Введение

Семейство пептидных гормонов роста (GH), обладающих широкими цитопротекторными, т.е., защищающими клетки, свойствами было обнаружено американским эндокринологом Сирилом Бауэрсом. GHRP-6 (His-DTrp-Ala-Trp-DPhe-Lys-NH2) – первый синтетический пептид, который in vitro и in vivo вызывал дозозависимое высвобождение GH. Позже были синтезированы и изучены путем клинических исследований гептапептид GHRP-1 и два других гексапептида – GHRP-2 и гексарелин. Члены семейства GH-высвобождающих пептидов (GHRP) различаются по их способности предотвращать гибель клеток и вызывать восстановление критических функций сердца при ишемии или реперфузии. Так начало формироваться новое поколение перспективных кардиопротекторов, связывающих эндокринологию и кардиологию. Взаимосвязь GH с инсулиноподобным фактором роста-1 (IGF-1) и ее тонкие изменения при таких заболеваниях, как дилатационная кардиомиопатия и дисфункции левого желудочка (ДЛЖ), может лежать в основе потенциального применения GHRP для облегчения патологических состояний сердца. Однако ранее исследователи не предполагали, что GHRP-опосредованные кардиотропные и цитопротективные эффекты превосходят те, которые проявляются при введении GH в организм, и что GHRP оказывают свое фармакологическое действия через GH-независимые пути, которые, очевидно, представляют собой еще один поворотный момент в истории разработки кардиопротекторов.

Достигнутые успехи и опыт, накопленный за годы работы с этими синтетическими GHRP, постепенно привели к открытию грелина, 28-аминокислотного гормона с GH-высвобождающим действием, секретируемого клетками желудка, со стимулирующими аппетит, кардио- и цитопротекторными эффектами. GHRP-6 – пептид с небольшим молекулярным весом, эффективный при пероральном приеме, стабильный и относительно недорогой. Внутривенное введение GHRP-6 оказалось безопасным во время клинический испытаний на здоровых добровольцах. Доказательство отсутствия фармакологического взаимодействия in vivo между пептидом и известным сердечно-сосудистым препаратом метопрололом также имеет значение для фармакологического позиционирования GHRP-6. В течение многих лет GHRP-6 был платформой для экспериментальной работы; ученые обращают особое внимание на разработку гексарелина и GHRP-2. Цель данного обзора –предложить краткую информацию в исторической перспективе о наиболее важных достижениях фармакологии по применению синтетических GHRP (GHRP-6, GHRP-2 и гексарелин). Все эти агенты способствовали открытию новых функций и механизмов, связанных с выживанием, старением и смертью клеток. Обзор основан на информации из электронных базах данных PubMed/MEDLINE с 1980 года, включая оригинальные исследовательские и обзорные статьи.

Изменение положения GHRP в фармакологии

Несмотря на мощную и воспроизводимую активность GHRP по высвобождению GH, их клиническое использование в качестве перорально активных стимуляторов роста и анаболических противовозрастных препаратов еще предстоит подтвердить. Энтузиазм ранних лет по отношению к GHRP как альтернативы заместительной терапии GH снизился после их открытия. Тем не менее, образование рецепторов GHRP различными клетками, возможно, способствовало усилению применения этих пептидов в сердечно-сосудистом аспекте. Специфическое связывание меченного ¹²⁵I-Tyr-Ala-гексарелина наблюдалось в сердечно-сосудистой системе человека, причем самые высокие уровни связывания были обнаружены в желудочках, а также в предсердиях, аорте, коронарных и сонной артерии, эндокарде и полой вене. В других экспериментах на клетках сердца H9c2 было обнаружено связывание GHRP, специфичное для кардиомиоцитов, наряду с мощным подавлением гибели клеток. Первоначально был исследован рецептор, секретирующий гормон роста типа 1a (GHS—R1a), который был обнаружен в изолированных кардиомиоцитах человека, миокарде и образцы аорты. Недавно было показано, что GHSR1a является своего рода «рецептором с беспорядочными связями», вовлеченным во многие системы и модели поведения: вознаграждение, питание и память, что делает его привлекательной фармакологической мишенью. Спустя 18 лет, синтетический GHRP гексарелин был признан лигандом другого белка, CD36 – рецептор-ловушка, который экспрессируется в различных тканях, включая моноциты/макрофаги и эндотелиальную микрососудистую сеть. Было показано, что активация CD36 гексарелином в перфузированных (способ подведения и пропускания через сосудистую систему) сердцах повышает коронарное перфузионное давление в зависимости от дозы. Наоборот, этот эффект отсутствовал в сердцах мышей с выключенным геном CD36 и сердцах гипертонических крыс, генетически дефицитных по CD36. Таким образом, в настоящее время принято считать, что фармакологическое действие GHRP-6, GHRP-2 и гексарелина опосредуют два подтипа рецепторов сердца.

