ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ В КАЧЕСТВЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ
С.И. Мурзагулова, А.В. Карташова, 2 курс
Научный руководитель – к.б.н., доц. И.В. Карнаухова
Кафедра биологической химии
Оренбургский государственный медицинский университет
ENZYMEINHIBITORSASDRUGS
S.I. Murzagulova, A.V. Kartashova, 2 course
Supervisor – Candidate of Biological Sciences, Assistant Professor I. V. Karnauhova
Department of Biological Chemistry
The Orenburg State Medical University
Ингибиторы ферментов являются протекторным фактором растений от неблагоприятных экологических факторов, включая воздействие вирусов и бактерий. Исследование действия ингибиторов используется при изучении механизма действия фермента, кроме того, помогает в поисках более эффективных лекарственных средств, так как лечебное действие многих лекарств обусловлено тем, что они являются ингибиторами определенных ферментов.
Ключевые слова: ингибиторы, аллопуринол, статины, ангиотензинпревращающий фермент, механизм действия, протонный насос, лекарственные препараты.
Enzyme inhibitors are a plant protective factor against adverse environmental factors, including exposure to viruses and bacteria. Investigation of the effect of inhibitors is used to study the mechanism of action of the enzyme, in addition, it helps in the search for more effective drugs, since the therapeutic effect of many drugs is due to the fact that they are inhibitors of certain enzymes.
Key words: inhibitors, allopurinol, statins, angiotensinconverting enzyme, mechanism of action, proton pump, drugs.
Аллопуринол–лекарственный препарат, используемый в основном при гиперурикемии и её осложнений, таких как подагра.Аллопуринол, аналог пурина, действует как конкурсный субстрат для оксидазы ксантина, энзима который преобразовывает гипоксантин вксантин и ксантин в мочевую кислоту. Таким образом, он снижает уровень сывороточногоурата и действует как мочепускающая терапия (ULT). Ксантиноксидаза генерирует супероксидные анионы и другие окислительные свободные радикалы, связанные с окислительным стрессом. Аллопуринол уменьшает выработку мочевой кислоты и окислительный стресс, процессы, которые, согласно гипотезам, связаны с дисфункцией эндотелия, воспалением и прогрессированием атеросклероза. Таким образом, аллопуринол может оказывать благотворное влияние на кардиологию.Механизм действия аллопуринола очень интересен. Вначале он действует в качестве субстрата ксантиноксидазы, а затем в качестве ее ингибитора. Этот фермент гидроксилируеталлопуринол, превращая его в аллоксантин, который остается прочно связанным с активным центром. Атом молибдена ксантиноксидазы при связывании аллоксантина остается в степени окисления -h4, а не возвращается в степень окисления -h 6, как это происходит при нормальном каталитическом цикле. Механизм действия аллопуринола– пример самоубийственного ингибирования, когда фермент превращает какое-то соединение в мощный ингибитор, который сразу же инактивирует фермент.Аллопуринол используется для лечения хронической подагры. У больных, получавших аллопуринол, иногда образуются ксантиновые камни. Однако мочевыводящие пути страдают от таких конкрементов гораздо реже, чем от нелеченой подагры. Лечение подагры аллопуринолом приводит к двум биохимическим последствиям. Во-первых, подавляется превращение гипоксантина в мочевую кислоту, в результате чего накапливается гипоксантин, который выводится легче, чем мочевая кислота. Это облегчает решение клинических проблем, связанных с расщеплением АМР. Во-вторых, ингибируется также превращение гуанина в мочевую кислоту. При этом накапливается ксантин, который, к сожалению, растворяется еще хуже, чем мочевая кислота. Это служит причиной образования ксантиновых камней. Интенсивность образования камней мочевой кислоты в мочевыводящих путях можно уменьшить, смещая pH мочи в щелочную сторону. В лечении подагры используют диету, бедную пуринами, а также аналог гипоксантина –аллопуринол.
|
|
|
|
|
|
Ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) представляет собой цинк-зависимую пептидазу, ответственную за превращение ангиотензина I в вазоконстрикторныйангиотензин II. Тем не менее, АПФ является относительно неспецифической пептидазой, которая способна расщеплять широкий спектр субстратов. Из-за этого АПФ и его пептидные субстраты, и продукты влияют на многие физиологические процессы, включая контроль артериального давления, кроветворение, репродукцию, развитие почек, функцию почек и иммунный ответ. Отличительной чертой АПФ является то, что он состоит из двух гомологичных и независимо каталитических доменов, являющихся результатом древней дупликации генов, и АПФ-подобные гены широко распространены в природе. Два каталитических домена АПФ способствуют широкому субстратному разнообразию АПФ и, следовательно, физиологическому воздействию фермента. Несколько исследований показывают, что два каталитических домена имеют разные биологические функции. Недавно рентгеновская кристаллическая структура АПФ позволила выяснить некоторые структурные различия между двумя доменами АПФ. Это важно сейчас, когда специфичные для домена АПФ ингибиторы были синтезированы и охарактеризованы.
|
|
|
В свою очередь, эти знания должны позволить врачам представить новые способы лечения заболеваний, которые в настоящее время не лечат ингибиторами АПФ.Ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) остаются самым большим достижением в лечении сердечнососудистых заболеваний в последнюю четверть ХХ века. Первый ингибитор АПФ, тепротид, был создан в 1971 г. из яда бразильской змеи. Этот препарат недолго применяли в клинической практике, несмотря на устойчивое гипотензивное действие в связи с его токсичностью, кратковременностью действия и внутривенным путем введения. Результатом дальнейших исследований явился синтез 1975 г. в той же лаборатории D.Cushman и M.Ondetti первого перорального ингибитора АПФ, в дальнейшем получившего название "каптоприл". Внедрение ингибиторов АПФ в клиническую практику позволило кардиологам назвать конец XX века началом "эры ингибиторов АПФ". Под действием этой группы препаратов тормозится образование мощного вазоконстриктора ангиотензина II, что приводит к уменьшению активности симпатической нервной системы, ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС) и антидиуретического гормона.
|
|
|
Таким образом, мы приходим к выводу, что новые способы манипуляции с АПФ и другими аспектами системы ренин-ангиотензин будут по-прежнему открываться в будущем. Доступность классических ингибиторов АПФ и, возможно, этих более новых, специфичных для доменов ингибиторов, в сочетании с углубленным пониманием, должны обеспечить мощное оружие для лечения растущего числа заболеваний человека.
