Новые достижения в исследовании молекулярного механизма действия мурамилпептидов

<p><strong>Страна:</strong>Великобритания</p><br/><br/>
<h3 class="text-green">Новые достижения в исследовании молекулярного механизма действия мурамилпептидов</h3>
<p><strong>Р. Бомфорд (Великобритания)</strong></p>
<p>В рамках данного обзора мне хотелось бы рассказать о новых важных открытиях, сделанных в лабораториях Франции и Японии, которые дают нам представление о клеточном рецепторе к мурамилдипептидам и о внутриклеточных событиях, разворачивающихся после присоединения мурамилдипептида к рецептору. Результаты последних экспериментов являются очень важными для дальнейшей научной разработки мурамилдипептидов и применения их в клинической практике.</p>
<p>Разрешите напомнить вам историю открытия мурамилдипептидов. Все началось в 1974 году в Институте Пастера во Франции, когда французский ученый Ledgerer успешно выделил активный адъювантный компонент микобактерии — мурамилдипептид (Мдп), состоящий из одной молекулы сахара и двух аминокислот. Впоследствии в Москве в Институте биоорганической химии группа ученых под руководством профессора В.Т. Иванова и доктора Т.М. Андроновой выделили из других бактерий Lactobacillus bulgaricus МДП, который был идентичен выделенному французами за исключением одной характеристики: он содержал еще одну молекупу сахара — N-ацетилглюкозамин. В связи с этим данное соединение получило название глюкозаминилмурамилдипептид (ГМДП). ГМДП имел одно весомое преимущество: он обладал иммуностимулирующей активностью и при этом был гораздо менее токсичным, чем МДП микобактерий. Это определило возможность использования ГМДП в клинической практике.</p>
<p>Ясно, что следующим шагом на пути к клиническому внедрению препарата было производство больших количеств данного вещества. И группа ученых под руководством доктора Т.М. Андроновой успешно разработала новый метод синтеза. При этом дисахарид выделяют из клеточной стенки бактерий, следовательно, это — натуральный продукт. Дипептид получают методами химического синтеза. В последующем соединяют две молекулы. Таким образом, была решена проблема получения высокоочищенного вещества со стандартными характеристиками в промышленных масштабах. В настоящее время фирма «Пептек» производит и продает ГМДП под торговым названием Ликопид®. Препарат зарегистрирован в России и может применяться по различным показаниям, главным образом, при инфекционных заболеваниях, но также и при аутоиммунном заболевании кожи — псориазе. И особенно важно то, что этот препарат активен при приеме внутрь, его не нужно вводить парентерально.</p>
<p>В ходе разработки мурамилдипептида для использования в клинической практике перед нами и другими исследователями вставали одни и те же вопросы: «Как этот препарат работает на клеточном уровне? Каков его рецептор? И что происходит внутри клетки?». И всякий раз с сожалением приходилось признавать, что мы не знаем этого. В этом заключался серьезный недостаток.</p>
<p>Это был такой важный вопрос, что многие лаборатории пытались найти рецептор для мурамилпептидов. Поначалу все полагали, что это может быть рецептор, находящийся на поверхности клетки. Было проведено множество экспериментов с использованием классического метода радиоактивного мечения мурамилдипептида. При применении данной методики можно определить количество и аффинность рецепторов на клеточной поверхности. Но эти эксперименты не дали хороших результатов.</p>
<p>Было установлено, что, по-видимому, имеется очень малое количество рецепторов на поверхности клетки и было трудно определить их специфичность. Одна группа американских ученых сообщила, что рецептор к мурамилдипептидам относится к группе серотониновых рецепторов, однако больше никому не удалось воспроизвести или развить эти результаты.</p>
<p>Следовательно, альтернативным вариантом было предположение, что рецептор может находиться внутри клетки, что это внутриклеточный рецептор. В 1991 году группа профессора В.А. Несмеянова в Институте биоорганической химии сделала важное наблюдение. Посредством разрушения клетки им удалось обнаружить рецептор с полной специфичностью к мурамилдипептидам внутри клетки.</p>
<p>Но природа этого рецептора оставалась неясной в течение одиннадцати лет до 2003 года, когда, как уже упоминалось, одна группа ученых в Институте Пастера во Франции и одна группа ученых в Японии получили сходные результаты. Обе эти группы идентифицировали внутриклеточный рецептор к мурамилдипептидам как молекулу, называемую NOD2.</p>
<p>NOD2 относится к достаточно многочисленному семейству белков, характерным признаком которых является наличие в их составе домена нуклеотидсвязывающей олигомеризации. NOD-белки были впервые обнаружены не у человека, а у растений и червей — нематод. Их наличие было связано с устойчивостью к инфекциям. Впоследствии у человека также было выявлено более 20 генов, кодирующих 4 гомологичных NOD-белка.</p>
<p>Все NОD-белки, помимо домена нуклеотидсвязывающей олигомеризации, содержат С-концевой участок, который отвечает за распознавание лиганда (в случае NOD2 лигандом является мурамилдипептид), и N-концевой домен, отвечающий за передачу информации сигнальным молекулам и факторам транскрипции в ядре.</p>
<p>NOD2 рецептор экспрессируется фагоцитирующими клетками — моноцитами, гранулоцитами, дендритными и эпителиальными клетками. Все эти клетки относятся к врожденной иммунной системе и участвуют в развитии иммунного ответа. Иначе говоря, месторасположение белка подчеркивает его непосредственное участие в иммунном ответе.</p>
