что важно учитывать при проведении геропротекторного анализа исследуемых молекул.
Таким образом, результаты дифференциального хемореа-ктомного анализа показывают, что фармакологические эффекты ГС и НПВП могут существенно дополнять друг друга. Для выбора НПВП, с которым у ГС наблюдается наибольший синергизм, мы разработали специальную балльную шкалу, с помощью которой оценивали каждую из указанных выше фармакологических активностей. Шкала состоит из пяти разделов: 1) ингибирование белков метаболизма простагланди-нов и лейкотриенов; 2) ингибирование эффектов транскрипционного фактора NF-kB и ФНОа; 3) противовоспалительные эффекты на клетках в культуре по отношению к различным цитокинам; 4) ингибирование ММП; 5) вазодинамиче-ские и антидиабетические эффекты на клетках в культуре.
Сравнение эффектов ГС и НПВП по каждой из исследованных активностей осуществлялось по 3-балльной системе: 0 - ГС проявляет активность, не найденную у НПВП; 1 — эффект ГС сравним с эффектом НПВП; 2 — НПВП существенно дополняет эффекты ГС; 3 — НПВП проявляет активность, не выявленную у ГС. Расчет «баллов синергизма» для каждой из активностей по пяти разделам проводили
с учетом статистических различий в значениях констант, полученных в результате проведения дифференциального хемореактомного анализа ГС и НПВП.
Как показала оценка по балльной шкале, наибольший синергизм наблюдается у ГС с декскетопрофеном и несколько меньший — с кеторолаком. Анализ распределений «балла синергизма» ГС и различных ПВП выявил, что наиболее часто показатель синергизма для декскетопрофена и кеторолака равнялся 2, т. е. НПВП существенно дополняет эффекты ГС, а для остальных НПВП — 1, т. е. эффект ГС сравним с эффектом НПВП (рис. 5, а). Суммарный «балл синергизма» также был максимален для декскетопрофена и кеторолака (рис. 5, б).
Анализ оценок синергизма ГС и НПВП по пяти разделам балльной шкалы также установил, что суммарная оценка по четырем из пяти разделов (кроме раздела 3 — противовоспалительные эффекты на клетках в культуре по отношению к различным цитокинам) была максимальной именно для дек-скетопрофена (рис. 5, в). В случае раздела 3 суммарный балл для декскетопрофена и кеторолака был одинаковым (25 баллов) и превышал значения для остальных НПВП.
Результаты оценки сочетанного действия ГС и НПВП на различные маркеры воспаления (в частности, ингибиро-вание активности NF-kB, ЛПС-индуцированной экспрессии ФНОа и ИЛ6, активности ММП ADAM17, активирующей ФНОа) приведены на рис. 6. Продемонстрированы профили синергизма, характерные для каждого из исследованных сочетаний ГС и НПВП. Например, кеторолак более
ОРИГИНАЛЬНЫЕ
или менее одинаково влияет на каждый из анализируемых маркеров, а декскетопрофен и эторикоксиб - в существенно большей степени ингибируют NF-kB и ИЛ6 и т. д.
Таким образом, все исследованные молекулы НПВП в сочетании с ГС продемонстрировали синергичное влияние на основные маркеры воспаления. Этот результат указывает на целесообразность применения ГС в комплексе с изученными НПВП.
Проведенный ранее хемореактомный анализ декскето-профена выявил его дополнительные свойства, не найденные у молекул сравнения [12]. Эти особенности декскето-профена могут обусловливать наибольшую степень его синергизма с ГС. Во-первых, среди НПВП именно декскето-профен наиболее выраженно ингибировал ЦОГ2 (в концентрации 10 мкМ, клетки 81-9, см. табл. 1): ингибирование составило 90,9±31%, для остальных НПВП - 35-77+31%). Во-вторых, только для декскетопрофена показана возможность конкурентного ингибирования D2-рецептора про-стагландина (1С50=1235±913 нМ), который непосредственно опосредует эффекты провоспалительного простагланди-на D2 (ПГО2). Как известно, ПГО2 содержится преимущественно в тучных клетках и мозге [13], являясь основным медиатором вазомоторной гиперемической реакции верхней части тела в ответ на прием никотиновой кислоты (ниацин). Избыточная активация D2-рецепторов характерна для бронхиальной астмы и стимулирует развитие алопеции [14]. В-третьих, именно для декскетопрофена была наиболее характерна модуляция метаболизма провоспалительных лей-котриенов посредством ингибирования арахидонат-5-ли-поксигеназы (на 64% при концентрации 10 мкМ, остальные НПВП - 0-55%) и рецептора-1 лейкотриена (на 24% при 10 мкМ, остальные НПВП - 0-23%, см. табл. 1). В-четвертых, среди исследованных НПВП декскетопрофен проявлял наиболее выраженные ингибирующие свойства по отношению к различным ММП. Суммарный балл ингибиро-вания ММП был наиболее высоким именно для декскето-профена (см. рис. 5, б). Известно, что избыточная активность ММП соответствует ускоренной деградации коллаге-новых и эластиновых волокон соединительной ткани, что
ИССЛЕДОВАНИЯ
наблюдается при активации процессов воспаления в соединительной ткани кости и хряща.
