(Ангиотензин, RAS, ангиотензина IV, Nle¹-Ang IV, Dihexa, память, деменция, синаптогенез, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, BDNF, AngIV/AT_4, HGF/cMet, нейрохакинг)

Ангиотензин является гормоном олигопептидного строения и входит в состав ренин-ангиотензиновой-альдостероновой системы (RAS). Образуется из препротеина ангиотензиногена. Ангиотензины синтезируются в тканях и органах. Наиболее изученными функциями данных пептидов является регуляция состояния сердечно-сосудистой системы, водно-солевого обмена и артериального давления. Ангиотензин не проявляет особой активности при запуске гипоксического механизма, но при всём при этом может вызывать ряд компенсаторно-приспособительных реакций при гипоксии, что было показано на крысах [1]. За последние полтора десятилетия появление множества результатов доклинических и клинических исследований показало, что система RAS, которая очень важна для регуляции артериального давления и сердечно-сосудистых заболеваний, требует тщательного рассмотрения в патогенезе болезни Альцгеймера, которая представляет собой наиболее распространенную форму деменции с характерными невропатологическими признаками. В настоящее время обнаружено, что многочисленные компоненты RAS изменяются при болезни Альцгеймера, так что многофункциональный и мощный вазоконстрикторный ангиотензин II и аналогично действующий ангиотензин III значительно изменяются за счет других сигнальных пептидов RAS, которые, как считается, способствуют нейрональной и когнитивной функции. В совокупности эти изменения могут вносить вклад во многие нейропатологические признаки болезни Альцгеймера, а также в наблюдаемые прогрессирующие нарушения когнитивной функции. [2]

RAS связана с синтезом вазоконстрикторного ангиотензина II I-ангиотензинпревращающим ферментом (ACE) и, возможно, ангиотензином III и ангиотензином IV последовательным действием аминопептидаз-A и -N на ангиотензин II и ангиотензин III, соответственно. В результате, передача сигналов через рецептор ангиотензина II типа I (AT1R). Считается, что передача сигналов через AT1R является основным сигнальным процессом в RAS, который повышает кровяное давление. Напротив, стимуляция рецептора ангиотензина II типа 2 (AT2R) ангиотензином II служит для противодействия эффектам AT1R. Действие лекарств, обычно используемых для лечения гипертонии, направлено на уменьшение образования ангиотензина II, тогда как антагонисты рецептора ангиотензина служат для ингибирования связывания ангиотензина II с AT1R и вместо этого способствуют стимуляции вазодилататорной индукции AT2R ангиотензином II. «Регуляторный RAS» играет ту же роль, что и AT2R в снижении артериального давления, однако это достигается за счет влияния II-ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) на ангиотензин II с образованием ангиотензина 1-7, который также может связывать AT2R или свой собственный рецептор Mas (MasR), снижая кровяное давление. Примечательными, но, возможно, менее известными функциями RAS являются воздействия на нейронные сигнальные пути, которые могут способствовать обучению и памяти. Последнее связано с различными пептидами, связывающимися с рецептором IRAP (или рецептором ангиотензина II типа IV (AT4R)), AT1R и MasR, соответственно [2].

Механизм образования данных пептидов основан на последовательном отщеплении концевых аминокислотных последовательностей протеина. Так, ангиотензин I образуется путём ферментативного отщепления N-концевого сегмента ангиотензиногена Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu, а ангиотензин II — С-концевого пептида, формируя при этом октапептид Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe [3]. Далее, под действием аминопептидаз, также идёт отщепление аминокислот с N-конца, в результате чего ангиотензин II превращается в ангиотензин III (Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe), который схож с ним по активности, но концентрация его обычно в 4 раза меньше. И, наконец, гексапептид ангиотензин IV (Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe), образуется по аналогичному механизму.

Наглядно, это может быть представлено следующей схемой:

Ангиотензин + ренин →Ангиотензин I

Ангиотензин I + Ангиотензинпревращающий фермент → Ангиотензин II

Ангиотензин II + Аминопептидаза А → Ангиотензин III

Ангиотензин III + Аминопептидаза N → Ангиотензин IV

Долгое время ангиотензин IV исследовали в качестве прокогнитивного, т.е., улучшающего память и агента для терапии деменции на животных моделях (дозировка на мышах 0,47 мг/кг, подкожно, улучшает когнитивные функции; в дозе 5 мкг/кг уменьшает последствия алкоголизации) [4, 5]. Изучение мозгового кровотока на людях, которые получали ангиотензин IV, показало его улучшение [6], Однако восприимчивость к метаболическому разрушению, обусловленная его физико-химическими свойствами, ограничивала его применение. Важно отметить, что эндогенные нейропептиды обычно разлагаются ферментом аминопептидазной группы IRAP. В работе 2013 года [7] показано, что, произведя химическую модификацию трёх N-концевых аминокислот (Nle-Tyr-Ile), удалось значительно уменьшить метаболическую деградацию, а при последующих модификациях N- и C-концов – значительно увеличить гидрофобность за счет снижения количества образуемых молекулой водородных связей. Так, был получен метаболически стабилизированный аналог ангиотензина IV – препарат Dihexa.

Препарат Dihexa (PNB-0408) представляет собой амид N-гексаноил-Tyr-Ile-(6-аминогексановой)кислоты),

т.е., является производным дипептида с повышенной липофильностью, которая обусловлена введением в структуру длинноцепочечных углеводородных фрагментов, и стабильностью. Его период полураспада составляет 335.5±9.5 минут, что почти в 300 раз больше такового для ближайшего производного ангиотензина IV – Nle¹-Ang IV (Nle-Tyr-Ile-His-Pro-Phe) [7]. Кроме того, Dihexa обладает высокой проницаемостью через гематоэнцефалический барьер, что позволяет создавать высокие концентрации препарата в тканях мозга.

Исследования, проводимые на пожилых крысах, доказывают то, что данный аналог в дозировках 10 мг/кг (внутривенно) и 20 мг/кг (внутрибрюшинно) проявляет отличную антидеменционную активность, то есть обладает потенциалом применения при лечении болезни Альцгеймера, расширяя синаптические связи.

Как отмечено выше, препарат был получен непосредственно из ангиотензина IV. Разработкой c 1992 года занимались учёные из Университета штата Вашингтон (WSU), США под руководством проф. Дж. Райта (John W. Wright). Аналог представляет из себя небольшой пептид, проявляющий удивительные по своей сущности качества. Dihexa создавался как средство для улучшения некоторых когнитивных функций, связанных непосредственно с травмами головного мозга и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Dihexa также демонстрирует перспективы в преодолении дисфункции памяти и моторики путем увеличения синаптической связности посредством формирования новых функциональных синапсов [8]. Достигалось это за счёт усиления синаптогенеза – формирования новых связей между нейронами в нервной системе. Было также доказано, что нейротрофическая активность данного аналога на семь порядков превышает активность нейротрофического фактора мозга (BDNF) – белка, стимулирующего и поддерживающего развитие нейронов, особенно в головном мозге, а именно, в гиппокампе, коре и в переднем мозге – областях, отвечающих за обучение и память [7]. Кроме того, в тех же исследованиях доказывается, что препарат и его аналоги могут найти себе применение в лечениях заболеваний, где возможна потеря или нарушение нейрональных связей.

Помимо потенциального лечения заболеваний головного мозга, Dihexa в дозировке 2 мг/кг способствует увеличению умственной выносливости и улучшает память, что показано в испытаниях in vivo на крысах [9]. Также препарат благотворно действует на сердечно-сосудистую систему [10].

Dihexa является первым препаратом в своём классе, которое проявляет высокую активность при употреблении перорально. Проникая через гематоэнцефалический барьер, Dihexa способствует консолидации и восстановлению памяти [11]. Dihexa  непосредственно связывается с HGF и усиливает его способность активировать свой рецептор, c-Met [9]. Препарат является сильным индуктором нейрогенеза и изучается для потенциального лечения болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона [8, 10, 11]. Улучшение когнитивных функций продемонстрировано на крысах со скополамин-индуцированной амнезией при введении Dihexa 1,25 или 2,0 мг/кг [7]. В дозе 2,0 мг/кг показатели памяти животных практически полностью возвращались к таковым у крыс без индуцированной амнезии, тогда как 1,25 мг/кг улучшала память примерно на 50%. Dihexa (по 0,5 мг/кг через день) значительно снижала симптомы на крысиной модели болезни Паркинсона [8].

Исследователи представили доказательства того, что система рецепторов AngIV/AT₄ мозга является согласованной с системой фактора роста гепатоцитов мозга (HGF)/системой рецептора cMet.

HGF был идентифицирован в 1991 году. Основная его задача – регулирование процессов дифференциации и деления клеток печени, а также её формирование у плода во время беременности. Испытания, проводимые на животных, а именно введение рекомбинантного HGF после резекции 70% печени улучшало регенерацию тканей, увеличивался уровень производимых для печени специфических белков. HGF оказывает стимулирующее влияние на функции гепатоцитов [12]. На многочисленных экспериментальных моделях показан противовоспалительный эффект HGF на различные ткани. HGF подавляет воспалительную реакцию за счёт переориентации патофизиологических процессов, вовлечённых в воспалительный ответ. Механизм основан на подавлении системы NFκB и, как следствие, нарушении выработки NFκB зависимых медиаторов воспаления [13]. Известно, что HGF воздействует на эпителий и эндотелий органов, снижая местное воспаление, коагуляцию и гибель клеток, стимулируя регенерацию тканей [14-16]. Также HGF in vivo значительно снижал продукцию медиатора воспаления [17].

Кроме того, HGF и c-Met экспрессируются нейронами в нескольких структурах головного мозга, включая неокортекс и гиппокамп, и появляются в высоких плотностях в возбуждающих синапсах в гиппокампе. Активация рецептора сMet с помощью HGF способствует разрастанию нейритов и дендритному разветвлению [8]. Предполагается, что аналоги AngIV, такие как Nle1-AngIV и Dihexa, связывают и активируют HGF-рецептор лучше, чем сам HGF, путем образования активного гетеродимера HGF-Dihexa и препятствуя димеризации HGF-HGF [9], что дает резкое повышение эффективности препарата. Открытие взаимосвязи систем рецепторов AngIV/AT₄ с HGF/cMet, позволило добиться того, что препарат Dihexa способен устранять дисфункции памяти путем увеличения синаптической связности посредством формирования новых функциональных нейронных связей, что крайне важно в случае нейродегенеративных заболеваний.

В последние годы все большую популярность набирает явление под названием «нейрохакинг». Под этим понятием подразумевается применение как фармакологических, так и нефармакологических элементов или различного рода практик, которые в той или иной мере воздействуют на мозг и ЦНС, улучшая при этом когнитивные способности. Основной целью нейрохакерства является оптимальное психическое здоровье, а также восстановление повреждений, симуляцию реальности, предотвращение заболеваний и увеличение интеллектуальных способностей. Нейрохакеры использует информацию и технологии из областей эпигенетики, био/нейробиоконтроля, психофармакологии, биологической психологии и функционального анализа, но многие практики также используют физические упражнения, рекомендации по питанию, витамины и добавки, медитацию и/или самогипноз.

Неудивительно, что, несмотря на отсутствие клинических испытаний на людях, нейрохакеры заинтересовались препаратом Dihexa. «Добровольцы» вводили данный пептид в виде раствора в диметилсульфоксиде (ДМСО) путем аппликаций последнего на кожу (в силу своей гидрофобности, препарат плохо растворим в воде). Один из испытателей приготовил раствор с концентрацией 16.667 мг/мл Dihexa, растворив 500 мг препарата в 30 мл ДМСО, ориентируясь на расчетную разовую дозировку, составляющую 15 мг, и наносил по 0,5 мл раствора местно на предплечья, через день. Такой объем полностью поглощался примерно за 30 минут. Среди эффектов, которые ощутил данный индивидуум, были зуд в месте нанесения (скорее всего, связанный с раздражающим действием ДМСО). В целом, отзыв о применении препарата положительный (стимулирует творчество, социальное общение и критическое мышление), однако стоить отметить, что автор отзыва принимал параллельно и другие средства. С отзывами и рассуждениями нейрохакеров можно подробно ознакомиться на ресурсе www.reddit.com/r/Nootropics/.

Из приведенной выше информации видно, что Dihexa является очень перспективным препаратом для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями, а также для улучшения когнитивных функций. В связи с этим, данный препарат требует дальнейших тщательнейших исследований на животных и, в будущем, на людях.

Дополнительно:

