Научная статья на тему 'ХЕМОРЕАКТОМНЫЙ АНАЛИЗ ЦИТИДИЛДИФОСФОХОЛИНА УКАЗЫВАЕТ НА СИНЕРГИДНЫЕ КОМБИНАЦИИ НЕЙРОПРОТЕКТОРОВ'

ХЕМОРЕАКТОМНЫЙ АНАЛИЗ ЦИТИДИЛДИФОСФОХОЛИНА УКАЗЫВАЕТ НА СИНЕРГИДНЫЕ КОМБИНАЦИИ НЕЙРОПРОТЕКТОРОВ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
85
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХРОНИЧЕСКАЯ ИШЕМИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА / ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ / СИНЕРГИЗМ ПРЕПАРАТОВ / ЦИТИДИЛДИФОСФОХОЛИН / ЭТИЛМЕТИЛГИДРОКСИПИРИДИНА СУКЦИНАТ / БЕТАГИСТИН / ВИНПОЦЕТИН / НИЦЕРГОЛИН

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Торшин И. Ю., Громова Ольга Алексеевна, Майорова Л. А., Гришина Т. Р., Федотова Л. Э.

Цель исследования - установление молекулярных механизмов взаимодействия цитидилдифосфохолина (ЦДФ-холина) с другими средствами, используемыми в терапии хронической ишемии головного мозга. Материал и методы. Проведен хемореактомный анализ ЦДФ-холина, бетагистина, этилметилгидроксипиридина сукцината (ЭМПГС), ницерголина и винпоцетина методами теории топологического анализа хемографов. Результаты и обсуждение. Описаны профили фармакологического действия молекул, в том числе накопление в тканях, фармакокинетические и фармакодинамические параметры, воздействие на метаболом и протеом, выживание нейронов в условиях глутаматного стресса. Выявлены механизмы синергидного действия ЦДФ-холина и ЭМГПС, включающие: 1) ингибирование активации провоспалительного фактора NF-kB; 2) снижение прокоагулянтного профиля крови; 3) снижение глутаматной эксайто-токсичности на фоне улучшения обмена кислорода. Эти эффекты реализуются при участии по меньшей мере 25 белков протеома человека. Заключение. В терапии сосудистых патологий головного мозга применяется ЦДФ-холин, поддерживающий холинергическую нейротрансмиссию. Холинергический эффект ЦДФ-холина усиливается противовоспалительным, антикоагулянтным и нейропротекторным действием как самой молекулы, так и молекул-синергистов (в частности, ЭМГПС).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Торшин И. Ю., Громова Ольга Алексеевна, Майорова Л. А., Гришина Т. Р., Федотова Л. Э.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHEMOREACTOM ANALYSIS OF CYTIDYLDIPHOSPHOCHOLINE INDICATES SYNERGISTIC COMBINATIONS OF NEUROPROTECTIVE AGENTS

Objective: to establish the molecular mechanisms of interaction of cytidine-diphosphocholine choline (CDP-choline) with other agents used to treat chronic cerebral ischemia (CCI) to increase the effectiveness of the therapy.. Material and methods. A chemoreactom analysis of CDP-choline, betahistine, ethyl-methyl-hydroxypyridine succinate (EMHPS), vinpocetine, and nicergoline was conducted using the computational methods of the theory of topological analysis of chemographs. Results and discussion. The profiles of the pharmacological action of molecules are described, including the accumulation in tissues, pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters, the effect on the metabolome and proteome, the survival of neurons during glutamate stress. The mechanisms of the synergistic action of CDP-choline and EMHPS were discovered, including: 1) inhibition of the activation of the pro-inflammatory factor NF-kB; 2) decrease in the procoagulant profile; 3) decrease in glutamate excitotoxicity secondary to improved oxygen metabolism. These effects result in conjunction with at least 25proteins of the human proteome. Conclusion. CDP-choline supports cholinergic neurotransmission and is used in the treatment of vascular pathologies of the brain. The cholinergic effect of CDP-choline is enhanced by the anti-inflammatory, anticoagulant, and neuroprotective action of both the molecule itself and synergistic molecules (in particular, EMHPS).

Текст научной работы на тему «ХЕМОРЕАКТОМНЫЙ АНАЛИЗ ЦИТИДИЛДИФОСФОХОЛИНА УКАЗЫВАЕТ НА СИНЕРГИДНЫЕ КОМБИНАЦИИ НЕЙРОПРОТЕКТОРОВ»

Хемореактомный анализ цитидилдифосфохолина указывает на синергидные комбинации нейропротекторов

Торшин И.Ю.1, 2, Громова О.А.1, 2, Майорова Л.А.3, Гришина Т.Р.4, Федотова Л.Э.4, Громов А.Н.1, Сардарян И.С.5

'Институт фармакоинформатики Федерального исследовательского центра «Информатика и управление»

Российской академии наук, Москва; 2Центр хранения и анализа больших данных Национального центра цифровой экономики ФГБОУВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», Москва; 3ФГБОУ ВО «Ивановский государственный химико-технологический университет», Иваново; 4ФТБОУВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России, Иваново; 5ФГБОУВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России, Санкт-Петербург 'Россия, '19333, Москва, ул. Вавилова, 42, корп. 2; 2Россия, 119192, Москва, Ломоносовский проспект, 27, корп. 1; 3Россия, 153000, Иваново, Шереметевский проспект, 7; 4Россия, 153000, Иваново, Шереметевский проспект, 8; 5Россия, 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, 2

Цель исследования — установление молекулярных механизмов взаимодействия цитидилдифосфохолина (ЦДФ-холина) с другими средствами, используемыми в терапии хронической ишемии головного мозга.

Материал и методы. Проведен хемореактомный анализ ЦДФ-холина, бетагистина, этилметилгидроксипиридина сукцината (ЭМПГС), ницерголина и винпоцетина методами теории топологического анализа хемографов.

Результаты и обсуждение. Описаны профили фармакологического действия молекул, в том числе накопление в тканях, фарма-кокинетические и фармакодинамические параметры, воздействие на метаболом и протеом, выживание нейронов в условиях глу-таматного стресса. Выявлены механизмы синергидного действия ЦДФ-холина и ЭМГПС, включающие: 1) ингибирование активации провоспалительного фактора НЕ-кЕ; 2) снижение прокоагулянтного профиля крови; 3) снижение глутаматной эксайто-токсичности на фоне улучшения обмена кислорода. Эти эффекты реализуются при участии по меньшей мере 25 белков проте-ома человека.

Заключение. В терапии сосудистых патологий головного мозга применяется ЦДФ-холин, поддерживающий холинергическую ней-ротрансмиссию. Холинергический эффект ЦДФ-холина усиливается противовоспалительным, антикоагулянтным и нейропроте-кторным действием как самой молекулы, так и молекул-синергистов (в частности, ЭМГПС).

