Апелин - пептид, повышающий устойчивость органов и клеток к ишемии и реперфузии. Молекулярный механизм (обзор)

the work was supported by the Russian Science Foundation, Grant No. 22-15-00048. The section “Synthetic analogues of apelins” is supported by the state assignment 122020300042-4. Popov S.V., Naryzhnaya N.V., Sirotina M.A., Maslov L.N., Mukhomedzyanov A.V., Kurbatov B.K., Gorbunov A.S., Kilin M, Krylatov A.V., Podeksenov Y.K., Azev V.N., Sufianova G.Z., Khlestkina M.S. Apelin is a peptide increasing tolerance of organs and cells to ischemia and reperfusion. The molecular mechanism (the review). The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2023;38(4):29–39.

Заболевания, в основе патогенеза которых лежит ишемическое-реперфузионное (И/Р) повреждение органов, являются социально значимыми и составляют значимую долю в структуре смертности и инвалидизации населения. Так, госпитальная летальность у больных инсультом составляет около 7%; госпитальная летальность у пациентов с инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST (ИМпST), несмотря на высокую эффективность чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ), составляет 5–6%; существенного изменения этих показателей в последние годы не наблюдается [1, 2]. Инфаркт легкого наблюдается у 29% больных с тромбоэмболией легочной артерии, госпитальная летальность у этих больных составляет 8% [3]. И/Р повреждение почек часто наблюдается после трансплантации почки, при этом летальность у пациентов с этим осложнением может достигать 24% [4]. Эти данные красноречиво говорят о необходимости разработки новых фармакологических средств для защиты органов от реперфузионного повреждения.

Прототипом для создания новых лекарственных препаратов для лечения инсульта, острого инфаркта миокарда (ОИМ), инфаркта легкого и И/Р повреждения почек могут стать апелины – биологически активные пептиды, обладающие протекторными свойствами при И/Р миокарда, головного мозга, почек, легких, кишечника. В представленной статье проанализированы современные данные о кардиопротекторном, нейропротекторном, ре-нопротекторном, пульмонопротекторном действии апе-линов, механизмах этих эффектов, а также перспективы создания синтетических аналогов апелинов для защиты органов от И/Р повреждений.

Часть 1. Открытие апелинового рецептора и апелинов

В 1993 г. был обнаружен и клонирован ген, названный APJ, кодирующий неизвестный рецептор, связанный с G-белком (GPCR) [5]. Оказалось, что APJ рецептор близок по структуре к рецептору ангиотензина, однако он не взаимодействует с ангиотензином II [5]. Транскрипты APJ были выявлены во многих отделах головного мозга. В 1998 г. был обнаружен пептидный агонист рецептора APJ [6]. Этот пептид был назван апелином [6]. Установлено, что апелин образуется из предшественника препроапелина, который состоит из 77 аминокислотных остатков [6]. В последующих работах было обнаружено, что из препроапелина образуется ряд биологически активных пептидов, получивших общее название апелины: апелин-55, апелин-36, апелин-17 и апелин-13 и апелин-12 [7]. Из этих пептидов наибольшей биологической активностью обладает апелин-13.

В 2013 г. был обнаружен ген ELABELA , кодирующий пептид другого эндогенного агониста апелинового рецептора – elabela (apela, апела) состоящий их 32 аминокислот [8]. Апела имеет высокое сродство к апелиновому рецептору (Ki = 38,2 нМ), а ее мРНК была выявлена в сердце крысы [9].

Апелины широко распространены в органах и тканях человека и животных. Максимальное содержание мРНК апелина-13 установлено в легких и молочных железах, вероятно, из-за того, что ткань молочной железы содержит большое количество адипоцитов, синтезирующих апелин [10]. Высокое содержание апелина наблюдается в яичниках, спинном и головном мозге, жировых депо. Матричная РНК этого пептида выявлена в почках и сердце, но ее количество в этих органах в 50 раз ниже, чем в молочных железах или легких [10]. Следует отметить, что уровень апелина-13 в плазме крови значительно ниже, чем в органах; апелины, вероятно, синтезируются in situ , а не доставляются кровью в органы.

Показано, что апелины участвуют в регуляции сердечно-сосудистых и цереброваскулярных, желудочно-кишечных и иммунных функций, а также в росте и развитии костей. Апелины иногда называют адипокинами, хотя апелин-13 в больших количествах синтезируется в легких [10]. Пироглутамильная производная апелина-13 Pyr1-apelin-13, имеющая высокое сродство к апелиновому рецептору, стимулирует потемнение белых адипоцитов и бурый адипогенез [11]. Следует отметить, что физиологическая роль апелинов в организме изучена недостаточно, исследования в этом направлении продолжаются.

