По мнению ученых, знания о системе снимающей физическую боль и боль, возникающую в результате общения с другими людьми (социальная боль), поможет глубже понять механизмы депрессии и социальной тревоги (страх, испытываемый людьми, при появлении сомнений в том, что им удастся произвести желаемое впечатление).
Исследователи обнаружили, что мозг людей с высоким уровнем устойчивости, способных быстро приспосабливаться к сложившейся ситуации, продуцирует очень много природных обезболивающих веществ.
В предыдущих работах эта научно-исследовательская группа изучала функции мю-опиоидных рецепторов, расположенных в различных структурах головного мозга. Ученые установили, что при возникновении физической боли особая система высвобождает опиоиды, которые активирует эти рецепторы, и ослабляют восприятие болевых импульсов.
В новом исследовании использовалось сканирование мозга для контроля реакции опиоидной системы у 18 добровольцев, которых заставляли испытывать социальную боль в экспериментах, имитирующих онлайн знакомства. Полученные результаты были недавно опубликованы в журнале Molecular Psychiatry.
Мозг людей, которые имеют высокий уровень устойчивости к социальной боли, высвобождает большое колчество опиоидов, особенно в миндалевидном теле – структуре мозга, участвующей в обработке эмоций. По мнению Хсу, это говорит о том, что опиоидная система играет защитную или адаптивную роль во время переживаний социальных отказов.
В настоящее время ученые работают над гипотезой, согласно которой люди с депрессией и повышенной социальной тревогой характеризуются ненормально низкой реакцией опиоидной системы на социальный отказ, что не позволяет им безболезненно принять его.
Кроме того, есть мнение, что мозг этих людей высвобождает мало опиоидов и при позитивных социальных контактах, а значит, социальная поддержка при непростых ситуациях помогает с трудом.
При активации опиоидного рецептора ингибируется аденилатциклаза, которая играет важную роль при синтезе вторичного посредника цАМФ (cAMP), а также осуществляется регулирование ионных каналов. Закрытие потенциал-зависимых кальциевых каналов в пресинаптическом нейроне приводит к уменьшению выброса возбуждающих нейромедиаторов (таких как глутаминовая кислота), а активация калиевых каналов в постсинаптическом нейроне приводит к гиперполяризации мембраны, что уменьшает чувствительность нейрона к возбуждающим нейромедиаторам [15] [16] .
Виды опиоидных рецепторов
В настоящее время различают четыре основные группы опиоидных рецепторов, каждая из которых подразделяется ещё на несколько подтипов: [17]
| Рецептор | Подтип | Расположение [18][19] | Функция [18][19] |
|---|---|---|---|
| мю (μ) MOP |
μ1, μ2, μ3 |
|
μ1:
|
| дельта (δ) DOP |
δ1, δ2 |
|
|
| каппа (κ) KOP |
κ1, κ2, κ3 |
|
|
| Ноцицептиновый рецептор NOP |
— |
|
|
Эффект анальгезии наблюдается при стимуляции μ-, δ- и κ-рецепторов. Агонисты μ-рецепторов, кроме того, вызывают угнетение дыхания и седативный эффект, а агонисты κ-рецепторов — психотомиметические эффекты. Действие большинства опиоидных анальгетиков связано со стимуляцией рецепторов μ-типа [20] .
Номенклатура
Опиоидные рецепторы были названы по первой букве лиганда, с которым впервые обнаружена их связь. Так, морфин был первым веществом, у которого была обнаружена способность связываться с μ-рецепторами, а κ-рецепторы названы в честь обнаружения их связывания с кетоциклазоцином. [21] Также рецептор с высоким сродством к энкефалинам был обнаружен в семявыносящих протоках мышей и назван δ-рецептором. [22] Позднее другой опиоидный рецептор был обнаружен и клонирован на основе гомологичности с кДНК. Этот рецептор известен как ноцицептиновый рецептор или ORL 1-рецептор.