Ключевые слова: хроническая ишемия головного мозга; интеллектуальный анализ данных; синергизм препаратов; цитидилдифос-фохолин; этилметилгидроксипиридина сукцинат; бетагистин; винпоцетин; ницерголин. Контакты: Ольга Алексеевна Громова; [email protected]

Для ссылки: Торшин ИЮ, Громова ОА, Майорова ЛА и др. Хемореактомный анализ цитидилдифосфохолина указывает на синергидные комбинации нейропротекторов. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):144—156. БОГ: 10.14412/20742711-2021-2-144-156

Chemoreactom analysis of cytidyldiphosphocholine indicates synergistic combinations of neuroprotective agents

Torshin I.Yu.'■2, Gromova O.A.'■2, Mayorova L.A.3, Grishina T.R.4, Fedotova L.E.4, Gromov A.N.1, Sardaryan I.S.5

1Federal Research Center «Informatics and Management», Russian Academy of Sciences, Moscow;

Center for Big Data Storage and Analysis, National Center for Digital Economy, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow;

3Ivanovo State University of Chemistry and Technology, Ivanovo; 4Ivanovo State Medical Academy, Ministry of Health of Russia, Ivanovo; 5Saint Petersburg State Pediatric Medical University, Ministry of Health of Russia, Saint Petersburg

144, Vavilov St., Build. 2, Moscow 119333, Russia; 227, Lomonosovsky Prospect, Build. 1, Moscow 117997, Russia; 37, Sheremetevsky Passage, Ivanovo 153000, Russia; 48, Sheremetevsky Passage, Ivanovo 153300, Russia;

52, Litovskaya St., Saint Petersburg 194100, Russia

Objective: to establish the molecular mechanisms of interaction of cytidine-diphosphocholine choline (CDP-choline) with other agents used to treat chronic cerebral ischemia (CCI) to increase the effectiveness of the therapy..

Material and methods. A chemoreactom analysis of CDP-choline, betahistine, ethyl-methyl-hydroxypyridine succinate (EMHPS), vinpocetine, and nicergoline was conducted using the computational methods of the theory of topological analysis of chemographs.

Results and discussion. The profiles of the pharmacological action of molecules are described, including the accumulation in tissues, pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters, the effect on the metabolome and proteome, the survival of neurons during glutamate stress. The mechanisms of the synergistic action of CDP-choline and EMHPS were discovered, including: 1) inhibition of the activation of the pro-inflammatory factor NF-kB; 2) decrease in the procoagulantprofile; 3) decrease in glutamate excitotoxicity secondary to improved oxygen metabolism. These effects result in conjunction with at least 25proteins of the human proteome.

Conclusion. CDP-choline supports cholinergic neurotransmission and is used in the treatment of vascular pathologies of the brain. The cholinergic effect of CDP-choline is enhanced by the anti-inflammatory, anticoagulant, and neuroprotective action of both the molecule itself and synergistic molecules (in particular, EMHPS).

Keywords: chronic cerebral ischemia; data mining; drug synergism; cytidyldiphosphocholine; ethyl-methyl-hydroxypyridine succinate; betahis-tine; vinpocetine; nicergoline.

Contacts: Olga Alekseevna Gromova; [email protected]

For reference: Torshin IYu, Gromova OA, Mayorova LA, et al. Chemoreactom analysis of cytidyldiphosphocholine indicates synergistic combinations of neuroprotective agents. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2021;13(2):144—156. DOI: 10.14412/2074-2711-2021-2-144-156

Цитидилдифосфохолин (ЦДФ-холин, цитиколин) — производное холина, использующееся в терапии ишемиче-ских и нейродегенеративных поражений головного мозга, при которых имеется недостаточная холинергическая ней-ротрансмиссия [1]. ЦДФ-холин поддерживает активность а7-никотиновых рецепторов [2], увеличивает количество мускариновых рецепторов ацетилхолина [3], способствует эндорфинергической и дофаминергической нейротранс-миссии, инсулинзависимому транспорту глюкозы, обмену фосфолипидов в печени, снижению хронического воспаления. Эти эффекты важны для увеличения дендритной сложности сетей нейронов и торможения патофизиологии ише-мических и нейродегенеративных заболеваний [4].

Помимо ЦДФ-холина, в терапии хронической ишемии головного мозга (ХИГМ) используется широкий круг препаратов, проявляющих различные спектры фармакологического действия: бетагистин, этилметилгидроксипири-дина сукцинат (ЭМГПС), ницерголин, винпоцетин и др. Для повышения эффективности комплексной фармакотерапии ХИГМ важно детальное понимание механизмов взаимодействия ЦДФ-холина с другими лекарственными средствами.

Бетагистин — гистамин-модулирующий препарат, который назначают при нарушениях равновесия и головокружении. Во-первых, бетагистин, как слабый агонист Н1-ре-цепторов на кровеносных сосудах внутреннего уха, приводит к локальному расширению сосудов и снижению отека. Во-вторых, бетагистин, являясь антагонистом НЗ-рецепто-ров гистамина, повышает уровни ацетилхолина, серотони-на и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) [5].

ЭМГПС — антигипоксант и антиоксидант, который также может являться: 1) слабым агонистом ацетилхолино-вых и ГАМК-А-рецепторов; 2) противовоспалительным средством, модулирующим метаболизм простагландинов;

3) нейропротектором с нейротрофическими свойствами;

4) слабым сахароснижающим и гиполипидемическим средством [6].

Ницерголин, исходно полученный из алкалоидов спорыньи, является селективным антагонистом а1а-адренер-гических рецепторов, увеличивает артериальный кровоток в головном мозге, улучшает усвоение кислорода и глюкозы нейронами. Ницерголин используется для лечения когни-

тивных, аффективных и поведенческих расстройств у пожилых пациентов, а также в терапии мигреней сосудистого происхождения [7].

Винпоцетин — синтетическое производное алкалоида барвинка винкамина, используется для лечения цереброва-скулярных заболеваний, в том числе инсульта и сосудистой деменции. Механизм действия включает: 1) блокирование натриевых каналов и снижение притока кальция в клетки; 2) ингибирование фосфодиэстеразы-1; 3) ингибирование IkB-киназы (IKK), что предотвращает деградацию белка IkB и активацию NF-kB; 4) увеличение концентрации 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты (продукта метаболизма дофамина) [8].

Очевидно, что столь широкий круг механизмов воздействия не предоставляет однозначного способа сравнения эффективности и взаимодополняемости используемых препаратов. Клинические и доказательные данные в отношении парных комбинаций препаратов практически отсутствуют, не говоря об эффектах более сложных комбинаций. Поэтому одним из возможных решений для проведения комплексного сравнительного анализа различных препаратов является использование хемоинфор-мационного подхода [9—11]. В настоящей работе представлены результаты сравнительного хемореактомного анализа эффектов препаратов Нейпилепт [действующее вещество (ДВ) ЦДФ-холин], Бетасерк (ДВ — бетагистин), Нейрокс (ДВ — ЭМГПС), Сермион (ДВ — ницерголин) и винпоцетин (ДВ —винпоцетин).

Цель исследования — установление молекулярных механизмов взаимодействия ЦДФ-холина с другими средствами, используемыми в терапии ХИГМ.

Материал и методы. Хемореактомный подход к анализу фундаментальной проблемы «структура—свойство» молекул — один из новейших трендов применения систем искусственного интеллекта (ИИ) в постгеномной фармакологии. При этом анализ фармакологического «потенциала» исследуемых молекул (рис. 1) проводится в рамках хе-моинформационной парадигмы путем сопоставления химической структуры изучаемой молекулы со структурами миллионов других молекул, фармакологические свойства которых были изучены ранее. «Обучение» алгоритмов ИИ осуществляется на основе «больших данных», собранных

ЦДФ-холин <П

в таких ресурсах, как PubChem/PHARMGKB, HMDB [12], STRING [13] и др., и реализуется с использованием многоуровневого контроля качества обучения в рамках топологического подхода к распознаванию информативных паттернов [9].

Теория топологического распознавания является полезным инструментом изучения описаний признаков объектов. В случае хемореактомного анализа объектами исследования являются хемографы (х-графы) — особые типы графов, т. е. математических конструкций, каждая из которых состоит из группы вершин и группы ребер — связей между вершинами. В рамках теории топологического распознавания вводится функция расстояния dx, отражающая «химическое расстояние» между двумя произвольными молекулами [11].

