Газета «Новости медицины и фармации» 12 (588) 2016
Вернуться к номеру
Уникальный механизм действия новых гиполипидемических лекарственных средств
Авторы: Мельник А.А. - к.б.н., руководитель проекта специализированного медицинского центра «Оптима-фарм», г. Киев, Украина
Разделы: Справочник специалиста
Версия для печати
Статья опубликована на с. 22-25 (Укр.)
Среди заболеваний обмена веществ одно из главных мест занимают нарушения обмена липидов, или дислипидемии. Термин «дислипидемии» («дислипопротеинемии») объединяет наследственные или приобретенные состояния, характеризующиеся нарушением синтеза, катаболизма, удаления из циркуляции липидов и липопротеинов, что приводит к нарушению их содержания в крови (повышению или понижению). Наряду с термином «дислипопротеинемия», более широким и охватывающим нарушения уровня липопротеинов в крови, используется термин «гиперлипопротеинемия», отражающий повышенное содержание в крови одного или нескольких классов липопротеинов. Клиническими проявлениями дислипидемии являются ксантомы — плотные узелки, содержащие холестерин, например на кисти, подошвах ног, ладонях, коже любого участка тела, особенно спины, а также ксантелазмы — отложения холестерина под кожей век в виде плоских узелков желтого цвета или узелков, не отличающихся по цвету от других участков кожи. Вследствие дислипидемии наблюдаются поражения органов в виде атеросклероза. Атеросклероз — это хроническое заболевание, характеризующееся поражением артерий эластического и мышечного типа в виде очаговых отложений липидов и белков в интиме сосудов и реактивной клеточной реакции их стенки, вызывающих сужение их просвета и нарушающих физиологические функции пораженных артерий, что приводит к расстройствам кровообращения.
Сегодня для лечения дислипидемии используются 5 основных классов лекарственных средств (ЛС), применяемых с учетом механизма их действия, эффективности и наличия побочных эффектов, а также противопоказаний к ним: статины, никотиновая кислота и ее производные, фибраты, секвестранты желчных кислот, антиоксиданты [1].
Среди этих ЛС особого внимания заслуживают статины, появление которых стало возможным благодаря открытию японского ученого Akira Endo, который в 1971 г. выделил из грибов рода Penicillium компонент под названием компактин, ставший родоначальником статинов. Это соединение обладало способностью снижать уровень холестерина. Однако после этого прошло несколько лет, прежде чем на фармацевтическом рынке в 1987 г. появился первый коммерческий статин под названием ловастатин (мевакор), выделенный из гриба рода Aspergillus. Механизм действия статинов реализуется через ингибирование фермента 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермента А редуктазы (ГМГ-КоА-редуктаза), что приводит к уменьшению уровня внутриклеточного холестерина с последующей активацией транскрипции гена рецепторов липопротеинов низкой плотности (р-ЛПНП) и, соответственно, к снижению содержания липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови. Статины являются общепризнанным золотым стандартом в лечении гиперлипидемии. За 30 лет их применения они доказали свою эффективность и стали доминирующей группой препаратов, используемых при дислипидемиях.
Однако у каждого пятого человека, принимающего статины, не удается достичь целевых показателей липидов. Некоторые пациенты не переносят статины из-за побочных реакций, среди которых основными являются миалгия, миопатия, миозит, рабдомиолиз, увеличение риска повышения уровня глюкозы в крови и развитие сахарного диабета 2-го типа, поражение печени. Кроме того, у значительного количества пациентов с высокой гиперхолестеринемией, особенно с семейной гиперхолестеринемией (СГ), даже высокие дозы статинов и вспомогательная терапия недостаточны для достижения целевых уровней липидов [2, 3]. Семейная гиперхолестеринемия — самое распространенное наследственное заболевание в мире. Гиперхолестеринемия — это повышение уровня общего холестерина в 2–2,5 раза по сравнению с нормой за счет ЛПНП. Семейная гиперхолестеринемия является опасным заболеванием, без лечения которого у больных отмечены раннее и агрессивное развитие атеросклероза, ранние инфаркты, инсульты, развитие стеноза аорты и внезапная смерть. По образному выражению J. Kastelein [4], без лечения у больных с СГ прогноз такой же плохой, как и у больных со СПИДом. Гетерозиготная форма СГ встречается довольно часто: от 1 : 200 до 1 : 500 в европейской популяции, а гетерозиготная форма является редким заболеванием: 1 : 1 000 000 человек. По всей вероятности, во всем мире больных с СГ — от 20 до 34 миллионов, но выявлены только 10 % из них, а адекватное лечение проводится только у 5 %.
Учитывая важность проведения гиполипидемической терапии для больных с нарушениями липидного обмена, были разработаны ЛС с новыми, уникальными механизмами действия, которые отличаются от известных классов гиполипидемических средств, таких как статины, секвенаторы желчных кислот, ингибиторы абсорбции холестерина.
1. Ингибитор микросомального триглицеридпереносящего белка
Аполипопротеин В (апоВ) играет центральную роль в метаболизме липопротеинов. Ген апоВ человека находится на хромосоме 2 и продуцирует с помощью уникального процесса редактирования мРНК две физиологические изоформы циркулирующих липопротеинов — апоВ-48, имеющий молекулярную массу 241 кДа, и апоВ-100 с молекулярной массой 512 кДа [5]. Цифровые обозначения при букве В являются условными. Так, максимальная молекулярная масса апоВ принята за 100, а апоВ-48 имеет молекулярную массу, составляющую 48 % от максимальной. Сейчас известно до 10 различных так называемых укороченных форм аполипопротеина В.
ApoB-48 (укороченная форма апоВ-100) продуцируется в кишечнике и играет важную роль при образовании, секреции хиломикронов. Синтез ApoB-100 происходит в печени. Этот белок является фундаментальным структурным компонентом липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и продуктов их метаболизма — липопротеинов промежуточной плотности (ЛППП) и липопротеинов низкой плотности, а также лигандом для рецепторов ЛПНП. Повышение в плазме концентрации апоВ свидетельствует об увеличении количества циркулирующих атерогенных липопротеинов.
Микросомальный триглицерид-переносящий белок — МТТР (Мicrosomal Тriglyceride Тransfer Рrotein) имеет важное значение для сборки и секреции апоВ-содержащих липопротеинов. МТТР впервые был описан в 1984 г. J. Wetterau и D. Zilversmit, которые выделили данный белок из микросом печени быка [6]. Он состоит из 2 субъединиц (М и PDI). В состав первой субъединицы — М — входит 894 аминокислоты (97 кДа). Эта субъединица экспрессируется прежде всего в гепатоцитах и энтероцитах (рис. 1).
/22_u.jpg)
Вторая субъединица — широко экспрессируемый многофункциональный белок дисульфид-изомеразы — PDI (Protein Disulfide Isomerase) (55кДа) [7]. Изомеразная активность PDI не является необходимым условием для функционирования МТТР. Хотя cубъединица PDI и не обладает активностью для переноса липидов, тем не менее она является важным звеном для поддержания активности всего комплекса в целом. Без PDI микросомальный триглицеридпереносящий белок образует нерастворимые агрегаты [8].
МТТР локализован вместе с PDI и ароВ в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) и аппарате Гольджи (АГ), стабилизируя образовавшийся полипептид апоВ и способствуя переносу нейтрального липида из мембраны ЭР в апоВ по принципу челночного механизма. Связывание МТТР с апоВ и перенос липида — процессы независимые. Активность МТТР имеет важное значение для секреции апоВ-48 и апоВ-100.
МТТР в качестве терапевтической мишени
Исследованиями, проводившимися в 90-х гг. прошлого века, было показано, что ингибирование МТТР с использованием фармакологических препаратов приводит к снижению апоВ-содержащих липопротеинов, что дает возможность использовать данный процесс для лечения гиперлипидемии. Впервые в 1998 году J. Wetterau и др. [9] описали небольшую молекулу ингибитора MTТP, которая эффективно ингибировала секрецию апоВ-содержащих липопротеинов у грызунов и нормализовала гиперхолестеринемию у гиперлипидемических кроликов. Для этого использовали несколько синтетических ингибиторов MTТP (BMS-201038, СР-346086 и BAY-13-9953). Эти инигибиторы оказывали эффект в зависимости от дозы. Однако было отмечено, что животные, получавшие данные соединения, продемонстрировали обратимое накопление жира в печени и в энтероцитах. Данные эксперименты на животных могли свидетельствовать о прогнозирововании таких же побочных эффектов, которые могли возникнуть при клинических испытаниях ингибиторов МТТР на человеке. В связи с этим программа исследований, проводившихся в то время, была прекращена из-за развития побочных эффектов, таких как нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта и стеатоз печени [10]. Однако спустя несколько лет исследования ингибитора МТТР вновь возобновились, результатом чего стало появление нового ЛС под названием ломитапид.
Лекарственное средство ломитапид
Биотехнологическая компания Aegerion Pharmaceuticals, Inc. (США) сообщила об одобрении в декабре 2012 г. Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) препарата ломитапид (Lomitapide, Juxtapid) (рис. 2). Показанием к применению лекарственного средства является гомозиготная СГ — редкое врожденное заболевание, которое сопровождается очень ранним развитием атеросклероза.
Ломитапид является мощным селективным ингибитором МТТР, внутриклеточного липидпереносящего белка, который обнаруживается в просвете эндоплазматического ретикулума и отвечает за связывание и транспортировку отдельных молекул липидов между мембранами. MTТP играет ключевую роль в сборке апоВ-содержащих липопротеинов в печени и кишечнике. Ингибирование МТТР приводит к уменьшению синтеза ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП и как результат — к снижению уровня ЛПНП в крови (рис. 3).
/23_u.jpg)
В одном из проводившихся международных клинических исследований было показано, что пациенты с гомозиготной СГ, получавшие ингибитор МТТР, имели значительное снижение липидных показателей по сравнению с базовой линией: общий холестерин — ↓58,4 %; ЛПНП — ↓50,9 %; ЛПОНП — ↓78,7 %; триглицериды — ↓65,4 %.
Дозировка
Рекомендуемая начальная доза составляет 5 мг один раз в день. После 2 недель доза может быть увеличена, исходя из приемлемой безопасности и переносимости, до 10 мг, а затем — до 20 и 40 мг. Максимальная рекомендуемая доза — 60 мг.
2. Антисмысловые олигонуклеотиды
Антисмысловые олигонуклеотиды (АСО) представляют собой синтетические одноцепочечные ДНК длиной от 8 до 50 нуклеотидов, которые целиком или частично связываются с РНК и препятствуют дальнейшей трансляции мРНК в белок [11]. Подавление биосинтеза белка под действием АСО происходит вследствие того, что мРНК-мишень в составе гибридного комплекса ДНК/РНК с АСО расщепляется внутриклеточной РНКазой Н [12] (рис. 4).
Впервые возможность избирательного подавления продукции определенного белка под действием АСО была продемонстрирована еще в 1978 г. в работе P. Zamecnik и M. Stephenson [13], в которой авторы показали, что тринадцатизвенный олигонуклеотид, комплементарный 3′-концевой последовательности РНК вируса саркомы Рауса, ингибирует репликацию вируса in vitro. Эта работа послужила толчком к изучению потенциала АСО в качестве ЛС для лечения вирусных заболеваний, воспалительных процессов, болезней крови, расстройств сердечно-сосудистой системы [14–18].
Ввиду того, что природные олигодезоксирибонуклеотиды in vivo подвергаются быстрой деградации под действием нуклеаз, для повышения их стабильности в структуру АСО вносят различные химические модификации [19]. Внесение модификаций в структуру олигонуклеотида не только приводит к повышению устойчивости АСО к нуклеазам, но и увеличивает эффективность их биологического действия, улучшает гибридизационные свойства и облегчает их захват клетками.
/23_u2.jpg)
В первом поколении устойчивость к нуклеазам обеспечивалась модификацией фосфодиэфирной связи — замещением кислорода серой (фосфотиоаты), что позволяло повысить устойчивость препаратов к эндонуклеазам; при этом не ухудшались субстратные свойства комплекса относительно нуклеазы Н, но затруднялось связывание АСО с целевой мРНК. Такие препараты АСО плохо проникали в клетку и имели ограниченный спектр распределения в органах и тканях. Препараты 2-го поколения были модифицированы по 2`-положению рибозы путем введения 2`-О-метильной, 2`-О-метоксиэтильной группы. Такая модификация позволяла повысить устойчивость к эндонуклеазам и снизить токсичность препарата, но ухудшала субстратные свойства дуплекса с целевой мРНК относительно РНКазы Н. Комбинация 2 модификаций позволила получить АСО, обладающие хорошей специфичностью, селективностью и аффинностью к целевой молекуле [20]. Химерные АСО, использующие одновременно фосфотиоатные и 2`-О-метоксиэтил- или 2`-О-метил-модификации, легли в основу ЛС под названием мипомерсен.
Лекарственное средство мипомерсен
Мипомерсен (Mipomerse Sodium, Kynamro), производитель Genzyme Corporation, Isis Pharmaceuticals (США), одобрен FDA в январе 2013 г. Представляет собой синтетический 20-мерный 2'-О-(2-метокси)этил-модифицированный олигонуклеотид, второе поколение одноцепочечного антисмыслового олигонуклеотида с конкретным комплементарным связыванием кодирующей области матричной РНК (мРНК) [нуклеотида 3249-3269] В-100 человека. Этот ингибитор имеет 20 нуклеотидов с кодирующей последовательностью 5'-GCCTCAGTCTGCTTCGCACC-3` и является химически стабилизированным через фосфотиоат [21] (рис. 5).
В нуклеотидную область мипомерсена включены сахара 2`-дезоксирибозы: 2`-O-метил (2`OMe) и 2`-O-метоксиметил (2`MOE) модифицированной рибозы в 3` и 5` концевых участках. В этом состоит отличие второго поколения от первого (рис. 6).
АСО первого поколения легко разрушаются эндонуклеазой и экзонуклеазой, являются токсичными для роста и пролиферации клеток здоровой ткани. Второе поколение АСО мипомерсена значительно лучше по сравнению с первым, так как обладает большей активностью и сродством, имеет повышенную устойчивость к деградации под действием ферментов нуклеаз, более длительный период полураспада и вызывает меньше побочных реакций [27–30].
Aнтисмысловые олигонуклеотиды предназначены для специфического связывания с мРНК апоВ-100 и предотвращения транслокации мРНК для формирования функционального апоB-100 [22–24]. Эндогенные РНКазы ферментов, такие как РНКаза Н или Arganaute 2, распознают двойную мРНК апоB-100 и мипоперсена, разрушая тем самым цепь мРНК, в результате чего функциональный белок апоВ-100 не образуется [25, 26]. К тому же, разрушаясь под действием ферментов, апоВ-100 не экспрессирует из-за неправильного сплайсинга пре-мРНК для зрелой и функциональной мРНК.
В клинических исследованиях было продемонстрировано, что у пациентов, принимающих мипомерсен, среднее снижение липидных параметров от исходного уровня оставалось неизменным через 104 недели: ЛПНП — ↓27–28 %; апоВ — ↓28–31 %; липопротеин (а) — ↓17–21 %; ЛПВП — ↑3–10 %; триглицериды — ↓3–14 %. Дозировка: мипомерсен (200 мг) вводится подкожно один раз в неделю.
3. Моноклональные антитела, блокирующие фермент пропротеиновую конвертазу субтилизин-кексинового типа 9
В середине 80-х годов американские ученые J. Goldstein и M. Brown получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии за открытие рецепторов липопротеинов низкой плотности и установление причин развития семейной гиперхолестеринемии. В результате их исследований стало ясно, что ЛПНП удаляются из кровотока через рецептор-опосредованный путь и что экспрессия новых р-ЛПНП регулируется внутриклеточным содержанием холестерина по механизму отрицательной обратной связи [32]. Однако механизмы разрушения уже существующих р-ЛПНП долгое время оставались непонятными. Только в 2003 г. был обнаружен фермент, ответственный за этот процесс, — пропротеиновая конвертаза, относящаяся к семейству сериновых протеаз и получившая название PCSK9 (от англ. Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin type 9 — пропротеиновая конвертаза субтилизин-кексинового типа 9), фермент-гидролаза, продукт гена человека PCSK9. Относится к семейству пропротеиновых конвертаз, которые активируют ферменты, отщепляя от них пептид, ингибирующий их каталитическую активность. PCSK9 играет важную роль в гомеостазе холестерина и является важной потенциальной мишенью для агентов, снижающих уровень холестерина липопротеинов низкой плотности в крови. Показано, что синтезированная в печени PCSK9 секретируется в кровоток и образует комплекс с р-ЛПНП на поверхности гепатоцита. Не проявляя протеолитической активности, PCSK9 способствует разрушению рецептора после интернализации образовавшегося комплекса внутрь клетки [33, 34].
Механизм регуляции PCSK9 экспрессии рецепторов к ЛПНП на гепатоцитах
Печень является основным органом, ответственным за клиренс и катаболизм сывороточных ЛПНП. Гепатоциты регулируют уровень ЛПНП, экспрессируя р-ЛПНП, которые связывают ЛПНП и удаляют их из плазмы. Комплекс ЛПНП/р-ЛПНП интернализуется в гепатоцит в составе клатриновых пузырьков, которые затем сливаются с эндосомами (рис. 8). Кислая среда внутри эндосом способствует диссоциации комплекса ЛПНП/
р-ЛПНП. После диссоциации свободные р-ЛПНП повторно возвращаются на поверхность гепатоцита, где они связывают и выводят из кровотока новые частицы ЛПНП. Было показано, что на поверхности гепатоцита происходит кальций-зависимое взаимодействие между каталитическим доменом PCSK9 и повтором А EGFР домена рецептора ЛПНП. После того, как ЛПНП связывается с таким рецептором, весь комплекс ЛПНП/р-ЛПНП/PCSK9 перемещается в клетку в составе клатринового пузырька. В дальнейшем кислая среда эндосомы, с одной стороны, способствует отделению ЛПНП от комплекса, а с другой — приводит к повышению аффинности взаимодействия PCSK9 с р-ЛПНП за счет формирования дополнительных ионных связей между про-доменом PCSK9 и р-ЛПНП. В результате PCSK9, не проявляя протеолитической активности, удерживает, как распорка, р-ЛПНП в открытом положении, не давая ему принять закрытую конформацию, необходимую для повторного возвращения на поверхность клетки. Это ведет к тому, что количество экспрессированных на гепатоците рецепторов снижается, и соответственно уменьшается клиренс ЛПНП из сыворотки [35].
Существует несколько способов повлиять на функцию PCSK9 (рис. 9 (показаны буквами в красных кружках)): А — маленькие интерферирующие рибонуклеиновые кислоты (siRNAs) могут блокировать транскрипцию PCSK9 мессенджера рибонуклеиновой кислоты; В — маленькие молекулярные ингибиторы могут нарушить процессинг PCSK9, что приведет к снижению образования функциональных PCSK9; С, D — моноклональные антитела и аднектин ингибируют функцию PCSK9.
/24_u.jpg)
Эти исследования дали понимание того, что снижение активности PCSK9 может стать терапевтической мишенью в лечении пациентов с гиперхолестеринемией, что позволило бы изолированно снижать уровень ЛПНП. Блокада этого фермента приводит к экспрессии большего количества рецепторов ЛПНП на поверхности печени. В результате захват ЛПНП печенью увеличивается, их содержание в крови уменьшается. Блокирование PCSK9 является инновационным механизмом снижения ЛПНП. Из всех потенциальных ингибиторов PCSK9 для практического использования были выбраны моноклональные антитела человека (ЛС алирокумаб).
Лекарственное средство алирокумаб
Алирокумаб (Alirocumab, Praluent) разработан фармацевтической компанией Sanofi (Франция) и биофармацевтической компанией Regeneron Pharmaceuticals (США). Одобрен FDA в октябре 2015 г. Алирокумаб относится полностью к моноклональным антителам человека (изотип IgG1), которые связываются с высоким сродством и специфичностью к PCSK9 и производятся с использованием технологии рекомбинантной ДНК в суспензионной культуре клеткок яичников китайского хомячка. Алирокумаб состоит из 2 дисульфид-связанных тяжелых цепей, каждая из которых ковалентно связана с каппа-легкими цепями. Единственный N-связанный сайт гликозилирования локализован в каждой тяжелой цепи на CH2 домене Fc константной области молекулы. Вариабельные домены тяжелой и легкой цепей в совокупности образуют сайт связывания PCSK9 (рис. 10). Алирокумаб имеет приблизительную молекулярную массу 146 кДа.
Механизм действия алирокумаба показан на рис. 11.
Дозировка
Рекомендуемая начальная доза для алирокумаба составляет 75 мг. Вводят подкожно один раз в 2 недели. Если ответ ЛПНП является неадекватным, доза может быть увеличена до 150 мг.
Таким образом, появление на мировом фармацевтическом рынке новых гиполипидемических ЛС с уникальным механизмом действия, удобным режимом дозирования и высокой эффективностью позволит врачам-клиницистам более эффективно подходить к вопросам терапии у пациентов с дислипидемией.
Список литературы
Список литературы находится в редакции