Предположено существование отдельных подтипов опиоидных рецепторов в тканях человека, однако исследователям пока не удалось получить генетических или молекулярных доказательств их существования и считают, что они возникают в результате посттрансляционной модификации клонированных типов рецепторов или димеризации. [23]
Подкомитет IUPHAR (англ.) русск. допускает применение общепринятой греческой классификации, но рекомендует 3 классических рецептора (μ-, δ-, κ-) и ноцицептиновый рецептор обозначать как MOP, DOP, KOP и NOP соответственно. [24] [25]
Лиганды
Эндогенные опиоидные пептиды вырабатываются в самом организме и реализуют свои опиоидные эффекты. Обнаружение опиоидных рецепторов привело к открытию их эндогенных лигандов. Вначале были обнаружены три семейства опиоидных рецепторов (эндорфины, энкефалины и динорфины) в различных областях ЦНС, желудочно-кишечном тракте и других периферических тканях. [14] :200 Позднее были обнаружены ноцицептины, эндоморфины и другие опиоидные пептиды. [14] :200 При этом эндорфины, эндоморфины проявляют максимальное сродство к рецепторам типа μ, энкефалины — типа δ, динорфины — типа κ [20] [26] :194
Экзогенные опиоиды поступают в организм извне и связываются с опиоидными рецепторами. Первым открытым опиоидом был морфин, алкалоид опийного мака, выделенный Фридрихом Сертюрнером из опиума в 1804 г. [27] В настоящее время известно большое количество соединений (как производных морфина, так и веществ другой структуры), являющихся лигандами к опиоидным рецепторам. По происхождению различают естественные, синтетические и полусинтетические опиоиды. [12] Многие из них используются в медицине в качестве анальгетиков и средств против кашля.
Агонисты μ-опиоидных рецепторов обладают большим потенциалом злоупотребления, в краткосрочном периоде вызывая эйфорию, а при систематическом употреблении — сильную физическую и психическую зависимость. По этой причине оборот опиоидов в большинстве стран контролируется.
Некоторые экзогенные лиганды и их сродство к различным типам опиоидных рецепторов [28] [29] :
| Вещество | Сродство к рецепторам | ||
|---|---|---|---|
| μ | δ | κ | |
| Морфин | + + | + | + |
| Героин*, Метадон, Фентанил | + + | ||
| Сальвинорин А | + | ||
| Кодеин, Оксикодон, Гидрокодон, Декстропропоксифен | ± | ||
| Буторфанол | ± | + + | |
| Пентазоцин | ± | + | |
| Бупренорфин | ± | − − | − − |
| Налорфин | − | + | |
| Нальбуфин | − − | + + | |
| Налоксон и Налтрексон | − − | − | − |
| Обозначения: ++: сильный агонист, +: агонист, ±: частичный агонист, −: антагонист, − −: сильный антагонист. | |||
*Сам героин обладает довольно слабым сродством к μ-рецепторам, но легко проникает через гемато-энцефалический барьер, где преобразуется в 6-моноацетилморфин — мощный агонист μ-рецепторов [30] .