Часть 2. Ренопротекторное действие апелинов

Иммуногистохимическое исследование выявило экспрессию апелина и апелинового рецептора в почках крыс

• [12] . Апелин был обнаружен во всех почечных клетках, в то время как экспрессия апелинового рецептора наблюдалась в дистальных канальцах, проксимальных извитых канальцах и петле Генле, а в юкстагломерулярном аппарате этот рецептор не был обнаружен [12]. Апелин может проявлять ренопротекторные свойства: апелин-13 дозе 5 мкг/кг, который вводили дважды в сутки в течение 3 дней, предотвращал реперфузионный некроз и апоптоз почечной ткани при односторонней 30-минутной окклюзии почечной артерии и последующей реперфузии [13].

Кроме того, апелин-13 улучшал восстановление функции почек, а также снижал экспрессию провоспали-тельных цитокинов: молекулы межклеточной адгезии-1 (ICAM-1) и моноцитарного хемотаксического белка-1 (MCP-1) [13]. Можно предположить, что ренопротектор-ный эффект апелина-13 является результатом противовоспалительного действия этого пептида. Это предположение было подтверждено в эксперименте на модели 45-минутной ишемии и 3-часовой реперфузии почки крысы [14]. Предварительное введение апелина-13 (100 мкг/ кг, внутрибрюшинно) снижало уровни провоспалительных цитокинов: сывороточного фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), интерлейкина-1β (ИЛ-1β) и ИЛ-6, повышало активность супероксиддисмутазы (СОД) в ткани почек, что сопровождалось снижением концентрации мочевины и креатинина в сыворотке крови [14]. F. Gholampour и соавт. получили косвенные доказательства того, что почечный апелин-13 участвует в ренопротекторном эффекте дистантного прекондиционирования – было выявлено усиление экспрессии гена апелина при этом воздействии [15].

В исследовании X. Zhang и соавт. был выявлен неф-ропротекторный эффект введения лентивирусного вектора апелина у крыс со стрептозотоцин-индуцированным диабетом при И/Р почки [16]. Введение лентивирусного вектора способствовало снижению концентрации в сыворотке крови крыс креатинина, TNF-α, IL-1β и IL-6, мочевины, а также привело к ограничению продукции активных форм кислорода (АФК) в почечной ткани, уменьшению выраженности гистологических повреждений почечных клеток и апоптоза [16].

Обнаружен нефропротекторный эффект аналогов элабела при 45-минутной окклюзии почечной артерии: применение этих пептидов предотвращало индуцированное гипоксией/реоксигенацией повреждение эпителиальных клеток почечных канальцев HK-2 и уменьшало продукцию АФК в этих клетках [17].

Приведенные данные указывают на то, что апелин-13 и элабела повышают толерантность почек к И/Р. Возможно, ренопротекторный эффект апелина-13 опосредован подавлением воспаления (рис. 1).

Часть 3. Пульмонопротекторное действие апелинов

Как упоминалось выше, экспрессия апелинов в ткани легкого высока. В легочной ткани крыс обнаружены пре-проапелин, апелин-12, апелин-13, апелин-36 и апелино-вый рецептор [18]. Внутривенное введение апелина-13 в дозе 1 мкг/кг при остром повреждении легких уменьшало выраженность повреждений легочной ткани, снижало концентрацию лактата в сыворотке крови и содержание малонового диальдегида (МДА) в легочной ткани; снижало TNF-α, IL-1β в бронхоальвеолярном лаваже [19]. Следовательно, апелин-13 может повышать толерантность легких к И/Р (см. рис. 1).

8»

ПОЧКИ ф толерантности к IR ф активности SOD в ткани 4 апоптоза и некроза

ЛЕГКИЕ ф толерантности к IR

4 повреждения легочной ткани

A

4 уровней TNF-a, IL-10, IL-6

4 экспрессии ICAM-1 и МСР-1

4 концентрации мочевины и креатинина в сыворотке крови

4 продукции ROS в ткани почек

4- концентрации лактата в сыворотке крови

4 содержания MDA в ткани легких

4 TNF-a, 11-10 в бронхоальвеолярном лаваже

СЕРДЦЕ

АПЕЛИНЫ

ф толерантности к IR ф уровня глутатиона в миокарде

4 апоптоза и некроза ф аутофагии

• 4    концентрации лактата в сыворотке крови

• 4    концентрации лактата в ткани миокарда

4 выброса LDH

4 уровней TNF-a, IL-10, IL-6

4 продукции ROS, содержания MDA и нитротирозина в ткани миокарда

МОЗГ ф толерантности к IR

• ф экспрессии VEGF

• 4 апоптоза

• 4 нейровоспаления

  
  