Новый нейропротектор. FGL пептид

Агонисты рецепторов эритропоэтина не влияющие на эритропоэз

1. McMurtry, I.F., Angiotensin is not required for hypoxic constriction in salt solution-perfused rat lungs. Journal of Applied Physiology, 1984. 56(2): p. 375-380. DOI: 10.1152/jappl.1984.56.2.375.
2. Kehoe, P.G., The coming of age of the angiotensin hypothesis in Alzheimer’s disease: progress toward disease prevention and treatment? Journal of Alzheimer’s Disease, 2018. 62(3): p. 1443-1466.
3. Ng, K.K.F., Vane, J.R., Conversion of Angiotensin I to Angiotensin II. Nature, 1967. 216(5117): p. 762-766. DOI: 10.1038/216762a0.
4. Gard, P.R., Cognitive-enhancing effects of angiotensin IV. BMC Neuroscience, 2008. 9(2): p. S15. DOI: 10.1186/1471-2202-9-S2-S15.
5. Paris, J.J., Eans, S.O., Mizrachi, E., Reilley, K.J., Ganno, M.L., McLaughlin, J.P., Central administration of angiotensin IV rapidly enhances novel object recognition among mice. Neuropharmacology, 2013. 70: p. 247-253. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2013.01.025.
6. Bornstein, N.M., Гипертензия при остром ишемическом инсульте. Международный неврологический журнал, 2007. 2 (12): p. 111-112.
7. McCoy, A.T., Benoist, C.C., Wright, J.W., Kawas, L.H., Bule-Ghogare, J.M., Zhu, M., Appleyard, S.M., Wayman, G.A., Harding, J.W., Evaluation of metabolically stabilized angiotensin IV analogs as procognitive/antidementia agents. J Pharmacol Exp Ther, 2013. 344(1): p. 141-154. DOI: 10.1124/jpet.112.199497.
8. Wright, J.W., Kawas, L.H., Harding, J.W., The development of small molecule angiotensin IV analogs to treat Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Progress in Neurobiology, 2015. 125: p. 26-46. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2014.11.004.
9. Benoist, C.C., Kawas, L.H., Zhu, M., Tyson, K.A., Stillmaker, L., Appleyard, S.M., Wright, J.W., Wayman, G.A., Harding, J.W., The procognitive and synaptogenic effects of angiotensin IV-derived peptides are dependent on activation of the hepatocyte growth factor/c-met system. J Pharmacol Exp Ther, 2014. 351(2): p. 390-402. DOI: 10.1124/jpet.114.218735.
10. Wright, J.W., Kawas, L.H., Harding, J.W., A Role for the Brain RAS in Alzheimer’s and Parkinson’s Diseases. Front Endocrinol (Lausanne), 2013. 4: p. 158-158. DOI: 10.3389/fendo.2013.00158.
11. Wright, J.W., Harding, J.W., The brain hepatocyte growth factor/c-Met receptor system: a new target for the treatment of Alzheimer’s disease. Journal of Alzheimer’s Disease, 2015. 45(4): p. 985-1000.
12. Ishii, T., Sato, M., Sudo, K., Suzuki, M., Nakai, H., Hishida, T., Niwa, T., Umezu, K., Yuasat, S., Hepatocyte Growth Factor Stimulates Liver Regeneration and Elevates Blood Protein Level in Normal and Partially Hepatectomized Rats. The Journal of Biochemistry, 1995. 117(5): p. 1105-1112.
13. Gong, R., Multi-target anti-inflammatory action of hepatocyte growth factor. Curr Opin Investig Drugs, 2008. 9(11): p. 1163-1170.
14. Bendinelli, P., Matteucci, E., Dogliotti, G., Corsi, M.M., Banfi, G., Maroni, P., Desiderio, M.A., Molecular basis of anti-inflammatory action of platelet-rich plasma on human chondrocytes: Mechanisms of NF-κB inhibition via HGF. Journal of Cellular Physiology, 2010. 225(3): p. 757-766. DOI: 10.1002/jcp.22274.
15. Gong, R., Rifai, A., Ge, Y., Chen, S., Dworkin, L.D., Hepatocyte Growth Factor Suppresses Proinflammatory NFκB Activation through GSK3β Inactivation in Renal Tubular Epithelial Cells. The Journal of Biological Chemistry, 2008. 283(12): p. 7401-7410. DOI: 10.1074/jbc.M710396200.
16. Mizuno, S., Nakamura, T., Improvement of Sepsis by Hepatocyte Growth Factor, an Anti-Inflammatory Regulator: Emerging Insights and Therapeutic Potential. Gastroenterology Research and Practice, 2012. 2012: p. 13. DOI: 10.1155/2012/909350.
17. Shimizu, K., Taniyama, Y., Sanada, F., Azuma, J., Iwabayashi, M., Iekushi, K., Rakugi, H., Morishita, R., Hepatocyte Growth Factor Inhibits Lipopolysaccharide-Induced Oxidative Stress via Epithelial Growth Factor Receptor Degradation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 2012. 32(11): p. 2687-2693. DOI: 10.1161/ATVBAHA.112.300041.