Представленные в работе [12] результаты хемопротеом-ного анализа декскетопрофена указывают на существенно различные профили взаимодействия декскетопрофена и других НПВП с различными видами ферментов-цитохро-мов Р450, которые метаболизируют поступающие в организм вещества. Декскетопрофен может снижать активность только четырех цитохромов: CYP17A1, CYP3A5, CYP4B1 (метаболизм стероидов) и CYP2D6 (метаболизм антиарит-миков, антагонистов адренорецепторов, антидепрессантов). В то же время такие НПВП, как, например, кетопро-фен или диклофенак, воздействуют на гораздо более широкий диапазон цитохромов Р450, что негативно сказывается на метаболизме стероидов, омега-3 полиненасыщенных жирных кислот и витамина D [12].
Выводы. Перспективным направлением в терапии патологии суставов является совместное использование ГС (Сустагард® Артро) и НПВП. При этом очень важно выбрать наиболее эффективную комбинацию этих препаратов.
Применение метода хемореактомного анализа позволило оценить степень синергизма ГС и НПВП на молекулярном уровне. Во-первых, все исследованные молекулы НПВП (кеторолак, нимесулид, диклофенак, мелоксикам, декскетопрофен, целекоксиб, эторикоксиб) в сочетании с ГС демонстрируют более выраженное действие на различные маркеры воспаления, что подтверждает синергизм ГС и НПВП. Во-вторых, результаты дифференциального хемо-реактомного анализа позволяют утверждать, что из исследованных молекул НПВП декскетопрофен (и в меньшей степени кеторолак) наиболее эффективно дополняют фармакологические свойства ГС.
Для использования на практике может быть рекомендован следующий подход: на 1-й неделе лечения для быстрого устранения болевого синдрома назначается наиболее эффективная комбинация - ГС + декскетопрофен (либо ГС + ке-торолак), после чего можно использовать комбинацию ГС с НПВП, прием которого в течение более длительного времени сопряжен с минимальными побочными эффектами.
1. Лила А.М., Громова О.А., Торшин И.Ю., Назаренко А.Г., Гоголев А.Ю. Молекулярные эффекты хондрогарда при остеоарт-рите и грыжах межпозвоночного диска. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2017;9(3):88—97. [Lila AM, Gromova OA, Torshin IYu, et al. Molecular effects of chondroguard in osteoarthritis and herniated discs. Nevrologiya, neiropsikhia-triya, psikhosomatika = Neurology, neuropsychiatry, psychosomatics.2017;9(3):88—97. (In Russ.)]. doi: http://dx.doi.org/10.14412/2074-2711-2017-3-88-97
2. Campo GM, Avenoso A, Campo S, et al. Chondroitin-4-sulphate inhibits NF-kB translocation and caspase activation in collagen-induced arthritis in mice. Osteoarthritis Cartilage. 2008 Dec;16(12):1474-83.
doi: 10.1016/j.joca.2008.04.002. Epub 2008 May 23.
ЛИТЕРАТУРА
3. Lo YL, Sung KH, Chiu CC, Wang LF. Chemically conjugating polyethylenimine with chondroitin sulfate to promote CD44-mediated endocytosis for gene delivery. MolPharm. 2013 Feb 4;10(2):664-76. doi: 10.1021/mp300432s. Epub 2013 Jan 14.
4. Kantor ED, Lampe JW, Navarro SL, et al. Associations between glucosamine and chondroitin supplement use and biomarkers of systemic inflammation. J Altern Complement Med. 2014 Jun;20(6):479-85. doi: 10.1089/acm.2013.0323. Epub 2014 Apr 16.
5. Kim MM, Mendis E, Rajapakse N, Kim SK. Glucosamine sulfate promotes osteoblastic differentiation of MG-63 cells via anti-inflammatory effect. Bioorg Med Chem Lett. 2007 Apr 1;17(7):1938-42.
Epub 2007 Jan 19.
6. Torshin IYu. Bioinformatics in the post-genomic era: physiology and medicine. New
York: NovaBiomedicalBooks; 2007.