Доказательства кардиопротективного действия

После того, как Браунвальд предположил, что степень и тяжесть повреждения ткани не предопределены в начале ишемии и могут быть изменены с помощью терапевтических манипуляций, была оценена важность ограничения развития повреждений миокарда. Несколько лет назад группа экспертов Национального института здоровья (NIH, США) пришла к выводу, что кардиозащита находится на перепутье, поскольку подходы за последние 30 лет к выявлению кардиопротективной терапии оказались неутешительны. Это может быть связано с тем фактом, что вещества-кандидаты исследовали по отношению к единичному событию патогенного каскада множественных повреждений миокарда.

Ишемия/реперфузионное повреждение миокарда включает многочисленные молекулярные и биохимические механизмы, каждый из которых достаточно вреден для органа, механические характеристики которого зависят от стабильности ионной и электрической помп. Окислительный стресс, внутриклеточная кальциевая перегрузка, изменения pH, митохондриальная дисфункция, воспаление и избыточное выделение нейрогормонов являются частью интерактивного и самосохраняющегося каскада повреждения миокарда. Данные, полученные за годы экспериментального скрининга синтетических GHRP, позволяют предположить, что каждый член этого семейства пептидов способен одновременно противодействовать различным вредным воздействиям при ишемии миокарда. Экспериментальные исследования 1997 года доказали, что гексарелин может обратить вспять сердечную дисфункцию у животных с дефицитом GH. Результаты, полученные ex vivo и in vivo сходятся к тому, что гексарелин глобально улучшает функцию ЛЖ даже в постишемических сценариях. Эти эксперименты показали, что защитная активность в отношении секреции не зависит от какой-либо дальнейшей стимуляции, вызванной соматотропной функцией. В 1998 году ученые показали, что гексарелин предохраняет от постишемической дисфункции желудочков в сердцах старых самцов крыс. GHRP обеспечивали поразительную защиту сердца от временной остановки сердца при реперфузии, улучшали давление и объемы желудочков и снижали концентрацию CK в перфузате как ex vivo, так и in vivo. Также, они поддержали идею, что защита, обеспечиваемая пептидом, вероятно, обусловлена ​​прямым кардиотропным действием, которое оказалось намного более сильным, чем вызванное введением GH в параллельной контрольной группе. В 1999 году был принят протокол, позволяющий установить, оказывает ли гексарелин не-GH-опосредованное защитное действие на сердце. Исследователи показали, что гексарелин ослабляет повреждение при ишемии/реперфузии и предотвращает повышение конечного диастолического давления ЛЖ, коронарного перфузионного давления, реактивности коронарной сосудистой сети на ангиотензин II и высвобождение креатинкиназы у животных с удаленным гипофизом. Эти три эксперимента определили кардиозащитную способность GHRP. В 1999 году семи взрослым пациентам с дефицитом гормона роста и недостаточностью ЛЖ назначили гексарелин. Реакция GH на гексарелин оказалась незначительной. Кроме того, введение гексарелина увеличивало фракцию выброса левого желудочка без изменения уровня катехоламинов, среднего артериального давления или сердечного выброса. Впервые было показано, что острое введение гексарелина вызывает положительный эффект на изменение силы сокращения сердца у людей (инотропный эффект), и который не зависит от GH и опосредуется специфическими рецепторами миокарда на пептид, вызывающий секрецию GH. Последующее исследование, включавшее введение гексарелина здоровым добровольцам и пациентам с дефицитом GH и больным с тяжелой ишемической дилатационной кардиомиопатией подтвердили, что острое введение гексарелина оказывает GH-независимый положительный инотропный эффект, вероятно, опосредованный специфическими рецепторами миокарда GHRP. Эта же группа ученых впоследствии оценила влияние на работу сердца острого введения гексарелина (2,0 мкг/кг, в/в) на пациентах, перенесших шунтирование, по сравнению с пациентами, получающими GH-высвобождающий гормон, рекомбинантный человеческий гормон роста или плацебо. Исследование показало, что острое введение гексарелина улучшало работу сердца без какого-либо значительного изменения системного сосудистого сопротивления и вызывало снижение заклинивающего давления и, что важно, эти кардиотропные эффекты не были вызваны другими вмешательствами. Эти исследования на людях шли параллельно экспериментальному прогрессу фундаментальной науки, который продемонстрировал, что гексарелин усиливает пролиферацию кардиомиоцитов H9c2 в зависимости от дозы. Поскольку это были эксперименты in vitro, то они полностью исключали потенциальное вмешательство системы GH и четко указывали на прямое связывание GHRP с мембранами клеток сердца. Исследователи продемонстрировали, что 14 дней предварительной обработки с помощью GHRP-2, но не GH, селективно защищают изолированное сердце кролика от постишемической диастолической дисфункции и оглушения миокарда.

