Научная статья на тему 'Перспективы применения пептидных биорегуляторов для увеличения ресурса жизнедеятельности организма'

Перспективы применения пептидных биорегуляторов для увеличения ресурса жизнедеятельности организма Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
2095
220
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЕПТИДНЫЕ БИОРЕГУЛЯТОРЫ / PEPTIDE BIOREGULATORS / РЕСУРС ОРГАНИЗМА / VITAL RESOURCE / ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ / LONGEVITY / СТАРЕНИЕ / AGEING / INCREASE OF LIFE SPAN

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Хавинсон В.Х.

Пептидные биорегуляторы увеличивают продолжительность жизни, снижают риск развития опухолей, эффективны при лечении социально значимых заболеваний головного мозга, сетчатки, иммунной системы и др. В работе рассматриваются молекулярно-клеточные механизмы действия пептидных биорегуляторов, свидетельствующие об их тканеи геноспецифичности, высокой эффективности клинического применения и отсутствии побочных эффектов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Хавинсон В.Х.

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

PERSPECTIVES OF APPLICATION PEPTIDE BIOREGGLATORS FOR RESOGRСE VITAL FUNCTION INCREASE

Peptide bioregulators increase length of live recourse, decrease risk of oncogenesis, have high effect for treatment of social-significant diseases (brain, retina, immune system et al). Molecular and cellular mechanisms of peptide bioregulators activity were investigated. These data evidenced peptides' tissueand gene-specific activity, high clinical effect and absence of side-effects.

Текст научной работы на тему «Перспективы применения пептидных биорегуляторов для увеличения ресурса жизнедеятельности организма»

Materials of conference

УДК 612.013.7:615.27

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕПТИДНЫХ БИОРЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА

В. Х. Хавинсон

Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН; Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии, Санкт-Петербург, Россия

PERSPECTIVES OF APPLICATION PEPTIDE BIOREGULATORS FOR RESOGRСE VITAL FUNCTION INCREASE

V. Kh. Khavinson

Pavlov Institute of Physiology Russian Academy of Sciences; Saint-Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology, St. Petersburg, Russia

© В. Х. Хавинсон, 2013 г.

Пептидные биорегуляторы увеличивают продолжительность жизни, снижают риск развития опухолей, эффективны при лечении социально значимых заболеваний головного мозга, сетчатки, иммунной системы и др. В работе рассматриваются молекулярно-клеточные механизмы действия пептидных биорегуляторов, свидетельствующие об их ткане- и геноспецифичности, высокой эффективности клинического применения и отсутствии побочных эффектов.

Ключевые слова: пептидные биорегуляторы, ресурс организма, продолжительность жизни, старение. Peptide bioregulators increase length of live recourse, decrease risk of oncogenesis, have high effect for treatment of social-significant diseases (brain, retina, immune system et al). Molecular and cellular mechanisms of peptide bioregulators activity were investigated. These data evidenced peptides' tissue- and gene-specific activity, high clinical effect and absence of side-effects.

Keywords: peptide bioregulators, vital resource, longevity, increase of life span, ageing.

Популяционное старение является глобальной тенденцией в современном мире. Численность пожилых людей во всех странах мира стремительно возрастает, что обусловливает необходимость разработки новых подходов в геронтологии и гериатрии. Одной из перспективных геропротекторных групп являются пептидные биорегуляторы, разработанные и исследуемые в течение 35 лет в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии для увеличения ресурса жизнедеятельности организма.

Пептидергическая регуляция функций различных органов и систем является центральным звеном, обеспечивающим поддержание гомеоста-за в организме. Механизм действия пептидов, разработанных в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии, включает в себя каскад процессов, реализуемых последовательно на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях организации живой материи [1].