7. Torshin IY, Rudakov KV. Combinatorial analysis of the solvability properties of the problems of recognition and completeness of algorithmic models. part 1: factorization approach. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2017;27(1):16-28.
8. Torshin IY, Rudakov KV. On the Application of the Combinatorial Theory of Solvability to the Analysis of Chemographs. Part 1: Fundamentals of Modern Chemical Bonding Theory and the Concept of the Chemograph. Pattern Recognition and Image Analysis. 2014;24(1):11-23.
9. Torshin IYu, Rudakov KV. On metric spaces arising during formalization of recognition and classification problems. part 1: properties of compactness. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Mathematical Theory and Applications). 2016;26(2):274.
10. Торшин ИЮ, Громова ОА. Экспертный анализ данных в молекулярной фармакологии. Москва: МЦНМО; 2012. 768 с. [Torshin IYu, Gromova OA. Ekspertnyi analiz dannykh v molekulyarnoi farmakologii [Expert data analysis in molecular pharmacology]. Moscow: MTsNMO; 2012. 768 p.]
11. Bolton E, Wang Y, Thiessen PA, Bryant SH. PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities. In: Annual Reports in Computational Chemistry. Vol. 4. Washington: American Chemical Society; 2008.
12. Торшин ИЮ, Громова ОА, Федотова ЛЭ, Громов АН. Сравнительный хемореактом-ный анализ декскетопрофена, кетопрофе-на и диклофенака. Неврология, нейропси-хиатрия, психосоматика. 2018;10(1): 47-54. [Torshin IYu, Gromova OA, Fedotova LE, Gromov AN. Comparative chemoreactome analysis of dexketoprofen, ketoprofen, and diclofenac. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics.
2018;10(1):47-54. (In Russ.)]. doi: http://dx.doi. org/10.14412/2074-2711-2018-1-47-54.
13. Onaka Y, Shintani N, Nakazawa T, et al. Prostaglandin D2 signaling mediated by the CRTH2 receptor is involved in MK-801-induced cognitive dysfunction. Behav Brain Res. 2016 Nov 1;314:77-86. doi: 10.1016/j. bbr.2016.07.050.
14. Joo HW, Kang YR, Kwack MH, Sung YK. 15-deoxy prostaglandin J2, the nonenzymatic metabolite of prostaglandin D2, induces apoptosis in keratinocytes of human hair follicles: a possible explanation for prostaglandin D2-mediated inhibition of hair growth. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2016 Jul;389(7):809-13. doi: 10.1007/s00210-016-1257-z.
15. Li QY, Xu HY, Yang HJ. Effect of proinflammatory factors TNF-a,IL-1ß, IL-6 on neuropathic pain. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 2017 0ct;42(19):3709-3712. doi: 10.19540/j.cnki.cjcmm.20170907.004.
16. Akeson G, Malemud CJ. A Role for Soluble IL-6 Receptor in Osteoarthritis.
JFunct MorpholKinesiol. 2017;2(3). pii: 27. doi: 10.3390/jfmk2030027.
17. Azim S, Nicholson J, Rebecchi MJ, et al. Interleukin-6 and leptin levels are associated with preoperative pain severity in patients with osteoarthritis but not with acute pain after total knee arthroplasty. Knee. 2018 Jan; 25(1):25-33. doi: 10.1016/j.knee.2017.12.001
18. Dorian-Salvador M, Gonzalez-Rodriguez S, Lastra A, et al. Involvement of CC Chemokine Receptor 1 and CCL3 in Acute and Chronic Inflammatory Pain in Mice. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2016 Jul;119(1): 32-40. doi: 10.1111/bcpt.12543.
19. Rump L, Mattey DL, Kehoe O, Middleton J. An initial investigation into endothelial CC chemokine expression in the human rheumatoid synovium. Cytokine. 2017 Sep;97:133-140. doi: 10.1016/j.cyto.2017.05.023.
20. Gommans YMM, Runhaar J, Jacobs ML, Bierma-Zeinstra SMA. The Effect of Prolonged Glucosamine Usage on HbA1c Levels and New-Onset Diabetes Mellitus in Overweight and Obese Middle-Aged Women. Am J Med. 2017 Jun;130(6):731-737.e6.
doi: 10.1016/j.amjmed.2016.11.038. Epub 2016 Dec 21.
Поступила 25.03.2018
Исследование поддержано ЗАО «Фармфирма «Сотекс». Авторы несут полную ответственность за предоставление окончательной версии рукописи в печать. Все авторы принимали участие в разработке концепции статьи и написании рукописи. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.