  

• 4 активности индуцибельной NO-синтазы

• 4 экспрессии ICAM-1 иТМЕ-аеткани мозга

• 4 продукции ROS и содержания малонового диальдегида в ткани мозга

Рис. 1. Защитные эффекты апелинов

Примечание: IR – ишемия/реперфузия, ICAM-1 – молекула межклеточной адгезии-1, IL-1β – интерлейкин-1β, IL-6 – интерлейкин-6, LDH – лактатдегидрогеназа, MCP-1 – моноцитарный хемотаксический белок-1, MDA – малоновый диальдегид, ROS – активные формы кислорода, SOD – суперок-сиддисмутаза, TNF-α – фактор некроза опухоли-α, VEGF – фактор роста эндотелия сосудов.

• Fig. 1.    Protective effects of apelins

Note: IR – ischemia/reperfusion, ICAM-1 intercellular adhesion molecule-1, IL-1β - interleukin-1β, IL-6 – interleukin-6; LDH – lactate dehydrogenase, MCP-1– monocyte chemotactic protein-1, MDA – malondialdehyde, ROS – reactive oxygen species, SOD – superoxide dismutase, TNF-α – tumor necrosis factor-α, VEGF – vascular endothelial growth factor.

Часть 4. Нейропротективное действие апелинов

О нейропротекторном действии апелина свидетельствуют многочисленные исследования, большинство из которых проведено на модели окклюзии-реперфузии средней мозговой артерии (СМА) при интерцеребровен-трикулярном введении апелина. Обнаружено, что интра-церебровентрикулярное введение апелина-13 (25, 50 и 100 мкг) крысам или мышам с окклюзией СМА (60 мин) и реперфузией (24 ч) приводило к уменьшению объема инфаркта мозга, уменьшению его отека и неврологического дефицита [20]. Выявлено, что нейропротекторный эффект апелина-13 сопровождается снижением окислительного стресса в головном мозге, уменьшением экспрессии TNF-α, мРНК IL-1β и мРНК ICAM-1, что свидетельствует о взаимосвязи нейропротекторного эффекта апелина-13 с подавлением воспаления [21] (см. рис. 1).

Обнаружено, что уменьшение размера мозгового инфаркта при интрацеребровентрикулярном введении апелина-13 (10 мкг/кг) сопровождается антиапоптотиче-ским эффектом апелина-13: уменьшением количества TUNEL-позитивных клеток, повышением Bcl-2 и снижением каспазы-3 в ткани головного мозга у крыс и мышей с окклюзией СМА [22].

Сходные нейропротекторные, антиапоптотические эффекты при окклюзии/реперфузии СМА обнаружены и для апелина-12 [23].

Следует отметить, что апелин-13 оказывает нейро-протекторный эффект у крыс не только при профилактическом введении, но и при введении после начала ишемии перед моделированием реперфузии [21, 24].

Показано, что нейропротекторный эффект интраце-ребровентрикулярного введения апелина-13 сопровождается увеличением экспрессии аквапорина-4 в ткани мозга и уменьшением реперфузионного повреждения гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [24]. Эти эффекты были менее выражены у мышей с нокаутом по аквапори-ну-4. Авторами был сделан вывод о том, что аквапорин-4 и поддержание целостности ГЭБ играют определенную роль в нейропротекторных эффектах апелина-13 [24]. Помимо этого авторы предположили, что определенный вклад в этот эффект вносят увеличение экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и снижение активности iNO-синтазы под влиянием апелина-13.

В исследовании на культуре эндотелиоцитов линии bEnd-3 показано, что апелин-13 в концентрации 4 нМ повышает выживаемость клеток при кислородно-глюкозной депривации и реоксигенации [25]. При этом детектировали возрастание экспрессии маркеров аутофагии LC3II и Beclin-1 и снижение фосфорилирования киназы-ингиби-тора аутофагии mTOR (mammalian target of rapamycin). Эти результаты позволяют предположить, что нейропро-текторный эффект апелина-13 может быть опосредован через активацию аутофагии эндотелиоцитов мозга, которые являются важным компонентом ГЭБ.

Таким образом, интрацеребровентрикулярное введение апелина-13 при ишемии и реперфузии головного мозга снижает его И/Р поражение, ослабляет неврологический дефицит, способствует ингибированию апоптоза, нейровоспалениея и окислительного стресса. Применение апелина-13 повышает выживаемость эндотелиальных клеток микрососудов головного мозга в условиях аноксии/ реоксигенации посредством стимуляции аутофагии и ингибирования mTOR (см. рис. 1). Эффективность периферического введения апелина-13 для защиты головного мозга при ишемии остается предметом дискуссии.