1. Пептиды, проникающие в клетку: молекулярные механизмы взаимодействия с ДНК

Гидрофильные короткие пептиды могут связываться с гидрофильными группами фосфоли-пидов на внешней стороне цитоплазматической

мембраны, группироваться и входить в клетку, используя механизм, близкий к пиноцитозу. Далее пептиды с помощью системы микрофиламентов цитоскелета или белков-переносчиков могут транспортироваться к ядру клетки. Внутренний диаметр нуклеопор составляет 42 нм, а внешний — 50 нм. Следовательно, они проницаемы для диффундирующих молекул с молекулярной массой до 5 кДа. При этом размеры пептидов, например вилона (Lys-Glu) и эпиталона (Ala-Glu-Asp-Gly), составляют около 1,3-1,4 нм в длину и около 0,61 нм в ширину, их молекулярные массы равны 0,27 и 0,38 кДа соответственно. Таким образом, пептиды Lys-Glu и Ala-Glu-Asp-Gly по своим стериче-ским характеристикам способны проникать в ядро и через нуклеопоры. Также экспериментально установлено, что FITC-меченные пептиды Ala-Glu-Asp-Gly, Glu-Asp-Arg и Lys-Glu-Asp-Gly действительно проникают в цитоплазму, ядро и ядрышко клеток HeLa [2]. С помощью микрочиповой технологии установлено, что пептиды Lys-Glu и Ala-Glu-Asp-Gly регулируют экспрессию генов, функционально относящихся к различным клеточным системам [3]. Следовательно, они обладают селективным действием по отношению к сай-

Материалы конференции

там связывания на промоторных участках генов. Предполагается, что аминокислотные остатки пептидов образуют сеть водородных связей с функциональными группами в большой канавке двойной спирали ДНК. По своим свойствам пептиды, синтезированные в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии, можно отнести к группе коротких, проникающих в клетку пептидов (cell penetrating peptides, CPPs), участвующих в активации пролиферации и диффе-ренцировки клеток, осуществляемой факторами транскрипции и открытых около 20 лет назад.

Механизм проникновения пептидов в клетку и их взаимодействие с ДНК позволяет на молекулярном и генетическом уровне объяснить широкий спектр биологических эффектов данных пептидов и одновременно указывает на их ткане-и геноспецифичность [4-6], так как при моделировании взаимодействия пептид-ДНК установлено, что в зависимости от структуры пептида он способен связываться с промоторными зонами различных генов.

2. Влияние пептидов на дифференцировку клеток

Ряд иммуномодулирующих пептидов стимулирует дифференцировку CD34+ стволовых клеток человека в CD14+-клетки (миелоциты), CD3+-клетки (предшественники Т-лимфоцитов), CD4+-клетки (Т-хелперы) и CD8+-клетки (цитотоксические Т-лимфоциты). Таким образом, короткие пептиды способствуют поэтапной дифференцировке клеток лимфоидного ряда, стимулируя переход стволовых форм в малодифференцированные, которые, в свою очередь, под влиянием пептидов переходят в следующую стадию дифференциров-ки — зрелые клетки. В клетках поджелудочной железы мишенями воздействия пептида Lys-Glu-Asp-Trp-NH2 являются факторы транскрипции Rtfla, Rpbjl, Pdxl, Pax6, Foxa2, NKx2.2, Pax4, обеспечивающие дифференцировку в ацинарные, глюкагон-, инсулин- и соматостатинпродуцирую-щие клетки. В сетчатке пептиды Lys(H-Glu-OH) и Ala-Glu-Asp-Gly индуцируют синтез транскрипционных факторов Brn3, Marth5, Chx10, Vsxl, Pax6, Mathl, Proxl, TTR, обеспечивающих дифференцировку ганглионарных, биполярных,

горизонтальных, амакринных клеток и пигментного эпителия.

В культуре полипотентных клеток Хепори laevis была выявлена дифференцировка их в различные ткани в зависимости от структуры воздействующего пептида. Пептид Ala-Glu-Asp-Gly стимулировал появление нервной ткани, пептид Lys-Glu-Asp-Pro — эпидермиса, мезенхимы и сомитов, пептид Lys(Н-Glu-OH) — сетчатки [5].