Для обработки собранных данных используются новейшие методы топологической теории машинного обучения [14]. На первом этапе, используя способ вычисления d^, устанавливают список молекул, наиболее близких к исследуемому веществу (например, D-хироинозитолу). На втором этапе для каждой молекулы из базы данных извлекают все измеренные фармакологические свойства. Затем строится эмпирическая функция распределения (э. ф. р.) значений оцениваемого свойства. Оценки значений различных свойств вычисляются как математическое ожидание и дисперсия соответствующих э. ф. р. [12].

Кроме того, для исследованных молекул был проведен хемонейроци-тологический анализ, данные для которого были получены на основе результатов нейроцитологических исследований культур клеток зернистых нейронов мозжечка (более 300 исследований). Также были использованы результаты оригинальных нейроцитологических исследований, полученных в рабочей группе проф. О.А. Громовой и в Научном центре неврологии. В результате хе-монейроцитологического анализа для изученных молекул были получены оценки выживаемости нейронов в культуре в условиях глутамат-ного стресса.

Результаты. Хемореактомный анализ позволил оценить воздействие исследованных молекул на протеом (совокупность белков), метаболом (совокупность метаболитов) и реак-том (совокупность химических реакций, т. е. метаболизм) человека. Были получены оценки различий биораспределения, фармакокинетических и фармакодинамических параметров, оценки воздействия исследованных молекул на метаболом и на протеом человека. Также получены хемонейро-цитологические оценки воздействия исследованных молекул на нейроны в условиях глутаматного стресса.

Хемореактомные оценки биораспределения исследованных молекул в различных клетках и тканях человека. В среднем по тканям все пять исследованных молекул характеризовались сопоставимыми оценками накопления: ЦДФ-холин, бетагистин, винпоцетин — несколько большим (0,6—0,65 у. е.), ЭМГПС и ницерголин — несколько меньшим накоплением (0,5 у. е.; рис. 2). Наибольшими оценками накопления в мозге (в том числе в миелине), в сердце и в легких характеризовался ЦДФ-холин (0,6—0,7 у. е.), в кишечнике и в жировой ткани — бетагистин и ЭМГПС (см. рис. 2, а). В эритроцитах лучше всего накапливался ЦДФ-холин, а в лимфоцитах и нейтрофилах — бетагистин (см. рис. 2, б). Оценки вероятностей взаимосвязей с патофизиологией различных заболеваний показали, что изученные молекулы могут тормозить развитие ожирения, инсульта и последствий черепно-мозговой травмы (см. рис. 2, в). Среди исследованных молекул ЦДФ-холин в наибольшей степени поддерживал выживаемость нейронов (см. рис. 2, г).

Хемореактомные оценки фармакокинетических и фармакодинамических параметров. Моделирование параметров ADMET (Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion and Toxicity, т. е. адсорбция, распределение, метаболизм, экскреция, токсичность) у человека показало, что для ЦДФ-холина были характерны самые высокие

сн, он

н

ЭМГПС

н,с

Винпоцетин

Рис. 1. Химические структуры исследованных молекул действующего вещества. Сплошные треугольные стрелки обозначают связи, направленные из условной плоскости рисунка к читателю, штрих-пунктирные —

из плоскости рисунка от читателя' Fig. 1. Chemical structures of the studied molecules of the active substance. Solid triangular arrows indicate connections directed from the conventional plane of the figure to the reader, dash-dotted lines — from the figure plane away from the reader

Цветные рисунки к этой статье представлены на сайте журнала: nnp.ima-press.net Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):144—156

Рис. 2. Оценка вероятностей накопления исследованных молекул в различных клетках и тканях человека (по результатам хемореактомного анализа). а — оценки вероятностей накопления в тканях и органах; б — оценки вероятностей накопления в различных типах клеток; в — оценка вероятности взаимосвязей с патофизиологией различных заболеваний; г — оценки влияния на выживаемость различных клеток in vitro (процент от контроля) Fig. 2. Probability assessment of the studied molecules accumulation in various human cells and tissues (chemoreactom analysis results). a — probability assessment of accumulation in tissues and organs; b — probability assessment of accumulation in different cell types; c — probability assessment of associations with various diseases pathophysiology; d — assessment of the impact on cells survival in vitro (percentage of control)

а 1,0

S « 0,8

ц«и o,6

0,4 К и 0,2 0

б

к

8 ^ & Ef К и

м

ША

ш

* 0,4 0,2 0

100

S м с

50

ее с Е

Мозг Миелин Гипоталамус Сердце Жировая ткань

Я ЦДФ-холин ■ Бетагистин Щ ЭМГПС □ Ницерголин

Легкое Кишечник

□ Винпоцетин

Лимфоциты Нейтрофилы

ЦДФ-холин □ Бетагистин □ ЭМГПС

Кератиноциты □ Ницерголин

Эритроциты □ Винпоцетин

Ь.

Ш

Шизофрения

Сердечная

Атрезия

Ожирение

недостаточность желчных путей ЦДФ-холин □ Бетагистин □ ЭМГПС

Инсульт Травматическое

повреждение мозга □ Ницерголин □ Винпоцетин

1

шп

Эмбриональные фибробласты легких □ ЦДФ-холин

Моноциты Бетагистин П ЭМГПС

Нейробласты

Мононуклеарные клетки периферической крови

□ Ницерголин Ц Винпоцетин

г

0

оценки биодоступности пероральной формы (per os; 63,4%; остальные молекулы — 30—52%), стабильности в печени (55%; остальные вещества — 10—24%) и время полувыведения из гепатоцитов (4,0 ч; остальные — 1,2—2,1 ч). Соответственно, для ЦДФ-холина per os было получено самое большое значение площади под фар-макокинетической кривой «концентрация — время» (292,7 мг«мин/л; остальные — 30—134 мг«мин/л) и одно из самых высоких значений объема распределения (Vd, гипотетический объем жидкостей организма, необходи-

мый для равномерного распределения введенной дозы лекарственного препарата в концентрации, равной его концентрации в сыворотке крови). Для внутривенной (в/в) формы ЦДФ-холина было получено одно из самых низких значений клиренса (показателя скорости выведения вещества из биологических жидкостей или тканей организма; табл. 1).

Оценка отдельных фармакодинамических параметров для клеточных культур (см. табл. 1) показала, что все исследованные молекулы характеризовались низкой цито-

Таблица 1. Оценка фармакокинетических и фармакодинамических параметров,

для которых в результате хемореактомного анализа были найдены значимые (по тесту Колмогорова — Смирнова) различия между исследованными веществами Table 1. Evaluation of pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters for which,

as a result of chemoreactom analysis, significant (according to the Kolmogorov—Smirnov test) differences between the studied substances were found

Показатель Конст. ЦДФ-холин Бетагистин ЭМГПС Ницерголин Винпоцетин

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Биодоступность per os, % - 63,4 29,7 32,4 43,6 52,1

Объем распределения per os, л/кг Vdss 2,7 1,3 1,2 1,1 3,5

Площадь под кривой (per os), мг*мин/л AUC 292,7 29,6 35,0 133,6 84,7

Клиренс (в/в), мл/мин CL 5,2 6,3 3,3 14,5 7,4

Период полувыведения (в/в), ч T1/2 4,2 3,3 3,0 2,6 8,5

Время полувыведения из гепатоцитов in vitro, ч T1/2 4,0 1,9 1,8 1,2 2,1

Стабильность в печени (100 мкМ, 1 ч), % - 55,2 10,0 14,1 23,6 11,5

Цитотоксичность in vitro (эндотелиоциты линии HUVEC), нМ IC50 33 903 29 780 28 737 62 640 38 181

Ингибирование секреции ФНОа в моноцитах, нМ IC50 378,6 743,0 730,6 694,3 694,3

Ингибирование секреции ИЛ^ из мононуклеарных клеток периферической крови, нМ IC50 1369,0 275,4 319,3 284,0 276,5

Примечание. IC50 — концентрация полумаксимального ингибирования; ФНОа — фактор некроза опухоли а; ИЛ1р — интерлейкин 1р.