Другие рецепторы
σ-рецепторы ранее относили к опиоидным, так как считали, что противокашлевой эффект многих опиоидов реализуется через действие на эти рецепторы, а также первые селективные σ-агонисты были производными опиоидов (например, аллилнорметазоцин). Однако было обнаружено, что σ-рецепторы не активируются эндогенными опиоидными пептидами и сильно отличаются от других опиоидных рецепторов как по функции, так и по генетической структуре. Также они показали высокую чувствительность к фенциклидину и кетамину, которые являются специфическими антагонистами комплексу глутамат-N-метил-D-аспартат. [14] :198 Кроме того, они не подвергаются реверсии налоксоном и обладают стереоселективностью к правовращающим изомерам, а опиоидные рецепторы избирательны к левовращающим изомерам. [31] :125
Также предполагают существование других опиоидных рецепторов в связи с обнаружением эффектов эндогенных опиоидных пептидов, не опосредованных одним из четырёх известных опиоидных рецепторов. [32] [33] [34] Только один из таких рецепторов был обнаружен и назван дзета (ζ-) опиоидным рецептором, который проявил себя как модулятор фактора роста клеток при действии его эндогенного лиганда — мет-энкефалина. Этот рецептор в настоящее время чаще обозначают как опиоидный рецептор фактора роста (OGFr). [35] [36]
Предполагают существование эпсилон (ε-) опиоидного рецептора. Такое предположение появилось после того, как у бета-эндорфина были обнаружены эффекты, которые не опосредованы каким-либо известным опиоидным рецептором. [37] [38] Активация ε-рецептора вызывает выраженное обезболивание и выброс мет-энкефалина и было обнаружено, что ряд широко используемых опиоидных агонистов, таких как μ-агонист эторфин и κ-агонист бремазоцин, действуют как агонисты этих эффектов (даже в присутствии антагонистов к их более известным мишеням), [39] а бупренорфин действует как антагонист этого рецептора. В настоящее время доступны несколько селективных агонистов и антагонистов предполагаемых ε-рецепторов, [40] [41] однако попытки обнаружить ген этих рецепторов были безуспешны.
Патология
A118G мутация (замена аденина на гуанин в экзоне 1), которая приводит к замещению аспарагина в позиции 40 на аспартат (N40D), наиболее частая мутация, приводящяя к изменению генного продукта µ-опиоидного рецептора человека. Предполагают, что пациентам с онкологическими заболеваниями, гомозиготным по A118G варианту, требуется более высокая доза морфина при длительном лечении болевого синдрома. [42] Также внутривенное введение морфина, контролируемое пациентом, после тотальной гистерэктомии было значительно больше у женщин, гомозиготных по варианту A118G, чем у других пациенток. [43] Некоторые формы мутаций δ-опиоидных рецепторов приводят к постоянной активации рецептора. [44]
- 2247
- 1,4
- 2
- 2
Сейчас действие опиоидных анальгетиков можно сравнить с Дамокловым мечом. Сначала пациент получает желаемый обезболивающий эффект, но через некоторое время потенциально могут развиться (и развиваются) побочные эффекты.
Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!
Какой философ
Зубную боль переносил спокойно!
А ведь они с бессмертным красноречьем
Писали против рока и страданий.
Уильям Шекспир. Много шума из ничего
Прекрасное или ужасное?
Лекарственные препараты, уменьшающие или купирующие боль, называются анальгетики. Современная классификация анальгетиков предполагает разделение их на четыре основные группы [2]:
- наркотические (опиоидные) анальгетики;
- ненаркотические (неопиоидные) анальгетики;
- анальгетики смешанного типа действия;
- препараты других фармакологических групп, обладающие анальгетическим эффектом.
Все что-то слышали об опиоидах, но, скорее всего, у большинства людей возникают ассоциации, связанные со злоупотреблением применения данных веществ. Но нас же интересует не рекреационный эффект алкалоида Papaver somniferum, а его медицинское применение.
Рисунок 1. Фридрих Вильгельм Сертюрнер — немецкий фармацевт, открывший морфин в 1804 году.
Обоюдоострый меч: положительные и отрицательные эффекты опиоидов
Рисунок 2. Димерная структура опиоидного μ-рецептора.
Проще всего понять механизм действия опиодов, зная, что опиоид — субстрат, возбуждающий определенные рецепторы. Опиоидных рецепторов в современной фармакологии различают пять типов, наиболее изученные из которых — μ, δ, κ. Все опиоиды в той или иной степени взаимодействуют с разными типами опиоидных рецепторов, но при этом для каждого типа опиоидных рецепторов есть наиболее типичные агонисты и антагонисты. Эффектов, реализуемых через эти рецепторы, масса, все они очень интересные и влияют на человека, если не на организменном уровне, то уж точно на полиорганном (начиная с ЦНС, заканчивая мочевыделительной системой). Ярко выраженная активность опия проявляется больше через воздействие на μ-рецепторы (рис. 2).