Статины (ингибиторы редуктазы ГМГ-КоА).Ингибиторы редуктазы ГМГ-КоА (статины) обратимо ингибируют активность ключевого фермента биосинтеза холестерина (ХС) у человека.Статины являются основными препаратами в лечении гиперлипопротеинемийIIa, IIb, III фенотипов. Гиполипидемический эффект связан со снижением содержания общего холестерина за счет холестерина ЛПНП.Результаты контролируемых клинических исследований с использованием статинов свидетельствуют, что эти ЛС оказывают гиполипидемическое действие, снижают сердечно-сосудистую и общую смертность, улучшают качество жизни и прогноз больных ишемической болезнью сердца (ИБС) и атеросклерозом.
Механизм действия статинов.Статиныявляются ингибиторами фермента ГМГ-КоА-редуктазы, ключевого фермента синтеза холестерина. В результате снижения внутриклеточного содержания холестерина, печеночная клетка увеличивает количество мембранных рецепторов к ЛПНП на своей поверхности, которые связывают и выводят из кровотока ЛПНП, таким образом, снижая его концентрацию в крови.Одна из частей молекулы статинов (лактоновое кольцо) по своей структуре схожа с частью фермента редуктазы ГМГ-КоА. По принципу конкурентного антагонизма молекула статина связывается с той частью рецептора кофермента (KoA) А, к которой прикрепляется этот фермент. Другая часть молекулы статина ингибирует процесс превращения гидрометилглутарата в мевалонат, промежуточной субстанции в синтезе молекулы холестерина. Ингибирование активности редуктазы ГМГ-КоА приводит к серии последовательных реакций, в результате которых снижается внутриклеточное содержание холестерина и происходит компенсаторное повышение активности рецепторов липопротеидов низкой плотности и соответственно ускорение катаболизма холестерина ЛПНП.
Наряду с гиполипидемическим действием, статины обладают плейотропными (нелипидными) эффектами т.е. улучшают функцию эндотелия, снижают содержание С-реактивного белка, подавляют агрегацию тромбоцитов, пролиферативную активность гладкомышечных клеток и обладают рядом других свойств, механизм которых недостаточно изучен.
Ингибиторы протонного насоса.Препараты этой группы ингибируют H+/K+-АТФазу (протонный насос) на апикальной мембране париетальных клеток слизистой оболочки желудка. Этот фермент осуществляет перенос ионов водорода из париетальной клетки в просвет желудка. Высокая селективность ингибиторов протонного насоса обусловлена тем, что их активация возможна только при кислом значении pH (<4). После активации они образуют прочные ковалентные связи с сульфгидрильными группами 813-й аминокислоты (цистеин) H+/K+-АТФазы и тормозят заключительный этап секреции соляной кислоты.
Ингибирование протонного насоса омепразолом, лансопразолом, пантопразолом необратимо, рабепразолом - частично обратимо, то есть его комплекс с H+/K+-АТФазой может диссоциировать. Эффективно предупреждают усиление секреции после приема пищи. Отмена препарата не сопровождается феноменом «рикошета», а кислотопродукция восстанавливается в течение нескольких дней (после синтеза новых молекул H+/K+-АТФазы). Ингибиторы H+/K+-АТФазы поддерживают значения рН в желудке в пределах, благоприятных для заживления язвы желудка или двенадцатиперстной кишки длительное время в течение суток. На фоне лечения отмечается быстрое улучшение самочувствия, нормализация морфофункционального состояния слизистой оболочки желудка, сокращение сроков рубцевания пептических язв. Ингибиторы H+/K+-АТФазы обладают и собственным антихеликобактерным эффектом (invivo подавляют рост Нelicobacterpylory, действуя на систему АТФазы бактерий).
К данной группе ингибиторов можно отнести лекарственные препараты: омепразол, лансопразол, пантопразол, рабепразол, эзомепразол.Например, омепразол ингибирует фермент H+/K+-АТФазу («протонный насос») в париетальных клетках желудка и блокирует тем самым заключительную стадию синтеза соляной кислоты. Это приводит к снижению уровня базальной и стимулированной секреции, независимо от природы раздражителя. После однократного приема препарата внутрь действие омепразола наступает в течение первого часа и продолжается в течение 24 ч, максимум эффекта достигается через 2 ч.
Важной отраслью знания, имеющей фундаментальное значение для фармакологии и токсикологии, главным образом является изучение ингибиторов ферментов в качестве лекарственных препаратов.
В медицинской практике при лечении многих заболеваний, связанных с нарушениями работы различных ферментов, широко применяются лекарственные препараты, содержащие очень малые дозы ингибиторов соответствующих ферментов. Также широко используются при лечении инфекционных заболеваний сульфаниламидные препараты, обладающие антимикробным действием. Ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента широко вошли в клиническую практику с середины 80-х годов, в первую очередь, как препараты с выраженным анти гипертензивным действием, применяемые в лечении сердечно-сосудистых заболеваний. А так же такие препараты, как аллопуринол, омепразол, лансопразол оказывают большое и положительное влияние на работу различных систем и органов человека.
.