Часть 5. Кардиопротекторное действие апелинов Апелины и рецептор апелина у крысы и человека

Апелин-12 был обнаружен в миокарде левого желудочка, гладкомышечных и эндотелиальных клетках коронарных артерий человека [13]. Высокое содержание апе-лина было зарегистрировано в периваскулярных тучных клетках и эндотелиальных клетках в миокарде крысы, но не было выявлено в фибробластах и кардиомиоцитах желудочков и предсердий крыс [12]. Мессенджер РНК Apela была обнаружена в сердце крысы, и ее содержание оказалось 2 раза выше уровня мРНК апелина [9].

Апелиновый рецептор представлен в миокарде левого и правого желудочков крыс, а также в ткани предсердий [12]; кардиомиоцитах и клетках гладкой мускулатуры сосудов, в эндотелиальных клетках, эпикардиальных коронарных артериях, но не обнаружен в фибробластах и тучных клетках у крыс [26].

Клинические исследования показали, что апелин и элабела повышены у пациентов с ИМ: по данным Y. Dönmez и соавт., уровень elabela в плазме крови у пациентов с ИМпST составляет 11,3 против 2,2 нг/мл у здоровых добровольцев [27]. Вместе с тем выявлено, что низкие уровни апелина в сыворотке (<0,54 нг/мл) связаны с более высоким уровнем липопротеинов-холестерина низкой плотности в сыворотке, пиковыми уровнями фракции креатинкиназы MB (CK-MB) и тропонина-I (TNI), количеством инфаркт-связанных артерий и потребностью в инотропной поддержке. Частота MACE была значительно выше в группе с низким содержанием апелина, чем в группе с высоким содержанием апелина. Многомерный анализ пропорциональных рисков Кокса, скорректированный с учетом клинических и ангиографических характеристик, показал, что низкий уровень апелина в сыворотке крови может являться предиктором частоты MACE. Однако в другом исследовании сообщается, что, напротив, высокая концентрация в плазме крови апелинов (апелин-12, апелин-13 и апелин-36) у пациентов с ИМпST ( n = 260) при поступлении связана с более высоким риском смертности и сердечной недостаточности в течение 6 мес. [28].

Влияние апелинов на сократительную функцию сердца

В исследовании на модели изолированного сердца крысы обнаружен дозозависимый положительный инотропный эффект апелина-16 в диапазоне концентраций от 0,01 до 1 нмоль/л (EC50 составляет 33 пмоль/л) [29]. Этот эффект оказался зависимым от активации фосфолипазы C (ФЛC) и протеинкиназы С (ПКС); блокатор изоформы-1 Na+-H+-обменника (sodium/hydrogen exchanger, NHE) зонипорид, и блокатор Na+-Ca2+-об-менника (sodium/calcium exchanger, NCX) KB-R7943 ослабляли, но не устраняли положительный инотропный эффект апелина-16. При этом апелин-16 не влиял на потенциал-зависимые токи К+ или ток Са2+ L-типа в изолированных кардиомиоцитах желудочков крысы [29]. Следовательно, инотропный эффект апелина-16 может реализоваться через ФЛС, ПКC, NHE и NCX.

Было выявлено, что положительный инотропный эффект апелина-16 связан со стимуляцией Са2+-АТФа- зы саркоплазматического ретикулума (СР, sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase, SERCA), увеличением выброса [Ca2+]i и снижением его содержания в СР в электрически стимулированных изолированных кардиомиоцитах крыс [29]. При этом ингибитор ПКС хелеритрин ослаблял положительный инотропный эффект апелина-16, однако не влиял на амплитуду [Ca2+]i [29]. Можно предполагать, что ПKC и SERCA независимо участвуют в индуцированном апелином-16 положительном инотропном эффекте апелина-16 [29]. Увеличение активности SERCA, как и увеличение плотности рианодиновых рецепторов в кардиомиоцитах под влиянием апелина, было обнаружено в более поздних исследованиях [30].

В исследовании на изолированном сердце крысы выявлено, что apela, также как и апелин, проявляет дозозависимый положительный инотропный эффект (начиная с 1 нмоль/л) и вызывает вазодилатацию коронарных артерий (начиная с 3 нмоль/л) при участии ERK1/2 киназы [9].

У крыс с реноваскулярной гипертензией апелин-13 (40 и 60 мкг/кг внутривенно) вызывал положительный инотропный и гипотензивный эффекты [31]. Обнаружено, что этот эффект опосредован через активацию Gi/o-бел-ков и ПКС. Кроме того, инотропный эффект апелина-16 не проявлялся в присутствии антагониста κ-опиоидных рецепторов (κ-OР) нор-биналторфимина. Исследователи предположили, что существует гетеродимеризация между апелиновым рецептором и κ-опиоидным рецептором [31].