μ-рецепторы разделяют на подтипы. Всего их три, и через воздействие на определенный подтип реализуются разные эффекты. Воздействие лиганда на μ1-рецептор приведет к возникновению обезболивающего эффекта. В то же время через этот подтип рецептора развивается физическая толерантность к препаратам опия. При взаимодействии лиганда с подтипом μ2-рецептора возникают побочные эффекты: угнетение дыхания вплоть до апноэ, снижение перистальтики в желудочно-кишечном тракте, физическая и психическая зависимость. Кроме того, могут возникать такие эффекты, как угнетение сердечно-сосудистого центра в продолговатом мозге, олиго- или анурия, тошнота, рвота, запор и еще много всего очень нежелательного [2], [4]. Функция μ3-рецептора пока не известна.
Основной интересующий нас эффект — анальгетический — реализуется через угнетение активности структур центральной нервной системы. Эти структуры находятся на разных уровнях и выполняют контролирующую (ограничительную) функцию по отношению к болевым стимулам. Их можно разделить на 3 уровня [5]:
Также анальгетический эффект осуществляется через снижение возбудимости эмоциональных и вегетативных центров гипоталамуса, лимбической системы и коры больших полушарий, что приводит к ослаблению отрицательной эмоциональной и психической оценки боли [2].
Эндогенные опиоиды
Что касается анальгетического эффекта, то тут опиоиды просто великолепны и превзошли многих! Всегда интересно раскрыть секреты тех, у кого что-то получается великолепно. Секрет же опиоидов был раскрыт в конце прошлого века. Сначала были открыты рецепторы в мозге, которые отвечали на воздействие опиатов. Затем произошло одно из выдающихся достижений в неврологии — открытие нейронного механизма действия опиатов [6]. Эти исследования привели к обнаружению класса химических веществ, выделяемых мозгом, которые называются энкефалины, а позже к открытию эндорфинов. Все это — морфиноподобные эндогенные субстанции (эндогенные опиоиды). У эндорфинов довольно долгий путь образования: начинается все с проопиомеланокортина (ПОМК), который вырабатывается в передней и промежуточной долях гипофиза и в некоторых других тканях (кишечнике, плаценте). После волшебных превращений ПОМК в адренокортикотропный гормон (АКТГ) и β-липотропин, в разных клетках из этих предшественников образуется разный набор пептидов, в том числе и эндорфины (рис. 3).
Рисунок 3. Эндорфины — морфиноподобные эндогенные субстанции.
Представьте! У каждого из нас есть собственная отличная система защиты от любой боли, любых переживаний, любых отрицательных явлений. Ведь эндогенные опиоиды также, как и экзогенные, связываются с опиоидными рецепторами и реализуют эффект обезболивания. Все так, да не совсем.
После открытия эндорфинов действительно предпринимались попытки получить их синтетические аналоги, так как теперь стало ясно, что опиоиды не такое уж и зло, а, как обычно и бывает в отношении лекарственных препаратов, обоюдоострый меч. Предполагалось, что такие соединения будут мощными обезболивающими, свободными от неблагоприятных последствий, связанных с использованием наркотических препаратов: все же это собственный продукт человеческого организма. К сожалению, успехом поиски не увенчались. Анальгезирующее действие у полученных веществ было слабее, чем у морфина. А если ученые пытались сделать эффект сопоставимым по уровню обезболивания с экзогенными опиатами, то получали в результате серьезные побочные эффекты [7].
От кого зависит результат
Наиболее высокая концентрация μ-рецепторов обнаружена в хвостатом ядре. В больших концентрациях эти рецепторы представлены в коре, таламусе, гипоталамусе. Также они найдены в умеренном количестве в околопроводном сером веществе, теле желудка, в двенадцатиперстной кишке, в подвздошной кишке и в меньших количествах в других местах [8], [9]. Эти рецепторы (GPCRs ) расположены на мембране клетки и взаимодействуют через G-белок с мембранным ферментом [4]. G-белок — универсальный посредник при передаче от рецептора к ферментам клеточной мембраны сигналов, катализирующих образование вторичных посредников гормонального сигнала. Когда опиоид попадает на рецептор, G-белок активируется, меняя свою конформацию, и активно взаимодействует с ферментом мембраны. Итогом является изменение скорости и активности процессов в клетке.