СИСТЕМА ФЕРМЕНТНОЙ ТЕРАПИИ
Сксена П., 2 курс
Научный руководитель – асс. Н.В. Зобкова
Кафедра биологической химии
Оренбургский государственный медицинский университет
ENZYME THERAPY SYSTEM
SaxenaP ., 2 course
Supervisor – Ass. N.V. Zobkova
Department of Biochemistry
The Orenburg State Medical University
Enzyme therapy is the only available treatment for certain disorder, they may be characterised in four main groups:
1. Enzyme replacement therapy
2. Enzyme in cancer treatment
3. Enzyme for fibrinolysis
4. Enzyme for gene therapy
Enzymes play a critical role in treatment of common rare disease evaluation of new enzymes as well as improvement of approved enzymes are challenges in biochemistry.
Sources of therapeutic Enzymes:
Animal Sources
Plant sources
Microbial Sources:Bacterial sources,Fungal sources
Lysosomal Storage Disease (LSD's):
These are group of genetic disease passed down in the family in effects of 1/7700 live birth each result from different defect in gene some common LSD's
Fabry Disease
Gaucher's disease
Hunter's disease
Fabry Disease: Result due to accumulation of a fatty substance called globotrianosylceremide in the kidneys, heart,blood vessels
Treatment: Recombinant human galactocidase A it prevents Gb3 accumulation by breaking it down
Gaucher's Disease: It results due deficiency of an enzyme Gb3 causes lipid accumulation in the spleen and liver and their subsequent swelling.
Thrombolytic drug's (enzyme).
These drugs are used to lyse thromb-clots
Streptokinase- Obtained from Beta haemolytic Streptococci
Urokinase-Obtained from human urine
Altepase-Produced by recombinant DNA technology using human tissue culture
Oral Therapies:
Sarcosidase: It is Beta- Fructofuranosidefructohydrolase from sacromycescerevesiae taken orally to treat CSID.
Phenylase: It is recomibanant yeast phenylalanine ammonia lyase used for treatment of PKU cause due to deficiency if phenylasehydroxilase which converts phenylalanine to tyrosine
Enzymes For Cancer Treatment Therapy:
PE crylated arginine deaminase-Arginine degrading enzyme can inhibit human melanoma and hepatocellular carcinomas which are oxotropic.
Chondrotinase AC- acts by removal of chondrotin sulfate proteoglycans thus prevents proliferation.
Pancreatic enzymes –digestive.
Lipases: Digestion of fats, deficiency leads to malabsorption of fats
Amylase:Breakdown starch, molecules into smaller sugars secreted by salivary glands and pancreases.
Proteases- Breakdown to proteins to amino acid.
Treatment of rare disease should be sought.Biochemistry made the way cheaper and safer,with the help of enzymes.
РОЛЬ ЭНЗИМОТЕРАПИИ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ИММУНИТЕТА
И.А. Столяр, Н.В. Терехов, Ф.Р. Сайфутдинов, 4 курс
Научный руководитель – к.м.н., доц. Н.Э. Артемова
Кафедра факультетской терапии,эндокринологии
Оренбургский государственный медицинский университет
THE ROLE OF ENZYMOTHERAPY TO SUPPORT IMMUNITY
I.A. Stolyar, N.V. Terekhov, F.R. Sayfutdinov, 4 course
Scientificadviser - Ph.D., Assoc. N.E. Artyomov
Department of Faculty Therapy, Endocrinology
The Orenburg State Medical University
Системная энзимотерапия представляет собой применение комбинированных ферментных препаратов, содержащих энзимы растительного и животного происхождения. Одним из опосредованных эффектов которой, является воздействие на иммунную систему.
Ключевые слова: энзимотерапия, ферментные препараты, иммунитет, иммунотерапия
Systemic enzyme therapy is the use of combined enzyme preparations, as well as enzymes of plant and animal origin. One of the mediated effects, which is the effect on the immune system.
Keywords: enzyme therapy, enzyme preparations, immunity, immunotherapy
Энзимы (ферменты) - являются основой жизнедеятельности организма и принимают участие во всех биологических процессах. В человеческом организме постоянно работают тысячи различных энзимов. Благодаря работе различных групп ферментов осуществляется обновление состарившихся и изношенных клеток, превращение питательных веществ в энергию и строительные материалы, обезвреживание токсических веществ, защита организма от болезнетворных микроорганизмов. Для нормального функционирования организма человека достаточная выработка энзимов является главным фактором адекватного обмена веществ и поддержания оптимальной иммунной защиты в организме. Поэтому, изменения в выработке энзимов лежат в основе развития различных патологических состояний в организме человека – от банальной простуды до онкологических заболеваний.
Метод системной энзимотерапии (СЭТ), известный с 1959 г., основан на кооперативном терапевтическом воздействии целенаправленно составленных смесей гидролитических ферментов растительного и животного происхождения и рутина. Благодаря влиянию на ключевые патофизиологические процессы в организме, препараты СЭТ обладают рядом терапевтических эффектов:
·Противовоспалительным (оптимизируют течение воспалительного процесса);
·Иммуномодулирующим;
·Противоотечным;
·Вторично анальгезирующим действием;
·Фибринолитическим;
·Антиагрегантным;
·Увеличивают эффективность антибиотикотерапии:
1. Увеличивают проницаемость ткани для антибиотика
2. Увеличивают чувствительность флоры к антибиотику
3. Увеличивают время сохранения в крови и в тканях терапевтической концентрации антибиотика
Протеолетические ферменты, являющиеся основной составной частью препаратов СЭТ, относятся к классу гидролаз. Эти полиферментные препараты представляют собой комбинацию высокоактивных энзимов растительного и животного происхождения, которые обладают важными лечебными свойствами.
В клинической практике используется большое количество групп лекарственных препаратов, обладающим широким спектром фармакологического действия.
Назначение энзимных препаратов (Вобэнзим, Флогэнзим, Вобэ-Мугос) приводит к снижению активности воспалительного процесса и модуляции защитных реакций организма. Участие гидролитических ферментов способствует уменьшению инфильтрации интерстициального пространства белками плазмы и увеличению элиминации белкового детрита и депозитов в зоне воспаления. Это обеспечивает улучшение микроциркуляции и уменьшение локального отека в зоне повреждения. Благодаря воздействую на иммунопатологические процессы, а также совокупности других важных биологических эффектов, энзимы широко используютсяв лечении аутоимунных и воспалительных заболеваний, острых и хронических бактериальных и вирусных инфекций.