На хомяках с дилатационной кардиомиопатией и прогрессирующей дилатацией ЛЖ, с истончением стенки ЛЖ, систолической дисфункцией ЛЖ и снижением продолжительности жизни было показано, что GHRP-2 и GHRP-6 улучшали все нарушенные параметры желудочков и уменьшали прогрессирование болезни. Также  было изучено потенциальное влияние GHRP-6 на крысиной модели дилатационной кардиомиопатии/сердечной недостаточности, вызванной доксорубицином (DX). Одновременное введение GHRP-6 осуществляли для изучения его потенциального профилактического воздействия до остановки сердечной функции. В рамках длительного воздействия DX, одновременное введение GHRP-6 полностью предотвратило нарушение функции сердца. Этот эффект значительно увеличил выживаемость животных. Аналогичные результаты с функциональным восстановлением сердечной мышцы до физиологического уровня и ослаблением системных повреждений и, следовательно, снижением показателей смертности крыс, были получены в схеме терапевтического введения. В экспериментальной модели DX-индуцированного повреждения сердца GHRP-6 дополнительно ослаблял различные внесердечные повреждения, наблюдаемые в почечных канальцах, бронхоальвеолярных эпителиальных структурах и паренхиме печени. Эти данные были дополнительно подтверждены с использованием биомодели дилатационной кардиомиопатии на хомяках, где GHRP-2 с помощью антиоксидантного механизма уменьшал прогрессирование ремоделирования ЛЖ, дисфункцию и последующий фиброз миокарда. Вышеупомянутое улучшение миокардиального фиброзного процесса раскрывает дополнительный потенциал использования GHRP. Хроническое применение гексарелина у крыс со спонтанной гипертонией, в дополнение к уменьшению желудочковой гипертрофии, диастолической дисфункции и высокого кровяного давления, значительно снижало сердечный фиброз за счет уменьшения отложения интерстициального и периваскулярного коллагена миокарда и содержания гидроксипролина в миокарде. Обработка гексарелином увеличивала активность матриксной металлопротеиназы и уменьшала экспрессию мРНК тканевого ингибитора металлопротеиназы в миокарде. Потенциальная антифибротическая активность GHRP-6 была изучена на животных моделях цирроза печени и гипертрофических рубцов. Было обнаружено, что GHRP-6 снижает экспрессию TGF-β1 и фактора роста соединительной ткани (CTGF), приводя к резкому снижению накопления коллагена и других белков внеклеточного матрикса. Оригинальный отчет группы из Merck Research Laboratories от 2003 года впервые продемонстрировал, что хроническое лечение с GHRP-6 (21 день) предотвращает внезапную смерть на модели дилатационной кардиомиопатии у собак и острого инфаркта миокарда (ОИМ). Показатели смертности для групп, получавших плацебо или GH, составляли около 50%. Хотя авторы не уточняют механизм, лежащий в основе 100% выживаемости в группе, где применяли GHRP-6, предполагается усиление местной компенсаторной функции миокарда в неишемической зоне. Это может быть подтверждено, по крайней мере – частично, тем фактом, что кардиотропные эффекты, проявляемые GHRP-1, GHRP-2, GHRP-6 и гексарелином в кардиомиоцитах и ​​изолированных, денервированных, перфузированных сердцах, опосредованы повышением притока Ca²⁺ через электрически управляемый кальциевый канал, что транслируется в положительный инотропный ответ без хронотропного действия, т.е. изменения частоты ритмических сокращений. Более поздние данные подтверждают способность гексарелина и других пептидов, которые связывают и активируют GHS-R1a, контролировать потенциал сердечной деятельности и снижать гибель кардиомиоцитов. Наблюдался временный инотропный эффект, около 15 минут, как у здоровых, так и у перенесших инфаркт кроликов после однократного внутривенного болюсного введения GHRP-6 (400 мкг/кг). Эхокардиография показала увеличение фракции выброса левого желудочка и фракции укорочения на 15–20%. Более поздние исследования на изолированных мышиных сердцах, перенесших периоды ишемии и реперфузии, подтверждают, что предварительная или последующая обработки гексарелином предотвращала внутриклеточные нарушения в переносе Ca⁺². Другие исследования на миоцитах желудочка взрослых крыс подтвердили положительный инотропный ответ, вызванный гексарелином и другими пептидами, которые связывают GHS-R1a.