Рисунок 4. Возникновение побочных эффектов связано с присоединением к активированному и фосфорилированному опиоидному μ-рецептору β-аррестина. Схема отображает концепцию первой гипотезы реализации этой зависимости, которая подробно изложена в [11].
К семейству белков аррестинов относятся четыре белка. Аррестины 1 и 4 экспрессируются в палочках и колбочках сетчатки соответственно. Аррестины 2 и 3 (известные так же, как β-аррестины 1 и 2) представлены во всех тканях. Они управляют активностью рецепторов, сопряженных с G-белками, на трех уровнях:
- сайленсинга — отделения рецептора от его G-белка;
- интернализации — удаления рецептора с цитоплазматической мембраны, повторного возвращения на мембрану и/или деградации;
- проведения сигнала — активации или ингибирования внутриклеточных сигнальных путей независимо от G-белков.
Управленческие способности β-аррестина обеспечивают клатрин-зависимый эндоцитоз — вхождение фрагментов цитоплазматической мембраны вместе со всем содержимым в клетку в виде пузырьков, покрытых снаружи решеткой из полимеризованного клатрина. Клатрин — белок, обладающий способностью формировать структуры с упорядоченной сеткой, их еще называют клатратами. Сформированный пузырек, внутри которого рецептор, подвергается эндоцитозу, а дальнейший ход событий может складываться по-разному [12].
Начало детализированного изучения опиоидов можно отсчитывать от вышеизложенного открытия Сертюрнера в 1804 году. Многое с тех пор прояснилось, но конкретный молекулярный механизм возникновения побочных эффектов до сих пор обсуждается. Одно признается всеми учеными без исключения: возникнет или нет отрицательный эффект в виде угнетения дыхания, снижения перистальтики в желудочно-кишечном тракте, физической и психической зависимости и других эффектов зависит от β-аррестина. Существуют три основные гипотезы реализации этой зависимости [11]. Возникали они постепенно, но заменить и исключить друг друга не смогли. Поэтому постараемся разобраться во всех трех предположениях. Хочется подчеркнуть, что гипотезы и не призваны исключить друг друга. Возможно, все механизмы имеют место, ведь в человеческом организме сложноустроенные процессы встречаются повсеместно.
Гипотезы, которые работают
Первая гипотеза (наиболее молодая по происхождению) является наиболее обоснованной и понятной. В ней утверждается, что β-аррестины 1 и 2 стимулируют внутриклеточные молекулярные сигналы независимо от G-белков и связанных с G-белком дальнейших каскадов (рис. 5). β-аррестины могут активировать митоген — протеинкиназный каскад. Основа этого каскада — MAP-киназы — серин/треонин-специфичные протеинкиназы, которые в ответ на внеклеточные стимулы регулируют клеточную активность (экспрессию генов, митоз, дифференцировку, выживание клеток, апоптоз и др.).
Рисунок 5. Присоединение β-аррестина стимулирует каскад внутриклеточных молекулярных сигналов независимо от G-белка и связанных с ним путей. На этапе начала формирования эндосомы с комплексом GPCR + лиганд(опиоид) + β-аррестин на мембране β-аррестин способствует активацию каскада реакций. Каскад заключается в активации ERK1/2 пути. В последующем через активацию других неизвестных киназ или через активацию неизвестных цитоплазматических субстратов происходит стимуляция внутриядерных процессов транскрипции и последующей экспрессии молекул. Через образование этих молекул реализуются эффекты на полиорганном уровне. О том, как это происходит читайте в [12].