В настоящее время в нашей стране зарегистрировано два препарата: Вобэнзим в состав которого входят ферменты и витамин (бромелаин, папаин, трипсин, химотрипсин, панкреатин, амилаза, рутин) и Флогэнзим (бромелаин, трипсин, рутин в дозах вдвое выше таковых в составе Вобэнзима). Препараты относятся к 4 классу безопасности и не обладают: тератогенным, мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим и кумулятивным действием. При наличии дефицита Т-звена иммунитета после терапии Вобэнзимом восстанавливают число CD3 и CD4, достоверно уменьшается относительное содержание Th2 и нормализуется содержание Th1, снижается уровень ЦИК, нормализуется фагоцитарная активность нейтрофилов.
Основные эффекты СЭТ в отношении иммунной системы:
1. Стимуляция моноцитов-макрофагов, NK-клеток, цитотоксических Т-лимфоцитов и их специфической активности.
2. Регуляция уровня цитокинов.
3. Снижение концентрации патогенных иммунных комплексов (повышение клиренса, усиление фагоцитоза, мобилизации тканевых и мембранных депозитов NК-клеток).
4. Регуляция уровня адгезивных молекул.
Важной оказалась способность СЭТ потенциировать действие антибиотиков, химиотерапевтических препаратов и некоторых других лекарственных средств в крови и тканях, при этом снижается токсичность и уменьшаются побочные эффекты антибиотиков. Широкое применение комплексной терапии инфекционных заболеваний сопровождалось поиском и внедрением в практику дополнительных средств обеспечения и усиления основного лечения, так называемой сервис- и бустер-терапии. Для этих целей в терапии широкого круга заболеваний с успехом применяются препараты СЭТ (Вобэнзим, Флогэнзим, Вобэ-Мугос), которые обладают полифункциональными свойствами.
Основные механизмы интегрального клинического потенциирования действия этиотропных средств – бустер-эффекты – заключается в следующем:
1. Совершенствование условий доставки этиотропных препаратов вследствие улучшения всасывания и микроциркуляции крови, в том числе в очаге воспаления, конкурентного взаимодействия с транспортными белками крови (α2-макроглобулином и пр.), а также усиления некролиза, расщепления детрита в очаге воспаления (т.е. санации в очаге воспаления), изменения свойств клеточных мембран клетки-хозяина и возбудителя;
2. Рост доступности рецепторного аппарата клетки-носителя и возбудителя (важно для некоторых противовирусных средств);
3. Повышение степени проницаемости биопленок микробных колоний (biofilms) для антибактериальных препаратов;
4. Снижение кислотности среды в очаге воспаления, особенно в полостях, создание более благоприятных условий для работы антибиотиков.
Сервис-эффекты – это уменьшение выраженности побочных действий этиотропных препаратов, вторичного (ятрогенного) медикаментозного дисбактериоза кишечника и токсичности. К сервис-эффектам СЭТ можно отнести: гепатопротективный эффект полиэнзимов, сокращение частоты и/или выраженности флатуленции, метеоризма, тошноты, болей в животе, диареи, кожного зуда, фотодерматита и других эссенциальных побочных эффектов антибиотикотерапии.
Установлено, что у людей с лишним весом отмечается дефицит липаз — ферментов, расщепляющих жиры. Они способны расщеплять жиры при переваривании, отвечают за распределение и хранение жиров, сжигают их избыток. Результаты многих других исследований показали, что атеросклероз, повышенное кровяное давление и высокий уровень холестерина в крови людей, также связаны с дефицитом липаз. Без липаз жиры не расщепляются, а откладываются в различных частях тела, например, на бедрах, ягодицах, стенках желудка, в печени.
Аналогичная ситуация и со сложными углеводами (сахарами). Углеводы, не подвергшиеся тепловой обработке содержат ферменты, хром и витамин В, они легко перевариваются и усваиваются.
Инсулин регулирует метаболизм главного углевода — глюкозы. Нарушение ферментативного обмена глюкозы и ее усвоения приводит к синтезу гликогена и отложению его в тканях. Следствием этого является образование излишних жировых отложений в организме — ожирение.
Стоит отметить некоторое сходство при возникновении кандидоза и аллергии. Часто это связано с дефицитом протеаз - пищеварительных ферментов, необходимых для расщепления и выведения из организма чужеродных веществ белковой природы, присутствующих не только в желудочно-кишечном тракте, но и в кровеносной системе.
В последние годы применение препаратов СЭТ в клинической иммунологии и смежных областях показало эффективность применения ее при лечении ряда заболеваний внутренних органов, аллергических и аутоиммунных заболеваний. Безусловным достоинством энзимотерапии является высокая эффективность в сочетании с малым спектром побочных эффектов и хорошей переносимостью при длительном приеме. Сочетание с многими видами базисной терапии позволяет ускорять достижение клинического результата, сокращая курсовые дозы небезопасных гормональных, цитостатических и иных препаратов, уменьшая медикаментозную нагрузку, улучшая общую переносимость терапии, повышая суммарный лечебный эффект. Также отмечено удлинение ремиссии, по достижении которой возможно применение препаратов СЭТ в качестве монотерапии.
РИБОЗИМЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ
А.К. Узакова, 2 курс
Научный руководитель –к. б. н., доц. Л.В.Гирина
Кафедра биологической химии
Оренбургский государственный медицинский университет
RIBOZYMESANDTHEIRUSEINMEDICINE.