токсичностью in vitro (IC50 = 28 737 — 62 640 нМ, что существенно превышает порог биологической значимости константы — 10 000 нМ). Наименьшим значением константы ингибирования секреции ФНОа в моноцитах отличался ЦДФ-холин (IC50= 3 7 8,6 нМ; остальные - 694-743 нМ), что соответствует более выраженному эффекту ЦДФ-холи-на на ингибирование секреции ФНОа. В то же время остальные молекулы были более эффективны в ингибирова-нии секреции ИЛ1|3 (значения IC50 - 275-319 нМ, ЦДФ-холин - 1369 нМ).

Анализ полученных значений другой группы фармакодинамических параметров (константы активации полумаксимальной эффективной концентрации - ЕС50 - для различных типов клеток) позволил установить значимые различия между молекулами (рис. 3). Константа активации клеток ЕС50 подразумевает концентрацию вещества,

необходимую для увеличения всасывания глюкозы на 50%. Обратим внимание, что для мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС), нейробластов ^Н-SY5Y) и эндотелиоцитов капилляров (НМЕС) значения констант ЕС50 были наименьшими для ЦДФ-холина по сравнению со всеми остальными молекулами. Иначе говоря, для активации всасывания глюкозы клетками требуются гораздо меньшие количества ЦДФ-холина, чем других молекул.

Хемореактомный анализ позволил оценить воздействие молекул на различные типы опухолевых клеток в культуре. Были получены значения констант ингибирования 1С50, соответствующие количеству вещества, необходимого для ингибирования роста клеток на 50%. В среднем по исследованным разновидностям опухолевых клеток изученные молекулы могут ингибировать пролиферацию на

8000 - s 6000 - S ~ s 4000 -О -М 2000 - 0 J 1 — i—i г1Ън ■ 1—1 h J —1

РВМС Н9 MRC5 SH-SY5Y HMEC HUVEC Щ ЦДФ-холин Щ Бетагистин Щ ЭМГПС Q Ницерголин Q Винпоцетин

Рис. 3. Значения констант активации ЕС50различных типов клеток. H9 — Т-лимфоидные клетки; MRC5 — эмбриональные клетки фибробластов легких; HUVEC — эндотелиальные клетки пупочной вены Fig. 3. Activation constant ЕС50 values for different cell types. H9 — T-cells; MRC5 — fetal lung fibroblasts; HUVEC — human umbilical vein endothelial cells

Рис. 4. Воздействие исследованных молекул на различные типы опухолевых клеток. Обозначения линий клеток: U-251, XF498 — глиома головного мозга; Bcap37, T47D — карцинома молочной железы; SW480, LoVo — аденокарцинома толстой кишки; HT-1080 — фибросаркома; SK-MEL-2 — меланома; Jurkat, CCRF-CEM — Т-клеточный лейкоз; A-431 — эпидермоидная карцинома; HepG2 — гепатобластома; MIA PaCa-2 — карцинома поджелудочной железы; ASPC1 — опухоль поджелудочной железы; HL-60 — промиелобластная лейкемия Fig. 4. Impact of the investigated molecules on various types of tumor cells. Cell line: U-251, XF498 — cerebral glioma; Bcap37, T47D — breast carcinoma; SW480, LoVo — colon adenocarcinoma; HT-1080 — fibrosarcoma; SK-MEL-2 — melanoma; Jurkat, CCRF-CEM — T-cell leukemia; A-431 — epidermoid carcinoma; HepG2 — hepatoblastoma; MIA PaCa-2 — pancreatic carcinoma; ASPC1 — pancreatic tumor; HL-60 — promyeloblastic leukemia

¡8* 60 ffl ffl ,

tM40

Б к я c

80 и

60" I I—

40 - I 20 -

0

20 1 § 15"

X 10-

о

У 5 _

0

ГЖЪп

U-251 ЦДФ-холин

Bcap37 Бетагистин

SW480 HT-1080 SK-MEL-2

□ ЭМГПС Q Ницерголин Q Винпоцетин

Ж Ж гГГП

—1-П

^ J гГ

I

Jurkat T47D LoVo A-431 XF498 HepG2 SK-MEL-2 MIA PaCa-2 ASPC1 HL-60 CCRF-CEM | ЦДФ-холин Щ Бетагистин Щ ЭМГПС Q Ницерголин Q Винпоцетин

14—33% при значении констант ингибирования 1С50 порядка 1—9 мкг/мл (рис. 4). Эти значения указывают на слабый противоопухолевый эффект каждой из исследованных молекул.

Хемореактомные оценки воздействия исследованных молекул на метаболом человека. Проведены оценки влияния исследуемых молекул на 1322 фермента, участвующих в формировании метаболома человека, и найдены достоверные отличия для 1121 фермента. На наш взгляд, наиболее интересными были отличия в метаболомных эффектах ЦДФ-холина и ЭМГПС. Эти молекулы расположены на двух фундаментальных «осях» фармакологического действия (см. следующий раздел). Применение метода функциональных связей [15] позволило выделить 44 функциональные категории белков по Международной номенклатуре вО, отличающих метаболомные эффекты ЦДФ-холина и ЭМГПС (рис. 5).

Так, для метаболомных эффектов ЦДФ-холина по сравнению с ЭМГПС более характерны связывание АТФ, биосинтез ЦТФ, улучшение липидного профиля (биосинтез холестерина, удаление липопротеинов низкой плотности, бета-окисление жирных кислот, биосинтез фосфатидил-инозитолов и, соответственно, фосфолипидов), улучшение обмена Сахаров (воздействие на гликолиз, ответ на инсулин, функция пероксисом, связывание Мп2+) и противовирусные эффекты (выработка интерферона I, метаболизм биотина). Эти эффекты ЦДФ-холина важны для снижения апоптоза нейронов, в первую очередь, за счет нормализации энергетического обмена (АТФ/ЦТФ, поддержка метаболизма ли-пидов и сахаров).

В то же время для метаболомных эффектов ЭМГПС были более характерны ответ на окислительный стресс (транспорт электронов в митохондриях НАДН/убихинон, цитохромы-эпоксигеназы Р450), антигипоксантный эффект (биосинтез глутатиона, связывание кислорода, биосинтез гема, поддержка биосинтеза оксида азота), противовоспалительное действие (за счет модуляции метаболизма лейкотриенов и простагландинов), метаболизм нейротранс-миттеров (холинергический синапс, снижение уровня норэпинефрина, транспорт и биосинтез дофамина) и прямой ноотропный эффект за счет поддержки синаптической пластичности (потенциал действия нейронов, рост нейрона, обучение, память). Для ЭМГПС также характерен фар-макодинамический синергизм с многими микронутриентами: связывание пиридоксальфосфата (витамин В6), связывание L-аскорбата (витамин С), связывание ФМН-кофактора (витамин В2), ответ на витамин Б, метаболизм ретиноидов (витамин А), поддержка активности Zn/НАД-алкогольде-гидрогеназы (цинк, витамин РР; см. рис. 5).

Хемореактомные оценки воздействия на протеом человека. Описанные выше различия метаболомных эффектов ЦДФ-холина и ЭМГПС сопровождались существенными различиями в воздействии на активацию и ингибирование белков протеома человека. Напомним, что именно из воздействий молекул действующих веществ на протеом и складываются фармакологические эффекты препаратов. С целью проведения систематического анализа характерных отличий воздействия на протеом для каждой из пяти молекул был построен профиль взаимодействий с 450 белками протеома.