После того как лиганд-опиоид присоединился к μ-рецептору, происходит связывание этого комплекса с β-аррестином. Одновременно начинается погружение рецепторного комплекса внутрь клетки с формированием эндосомы. Образовавшийся комплекс (GPCRs + лиганд-опиоид + β-аррестин) способен далее связаться с МАР-киназой. Есть несколько сигнальных путей, связанных с этой системой, но здесь работает один. Эта система — путь ERK (extracellular signal-regulated kinase), который включает цепь активаций и взаимодействий белков ERK1/2 с другими киназами, результатом чего является прохождение сигнала в ядро клетки. Здесь уже происходят процессы транскрипции и дальнейшей экспрессии соответствующих молекул, благодаря которым клетка так или иначе может реагировать на внешние стимулы. Функция такого механизма до конца не изучена.
Интересно, что данная сигнальная парадигма была подтверждена у некоторых GPCRs (к примеру, у ангиотензиновых GPCRs), но еще не подтверждена у μ-опиоидных рецепторов. Ученые предполагают, что если такой механизм свойственен одному виду GPCRs, то и на другие системы он распространяется [11–14]. Можно попытаться предположить, что внутриядерные процессы, реализуемые через МАР-киназный каскад, приводят к следующим изменениям: после внутриядерных процессов, опосредуемых через МАР-киназы, происходит экспрессия определенных молекул, которые регулируют ионные обменники, преимущественно затрагивая калиевые и кальциевые каналы. Так реализуются все последующие эффекты в организме, о которых упоминалось, — через активацию калиевых и ингибирование кальциевых каналов [14], [15]. Необходимо, чтобы произошел выход большого количества калия из клетки согласно концентрационным градиентам, после чего возникает гиперполяризация мембраны. Такое состояние также называют тормозным постсинаптическим потенциалом. Очевидно, что в это время клетка не способна к генерации потенциала действия и проведению импульсов. Происходит торможение тех процессов, в которых данная клетка принимает участие. Так и реализуется эффект обезболивания (клетка не способна ответить на активирующие импульсы от различных нейропептидов, отвечающих за проведение болевых импульсов), эффект угнетения дыхания, возникновение запоров из-за угнетения перистальтики в желудочно-кишечном тракте.
Кроме того, доподлинно известно, что угнетение дыхания частично реализуется через калиевые каналы внутреннего выпрямления (IRK). Опыт по исследованию эффекта от систематической инфузии опиоидов мышам с отсутствием IRK показал, что в итоге опиоид все равно привел к снижению частоты дыхания и последующему его угнетению. Это показывает, что все-таки реализация эффектов сложнее, чем все думали, и требует изучения. Возможно, эти механизмы связаны с G-протеин-независимыми сигнальными каскадами, впервые предположенными в исследованиях с β-аррестин-лишенными мышами, о которых говорилось ранее [14]. При подобном сценарии устранение β-аррестина или ослабление афинности молекулы рецептора по отношению к нему может нивелировать путь передачи сигнала и последующий биологический ответ. Собственно, преимущественно на основе этой гипотезы и была получена новая лекарственная молекула PZM21. О ней мы поговорим позже.
Вторая гипотеза связана с тем, что β-аррестин действует в разных подтипах μ-рецепторов (μ1 и μ2) по-разному. Воздействие лиганда на μ1-рецептор приведет к возникновению обезболивающего эффекта, а взаимодействие лиганда с μ2-рецептором приведет к развитию побочных эффектов. Логичным для ученых кажется, что, соответственно, μ1-рецепторы расположены в нервной системе (например, в околопроводном сером веществе, ретикулярной формации), а μ2-рецепторы расположены в тех областях, побочные эффекты в которых они вызывают. Например, угнетение дыхательного центра связано с расположением μ2-рецепторов в дыхательном центре. Эта гипотеза в настоящее время считается недостаточно достоверной и требует исследования [11], [13]. Но все же авторы статей даже в 2016 году упоминают ее (хотя эта гипотеза существует уже более 30 лет без 100-процентной доказательной базы), поэтому и мы все еще верим в ее реализацию на практике [14].