Таким образом, апелины вызывают положительный инотропный эффект in vitro и in vivo . Этот эффект опосредован белками ФЛC, ПKC, Gi/o, ERK1/2, NHE, NCX, SERCA и, возможно, взаимодействием с κ-OР. Однако исследования с антагонистом апелиновых рецепторов не были проведены, поэтому не известно, является ли этот эффект рецептор-зависимым.

Кардиопротекторный эффект апелинов при ишемии и реперфузии сердца

Впервые о кардиопротекторном действии апелинов сообщили в 2007 г. J.C. Simpkin и соавт. В экспериментах in vitro и на модели коронароокклюзии-реперфузии у крыс и мышей обнаружили уменьшение размера инфаркта (РИ) при применении апелина-13 и апелина-36 [32].

Эти данные были в дальнейшем подтверждены на модели 35-минутной глобальной ишемии и реперфузии изолированного перфузируемого сердца крысы: обнаружено, что добавление апелина-12 в перфузионный раствор перед ишемией или в начале реперфузии улучшает восстановление сократительной способности миокарда; максимальный эффект был зафиксирован при концентрации апелина-12 140 мкмоль/л [33]. Апелин-12 был более эффективен, если его применяли до ишемии. Применение апелина-12 (140 мкмоль/л) перед ишемией способствовало повышению уровня АТФ в миокарде на 58%. Этот пептид снижал содержание лактата в ткани миокарда на 20%, уменьшал выброс ЛДГ во время реперфузии, следовательно, кардиопротекторный эффект апелина-12 может быть связан с улучшением энергетического обмена в сердце [33].

В опытах in vivo апелин-12 в дозе 0,5 мг/кг показал ин-фаркт-лимитирующую эффективность при 40-минутной коронароокклюзии и реперфузии у крыс [34]. При этом РИ снижался на 34% [34, 35]. Внутрибрюшинное введение апе- лина-13 (15 мкг/кг/сут) в течение 5 дней приводило к снижению РИ после коронароокклюзии и реперфузии у крыс [36].

На модели изолированного сердца крысы при глобальной И/Р в условиях кардиоплегии при добавлении в кардиоплегический раствор до ишемии или после ишемии апелина-12 и его аналогов (AI или АII) в конечной концентрации 70, 140 и 140 мкмоль/л наблюдали улучшение восстановления сократимости сердца при реперфузии и снижение выхода лактатдегидрогеназы, которое сопровождалось сохранением энергетического статуса митохондрий – уровня АТФ, фосфокреатинина [37].

Проведен анализ кардиопротекторных свойств апе-лина-12 и его аналога Nα-MeArg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Nle-ProPhe-OH (AI) на модели И/Р как in vivo , так и in vitro при реперфузии. Оба пептида (0,35 мкмоль/кг) ограничивали РИ in vivo ; улучшали восстановление сократимости миокарда in vitro при реперфузии [38].

Была обнаружена способность апелина предупреждать окислительный стресс в миокарде при ишемии [30, 39].

Выявлено, что инфаркт-лимитирующее действие апелина-13 при его введении внутривенно после коро-нароокклюзии за 15 мин до реперфузии сердца крыс сопровождается снижением выраженности апоптоза в миокарде, активности каспазы-3, уровня фосфорилированных N-концевых киназ c-Jun (p-JNK) и активированной каспазы-12 [40]. Сходный эффект обнаружен у elabela при внутривенном введении (700 мкг/кг) на модели коронароокклюзии и реперфузии in vivo [41]. При этом elabela повышала уровень АТФ и глутатиона (GSH) в сердце, снижала продукцию АФК и содержание МДА в миокарде [41].

Показано, что апелин-13 помимо ингибирования апо-тоза способен активировать аутофагию в клетках линий H9c2 и HL-1 [42], этот эффект апелина-13 опосредован активацией AMP-активируемой протеинкиназы (AMP-activated protein kinase, AMPK) и ингибированием mTOR [42]. Интрамиокардиальное введение аденовируса, кодирующего апелин, может стимулировать аутофагию в ткани миокарда у мышей со стрептозотоцин-индуциро-ванным диабетом [43].

Выявлено, что необратимая окклюзия коронарных артерий снижает уровень апелина и содержание апе-линовых рецепторов в миокарде через 7 дней после коронароокклюзии у мышей [44]. При этом нокаут гена, кодирующего апелин, снижал выживаемость мышей, стимулировал апоптоз в ткани миокарда после окклюзии коронарных артерий, способствовал инвазии нейтрофилов и макрофагов в сердце после коронароокклюзии, повышал уровень TNF-α, IL-1β, IL-6 в миокарде и усугублял сократительную дисфункцию после коронароокклюзии [44].