Метрическая диаграмма на рис. 6, а наглядно обобщает различия в протеомных (и, следовательно, фармакологических) свойствах исследуемых молекул. Наиболее близкими были протеомные профили производных алкалоидов ни-церголина и винпоцетина. Расшифровка осей метрической диаграммы методом принципиальных компонент показала, что горизонтальная ось диаграммы характеризует различия между молекулами в терминах снижения воспаления и коагуляции крови, а вертикальная ось — различия в воздействии на оксигенацию и выживание нейронов. На рис. 6, б, в представлены отдельные примеры белков-рецепторов, на которые дифференцированно воздействуют исследованные молекулы. Особенно интересны примеры молекул ЦДФ-холин и ЭМГПС, так как эти молекулы лежат на двух фундаментальных «осях» фармакологического действия (см. рис. 6, а).

Сравнение протеомных профилей ЦДФ-холина и ЭМГПС позволило выделить 23 функциональные категории по номенклатуре GO (Gene Ontology), для которых были установлены статистически значимые отличия (см. рис. 6, г). Для ЦДФ-холина было более характерно воздействие на ангиогенез, коагуляцию крови, снижение воспаления (хемокиновый рецептор C-C, дифференцировка пенистых клеток из макрофагов, дифференци-ровка Т-клеток, сигнальный путь ци-токинов, удаление сигнальных пептидов, транспорт в системе Гольджи, эк-зоцитоз) и эффекты гормонов (сигналы гормональных рецепторов, активация биосинтеза рецепторов, миграция эндотелиоцитов). Для ЭМГПС было характерно воздействие на другие функциональные категории белков: кислородный обмен (реакция на H2O2, синтаза оксида азота, регуляция син-тазы оксида азота, ответ на гиперок-сию, снижение апоптоза в ответ на активные формы кислорода), эксайто-токсичность и апоптоз (секреция глу-тамата, организация хроматина, уби-квитин-зависимый протеолиз, рецептор инсулиноподобного фактора роста). Перечисленным выше функциональным категориям соответствовали по меньшей мере 25 белков протеома человека (табл. 2).

Хемонейроцитологический анализ исследованных молекул. Были получены оценки выживаемости нейронов в культуре в условиях глутаматного стресса средней тяжести (100 мкмоль/л глутамата, при которой выживает в среднем 50% клеток). Диапазон моделируемых концентраций веществ

составил 0,1-1 ммоль/л. Хемонейроцитологический анализ показал, что все исследованные молекулы характеризовались сопоставимым действием на выживание нейронов в условиях глутаматного стресса: при повышении концентрации этих веществ на 1 ммоль/л выживаемость нейронов повышалась в среднем на 20% (рис. 7). Ницерголин и винпоцетин могут быть несколько более эффективными при концентрациях порядка 0,1-0,2 ммоль/л. Однако при возрастании концентраций до 0,7-1,0 ммоль/л хемонейроци-

ЦДФ-холин

17 18

1— связывание АТФ; 72

2 — биосинтез ЦТФ; 7

3 — гликолиз; 7

4 - ремонт ДНК; 6

5 — биосинтез холестерина; 6

6 — выработка интерферона I; 6

7 — биосинтез фосфатидилинозитолов; 4

8 — биосинтез фосфолипидов; 4

9 — ответ на инсулин; 4

10 — пероксисома; 7

11 — связывание Мп2+; 3

12 — биосинтез хондроитинсульфата; 3

13 — противовирусный эффект; 3

14 — бета-окисление жирных кислот; 6

15 — метаболизм биотина; 5

16 — удаление липопротеинов низкой

плотности; 2

17 — ответ на голодание; 4

18 — снижение апоптотического процесса

нейронов; 3

1 — метаболизм ретиноидов; 4

2 — память; 5

3 — биосинтез глутатиона; 7

4 — транспорт электронов в митохондриях

(НАДН/убихинон); 18

5 — рецепторы стероидов; 8

6 — рост нейрона; 8

7 — цитохромы-эпоксигеназы Р450; 17

5 8 — связывание кислорода; 22

9 — ответ на окислительный стресс; 9

6 10 — биосинтез оксида азота; 5

11 — связывание пиридоксальфосфата; 15

12 — связывание L-аскорбата; 7

13 — регулирование секреции инсулина; 7

14 — Zn/НАД-алкогольдегидрогеназа; 3

15 — метаболизм лейкотриенов; 3

16 — метаболизм простагландинов; 3

17 — холинергический синапс; 3

18 — связывание ФМН-кофактора; 3

19 — снижение уровня норэпинефрина; 3

20 — транспорт дофамина; 3

21 — потенциал действия нейронов; 3

22 — биосинтез дофамина; 3

23 — синаптическая пластичность; 3

24 — биосинтез гема; 4

25 — обучение; 4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

26 — ответ на витамин О; 4

Рис. 5. Значимые различия между ЦДФ-холином и ЭМГПС в профилях воздействия на метаболом человека. Приведены числа метаболических ферментов, относящихся к 44 указанным функциональным категориям белков по Международной номенклатуре GO Fig. 5. Signifícate differences in human metabolome influence profiles between CDP-choline and EMHPS. The numbers of metabolic enzymes belonging to the 44 indicated functional categories of proteins according to the International GO nomenclature are given

б 140

я и 120 -

в, 100 -

о р 80 -

о

ти т п 60 -

3 е ц е 40 -

р 20 -

С

1400 -| 1200 -1000 -800 -600 -400 -200 -0

к м

ео

гт и ет

hQ £

Я 5

О Я

Пи

ЭМГПС

9 ЦДФ-холин

Бетагистин I

О

Винпоцетин

Ницерголин

Снижение воспаления и коагуляции крови, у. е.

jrm гПТ

к

11^ ш

ADORA1 HTR4

□ ЦДФ-холин

MC4R P2RY2 TACR1 PPARG DRD1 DRD2 GABRA1 CNR2 □ Бетагистин Ц ЭМГПС Ц Ницерголин Ц Винпоцетин

м т Lrii I

щ

HTR2C HTR2A OPRK1 OPRM1 NTRK1

| ЦДФ-холин Щ Бетагистин Щ ЭМГПС Ц Ницерголин

CHRNA7 DRD2

□ Винпоцетин

а

0

Рис. 6. Результаты хемореактомного анализа взаимодействий исследуемых молекул с протеомом человека. а — метрическая диаграмма, обобщающая различия в фармакологических свойствах исследуемых молекул, оцененных как расстояния между профилями взаимодействий молекул с 450 белками протеома человека. Расстояния между протеомными профилями оценивались по метрике Колмогорова: чем ближе точки на диаграмме, тем ближе протеомные профили соответствующих препаратов; б — константы активации некоторых белков-рецепторов (ЕС50): ADORA1 — аденозиновый рецептор A1; HTR4, HTR2C, HTR2A — рецепторы серотонина; MC4R — рецептор меланокортина 4; P2RY2 — пуринергический рецептор; TACR1 — рецептор нейрокинина-1; PPARG — рецептор пролифераторов пероксисом; DRD1, DRD2 — рецепторы допамина;