В 2005 году ученые исследовали модель ОИМ у свиней. GHRP-6 предохранил ишемический миокард от гибели на более чем 70% его площади, что сопровождалось усилением сигнальных путей выживания, уменьшением распространения активных форм кислорода, маркеров воспаления и сохранением антиоксидантной защиты. Эти антиоксидантные и противовоспалительные свойства были также проявлены GHRP-2 на мышах. Кроме того, в культивируемых клетках гладкой мускулатуры аорты GHRP-2 предотвращал образование пероксидов, подавлял рецептор IGF-1 и активацию гибели клеток. Гексарелин, действуя на CD36, увеличивает экспрессию множества генов, участвующих в мобилизации жирных кислот в адипоцитах, в направлении митохондриального окислительного фосфорилирования, и многие из этих активированных генов являются известными мишенями PPARγ. В соответствии с этим, электронная микроскопия обработанных гексарелином адипоцитов отражает высокоорганизованное образование крист, которое охватывает всю ширину митохондрий, с сопутствующим повышением активности цитохромоксидазы. Хотя этот каскад передачи сигналов и активации до тех пор не был описан для клеток миокарда, потенциальное существование этих фосфорилирующих и митохондриогенных механизмов в сердце и потенциальная амплификация с помощью лигандов GHRP могут, в конечном итоге, способствовать спасению миокарда во время критических периодов ишемии. В более свежем исследовании на модели инфаркта миокарда, направленном на изучение того, может ли лечение гексарелином компенсировать дефицит грелина у мышей, нокаутированных по грелину, было показано, что смертность в течение двух недель была значительно ниже в группах, получавших гексарелин (6,7%) и грелин (14,3%), чем в контрольной группе (50%). Кроме того, гексарелин был более эффективным, чем грелин. В экстракардиальных моделях атрофии поперечно-полосатых мышц GHRP-2 оказывал сильное миопротекторное действие, предположительно, через прямую агонистическую стимуляцию GHS-R1a. Таким образом, вероятно, что кардиопротективные эффекты GHRP в сценариях дилатационной кардиомиопатии могут быть каким-то образом опосредованы трофическим или анаболическим механизмами. Новый синтетический конъюгат GHRP-6-биотин в экспериментах на культивируемых миобластах показал индукцию экспрессии миогенных белков и уровня IGF-1. Практическое применение конъюгата GHRP-6-биотин может включать уменьшение саркопении и/или кахексии сердца.