A.K Uzakova, 2 course
Supervisor – Candidate of Biological Sciences, Assistant Professor L.V. Girina
Department of Biochemistry
The Orenburg State Medical University
В 1981 г. группой американских биохимиков во главе с Томасом Чехом было обнаружено, что в природе имеются виды РНК, которые, подобно белкам, обладают высокоспецифической каталитической активностью. Их субстратсвязывающий домен присоединяется к комплементарному участку РНК-мишени с помощью водородных и других связей, а каталитический участок расщепляет ее в специфическом сайте. Такие РНК-катализаторы были названы рибозимами(сокращение от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим»), также называемые ферментативными РНК.
Ключевые слова: рибозимы, РНК, субстрастсвязывающий домен.
In 1981, a group of American biochemists, led by Thomas Czech, found that in nature there are types of RNA, which, like proteins, have a highly catalytic activity. Their substrate binding domain joins the complementary portion of the RNA target using hydrogen and other bonds, and the catalytic portion splits it into a specific site. Such RNA catalysts have been called ribozymes (short for "ribonucleic acid" and "enzyme"), also called enzymatic RNAS.
Key words: ribozymes, RNA substrate binding domain.
Целью данной работы явилось определение значимости рибозимов в организме человека и возможность применения их в медицине. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: определить механизм действия рибозимов, выявить их эффективность в борьбе с вирусными инфекциями, онкологическими заболеваниями и определить причины невозможности повсеместного использования рибозимов в медицинской практике.
Многие рибозимы естественного происхождения катализируют расщепление самих себя или других молекул РНК, кроме того образование пептидной связи в белках происходит при помощи рРНК рибосомы. В рамках исследований, посвященных происхождению жизни, удалось создать искусственные рибозимы типа РНК-полимеразы, способные при определенных условиях катализировать свою собственную сборку. Лабораторные образцы, однако, показали невысокую каталитическую способность: они успевают собрать в цепочку не более 14 нуклеотидов за 24 часа, по истечении которых они разлагаются за счет гидролиза фосфодиэфирных связей.
Несмотря на то, что большинство рибозимов достаточно редко встречаются в клетках, иногда они очень важны для их существования. Например, активная часть рибосомы — молекулярной машины, осуществляющей трансляцию белков из РНК — является рибозимом.
В качестве кофакторов некоторые рибозимы часто содержат двухвалентные ионы металлов, например, Mg2+.
То обстоятельство, что РНК может содержать наследственную информацию, позволило Уолтеру Гилберту выдвинуть предположение, что в древности РНК использовалась как в качестве генетического материала, так и в качестве катализаторов и структурных компонентов клетки, а впоследствии эти роли были перераспределены между ДНК и белками. Эта гипотеза сейчас известна как Гипотеза мира РНК.
На основании результатов рассмотренных опытов, а также других накопленных знаний о рибозимах складывалось мнение о принципиальной возможности использования рибозимов для регуляции активности конкретных генов человека. Область применения рибозимов как лекарственных средств может быть весьма широкой. В качестве возможных сфер их использования в клиниках в настоящее время рассматривают лечение вирусных инфекций, онкологических заболеваний, для которых известны продукты онкогенов, а также патологических состояний организма, вызываемых сверхэкспрессией конкретных генов.
Подобно антисмысловой технологии, рибозимы могут применятся при лечении вируснх инфекций. Можно синтезировать рибозимы, способные атаковать мРНК, транскрибируемую с вирусного генома. В культуре клеток было продемонстрировано действие рибозимов на мРНК вируса гепатита В после того, как плазмиды с генами, кодирующими специфические рибозимы, были введены в инфицированные клетки.
Этот механизм действия был реализован в новых лекарственных средствах для лечения больных с хроническими вирусными гепатитами С и В, которые находятся на этапе испытаний: хеберон, аллоферон, фосфоглив, VX-497, ингибиторы протеаз, кодируемые NS3, NS5 HCV; рекомбинантные рибозимы, катализирующие процессы расщепления РНК HCV, адефавир. Подобные системы эффективны в случае вируса простого герпеса
Большие усилия предпринимаются для использования рибозимов в лечении СПИДа, вызываемого вирусами иммунодефицита человека (ВИЧ). Уже в 1990 г. Н. Сарвер и соавторы продемонстрировали возможность расщепления геномной ВИЧ-РНК с помощью рибозимаin vitro в бесклеточной системе, что сопровождалось снижением уровня р24-антигена на 98%. Длительные эксперименты на культурах клеток показали, что клетки, экспрессирующие такие рибозимы, не изменяли своего обычного фенотипа на протяжении, по крайней мере, 9 месяцев. Одновременно с этим было показано, что клетки линии MT4, стабильно трансфецированные вектором, экспрессирующимрибозим под контролем промотора гена тимидинкиназы вируса простого герпеса, были частично устойчивы к ВИЧ-инфекции. Полностью устойчивыми к заражению ВИЧ оказались клетки, содержащие рибозим под контролем вирусного регуляторного элемента tar, в которых вирус не обнаруживали даже через 22 дня после заражения. В этих клетках высокий уровень индукции синтеза рибозима происходит как раз во время ВИЧ-инфекции. Та же самая стратегия была применена и к рибозимам, образующим структуру типа шпильки. Экспрессия гена рибозима под контролем промотора гена b-актина подавляла ВИЧ-инфекцию в культивируемых клетках. При этом продукты расщепления ВИЧ-РНК в таких клетках специфически и быстро деградировали.
Еще одним подходом к преодолению ВИЧ-инфекции является отщепление 5’-концевой кэп-структуры ВИЧ-РНК с помощью рибозимов. Известно, что у большинства изолятов ВИЧ 5’-концевая лидерная последовательность их геномной РНК высококонсервативна. Из всех известных изолятов только штамм MN содержит замену одного нуклеотида в лидерной области РНК, расщепляемой рибозимом. Эндонуклеазное удаление в составе олигонуклеотида 5’-концевой кэп-группы РНК ВИЧ подавляет трансляцию РНК и делает ее более доступной мишенью для внутриклеточных нуклеаз. Все имеющиеся экспериментальные данные позволяют сегодня сделать вывод о перспективности использования 5’-концевой лидерной последовательности ВИЧ-РНК в качестве мишени для рибозимов.