3. Клиническая эффективность пептидов

35-летний опыт исследования показал высокую эффективность пептидных препаратов не только в моделях на животных, но и у людей различного возраста. Ежегодное курсовое применение пептидных препаратов эпиталамина и тималина приводило к достоверному снижению смертности пациентов в течение периода наблюдения (6-15 лет), что связано с улучшением функций иммунной, эндокринной, сердечно-сосудистой систем, мозга, повышением плотности костной ткани [6].

Применение эпиталона и эпиталамина у пациентов приводило к восстановлению уровня секреции мелатонина, значительному повышению анти-оксидантной активности, устойчивости организма к стрессорным воздействиям, оказывало нормализующее действие на углеводный обмен [1]. Применение пептидных препаратов (тималин, тимо-ген, вилон, эпиталон) эффективно при лучевой и химиотерапии у онкологических больных, острых и хронических инфекционно-воспалительных заболеваниях, угнетении процессов регенерации в посттравматическом периоде [1, 7]. Пептидный препарат «Кортексин» улучшает процессы памяти, стимулирует репаративные процессы в головном мозге, ускоряет восстановление его функций после стрес-сорных воздействий. Пептидный препарат «Рети-наламин», выделенный из сетчатки глаза животных, оказался эффективным у больных при различных дегенеративных заболеваниях сетчатки (диабетическая ретинопатия, инволюционная дистрофия, пигментная дегенерация сетчатки) [1].

Таким образом, в основе увеличения ресурса жизнедеятельности организма с помощью пептидных биорегуляторов лежат молекулярно-клеточ-ные механизмы, обусловливающие их тканеспе-цифичность и высокую эффективность.

Литература

1. Anisimov V. N., Khavinson V. Kh. Peptide bioregulation of aging: results and prospects // Biogerontology. — 2010. — Vol. 11. — P. 139-149.

2. Khavinson V. Kh., Fedoreeva L. I., Vanyushin B. F. Short Peptides Modulate the Effect of Endonucleases of Wheat Seedling // Doklady Biochemistry and Biophysics. — 2011. — Vol. 437. — P. 64-67.

Materials of conference

3. Khavinson V. Kh., Malinin V. V. Gerontological aspects of genome peptide regulation. — Karger AG, Basel. 2005. — 104 p.

4. Khavinson V. Kh., Linkova N. S., Trofimov A. V., Polyakova V. O., Sevostyanova N. N., Kvetnoy I. M. Morphofunctional Fundamentals for Peptide Regulation of Aging // Biology Bulletin Reviews. — 2011. — Vol. 1. — № 4. — P. 389-393.

5. Khavinson V. Kh., Malinin V. V., Trofimova S. V., Zemchikhina V. N. Inductive Activity of Retinal Peptides // Bull. Exp. Biol. (Rus). — 2002. — Vol. 134. — № 5. — P. 482-484.

6. Korkushko O. V., Khavinson V. Kh., Shatilo V. B., Antonyk-Sheglova I. A. Peptide Geroprotector from the Pituitary Gland Inhibits Rapid Aging of Elderly People: Results of 15-Year Follow-Up. // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. — 2011. — Vol. 151. — № 3. — Р. 366-369.

7. Anisimov V. N., Khavinson V. Kh., Alimova I. N., Provintsiali M., Manchini R., Francheski K. Epithalon Inhibits Tumor Growth and Expression of HER-2/neu Oncogene in Breast Tumors in Transgenic Mice Characterized by Accelerated Aging // Bull. Exp. Biol. (Rus.). — 2002. — Vol. 133. — № 2. — P. 167-170.

Контактная информация:

197110, Санкт-Петербург, пр. Динамо, д. 3. Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии; khavinson@gerontology.ru, Хавинсон Владимир Хацкелевич; раб. тел.: (812)-230-00-49

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.