Экстракардиальные цитопротекторные эффекты GHRP

Данные, содержащиеся в базе PubMed, свидетельствуют о том, что цитопротекторные эффекты синтетический пептидов GHRP гораздо менее изучены на клетках, находящихся вне сердечно-сосудистой системы. Тем не менее, результаты исследований согласуются с широким цитопротекторным воздействием, уменьшением воспаления, предотвращением некроза и гибели клеток в различных органах. Несколько лет назад группа ученых изучила цитопротекторные эффекты профилактического введения GHRP-6 в печеночной ткани и в других дистальных органах (т. е., легкие, почки и тонкая кишка). Гистологические и биохимические результаты позволили сделать вывод, что фармакологическое применение GHRP-6 ослабило ишемическое/реперфузионное повреждение печени. Помимо респираторного дистресс-синдрома, были значительно снижены легочные изменения, трансмуральный инфаркт кишечника и острый тубулярный некроз в почках. Эти результаты впервые показали системный цитопротекторный эффект GHRP-6, что свидетельствует о его потенциальной эффективности для контроля воспалительного ответа, связанного с острой ишемией/реперфузией и шоком, который в конечном итоге приводит к повреждению нескольких органов. Цитопротекция, вызванная обработкой GHRP-6, также была связана с ослаблением образования АФК и сохранением резервов антиоксидантной защиты. Гистологический анализ, показывающий активность миелопероксидазы, показал явный противовоспалительный эффект, индуцированный GHRP-6, в печени и отдаленных органах. Более того, было показано, что молекулярный механизм, опосредующий действие пептида GHRP-6, участвует в клеточной выживаемости. Ученые исследовали на крысах потенциальное противовоспалительное воздействие GHRP-2 на липополисахариды (LPS). Введение GHRP-2 ослабляло влияние LPS на повышение циркулирующих уровней трансаминаз, нитритов/нитратов и фактора некроза опухоли (TNF-α) благодаря непосредственному взаимодействию с непаренхимными клетками печени. Экзогенное введение этих двух синтетических GHRP, по-видимому, играет мощную гепатозащитную роль, ослабляя воспалительный ответ, управляемый печеночными резидентными макрофагами. Еще ряд работ документирует преимущества 15-дневных инъекций GHRP-2 (100 мкг/кг) у крыс с артритом – такое лечение уменьшило внешние симптомы артрита и уровни интерлейкина 6 (IL-6) в кровообращении, как и высвобождение нитритов / нитратов из перитонеальных макрофагов in vitro. Этот эксперимент экстраполировал противовоспалительные свойства GHRP-2 на неэпителиальный орган и снова показал прямое взаимодействие с грелиновым рецептором иммунных клеток. Эффекты были приписаны грелину, действующему путем ингибирования воспалительного ответа через AKT1-активируемый путь с сопутствующим снижение активности миелопероксидазы, скорости гибели клеток и окислительного стресса. Все эти данные свидетельствуют о том, что GHRP оказывают положительный эффект, непосредственно защищая эпителиальные клетки паренхиматозных органов и одновременно модулируя величину воспалительного ответа путем прямого взаимодействия с рецепторами иммунных клеток. Недавнее исследование превосходно показало механистические основы того, как GHRP-6 предотвращает повреждение слизистой оболочки желудка, вызванное различными формами стресса. Данные демонстрируют, что защитное действие GHRP-6 на стресс-индуцированное повреждение слизистой оболочки желудка каким-то образом опосредовано периферическим подавлением эффекта блуждающего нерва на желудок, включая секрецию желудочной кислоты. Эти результаты открывают возможность использовать GHRP-6 для предотвращения острых трофических язв Курлинга. Кроме того, GHRP-6 является отличным препаратом для комбинирования с другими молекулами (то есть фактором роста эпидермиса – EGF), потому что их действия достигают своего рода синергизма, полезного для нацеливания на ключевые точки сложных патофизиологических процессов, и, таким образом, для усиления процессов восстановления тканей. Группа исследователей обнаружила на животных моделях, что сочетание GHRP-6 и EGF является перспективным терапевтическим подходом для уменьшения поражений, вызываемых рассеянным склерозом, патологии периферических аксонов, и ишемии головного мозга. Они продемонстрировали, что во всех случаях комбинированное действие GHRP-6 и EGF связано с лучшим результатом как в клинической, так и в патологической областях. Наконец, синтетические GHRP открывают возможность для лечения угрожающего синдрома анорексии-кахексии на поздней стадии рака. Хотя механистические основы этого синдрома до конца не изучены, он представляет собой серьезное препятствие для проведения курса химиотерапии. В модели противораковой химиотерапии на грызунах введение GHRP-2 увеличивало аппетит и прием пищи, как и среднее время выживания, что, безусловно, предполагает способность GHRP-2 улучшить качество жизни онкопациентов. Эти данные могут также побудить к дальнейшим исследованиям в поисках потенциального применения GHRP для противодействия катаболическим состояниям при длительных заболеваниях, инвазивных операций, тяжелых ожоговых травм и пр.