Основной сложностью, которую приходится преодолевать при конструировании рибозимов, расщепляющих геномную ВИЧ-РНК, является высокая мутабильность этих РНК. Из-за мутационных замен отдельных нуклеотидов в сайтах, по которым происходит расщепление РНК рибозимами, последние утрачивают свою активность по отношению к этим РНК и соответственно противовирусную активность. Новейшая стратегия в решении данной проблемы заключается в создании нескольких рибозимов, действие которых направлено против разных консервативных участков генома ВИЧ, причем отдельные рибозимы должны входить в одну молекулу рекомбинантной РНК ("метод дробовика"). Этот метод не позволяет вирусу ВИЧ избежать инактивирующего действия рибозимов путем мутационных преобразований своего генома.
Другая потенциальная область применения рибозимов — лечение рака. Класс белков, обеспечивающий устойчивость раковых клеток к лекарственным препаратам, называют АВС-транспортерами. Внедрение рибозимов, которые специфически нацелены на разрушение мРНК, кодирующую ABC-белки, восстанавливает чувствительность раковых клеток к лекарственным препаратам. Проверка данного метода была осуществлена на раковых клетках печени, которые обладают высокой устойчивостью к лекарственным препаратам. В культуру раковых клеток печени были введены гены, кодирующие рибозимы. В этих клетках наблюдалась пониженная экспрессия генов, ответственных за синтез ABC-белков, и возрастала чувствительность к препарату химиотерапии — эпирубуцину. Сходные результаты были получены для белка, способствующего устойчивости клеток к медикаментам при раке молочной железы. Конечно, существует огромная разница между клетками в культуре и лечением раковых больных.
Теломеры защищают концы хромосом от разрушения клеточными ферментами. Обычно длина теломер уменьшается при удваивании хромосом. Этот процесс, как полагают, связан со старением и смертью клетки. В раковых клетках фермент, называемый теломеразой, добавляет последовательности к теломерам, делая клетки бессмертными. Были изолированы рибозимы, ингибирующие активность теломеразы в раковых клетках. Рибозимы также можно использовать против белка раковых клеток сюрвивана (survivan), который ингибирует апоптозные белки, вызывающие гибель обычных клеток в определенных условиях.
Основные препятствия для терапевтического применения рибозимов — их низкая скорость поступления в клетку и трудности в доставке к определенному сайту. Эти ограничения создают опасения относительно доставки рибозимов к опухолевым клеткам, а также возможных побочных эффектов. Поэтому рибозимы стали разочарованием в плане медицинского применения. Например, FDA недавно не дало разрешения на применение разработанного компаниями Genta (Беркли Хайте, Нью Джерси, США) и Aventis (Страсбург, Франция) препарата Genasense, основанного на применении анти-смысловой технологии и предназначенного для лечения злокачественной меланомы, на основании сомнительных результатов клинических испытаний.
Таким образом, была установлена колоссальная значимость рибозиомов в борьбе с такими заболеваниями, которые в данный момент тяжело поддаются лечению или не излечиваются вовсе. Однако также было выявлено, что имеются некоторые сложности в применении лекарственных препаратов, содержащих рибозимы. Тем не менее есть несколько многообещающих методов лечения с их помощью, находящихся в данный момент на стадии клинических испытаний. Например, ведутся разработки по применению рибозима со структурой типа «головки молотка» в отношении рецептора эндотелиального фактора роста при метастатических злокачественных новообразованиях толстого кишечника, а также рибозима против человеческого эпидермального фактора роста 2. Это, конечно же, дает большие надежды на возможность использования рибозимов для излечивания тяжелых заболеваний у больных в будущем.
ОБЩИЕ АСПЕКТЫПОЛИФЕРМЕНТНОЙ ЭНЗИМОТЕРАПИИ
НА ПРИМЕРЕ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
П.С. Черкасова, 2 курс
Научный руководитель – к.б.н., доцент Е.Н. Лебедева
Кафедра биологической химии
Оренбургский государственный медицинский университет
GENERAL ASPECTS OF POLYENZYME THERAPY
ON THE EXAMPLE OF THE GASTROINTESTINAL TRACT
P.S. Cherkasova, 2 course
Supervisor -Candidate of Biological Sciences, Assistant Professor E.N. Lebedeva
Department of biological chemistry
The Orenburg State Medical University
Аннотация. В нашем организме важную роль играют ферменты, они являются незаменимымидля многих реакций метаболизма. Нарушение их активности или отсутствие ферментов приводит к серьезным заболеваниям. Для их лечения используют лекарства, содержащие системные комбинации необходимых энзимов.
Ключевые слова: ферменты, желудочно-кишечный тракт, ферментопатия, энзимотерапия.
Annotation. There are many enzymes in ourorganism; they are indispensable for many metabolic reactions. Disruption of their activity or absence of enzymes leads to serious diseases. People are using for their treatment drugs those containes systemic combinations of the necessary enzymes.
Keywords: enzymes, gastrointestinal tract, enzymopathy, enzymotherapy.
Ферменты – вещества белковой природы, ускоряющие различные биохимические процессы, происходящие в живых организмах. Они играют важную роль в процессах метаболизма, направляя и регулируя процессы обмена веществ. Отсутствие или нарушение активности ферментов приводит к ферменто- или энзимопатиям.
В современном обществе изменился характер питания: быстрым стал прием пищи, в меню преобладают рафинированные, высококалорийные и переработанные продукты, богатые углеводами и жирами; уменьшилось количество белковой и растительной пищи, содержащей энзимы, витамины и микроэлементы. Погрешности в питании и недостаток экзогенных ферментов также могут привести к развитию энзимопатии и, как следствие, функциональным нарушениям в работе различных органов, в первую очередь поджелудочной железы .