Представленные данные свидетельствуют о способности апелинов повышать толерантность сердца к И/Р, предупреждать окислительный стресс, некроз и апоптоз кардиомиоцитов (см рис. 1).

Часть 6. Сигнальный механизм защитного действия апелинов

В настоящий момент предполагают, что эффекты апелинов реализуется посредством их взаимодействия с апелиновым рецептором, который связан с G-белками (G-protein coupling receptor). Так, показано, что апелин-13 и апелин-36 стимулируют рецепторы, связанные с белками Gi1 и Gi2, активация которых приводит к ингибирова- нию аденилатциклазы и фосфорилированию ERK1/2 киназы или Akt-киназы [45, 46]; апелин может активировать белки Gs, Gq11, Gi/o Gi и G12/13 [47]. Доказано, что белки Gq и Gi вовлечены в нейропротекторный эффект апели-на-13 у крыс при окклюзии-реперфузии СМА [20] (рис. 2).

Показано, что интрацеребровентрикулярное введение апелина-13 крысам повышает уровень p-ERK1/2 в нервной ткани [48], а ингибитор этой киназы устраняют нейропротекторный эффект апелина-13 при И/Р головного мозга [24]. Подобные результаты получены в отношении роли активации фосфоинозитид-3-киназы (PI3-ки-назы) [24], p-AMPK, GSK-3β [22], ингибирования киназ p-JNK и p-p38 [23] в нейропротекторном действии апели-на (см. рис. 2).

Было высказано предположение, что нейропротектор-ный эффект апелина-13 может быть опосредован ингибированием окислительного стресса, поскольку интраце-ребровентрикулярное введение этого пептида повышало уровень восстановленного глутатиона в ткани головного мозга и повышало активность глутатионпероксидазы [22]. Показано, что этот эффект реализуется за счет повышения апелином-13 экспрессии Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) – фактора транскрипции, который стимулирует экспрессию ферментов, участвующих в защите от окислительного стресса [22].

Киназы, участвующие в регуляции толерантности сердца к И/Р, по-видимому, принимают участие в кар-диопротекторном действии апелинов. При реперфузии изолированного сердца мыши апелин-13 в концентрации 1 мкмоль/л уменьшал РИ, увеличивал уровни p-PI3-ки-назы и p-Akt-киназы [32]. При этом ингибитор PI3-киназы LY294002 и ингибитор ERK1/2 U0126 устраняли кардио-протекторный эффект апелина-13 [32]. В другом исследовании апелин-13 использовали в конечной концентрации 0,5 мкмоль/л при реперфузии. Апелин-13 ограничивал РИ на 50% и улучшал восстановление сократимости при реперфузии [49].

Сообщают, что кардиопротекторный эффект апе-лина-13 на модели изолированного перфузируемого сердца крысы не проявлялся в присутствии ингибитора матриксной металлопротеиназы (ММП) GM6001, ингибитора PI3-киназы LY294002, ингибитора тирозинкина-зы AG1478, рецептора эпидермального фактора роста (Epidermal growth factor receptor, EGFR) PP2, ингибитора киназы Src, блокатора митохондриального КАТФ-канала (митоКАТФ-канал) 5-HD, и ингибитора гуанилатциклазы (ГЦ) ODQ [49]. Эти данные показывают, что митоКАТФ-ка-нал, МПП, Src-киназа, EGFR и гуанилилциклаза участвуют в кардиопротекторном эффекте апелина-13.

Эти данные были подтверждены in vivo – LY294002, ингибитор PI3-киназы и PD98059, ингибитор ERK1/2 нивелировали инфаркт-лимитирующий эффект апели-на-13 при коронароокклюзии-реперфузии у крыс [40, 45]. Апелин-13 повышал уровень фосфорилирования киназы p-гликогенсинтазы-3β (Glycogen synthase kinase-3β, p-GSK-3β), p-Akt и p-ERK1/2 в ткани миокарда [50]. Обнаружена зависимость инфаркт-лимитирующего эффекта апелина-13 у крыс с коронароокклюзией и реперфузией от состояния MPT поры (mitochondrial permeability transition pore) – конечного эффектора действия киназ: «открыватель» этой поры аттрактилозид предупреждал инфаркт-лимитирующий эффект апелина-13 [50]. Таким образом, возможный киназный механизм действия апе-лина-13 включает Akt-GSK-3β-mPTP.

Рис. 2. Сигнальные механизмы защитных эффектов апелина

Примечание: κ-ОР – каппа опиоидный рецептор, AJR – апелиновый рецептор, р-AMPK – фосфорилированная 5’-аденозинмонофосфат (АМФ)-акти-вируемая протеинкиназа, Akt – Akt-киназа, Bcl2 – В-клеточная лимфома 2, EGFR – рецептор эндотелиального фактора роста, NOS – эндотелиальная NO-синтаза, ERK1/2 – киназа-1/2, регулируемая внеклеточным сигналом, p-JNK – фосфорилированная янусная киназа, Gi/oi1i2qs1213 – G-белки, GSK-3β-р – фосфорилированная киназа гликогенсинтазы-3β, mitoKATP –митохондриальный АТФ-чувствительный калиевый кана,л,, m,,P, T,P – пора переменной митохондриальной проницаемости, mTOR – мишень рапамицина у млекопитающих, NCE – натрий-кальциевый обменник, NHE – натрий-водородный обменник, Nrf2 – ядерный фактор, связанный с эритроидным фактором 2, редокс-чувствительный фактор танскрипции, PI3K – фосфоинозитид-3-киназа, p-p38 – фосфорилированная киназа p38, PKCε – протеинкиназа С эпсилон, SERCA – саркоплазматическая Ca2+-АТФаза, ROS – активные формы кислорода, RTK – рецепторная тирозинкиназа, srk – srk-киназа, MMP – матриксная металлопротеиназа, PLC – фосфолипаза С, SR – саркоплазматический ретикулум.

• Fig. 2.    The signaling mechanisms of protective effects of apelins

  Note: κ-ОР – kappa opioid receptor, AJR – apelin receptor, p-AMPK – phosphorylated 5′-adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase, Akt – Akt-kinase, Bcl2 – B-cell lymphoma 2, EGFR – endothelial growth factor receptor, NOS – endothelial NO-synthase, ERK1/2 – extracellular signal-regulated kinase-1/2, p-JNK – phosphorylated Janus kinase, G_{i/oi1i2qs1213} – G-proteins, GSK-3β-p – phosphorylated glycogen synthase kinase-3β, mitoK_ATP – mitochondrial ATP-sensitive potassium channel, mPTP – mitocho^, n^, d^, r^,ia^, l ^,permeability transition pore, mTOR – mammalian target of rapamycin, NCE – sodium calcium exchanger, NHE – sodium hydrogen exchanger, Nrf2 – Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, nuclear redox sensing factor, PI3K – phosphoinositide 3-kinase, p-p38- форфорилированая киназа p38, PKCε – protein kinase C epsilon, SERCA – sarcoplasmic reticulum Ca²⁺ ATPase, АФК – active oxygen spices, RTK – receptor tyrosine kinase, srk – srk-kinase, MMP – matrix metalloproteinase, PLC – phospholipase C, SR – sarcoplasmic reticulum.

Выявлено, что улучшение сократительной способности изолированного сердца при реперфузии под влиянием апелина-13 зависит от активации PKCε и открытия ми-тоКАТФ-канала [30]. Группа О.И. Писаренко обнаружила, что хелеритрин, ингибитор ПКС, U-73122, ингибитор ФЛС, амилорид, ингибитор Na+/H+-обменника и KB-R7943, ингибитор Na+/Ca2+-обменника, устраняли положительный инотропный эффект аналога апелина-12 при реперфузии изолированного сердца крысы [51]. U0126, ингибитор киназы митоген-активируемой протеинкиназы, LY294002, ингибитор PI3-киназы и 5-HD, блокатор митоКАТФ-кана-лов, нивелировали положительный инотропный эффект аналога апелина-12 при реперфузии сердца. Эти же ингибиторы устраняли инфаркт-лимитирующий эффект аналога апелина-12, применяемого в дозе 0,35 мкмоль/ кг in vivo [51].

Выявлено, что кардиопротекция, индуцированная апелином-12, опосредована активацией NO-синтазы

(NO-synthase, NOS) при реперфузии сердца крысы как in vivo , так и in vitro [35, 52, 53]. Так, L-NNA, ингибитор NOS, устранял кардиопротекторный эффект апелина-12 [52] и апелина-13 [53] при реперфузионном повреждении изолированного сердца крысы, а L-NAME, ингибитор NOS, нивелировал инфаркт-лимитирующий эффект апели-на-13 при реперфузии у крыс in vivo [35].

Апелин-12 снижал содержание МДА в ткани миокарда, стимулировал активность глутатионпероксидазы, СОД и каталазы в сердце при реперфузии как in vivo, так и in vitro [38, 54]. Аналог апелина-12 AI и апелин-12 снижали концентрацию аддукта (соединение, возникающее при взаимодействии свободного радикала с молекулой) ДМПО в коронарном оттоке при реперфузии изолированного сердца крысы, что говорит об ингибировании продукции АФК [38, 54]. Апелин-13 продемонстрировал антиоксидантный эффект при реперфузии сердца крысы [30]. Таким образом, апелин-индуцированная кардиопро- текция может быть опосредована усилением антиоксидантной защиты сердца.