Заключение

Разработка лекарственных препаратов – это область, в которой встречаются и разочарования, и достижения. GHRP оказались фармакологически активными агентами, которые, по-видимому, наделены большим разнообразием полезных свойств, что делает их перспективными с точки зрения медицины. GHRP могут стимулировать несколько видов клеток и одновременно запускать разные сигнальные пути. Информация, собранная до сих пор, является фрагментарной, что затрудняет раскрытие фактов, лежащих в основе их биологических эффектов. Тем не менее, вполне очевидно, что эти молекулы обладают способностью восстанавливать жизненно важные пути и физиологию органелл. Помимо возможности улучшать выживание разнообразных клеток и тканей при неблагоприятных воздействиях, члены семейства GHRP стимулируют анаболизм, предотвращая катаболизм и саркопению. Несмотря на все эти фармакологические преимущества и то, что GHRP обладают широким профилем безопасности, их клиническое изучение не было стабильным, что в течение многих лет было фактором сдерживания их окончательного внедрения в кардиологию и интенсивную терапию. Между тем, в клинической практике для защиты органов и тканей, подверженных ишемии и другим смертельно опасным поражениям, требуются новые лекарства и терапевтические стратегии.

По материалам обзора Berlanga-Acosta, J., Abreu-Cruz, A., Barco Herrera, D.G.-d., Mendoza-Marí, Y., Rodríguez-Ulloa, A., García-Ojalvo, A., Falcón-Cama, V., Hernández-Bernal, F., Beichen, Q., Guillén-Nieto, G., Synthetic Growth Hormone-Releasing Peptides (GHRPs): A Historical Appraisal of the Evidences Supporting Their Cytoprotective Effects. Clinical Medicine Insights: Cardiology, 2017. 11: p. 1179546817694558. DOI: 10.1177/1179546817694558.