Целью данной работы является рассмотрение использования ферментных препаратов при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, перечисление требований к препаратам.
В наши дни известно множество как наследственных, так и алиментарных энзимопатий. Более того, любой патологический процесс на мембранно-клеточном уровне характеризуется нарушением функционирования всех энзимных систем и рецепторного аппарата, следствием чего являются различные изменения его чувствительности (ингибирование, неадекватная гиперактивация, парадоксальная реакция).Использование ферментных (энзимных) препаратов уже давно является стандартным методом лечения во многих областях медицины. Особое место в этом перечне занимают перорально применяемыеcистемные комбинации энзимов, обладающие широким спектром неспецифических воздействий на организм (системных и местных) и удовлетворяющие основным терапевтическим принципам: клинически доказанная высокая эффективность и безопасность лечения при хорошей переносимости, а также совместимость с различными лекарственными препаратами.
Полиферментная терапия – одно из наиболее актуальных направлений комплексного лечения синдрома нарушенного пищеварения, особенно при невозможности устранения причин его развития. В клинической практике используется множество ферментных препаратов, отличающихся комбинацией компонентов, энзимной активностью, способом производства и формой выпуска. Ферментные препараты – это группа фармакологических средств, способствующих улучшению процессов переваривания пищи. Их выбор и дозирование определяются следующими основными факторами: составом и количеством активных пищеварительных ферментов, обеспечивающих расщепление нутриентов; формой выпуска препарата, предусматривающей устойчивость ферментов к действию хлористоводородной кислоты и их быстрое высвобождение в двенадцатиперстной кишке при рН 5–7; хорошей переносимостью и отсутствием побочных реакций; длительным сроком хранения. В зависимости от состава и происхождения ферментные препараты можно разделить на шесть групп:
1) экстракты слизистой оболочки желудка, основным действующим веществом которых является пепсин (абомин, ацидин-пепсин);
2) панкреатические энзимы – амилаза, липаза и трипсин (панкреатин, мезим форте, панцитрат, креон);
3) комбинированные препараты, содержащие панкреатин в сочетании с компонентами желчи, гемицеллюлозой и прочими дополнениями (дигестал, фестал, панзинорм форте, энзистал);
4) растительные энзимы – папаин, грибковая амилаза, протеаза, липаза и другие ферменты (пепфиз, ораза);
5) комбинированные ферментные препараты, содержащие панкреатин в сочетании с растительными энзимами, витаминами (вобэнзим);
6) дисахаридазы (тилактаза).
В настоящее время ферментные препараты, используемые в клинической практике, должны отвечать определенным требованиям:
1) Иметь оптимальный состав ферментов в физиологической пропорции;
2) Действующее начало (панкреатин) должно достичь точки приложения — двенадцатиперстной кишки, не подвергаясь разрушению, и проявлять свою активность только в кишечнике
3) Оптимум действия давать в интервале рН 5–7;
4) Устойчивость к действию соляной кислоты, пепсина и других протеаз;
5) Равномерное и быстрое перемешивание ферментов с пищей;
6) Одновременный пассаж с пищей через привратник и пилорический сфинктер;
7) Эффект препарата должен развиваться с началом поступления пищи в двенадцатиперстную кишку
8) Быстрое и 100% высвобождение ферментов в двенадцатиперстной кишке;
9) Безопасность
10) Хорошая переносимость;
11) Нетоксичность;
12) Отсутствие существенных побочных реакций.
В настоящее время фармакотерапия является важнымсоставляющим компонентом технологии процесса оказания медицинской помощи. Лекарственное обеспечение лечебного процесса становится важным компонентом медицинской помощи только при надлежащем подборе лекарственных средств и индивидуальной тактикеи стратегии ведения больного.
ENZYMES IN CANCER THERAPY
Shao T. E., 2 st year, Kitinya O. Y., 2st year
Scientific advisor – Associate professor MD PhD E. V. Popova
Department of Biochemistry
St. Joseph University in Tanzania,
St. Joseph College of Health Science
Introduction. Gene therapy is one among the method for therapeutic intervention against cancer. To do that biological and molecular knowledge is needed. The new method is based on the transfer of genetic material to an organism with the aim of correcting a disease. These genes can be delivered directly into the subject using substantial gene carriers known as vectors (in vivo gene therapy, or delivered into isolated cells in vitro that are subsequently introduced into the organism (ex vivo gene therapy). One of the disease where the discipline of gene therapy has been widely used is cancer. First, the genetic alterations that give rise or contribute to the malignant transformation of cells are being unraveled with increasing detail in the last two decades, and this provides multiple candidates targets for gene therapy intervention. Nevertheless, the genetic and epigenetic alterations that lead to anestablished tumor are complex and require special approaches that often differ from gene therapy applied for hereditary monogenic diseases. In many cases, the transfer of genes into malignant cells is not performed with the intention of correcting a genetic deficiency related to cancer. To be efficient, this would require that the selected gene play a dominant role in the malignant phenotype. In addition, a technique would be needed that achieves successful modification of virtually every cell in the tumor, something that is far from being realistic in the near future. Therefore, different strategies have been developed to introduce genes that cause the destruction of the tumor by indirect mechanisms.