<p>Целая серия экспериментов продемонстрировала, что распознавание мурамилдипептидов белком NOD2 является строго стереоспецифичным. Природный мурамилдипептид и полусинтетический ГМДП (Ликопид®) являются активными лигандами, вызывающими ответ клеток. Дисахарид, не содержащий дипептида, не обладает активностью. Если происходят изменения аминокислот в составе дипептида, например, если L-изомер аланина заменить на D-изомер, то это также приводит к потере активности. И, наоборот, если D-изомер изоглутамила заменить на L-изомер, то это снижает активность препарата. Таким образом, очевидно, что распознавание мурамилдипептидов белком NOD2 крайне стереоспецифично.</p>
<p>Опираясь на последние экспериментальные данные, мы, наконец, имеем возможность описать серию событий, происходящих в организме при проникновении МДП-содержащих патогенов. Итак, бактерии поглощаются фагоцитами и погружаются в фаголизосому, что ведет к деградации пептидогликана, входящего в состав их клеточной стенки. Так мурамилдипептиды проникают в клетку. Они связываются с С-концевым доменом белка NOD2, затем происходит передача сигнала из эффекторного домена, что вызывает активацию фактора транскрипции NF-кВ, который проникает в ядро и включает гены, кодирующие цитокины. Вследствие этого клетка начинает секретировать тот тип цитокинов, который, как нам известно, и стимулируется мурамилдипептидами — ИЛ-1, ФНО-α, ИЛ-12. Эти цитокины способны стимулировать Т-лимфоциты и/или вызывать активацию макрофагов. Очевидно, что природный МДП и ГМДП (Ликопид®) действуют аналогичным образом.</p>
<p>Некоторые аспекты до сих пор остаются неясными. Например, мы не знаем, как пептидогликан, МДП или ГМДП проходит через клеточную мембрану или мембраны внутриклеточных органелл. Возможно, существуют какие-то молекулы, участвующие в переносе. Но они до сих пор не исследованы. Тем не менее, важно, что был установлен главный принцип, свидетельствующий о том, что рецептор для этих веществ внутриклеточный, что это белок NOD2 и он активирует транскрипционный фактор NF-кB.</p>
<p>Существует и еще один важный аспект, которого следует коснуться в этом обзоре. Молекула NOD2 участвует в качестве эффектора в патогенезе такого воспалительного заболевания кишечника как болезнь Крона. Было идентифицировано три мутации белка NOD2. Все они приводят к потере способности рецептора к распознаванию мурамилдипептидов и повышают риск развития болезни Крона. До сих пор точный механизм взаимосвязи этих двух событий остается неизвестен. Тем не менее, специалисты по болезни Крона выдвинули несколько гипотез.</p>
<p>В соответствии с одной из них, пептидогликаны и мурамилдипептиды постоянно проникают через эпителий и поступают к антиген-представляющим клеткам в стенке кишечника. В физиологических условиях эти вещества взаимодействуют с NOD2, в результате чего образуются предварительно подготовленные, кондиционированные антиген-представляющие клетки, оказывающие гомеостатическое действие и способствующие пролиферации регуляторных СD4-лимфоцитов, которые не вызывают воспаления.</p>
<p>Однако в случае возникновения мутаций белка NOD2 мурамилдипептиды не могут связаться с ним. Вероятно, в таком случае антиген-представляющие клетки получают стимулирующий сигнал от других молекул, что вызывает стимуляцию СD4-лимфоцитов, ответственных за развитие аутоиммунного заболевания, болезни Крона.</p>
<p>Следует подчеркнуть, что это только гипотеза, но она отражает главные и самые важные идеи. Первая из них заключается в постоянной стимуляции иммунной системы мурамилдипептидами из кишечника. При этом, конечно же, необходимо учитывать, что Ликопид® назначается энтерально, внутрь. Таким образом, Ликопид® может вносить свой вклад в стимуляцию на уровне кишечника.</p>
<p>Вышеизложенный материал ясно показывает, что мурамилдипептиды могут иметь регуляторный эффект при аутоиммунных заболеваниях. И в то время, когда мы разрабатывали мурамилдипептиды для лечения псориаза, мы не имели ясного представления, каковы регуляторные механизмы действия иммуностимулятора при воспалительном заболевании и как иммуностимулятор может уменьшать воспаление.</p>
<p>Возможно, данные представления помогают нам понять, что иммуномодулятор связывается с NОD-белком определенного типа клеток, которые затем вызывают развитие регуляторных Т-клеток в большей степени, чем Т-лимфоцитов, стимулирующих воспаление.</p>
<p>В заключение разрешите мне сделать несколько выводов. Теперь мы знаем, что представляет собой рецептор для мурамилдипептидов. Возможно, существуют и другие рецепторы, но хотя бы один из них четко охарактеризован. Он является внутриклеточным. Он представляет семейство молекул, каждая из которых отвечает за различные механизмы противоинфекционной защиты. У нас есть хорошая тест-система для исследования мурамилдипептидов. Она будет очень полезна для рационального развития и изучения новых веществ — агонистов и антагонистов.</p>
<p>Нам известны мутации NOD2, при которых мурамилдипептид не может связаться с этим белком, что вызывает болезнь Крона. Я буду очень удивлен, если мы в будущем не обнаружим и других мутаций белков NOD2, играющих роль в патогенезе других заболеваний. Я не являюсь экспертом в области туберкулеза, я могу только предполагать, что высвобождение пептидогликана и мурамилдипептидов из микобактерий в очаге туберкулезного повреждения и их взаимодействие с белком NOD2 является крайне важным для иммунорегуляции роста микобактерий при туберкулезе.</p>