Третья гипотеза утверждает, что β-аррестин воздействует через другие рецепторы, т.е не через GPCRs. Например, на серотониновые рецепторы 5-HT4, влияя на их активность в нейронах комплекса PBC (pre-Bötzinger complex). Под этим комплексом понимается скопление нейронов в вентролатеральной области продолговатого мозга. В совокупности они отвечают за генерацию ритма дыхания. Соответственно, влиянием на данный комплекс реализуется эффект угнетения дыхания. Были проведены исследования, в которых ученые показали, что больше половины всех 5-HT4-рецепторов в PBC-комплексе взаимосвязаны с опиатными μ-рецепторами в этом же комплексе. Данные рецепторы, по пока не объясненному учеными механизму, способны выступать как антагонисты. Активируется μ-рецептор — антагонистически угнетается деятельность 5-HT4-рецепторов. Итогом каскада последующих событий является эффект угнетения дыхания. Для проверки этой гипотезы были проведены исследования агонистами 5-HT4-рецепторов. Их влияние на эти рецепторы приводило к снижению угнетения дыхания, вызванного опиоидами. Но при этом, что интересно, не было потери обезболивающего эффекта [11], [16].
Данная гипотеза объясняет лишь механизм одного побочного эффекта. При этом она, как и предыдущие гипотезы, всего лишь гипотеза, пока не имеющая 100-процентно достоверных доказательств. Следует уточнить, что ученые не сдаются и не довольствуются возникшим положением дел. Например, современные концепции утверждают, что действия ERK1/2 (о которых говорилось ранее в первой гипотезе) приводят в нейронах околопроводного серого вещества к угнетению толерантности к опиоидам [17]. Подобные исследования указывают на то, что механизм действия опиоидов не односложен. Каждый каскад сигналов, молекулярных путей, возможностей взаимодействия молекул важен и несет информацию, которая в совокупности даст нам полное понимание проблемы. Зная суть проблемы, мы сможем ее решить.
Есть ли решение?
Опиоидные анальгетики действуют так, что у больного человека, вынужденного их принимать, быстро формируются побочные эффекты. Это заставляет задуматься о целесообразности и законности применения опиоидов, что резко снижает их доступность для пациентов.
Изначально было получено более трех миллионов молекул, конформационно подходящих под строение μ-рецептора. 2500 наилучших соединений затем проанализировали вручную на взаимодействие с ключевыми полярными участками активного центра рецептора. Из отобранных 23 молекул семь продемонстрировали наибольшее сродство к μ-рецептору. Самое высокоселективное соединение получило название PZM21 (запомните название — возможно, это будущая знаменитость!).
Данное вещество воздействует на опиоидный μ-рецептор следующим образом (рис. 7). Ранее говорилось о том, что β-аррестин присоединяется к активированному и фосфорилированному после последовательных реакций GPCR (μ-рецептору). Его присоединение обеспечивает дальнейший ход событий, итогом которых является возникновение побочных эффектов. Но PZM21 работает таким образом, что даже после фосфорилирования, активации и изменения конформации GPCR к рецептору не присоединяется β-аррестин. Это связано с изменением конформации самого μ-рецептора в пользу дальнейшей активации именно G-зависимого пути, через который не возникает побочных эффектов.
Рисунок 7. Синтезированное соединение PZM21 и взаимодействие его с опиоидным μ-рецептором. Сравнение конфигурации и активного взаимодействия PZM21 с TRV130 по отношению к μ-рецептору. Компьютерная модель, основанная на кристаллической структуре молекул.
Авторы исследования делают все же акцент, что, возможно, некоторые столь положительные по сравнению с другими агонистами опиоидных μ-рецепторов эффекты возникли случайно, поэтому требуют дальнейших многочисленных испытаний. Кроме того, будет ли такой беспрецедентный положительный эффект сохраняться in vivo в условиях многообразия реакций и всех процессов жизнедеятельности человеческого организма. Каковы будут метаболизм, фармакокинетика и фармакодинамика такого препарата — для нас пока неизвестность.
Выводы
Статья написана в соавторстве с Серегиным Г. З.