Prodrug activation enzymes in cancer gene therapy
A prodrug is a medication or compound that after administration is converted within the body into a pharmacologically active drug. There are enzymes which activates prodrugs thus are used in cancer therapy. One of the useful enzyme is thymidine kinase.This enzyme catalyzes the phosphorylation of deoxythymidine to deoxythymidine monophosphate. Through the study of thymidine kinase, a pro-drug activating gene therapy has been able to be retrieved in the treatment of cancer. This was made possible after the foundation of HSVTK/GCV system. It was tested as a gene therapy modality using retroviral vectors and since then it became very useful gene therapy. Herpes Simplex Virus Thymidine Kinase/ Ganciclovir system (HSVTK/GCV). HSVTK combines with the GCV and become a prodrug. HSVTK/GCV therapy to work on cancer therapy relies on bystander effect. Bystander effectis based on the transfer of phosphorylated GCV from transduced to nontransduced cells mainly via gap junctions. For cancer to be treated in a well manner there should be a targeted therapy. Targeted therapy is the cornerstone of contemporary cancer treatment. For this to occur a diverse range of chemistry has been developed to trigger the activation of cancer-targeted prodrugs to their cytotoxic counterparts. Studies in cancer biology have revealed a wide range of enzymes that are aberrantly upregulated in cancer cells. The most common targets include lysosomal proteases such as the capsins and legumain, as well as proteases found in the extracellularmatrix (ECM) such as the matrix metalloproteases (MMPs) and urokinase-type plasminogen activator (uPA). (Copyright © 2000 John Wiley & Son.)
Cysteine proteinase and their endogenous inhibitors: target proteins in cancer therapy
Cysteine proteinases: These enzymes degrade proteins. Cysteine proteinases belongs to papain family of proteinases, sharing a similar protein structure and mechanism of action. The results of clinical investigations on cysteine proteinases like catheipsins and their endogenous inhibitors in human breast, lung, brain and head and neck tumors, as well as in body fluids of ovarian, uterine, melanoma and colorectal carcinoma bearing patients, have shown that the molecules are highly predictive for the length of survival and may be used for assessment of risk of relapse and death for cancer patients. (J Kosh, T T Lah, website-https: // doi.org/10.3892/or.5.6.1349)
Effect of immunotherapy on the cellular immunity in patients with cervical cancer
Immunotherapy has been very useful in the treatment of cancer for the past few years. The aim of the study was to compare cellular immune response on specific and combined immunotherapy in patients with cervical cancer. Cervical cancer occurs when abnormal cells on the cervix grow out of control. Cervical cancer can often be successfully treated when it is found early. The virus called Human Papilloma Virus causes it. The immunotherapy cancer treatment is a combination program, which utilize scientifically proven therapies to destroy cancer. This will help to increase the number of active immune cells in the body. Stimulating immune system to work harder and smarter to attack cancer cells. Giving immune system components such as immune system proteins and anti- cancer nutrients. Increasing cancer cell death with photodynamic therapies with laser stimulation. Its proven that patients with metastatic cervical cancer can have a complete disappearance of the tumors after a treatment with form of immunotherapy called adoptive cell transfer (ACT). Nearly all cervical cancers are caused by persistent infectious with certain types of the Human Papiloma Virus.
Human papilloma Virus infected cells produce specific proteins or antigens known as E6 and E7 that can be recognized by the T cells, which are immune cells that play a critical role in the body’s response to infectious agents and infected cells.
Radiotherapy can be conducted together with the two types of immunotherapy, which include autolyphocytes reinfusion after in vitro incubation with tumor antigen (tissue tumor homogenate) and interleukin-2, second combination of the above-mentioned immunotherapy interleukin-2 and systemic enzymes. Immunotherapy usage is the form of a preparation of interleukin-2 and a system enzymotherapy in a combination with a specific immunotherapy is possible. This way of treatment is recommended in cases of decreasing of cellular immunity indicators(Lazarev AF, Kenbaeva DK, Medeubaev RK, Gorbatenko AE, Tanatarov SZ, VestnikRossiskoiAkademiiMeditsiinskikhNauk)
Gene-directed enzyme/prodrug therapy (GDEPT)
This therapy is mainly on the transfer of exogenous genes that convert a non-toxic pro-drug into a cytotoxic metabolite in cancer cells. Once the pro-drug is administered systematically, transduced cells expressing the converting enzyme die and, in some cases, provoke the destruction of surrounding cells (bystander effect). Unlike other gene therapy strategies, GDEPT lacks intrinsic tumor specificity, and relies on tumor targeting at the levels of cell transfer (depending on the vectors and the route of administration) and gene expression depending on tumor-specific promoters. The efficacy of a GDEPT system is highly influenced by the extent of the bystander effect, because the fraction of cells in a tumor is generally low with current gene therapy vectors. The thymidine kinase gene from HSV-1 (HSV-TK) used in conjunction with the pro-drug ganciclovir (GCV) was the earliest and most used GDEPT system applied to HCC and other cancers. It has shown significant antitumor effect in relevant animal models of HCC, such as carcinogen-induced HCC in rats. HSV-TK converts ganciclovir into the monophosphate intermediatethat is subsequently transformed into the triphosphate form by cellular enzymes. This is a highly polar molecule that cannot diffuse outside the cell. The bystander effect of this system has been explained by gap junction transfer of thetoxic metabolite and phagocytosis of neighboring cells, but this local effect is weak compared to other GDEPT modalities. The fusion of TK with the VP22 protein can amplify the effect by transferring the enzyme to surrounding cells. Ganciclovir- triphosphate is incorporated into the DNA and causes apoptosis in a cell cycle- dependent manner, but it can cause mitochondrial toxicity in normal hepatocytes if the expression of HSV-TK is not restricted to HCC cells. Apart from the therapeutic purpose, HSV-TK can be considered a reporter gene for PET analysis. It has been successfully used to visualize transduction of HCC with adenoviral vectors in humans. So far, the good antitumor efficacy of the HSV-TK system observed in different animal models of HCC has not been demonstrated in the clinical setting. Clinical and pre-clinical studies performed on other cancers suggest that HSV-TK can act as an immunogen that cooperates in the establishment of a systemic or at least local response against the tumors. Nevertheless, combination with other therapies will be needed. In pre-clinical studies the radiation-inducible Egr-1 promoter was used to control the expression of HSV-TK in combination with radioisotopes (I131 lipiodol). Thus, the expression of HSV-TK was stimulated by the internal radiation, and the antitumor effect of both treatments was synergistic. (Enzymes therapy by Hernandes Alcoleba)
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 219; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!