GABRA1 — рецептор ГАМК-А1; CNR2 — каннабиноидный рецептор CB2; OPRK1, OPRM1 — опиоидные рецепторы; NTRK1 — рецептор фактора роста нервов (Trk-A); CHRNA7 — никотиновый рецептор ацетилхолина а7; в — константы ингибирования некоторых белков-рецепторов (IC50): CCR2, CCR3, CCR5, CXCR4 — хемокиновые рецепторы; TBXA2R — рецептор тромбоксана А2; LTB4R — рецептор-1 лейкотриена B4; GRIA1, GRM3, GRIN2B — рецепторы глутамата; CXCR2 — рецептор ИЛ8; ADRA2A — адренорецептор альфа-2а; CSF1R — рецептор колониестимулирующего фактора макрофагов; HRH3 — рецептор гистамина Н3; г — различия в функциональных аннотациях ЦДФ-холина и ЭМГПС Fig. 6. Chemoreactom analysis results of interactions of the studied molecules with the human proteome. а — metric diagram summarizing the differences in the pharmacological properties of the studied molecules, estimated as the distance between the profiles of the interactions of molecules with 450 proteins of the human proteome. Distances between proteomic profiles were assessed using the Kolmogorov metric: the closer the points were on the diagram, the closer the proteomic profiles of the corresponding preparations were situated; b — activation constants of some receptor proteins (ЕС50): ADORA1 — A1 adenosine receptor; HTR4, HTR2C, HTR2A — serotonin receptors; MC4R — melanocortin 4 receptor; P2RY2 — purinergic receptor; TACR1 — neurokinin-1 receptor; PPARG — peroxisome proliferator receptor; DRD1, DRD2 — dopamine receptors; GABRA1 — GABA-A1 receptor; CNR2 — cannabinoid receptor CB2; OPRK1, OPRM1 — opioid receptors; NTRK1 — nerve growth factor receptor (Trk-A); CHRNA7 — nicotinic acetylcholine receptor a7; c — inhibition constants of some receptor proteins (IC50): CCR2, CCR3, CCR5, CXCR4 — chemokine receptors; TBXA2R — thromboxane A2 receptor; LTB4R — leukotriene B4 receptor-1; GRIA1, GRM3, GRIN2B — glutamate receptors; CXCR2 — interleukin-8 receptor; ADRA2A — alpha-2a adrenergic receptor; CSF1R — macrophage colony stimulating factor receptor; HRH3 — histamine H3 receptor; d — differences in functional annotations of CDP-choline and EMHPS

Продолжение рис. 6. Continuing offig. 6.

в 100

е 80

(С й о 60

о р оро

и ш т п 40

ги е

ц е 20

р

0

м

CCR2 ЦДФ-холин

CCR3

Бетагистин

ЭМГПС

TBXA2R

□ Ницерголин

LTB4R

□ Винпоцетин

3500 -| 3000 -s 2500 -К 2000 -JC 1500 -« 1000 -500 -0

У

Th

—ГТн

J

Ш >тл

GRIA1 LTB4R

□ ЦДФ-холин

ЦДФ-холин

12

CXCR2 CCR5 I I Бетагистин

ADRA2A CSF1R П ЭМГПС

1

11

10

HRH3 CXCR4 LTB4R GRM3 GRIN2B □ Ницерголин Ц Винпоцетин

ЭМГПС

16 1

15

14

13

12

8

1 — ангиогенез; 2

2 — удаление сигнальных пептидов; 2

3 — экзоцитоз; 2

4 — коагуляция крови; 2

5 — сигналы гормональных рецепторов; 2

6 — активация биосинтеза рецепторов; 2

7 — транспорт ЭР/Гольджи; 2

8 — хемокиновый рецептор С-С; 4

9 — дифференцировка пенистых клеток из макрофагов; 3

10 — дифференцировка Т-клеток; 3

11 — сигнальный путь цитокинов; 4

12 — миграция эндотелиоцитов; 4

9

8

7

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 — снижение активности NF-кB

2 — рецептор инсулиноподобного фактора роста; 2

3 — синтаза оксида азота; 2

4 — ответ на гипероксию; 2

5 — регенерация печени; 2

6 — снижение апоптоза в ответ на активные формы кислорода; 2

7 — регуляция синтазы оксида азота; 3

8 — хемокиновый рецептор С-С; 1

9 — дифференцировка пенистых клеток из макрофагов; 1

10 — дифференцировка Т-клеток; 1

11 — сигнальный путь цитокинов; 2

12 — миграция эндотелиоцитов; 2

13 — организация хроматина; 2

14 — секреция глутамата; 2

15 — убиквитин-зависимый протеолиз; 2

16 — реакция на Н2О2; 2

тологические оценки эффектов пяти исследованных молекул не отличаются друг от друга. Заметим, что применение в клинической практике ЦДФ-холина и остальных четырех препаратов соответствует формированию концентраций в крови порядка 0,5—1 ммоль/л.

Обсуждение. Суммированные на рис. 6 ив табл. 2 результаты системно-биологического анализа протеом-ных эффектов ЦДФ-холина и ЭМГПС позволяют описать следующие молекулярные механизмы синергизма этих двух молекул: 1) сигнальный путь АКТ1/NF-кB;

г

4

4

5

5

Таблица 2. Примеры белков протеома, активность которых по-разному регулируется

ЦДФ-холином и ЭМГПС. Белки расположены по убыванию значимости эффектов ЦДФ-холина (и, соответственно, по возрастанию значимости эффектов ЭМГПС) Table 2. Examples of proteome proteins, which activity is differently regulated by CDP-choline

and EMHPS. Proteins are ranked in descending order for the effects of CDP-choline (and, accordingly, in ascending order for the effects of EMHPS)

Ген Белок Функция белка

Белки, участвующие в реализации эффектов ЦДФ-холина в большей степени, чем в реализации эффектов ЭМГПС

CYP1B1 Цитохром P450 1B1 Активность NF-kB, ангиогенез

THRA а-Рецептор гормонов щитовидной железы Слабый ингибитор гормонов щитовидной железы

KIT Рецептор фактора роста стволовых клеток Активирует сигнальный путь АКТ1, который активирует NF-кB

NR1H3 LXR-альфа Регулирует всасывание холестерина, биосинтез триглицеридов и N0

F7 Фактор свертывания крови VII Инициирует свертывание крови

GCGR Рецептор глюкагона Гидролиз гликогена и глюконеогенез

CCR8 С-С хемокиновый рецептор типа 8 Регулирует хемотаксис моноцитов, эозинофилов и нейтрофилов

PRKCH Протеинкиназа С (п) Активирует ЖВКВ и NF-кB

CCR5 С-С хемокиновый рецептор типа 5 Рецептор провоспалительных хемокинов М!Р-1 и RANTES

F9 Фактор коагуляции IX Участвует в свертывании крови

CCR1 C-C хемокиновый рецептор типа 1 Рецептор провоспалительных хемокинов

PIK3CA PI3-киназа субъединица р110-альфа Активирует сигнальный путь АКТ1, активирующий NF-кB

MAPK9 c-Jun N-киназа 2 Реализует эффекты провоспалительных цитокинов, способствует апоптозу клеток при стрессе

HDAC6 Гистоновая деацетилаза 6 Деацетилирует остатки лизина в ДНК-связывающих гистонах, способствует развитию воспаления

GSK3B Гликоген-синтаза киназа-3 бета Опосредует развитие инсулинорезистентности, активирует NF-kB в ответ на ФНОа, стимулирует апоптоз

Белки, участвующие в реализации эффектов ЭМГПС в большей степени, чем эффектов ЦДФ-холина

GHSR Рецептор грелина Регуляция аппетита, нейропептида Y

KCNA5 К-канал Kv1.5, регулируемый напряжением Участвует в гибели нейронов при ишемии, регулирует секрецию инсулина

AKT1 Серин/треонин-протеинкиназа AKT Активирует передачу сигналов через mT0RC1, активирует NF-кB

IGF1R Рецептор инсулиноподобного фактора роста I Фосфорилирует IRS1, AKT/PKB, mT0R и NF-кB.

SRC Тирозинкиназа SRC Контролирует транскрипцию, апоптоз нейронов

ADA Аденозиндезаминаза Активирует глутаматергическую нейротрансмиссию

GRM2 Метаботропный рецептор глутамата 2 Активирует глутаматергическую нейротрансмиссию

CYP1A1 Цитохром P450 1A1 Окисляет стероиды, жирные кислоты и ксенобиотики

SIRT1 НАД-зависимая деацетилаза сиртуин-1 Усиливает апоптоз в ответ на ФНОа

HDAC10 Гистоновая деацетилаза 10 Регулирует транскрипцию, деление клеток и эпигенетику

CPB2 Карбоксипептидаза B2 изоформа A Осуществляет протеолиз нейропептидов

2) коагуляция крови; 3) глутаминергическая нейротранс-миссия и обмен кислорода.

