Сегодня - 27.10.2020

Тритерпеноиды оказались эффективны против колита у мышей

07 октября 2020

Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН в экспериментах на мышах показали, что препарат на основе химических производных глицирретовой кислоты, полученной из корня солодки, эффективно подавляет воспаление в тканях толстой кишки. Результаты работы опубликованы в Molecules

«Известно, что тритерпеноиды обладают мультитаргетностью, то есть способны взаимодействовать с множеством мишеней в клетках организма, благодаря чему имеют широкий спектр биологической активности (противовоспалительную, иммуномодулирующую, противоязвенную, противоопухолевую и другие). Задача медицинской химии — создать химические производные таких соединений, которые будут связываться лишь с мишенями, определяющими развитие патологических состояний, не взаимодействуя при этом с белками, необходимыми для нормальной жизнедеятельности клетки. В лаборатории фармакологически активных веществ НИОХ СО РАН ведутся работы по синтезу таких производных, а мы изучаем их биологическую активность и устанавливаем механизмы их действия», — рассказывает научный сотрудник лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Андрей Владимирович Марков. 
 
Слева сверху — структура триоксолон метила, слева снизу — график длины кишечника — чем он длиннее, тем лучше (при колите длина кишечника сокращается); справа сверху — генная ассоциативная сеть из потенциальных мишеней триоксолон метила (красные и синие круги) и генов, которые связаны с развитием колита (маленькие белые круги); справа снизу — одна из белковых мишеней триоксолон метила (видно, что и триоксолон метил (красная молекула), и солоксолон метил (синяя молекула) попадают при моделировании в сайт связывания известного ингибитора белка (желтая молекула)
   Слева сверху — структура триоксолон метила, слева снизу — график длины кишечника — чем он длиннее, тем лучше (при колите длина кишечника сокращается); справа сверху — генная ассоциативная сеть из потенциальных мишеней триоксолон метила (красные и синие круги) и генов, которые связаны с развитием колита (маленькие белые круги); справа снизу — одна из белковых мишеней триоксолон метила (видно, что и триоксолон метил (красная молекула), и солоксолон метил (синяя молекула) попадают при моделировании в сайт связывания известного ингибитора белка (желтая молекула)
 
Полусинтетические тритерпеноиды, которые разрабатывают сибирские ученые, имеют в своей структуре определенные модификации, которые определяют их высокую биологическую активность. В предыдущих исследованиях производное под названием солоксолон метил (СМ) показало высокую эффективность на множестве моделей. Было установлено, что оно оказывает выраженное противоопухолевое действие — как на культурах клеток, так и в экспериментах на мышах, а также противовоспалительный эффект на модели пневмонии, вызванной вирусом гриппа. Соединение ингибировало проникновение вируса гриппа в клетку и блокировало развитие воспалительных изменений в тканях легких.
 
Ученые решили дополнительно модифицировать его, увеличив в составе молекулы количество групп, определявших высокую биоактивность солоксолон метила. В результате получился препарат триоксолон метил (ТМ). На макрофагах удалось показать, что он имеет более явные, чем у предшественника, противовоспалительные свойства. После чего исследователи решили испытать его на мышах. Для эксперимента была выбрана сложная модель, имитирующая язвенный колит и болезнь Крона у человека — воспаление кишечника (колит), вызванное декстрансульфатом натрия.
 

Солоксолон метил и триоксолон метил — это производные 18βН-глицирретовой кислоты, которая представляет собой полициклическое соединение, тритерпеноид, содержащийся в больших концентрациях в корне солодки. Поскольку исходного сырья в природе очень много, а выделение из него нужных компонентов достаточно просто, создание препаратов на основе природных тритерпеноидов является экономически выгодным направлением.

 
«Для того чтобы вызвать колит, мы вводили мышам декстрансульфат натрия с питьевой водой в течение семи дней и одновременно лечили их как солоксолон метилом, так и триоксолон метилом. Лечение продолжалось также в течение трех дней после введения веществ, вызывающих заболевание. Всё это время животных взвешивали и наблюдали за их внешним видом и двигательной активностью,— говорит научный сотрудник лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН кандидат медицинских наук Александра Васильевна Сенькова. — На десятые сутки мы выводили мышей из эксперимента и смотрели, какие процессы происходили в тканях кишечника и в организме в целом. Затем было проведено гистологическое исследование тканей кишечника, которое показало: наше соединение блокирует развитие патологических процессов, вызванных предварительно введенным препаратом».
 
Декстрансульфат натрия провоцирует не только воспаление слизистой оболочки кишечника, но и выраженное повреждение его эпителия, вплоть до формирования эрозий и язв. Триоксолон метил предотвратил развитие этих повреждений. «Мы видели выраженные эффекты нашего соединения, используя его в очень небольшой дозе, всего лишь пять миллиграмм на килограмм, и при этом не фиксировали выраженного токсического воздействия на органы и ткани, а также на организм животного в целом», — говорит Александра Сенькова.
 
В третьем блоке работы ученые установили возможный механизм противовоспалительного действия триоксолон метила. С помощью биоинформатических подходов они определили потенциальные мастер-регуляторы, способные контролировать развитие колита. Затем, используя молекулярное моделирование, попытались понять, способен ли триоксолон метил напрямую взаимодействовать с этими белками. В результате был выявлен ряд мишеней тритерпеноида, блокирование которых может предотвратить или остановить развитие заболевания. В том числе белки Akt и STAT3, являющиеся известными мишенями для противораковой терапии. 
 
«В результате наших исследований был не только разработан новый противовоспалительный препарат, но и показана тесная взаимосвязь между воспалением и злокачественной трансформацией тканей, — отмечает Андрей Марков. — Мы начали изучать активность триоксолон метила на колите в том числе и потому, что при длительном течении эта болезнь приводит к формированию аденом, а в дальнейшем — и к развитию колит-ассоциированного рака. Каким образом наш препарат воздействует на процессы онкотрансформации, мы будем смотреть в дальнейших исследованиях. Некоторые данные об этом уже есть, но эксперименты нужно повторить, чтобы убедиться в наличии активности».
 
Кроме того, с помощью биохимических и биофизических подходов необходимо доказать, что механизмы действия триоксолон метила, выявленные путем компьютерного моделирования, действительно реализуются в живых системах — на клетках и животных моделях. 
 
Работа выполнена в рамках молодежного гранта РНФ Президентской программы «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых». Недавно ученые получили продление этого гранта на следующие два года.
 
Диана Хомякова
 
Фото предоставлено исследователями
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 vote)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus