Полноценная защита организма от инфекций многие десятилетия подряд остаётся важнейшей проблемой и даёт направление научному поиску. Новые разработки российских биохимиков в этой области убедительно доказывают, что для полёта научной мысли необходимы два крыла: фундаментальная наука и прикладная.
Что защищает нас от инфекций? Типичный ответ на этот вопрос: «Антитела, которые образуются после перенесённых болезней». Он отдаёт пальму первенства приобретённому, или адаптивному, иммунитету, который формируется и крепнет у человека после рождения по мере «встреч» с различными микробами, закрепляя опыт в виде антител.
Адаптивный иммунитет — это то, что отличает нас друг от друга, несмотря на «стандартный», общий для всех набор антигенов. У каждого есть индивидуальные отличия, которые зависят от того, встретимся мы или нет с конкретным возбудителем в течение жизни. Мы все «вооружены» по-разному.
Но каким же образом защищаются от инфекционной агрессии 98% «братьев наших меньших», ведь они лишены интеллектуального адаптивного иммунитета (как известно, он появляется только у высших позвоночных)?
Ответ нашёл русский микробиолог Илья Ильич Мечников. Он открыл явление фагоцитоза, то есть захвата и уничтожения патогенов специальными клетками, которые назвал фагоцитами (от греч. phagos — пожиратель и kytos — клетка). Именно фагоциты (клетки врождённого иммунитета) выстраивают первую линию обороны от вторжения чужеродных организмов. К фагоцитам относят, например, хорошо нам известные клетки крови, такие как нейтрофилы, моноциты, макрофаги и другие. Фагоцитоз — один из важных механизмов врождённого иммунитета.
Врождённый иммунитет — это то, что нас объединяет, идентично функционирует в каждом и не изменяется с момента рождения и до смерти.
Так какой же иммунитет главный в защите от инфекций — адаптивный или врождённый?
Точку в научном споре нобелевских лауреатов 1908 года Ильи Ильича Мечникова, открывшего фагоцитоз, и Пауля Эрлиха, доказывавшего, что главная роль в защите от бактерий принадлежит антителам, поставили революционные открытия двух последних десятилетий. В 2011 году Нобелевский комитет отметил премией по физиологии и медицине сразу трёх учёных, которые своими экспериментами подтвердили правильность воззрений И. И. Мечникова. Премия была присуждена Жюлю Хоффманну, Брюсу Бойтлеру и Ральфу Штайнману за открытие молекулярных механизмов врождённого иммунитета и переосмысление его роли в иммунологической защите.
Открытия Ж. Хоффманна, Б. Бойтлера и Р. Меджитова показали, что системы врождённого иммунитета у человека, позвоночных и беспозвоночных животных принципиально не отличаются. У мушек-дрозофил, мышей, а впоследствии и у человека были открыты и описаны однотипные рецепторы, призванные «вылавливать» и распознавать бактерии, вирусы или грибы по их структурным элементам — компонентам клеточной стенки, нуклеиновым кислотам и т.д. Именно по этим структурным элементам врождённая иммунная система идентифицирует попадание в организм «чужого».
Фактически произошёл революционный переворот в иммунологии, доказавший, что в защите от инфекций или биологической агрессии ведущую роль играет иммунитет врождённый, который руководит запуском адаптивного и его последующей работой. (Открытие взаимосвязи между врождённым и адаптивным иммунитетом — заслуга Р.Штайнмана.)
Каковы принципы работы врождённого иммунитета?
Рецепторы врождённого иммунитета - специальные белки, призванные выставлять первый заслон — «вылавливать» и распознавать все чужие и заведомо опасные молекулы, попавшие в организм. Первыми открытыми рецепторами врождённого иммунитета были так называемые Toll-подобные рецепторы (Toll-like receptors), позднее были идентифицированы другие семейства рецепторов — NOD-like и RIG-like, которые выполняют свою роль и распознают «предназначенные им» патогенные структуры.
Рецепторы врождённого иммунитета расположены на поверхности или внутри фагоцитов, профессиональных «пожирателей» всего чужеродного, основных клеток врождённой иммунной системы. Если справиться с инфекцией всё-таки не удалось, наступает очередь более тонко и долго настраиваемой второй линии защиты - адаптивного иммунитета: образуются цитотоксические лимфоциты, антитела и клетки памяти.
В свете новых знаний о ведущей роли одной из самых древних защитных систем организма уже произошло переосмысление механизмов работы некоторых хорошо известных лекарств. Но, пожалуй, самый важный итог «иммунологической революции» — изменение взглядов на вопрос лечения инфекционных болезней и роли лекарственных препаратов — активаторов врождённого иммунитета.
В 2006 году Национальная академия наук США и Комитет по новым направлениям в изучении антимикробной терапии изложили и обосновали принципиально новую концепцию стратегических подходов и научной разработки инновационных лекарственных препаратов для лечения инфекционных заболеваний — активаторов врождённого иммунитета.
Основные положения концепции:
- лечение инфекционных заболеваний путём модулирования иммунной системы;
- большинство антимикробных агентов, которые совершили революцию в лечении инфекционных заболеваний в последние десятилетия, получены от бактериальных продуктов;
- иммуномодуляторы могут быть эффективны в сочетании с традиционными антибактериальными и противовирусными препаратами;
- врождённый иммунитет, как и антибактериальная терапия, имеет быстрое начало действия (от нескольких минут до нескольких часов), после активации действует на разнообразные микроорганизмы.
Потенциальные преимущества использования модуляторов иммунного ответа:
- иммуномодуляторы не действуют на микроорганизмы непосредственно, они могут обходить проблему развития резистентности к антибиотикам;
- иммуномодуляторы могут расширить возможности лечения для пациентов с ослабленным иммунитетом, у которых традиционные препараты зачастую работают плохо;
- иммуномодуляторы обладают потенциалом широкого спектра действия против вирусных и грибковых, а также бактериальныхзаболеваний.
Комитет определил круг потенциальных «молекул» — активаторов врождённого иммунитета, и это, прежде всего, агонисты Toll-рецепторов и других рецепторов врождённого иммунитета (NOD-рецепторы), включая структурную единицу пептидогликана — мурамилдипептид.
Мурамилпептиды — это название целого класса веществ, с которыми мы сталкиваемся ежедневно.
Каждая микробная клетка «надевает» на себя внешний защитный слой под названием «клеточная стенка», значительную часть которой составляет пептидогликан. Последний состоит из регулярно повторяющихся фрагментов, которые образуют каркас, придающий клетке прочность и упругость одновременно.
ГМДП (глюкозаминилмурамилдипептид), относящийся к классу мурамилпеп-тидов, и есть тот самый, множество раз повторяющийся фрагмент пептидоглика-на. Минимальной структурной субъединицей пептидогликана является ещё более мелкая структура — мурамилдипептид (МДП).
В естественных условиях ГМДП образуется при действии различных гидролитических ферментов, расщепляющих бактериальную клеточную стенку. При очень приблизительном подсчёте в пеп-тидогликане одной-единственной грам-положительной бактерии (а к грамположительным относится большинство опасных для человека возбудителей микробных инфекций) содержится более миллиона таких фрагментов.
Пептидогликан, его структурные компоненты, с одной стороны, защищают бактериальную клетку, а с другой стороны, «выдают» её принадлежность к микробному миру. Пептидогликан распознаётся Toll-рецепторами 2-го и 4-го типов, теми самыми, который открыл Ж. Хоффманн у дрозофилы, Б. Бойтлер у мышей, а Р. Меджитов — у человека. Пептидогликан «отлавливается», распознаётся рецептором и начинает «дробиться», «перевариваться» фагоцитами. После расщепления до минимальных «структурных фрагментов» последние распознаются внутриклеточным NOD-2 рецептором, который служит «оповести-телем» о несанкционированном вторжении внутрь клетки или побеге из фаголизосомы фагоцита. Своеобразная двойная защита, созданная эволюционно.
Чем так важны мурамилпептиды и почему они отмечены в ряду потенциальных лекарственных «молекул»? Мурамилпептиды - естественные активаторы врождённой иммунной системы через рецептор врождённого иммунитета NOD-2. Но, главное, это не чужеродные молекулы, с ними наш организм встречается каждый день, отражая атаки «болезнетворных» микробов и перерабатывая отработавшее своё «полезные» бактерии, несущие в своих клеточных стенках ГМДП. То есть потенциально аналоги ГМДП могут стать «молекулой» лекарственного препарата при подтверждении его безопасности путём клинического применения.
Какие же эффекты оказывают мура-милпептиды на человеческий организм? Помимо повышения функциональной активности «главных» клеток врождённой иммунной системы — фагоцитов известны и другие полезные свойства представителей этого класса — противоопухолевый и анти-метастатический эффекты, адъювантные свойства (усиление выработки антител при иммунизации, что особенно важно при введении «убитых» или «ослабленных» антигенов).
В настоящий момент в 31 стране мира, включая страны ЕС, зарегистрированы различные аналоги МДП. В России с 1995 года в качестве лекарственного препарата зарегистрирован аналог МДП с торговым названием Ликопид®.
Ликопид® является лекарственной формой ГМДП (глюкозаминилмурамил-дипептида) — повторяющегося структурного фрагмента пептидогликана, и это, пожалуй, один из ярких примеров того, как открытие, подкреплённое многолетними фундаментальными научными исследованиями, может послужить на благо человека.
Ликопид® — один из немногих в ряду иммуномодуляторов, имеющий неоспоримое преимущество — известный и предсказуемый механизм действия. Многими зарубежными и отечественными научными исследованиями доказано, что фармакологическая активность препарата реализуется посредством связывания его действующего начала — ГМДП с рецептором врождённого иммунитета nOd-2 (Girardin S. E., 2003; Meshcherya-kova E., 2007). Воздействуя на ключевую молекулярную мишень (рецептор) в иммунной системе, Ликопид® «имитирует» естественный процесс обнаружения фрагментов пептидогликана микроорганизмов, то есть действие препарата максимально приближено к естественной иммунорегуляции.
Предысторией создания лекарства на основе ГМДП можно считать противоопухолевый препарат бластолизин. Изучение биологической активности бластолизина, определение его химической структуры в Институте биоорганический химии АН СССР привело к идентификации ГМДП и синтезу обширной серии производных мурамилдипептида.
Практически десять лет ушло на «тестирование» и исследование различных аналогов МДП, выявление одинаково эффективных и безопасных молекул. В результате в 1989 году начались работы по изучению возможности использования ГМДП в качестве лекарственного препарата. Выяснилось, что ГМДП (в дальнейшем - действующее начало лекарственного препарата Ликопид®) удачно совмещает в себе биологическую активность и хороший профиль безопасности: низкую пироген-ность (способность повышать температуру тела) и крайне низкую токсичность, что по существующим государственным отраслевым стандартам позволяет отнести вещество к классу «мало опасных». К примеру, в ходе доклинических исследований стало ясно: для того чтобы действительно попробовать навредить с помощью Лико-пида®, нужно превысить рекомендуемую для лечения и профилактики дозировку почти в десять тысяч раз.
Параллельно с процессом исследований «молекулы» шёл поиск ответов на вопрос, как же ГМДП взаимодействует с человеческим организмом. Поначалу полагали, что во взаимодействии участвует рецептор, находящийся на поверхности клетки. Но уже в 1991 году был описан внутриклеточный рецептор с полной специфичностью к мурамилпептидам. Авторы
этих работ — группа учёных под руководством профессора В. А. Несмеянова, руководителя лаборатории иммунохимии. Их открытие получило фундаментальное научное подтверждение только спустя 12 лет, когда стало ясно, что внутриклеточный рецептор, описанный В. А. Несмеяновым, и есть тот самый рецептор врождённого иммунитета NOD-2. Этот вывод позволил привести в систему целый ряд ранее полученных экспериментальных данных, касающихся ГМДП, научно обосновать существующие и открыть новые перспективы его использования в клинике.
Но чтобы стать лекарством, «молекуле» необходимо пройти долгий и тернистый путь исследований и доказать не только эффективность, но и безопасность применения не в эксперименте, а в человеческом организме. Доклинические и клинические исследования Ликопида® (ГМДП) проходили в Великобритании (Toxicol Laboratories Ltd, The Royal Masonic Hospital), Австралии (UNSW Department of Surgery and Department of Oncology, The St. George Hospital), в Латвии (Латвийский институт биооргани-ческого синтеза) и в России, где основная часть исследований велась в Институте иммунологии ФМБА РФ.
Понимание молекулярных механизмов действия Ликопида® проливает свет на полученные ранее в клинических исследованиях данные, свидетельствующие об эффективности Ликопида® в лечении атопических заболеваний (бронхиальная астма и атопический дерматит).
Другое направление перспективных научных разработок — систематизация данных экспериментальных и клинических исследований по противоопухолевому и антиметастатическому эффектам ГМДП, требующих пристального и углублённого изучения в рамках клинических исследований, а именно:
- под действием ГМДП увеличивается количество специфических белков на опухолевых клетках, облегчающих распознавание опухоли иммунной системой;
- повышается чувствительность опухолевых клеток к действию цитостатиков при совместном введении с ГМДП.
Всё это делает дальнейшую научную разработку названных направлений весьма перспективной.
Мурамилпептиды являются объектом фундаментальных научных исследований последние тридцать лет. Интерес к мура-милпептидам, безусловно, будет расти, так как они представляют собой модель для изучения врождённого иммунитета.