И ЦДФ-холин, и ЭМГПС способствуют снижению активности сигнального пути АКТ1, активирующего про-

воспалительный фактор NF-кB, реализующего эффекты ФНОа и других провоспалительных цитокинов. Ингибиро-вание ЭМГПС киназы АКТ1 (1С50=743 нМ) не будет индуцировать активацию NF-кB [16]. ЦДФ-холин ингибирует:

0,9

0,8

т 0,7

0,6

х и 0,5

Ü 0,4

0,3

(i 0,2

ля

ол 0,1

До

0,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Концентрация, ммоль/л

— ЦДФ-холин — Бетагистин — ЭМГПС

— Ницерголин — Винпоцетин

Рис. 7. Результаты хемонейроцитологического анализа Fig. 7. Chemoneurocytological analysis results

1) цитохром P450 1B1 (который повышает экспрессию NF-кВ [17]); 2) рецептор фактора роста стволовых клеток KIT (активирует AKT1); 3) протеинкиназу Сщ (активирует IKBKB и, следовательно, NF-кВ); 4) киназу PIK3CA (активирует AKT1) и киназу PTK2 (активирует AKT1); 5) глико-ген-синтазы киназы-3ß GSK3B (активирует ответ NF-кВ в ответ на ФНОа и стимулирует апоптоз; 6) c-Jun N-киназу-2 MAPK9 (реализует эффекты провоспалительных цитоки-нов). Кроме того, ЦДФ-холин ингибирует и другие провос-палительные пути: С-С хемокиновые рецепторы CCR8, CCR5, CCR1 (реализуют эффекты провоспалительных ци-токинов MIP-1, MCP-3 и RANTES [18]) и гистоновую деаце-тилазу HDAC6 (повышает воспаление, стимулирует развитие полиневропатии). Иными словами, ЦДФ-холин проявляет мультитаргетное противовоспалительное действие, преимущественно реализуемое в тканях мозга, миелина периферических нервов, сердца и легких (см. рис. 2, а). Избыточная активность АКТ1 по время ишемии ускоряет апоптоз и некроз нейронов.

ЦДФ-холин непосредственно ингибирует белки, вовлеченные в коагуляцию крови: фактор свертывания крови VII (инициирует свертывание крови, превращаясь в фактор Vila посредством факторов Ха/Х11а/1Ха или тромбина) и фактор IX (активирует фактор X). ЦДФ-хо-лин влияет на коагуляцию опосредованно, через ингибиро-вание рецептора LXR-альфа (NR1H3), который регулирует обмен липидов. Ингибирование LXR-альфа увеличивает продукцию NO, повышает вазодилатацию и снижает экспрессию генов, участвующих в накоплении триглицеридов [19]. Таким образом, ЦДФ-холин может улучшать профиль свертывания и липидный состав крови.

В отличие от ЦДФ-холина, ЭМГПС в большей степени способствует снижению глутаминергической нейро-трансмиссии и улучшению обмена кислорода. В частности, ЭМГПС ингибирует G-белок-зависимый метаботропный рецептор глутамата 2 (IC50=44 8 нМ), что снижает глутама-тергическую нейротрансмиссию. ЭМГПС также ингибиру-ет аденозиндезаминазу ADA (IC50=448 нМ), которая деакти-вирует аденозин. Ингибирование аденозиндезаминазы увеличивает транспорт аденозина в нейроны, что снижает глу-таматергическую эксайтотоксичность. ЭМГПС также инги-бирует карбоксипептидазу B2A, которая отщепляет С-кон-

цевые остатки аргинина/лизина от биологически активных пептидов. Ингибирование карбоксипептидазы сохраняет активность эндогенного опиоидного пептида динорфина-A, обеспечивающего нейропротекцию в условиях глутамат-ного стресса.

Нейропротекторное действие ЭМГПС тесно связано с антигипоксантным и антиоксидантным эффектами. ЭМГПС ингибирует калиевый канал Kv1.5, регулируемый напряжением (IC50 = 82 0 нМ). Kv1.5 обеспечивает выпрямление тока ионов K+, который повышается при ишемиче-ской гибели нейронов. Жизнеспособность нейронов после ишемии увеличивается при ингибировании/делеции Kv1.5 [20].

ЭМГПС ингибирует SRC (IC50=1156 нМ). Тирозиновая протеинкиназа SRC контролирует транскрипцию генов и апоптоз, фосфорилируя, в частности, ß-катенин. В эксперименте ингибирование SRC защищает нейроны в условиях ишемии и улучшает когнитивные функции после черепно-мозговой травмы [21].

Следует отметить воздействие ЭМГПС на деацети-лазы SIRT1 и HDAC10, участвующие в апоптозе нейронов. ЭМГПС ингибирует НАД-зависимую деацетилазу сир-туин-1 (IC50 = 7 5 8 нМ). Повышение активности сиртуи-на-1 соответствует усилению апоптоза в ответ на ФНОа [22]. Ингибиторы сиртуина-1 способствуют дифферен-цировке плюрипотентных клеток P19 в функциональные нейроны и снижают передачу сигналов по каскаду IGF-I/IRS-2/Ras/ERK1/2, оказывая тем самым нейропротекцию.

ЭМГПС ингибирует гистоновую деацетилазу HDAC10 (IC50=187 нМ), осуществляющую деацетилирование остатков лизина ДНК-связывающих гистонов. Ингибиторы гис-тоновой деацетилазы играют роль в нейрональной памяти, обучении, синаптической пластичности и регенерации нейронов.

Таким образом, в реализации вышеописанных эффектов ЭМГПС принимают участие ряд, казалось бы, не связанных друг с другом белков. Ингибируя эти белки, ЭМГПС повышает выживаемость нейронов в условиях ишемии, снижая гибель нейронов вследствие апоптоза или некроза.

Заключение. ЦДФ-холин применяется в терапии ХИГМ, сопровождающейся угнетением холинергической нейротрансмиссии. Повышение эффективности и безопасности терапии ХИГМ с использованием ЦДФ-холина возможно только при условии понимания молекулярных механизмов взаимодействия ЦДФ-холина с другими препаратами. Хемореактомный анализ ЦДФ-холина, бетаги-стина, ЭМГПС, ницерголина и винпоцетина, позволивший описать профили фармакологического действия каждого из препаратов, показал, что комбинирование ЦДФ-холина и ЭМГПС наиболее перспективно с точки зрения синергизма в реализации противовоспалительного, анти-коагулянтного и антиглутаматергического/антигипок-сантного эффектов. Такой синергизм ЦДФ-холина и ЭМГПС реализуется при участии по меньшей мере 25 белков протеома человека. Комбинирование ЦДФ-холина и ЭМГПС с бетагистином у пациентов с головокружением не противоречит синергизму ЦДФ-холина и ЭМГПС, так как бетагистин действует через другие таргетные белки протеома.

Результаты хемореактомного анализа являются фундаментальной основой для поиска новых фармакологических эффектов ЦДФ-холина (препарат Нейпилепт). Например, воздействие ЦДФ-холина на сигнальный путь АКП подразумевает ингибирование процессов роста опухолей, что подтверждается результатами хемореактомного анализа различных культур опухолевых клеток (глиома,

меланома, Т-клеточный лейкоз, гепатобластома, карцинома поджелудочной железы, аденокарцинома толстой кишки и др.). Ингибирование ЦДФ-холином каскадов AKT1/NF-кB и рецепторов провоспалительных цитоки-нов указывает на возможности снижения хронического воспаления, встречающегося при многих возраст-зависимых патологиях.

ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES

1. Парфенов ВА. Вопросы совершенствования ведения пациентов с диагнозом «хроническая ишемия головного мозга». Медицинский Совет. 2020;(8):11-7.

doi: 10.21518/2079-701X-2020-8-11-17 [Parfenov VA. Improving the management of patients with a diagnosis of chronic cerebral ischemia. Meditsinskiy Sovet = Medical Council. 2020;(8):11-7. doi: 10.21518/2079-701X-2020-8-11-17 (In Russ.)].

2. Choueiry J, Blais CM, Shah D, et al. Combining CDP-choline and galantamine, an optimized a7 nicotinic strategy,

to ameliorate sensory gating to speech stimuli in schizophrenia. Int J Psychophysiol. 2019 Nov;145:70-82. doi: 10.1016/j.ijpsy-cho.2019.02.005. Epub 2019 Feb 18.

3. Торшин ИЮ, Громова ОА, Стаховская ЛВ и др. Хемотранскриптомный анализ указывает на нейротрофические

и нейромодулирующие эффекты молекулы цитиколина. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2020;12(4):91-9.

doi: 10.14412/2074-2711-2020-4-91-99 [Torshin IYu, Gromova OA, Stakhovskaya LV, et al. Chemotranscriptome analysis indicates the neurotrophic and neuromodulator effects of a citicoline molecule. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2020;12(4):91-9. doi: 10.14412/2074-2711-2020-4-91-99 (In Russ.)].

4. Громова ОА, Торшин ИЮ, Путилина МВ и др. Выбор нейропротектив-ной терапии у пациентов с хронической ишемией головного мозга с учетом синергизма лекарственных взаимодействий. Журнал неврологии и психиатрии

им. С.С. Корсакова. 2020;120(8):42-50. doi: 10.17116/jnevro202012008142 [Gromova OA, Torshin IYu, Putilina MV, et al. Choice of neuroprotective therapy regimens in patients with chronic cerebral ischemia, taking into account the synergy of drug interactions. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2020;120(8):42-50. doi: 10.17116/jnevro202012008142 (In Russ.)].

5. Dickenson A. Drugs in Neurology. Oxford University Press; 2017. P. 408-9. ISBN 978-019-966436-8.

6. Торшин ИЮ, Громова ОА, Сардарян ИС, Федотова ЛЭ. Сравнительный хемореактомный анализ мексидола. Журнал неврологии и психиатрии

им. C.C. Корсакова. 2017;117(1-2):75-83. [Torshin IYu, Gromova OA, Sardaryan IS, Fedotova LE. A comparative chemoreactome analysis of mexidol. Zhurnal nevrologii ipsikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2017;117(1-2):75-83 (In Russ.)].

7. Zajdel P, Bednarski M, Sapa J, Nowak G. Ergotamine and nicergoline — facts and myths. Pharmacol Rep. 2015 Apr;67(2):360-3.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

doi: 10.1016/j.pharep.2014.10.010. Epub 2014 Oct 30.

8. Cohen PA. Vinpocetine: An Unapproved Drug Sold as a Dietary Supplement.

Mayo Clin Proc. 2015 0ct;90(10):1455. doi: 10.1016/j.mayocp.2015.07.008

9. Torshin IY. The study of the solvability of the genome annotation problem on sets

of elementary motifs. Patt Rec Image Analysis. 2011;21(4):652-62.

10. 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. Patt Rec Image Analysis. 2014;24(1):11-23.

11. Torshin IY, Rudakov KV.

On the application of the combinatorial theory of solvability to the analysis of chemographs: Part 2. Local completeness of invariants of chemographs in view of the combinatorial theory of solvability. Patt Rec Image Analysis. 2014;24(2):196-208.

12. Wishart DS, Tzur D, Knox C, Eisner R. HMDB: the Human Metabolome Database. Nucleic Acids Res. 2007 Jan;35(Database issue):D521-6. doi: 10.1093/nar/gkl923

13. Mering C, Jensen L, Snel B, et al. STRING: known and predicted protein-protein associations, integrated and transferred across organisms. Nucleic Acids Res. 2005 Jan 1;33(Database issue):D433-7.

doi: 10.1093/nar/gki005

14. Torshin IYu, Rudakov KV.

On the Procedures of Generation of Numerical Features over Partitions of Sets of Objects

in the Problem of Predicting Numerical Target Variables. Patt Rec Image Analysis. 2019;29(4):654-67. doi: 10.1134/S1054661819040175

15. Torshin IYu (ed. Gromova OA). Sensing the change from molecular genetics to personalized medicine. NY, USA: Nova Biomedical Books; 2009, In «Bioinformatics in the Post-Genomic Era» series, ISBN 1-60692-217-0.

16. Bai D, Ueno L, Vogt PK. Akt-mediated regulation of NFkappaB and the essentialness of NFkappaB for the oncogenicity of PI3K and Akt. Int J Cancer. 2009 Dec 15;125(12):2863-70. doi: 10.1002/ijc.24748

17. Shimada T, Watanabe J, Kawajiri K, et al. Catalytic properties of polymorphic human cytochrome P450 1B1 variants. Carcinogenesis. 1999 Aug;20(8):1607-13.

doi: 10.1093/carcin/20.8.1607

18. Bernardini G, Hedrick J, Sozzani S, et al. Identification of the CC chemokines TARC and macrophage inflammatory protein-1 beta as novel functional ligands for the CCR8 receptor. Eur J Immunol. 1998 Feb;28(2):582-8.

doi: 10.1002/(SICI)1521-

4141(199802)28:02<582::AID-

IMMU582>3.0.C0;2-A

19. Costet P, Lalanne F, Gerbod-Giannone MC, et al. Retinoic acid receptor-mediated induction of ABCA1

in macrophages. Mol Cell Biol. 2003

Nov;23(21):7756-66.

doi: 10.1128/mcb.23.21.7756-7766.2003

20. Stapels M, Piper C, Yang T, et al. Polycomb group proteins as epigenetic mediators of neuroprotection in ischemic tolerance. Sci Signal. 2010 Mar 2;3(111):ra15.

doi: 10.1126/scisignal.2000502

21. Liu DZ, Sharp FR, Van KC, et al. Inhibition of SRC family kinases protects hippocampal neurons and improves cognitive function after traumatic brain injury.

JNeurotrauma. 2014 Jul 15;31(14):1268-76. doi: 10.1089/neu.2013.3250

22. Dai JM, Wang ZY, Sun DC, et al. SIRT1 interacts with p73 and suppresses p73-dependent transcriptional activity. J Cell Physiol. 2007 Jan;210(1):161-6. '

doi: 10.1002/jcp.20831

Поступила/отрецензирована/принята к печати

Received/Reviewed/Accepted

9.12.2020/27.01.2021/7.02.2021

Заявление о конфликте интересов/Conflict of Interest Statement

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 20-12-00175) ИГХТУ. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов отсутствует. 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.

This work was supported by a grant from the Russian Science Foundation (project No. 20-12-00175) ISUCT The investigation has not been sponsored. There are no conflicts of interest. The authors are solely responsible for submitting the final version of the manuscript for publication. All the authors have participated in developing the concept of the article and in writing the manuscript. The final version of the manuscript has been approved by all the authors.

Торшин И.Ю. https://orcid.org/0000-0002-2659-7998 Громова О.А. https://orcid.org/0000-0002-7663-710X Майорова Л.А. https://orcid.org/0000-0003-3172-5621, Гришина Т.Р. https://orcid.org/0000-0002-1665-1188 Федотова Л.Э. https://orcid.org/0000-0002-0778-1562 Громов А.Н. https://orcid.org/0000-0001-7507-191X Сардарян И.С. https://orcid.org/0000-0002-1528-411X

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.