Показано, что PI3-киназа и Akt участвуют в ренопро-текторном эффекте Fc-Elabela-21 [17].

Таким образом, нейропротекторный эффект апели-на-13 сопровождается стимуляцией PI3-киназы, ERK1/2, AMPK и ингибированием GSK-3β. Кардиопротекторный эффект апелинов связан со стимуляцией PI3-киназы, Akt, ERK1/2, NOS, SOD, глутатионпероксидазы, ММП, EGFR, киназы Src, митоКАТФ-канала, ГЦ, ФЛС, ПКC, Na+/H+-об-менника, Na+/Ca2+-обменника и с закрытием пор МРТ. Ренопротекторный эффект аналога элабела связан с активацией PI3-киназы и Akt (см. рис. 2).

Часть 7. Синтетические аналоги апелинов

Известно, что эндогенные агонисты апелиновых рецепторов имеют короткий период полувыведения. Период полуэлиминации апелина-13 в крови у крыс равен 2,3 мин [55], а при внутрибрюшинном введении – 30 мин [36]. Период полувыведения Pyr1-апелина-13 составляет около 24 мин в плазме крыс in vitro [56]. Сообщалось, что эндогенные пептиды элабела-32, апелин-13 и Pyr1-апелин-13 проявляли долгосрочный кардиопротекторный эффект при хроническом ежедневном однократном введении у животных с ИМ или перегрузкой давлением [57, 58]. Этот эффект удивителен, если учесть короткий период полуэлиминации этих пептидов. Очевидно, что энзимоустойчивые аналоги апелина с длительным периодом полувыведения могут стать новыми препаратами для лечения ОИМ, инсульта, инфаркта легкого и инфаркта кишечника.

Сообщают о синтезе стабильных аналогов апелина длительного действия (Lys8GluPAL)амид апелина-13 и pGlu(Lys8GluPAL)амид апелина-13 [59]. Введение этих пептидов в течение 28 дней снижало уровень глюкозы в плазме крови, уменьшало потребление пищи и массу тела; эти пептиды повышали уровень инсулина в плазме [59]. Сообщалось о синтезе аналога апелина-13, с периодом полувыведения in vivo 3,7 ч [60]. Период полувыведения in vivo синтетического аналога элабелы Fc-Elabela-21 у мышей составлял около 44 ч [17]. Вместе с тем следует отметить, что исследования кардиопротекторных, нейро-протекторных, ренопротекторных, пульмонопротектор- ных эффектов синтетических аналогов апелинов до настоящего времени не проводили.

Заключение

Результаты исследований, приведенные в настоящем обзоре, показали, что апелины могут повышать толерантность органов (мозга, сердца, почек, легких) к И/Р. Хорошо изучены нейропротекторные и кардиопротекторные эффекты апелинов.

Анализ данных показал, что интрацеребровентрику-лярное введение апелина-13 предотвращает появление ишемических и реперфузионных повреждений головного мозга. В этом эффекте апелина-13 участвует PI3-кина-за. Неясна роль других киназ, апелинового рецептора, КАТФ-каналов и MPT пор в нейропротекторном эффекте апелина-13. Маловероятно, что апелин-13 может повышать толерантность мозга к И/Р после внутривенной инъекции, потому что это большая водорастворимая молекула с коротким периодом полувыведения. Однако большие водорастворимые молекулы могут проникать через ГЭБ, если они имеют длительный период полувыведения – более 6 ч. Можно предположить, что синтетические аналоги апелина-13 с длительным периодом полувыведения также могут проникать через ГЭБ и проявлять нейропротекторный эффект.

Апелины могут повышать толерантность сердца к И/Р как in vivo , так и in vitro . Этот эффект сопровождается активацией аутофагии, а также ингибированием апоптоза. Кардиопротекторный эффект апелинов снижается или исчезает при повышении их концентрации. Не ясно, является ли это результатом присутствия примесей пептидов или следствием взаимодействия апелинов с другим рецептором (неапелиновым рецептором).

Нейропротекторный эффект апелина-13 при И/Р головного мозга связан с активацией PI3-киназы, ERK1/2, AMPK и ингибированием GSK-3β. Кардиопротекторный эффект апелинов связан с закрытием MPT пор, ингибированием GSK-3β и активацией следующих ферментов: ММП, Akt, ERK1/2, NOS, PI3-киназы, СОД, глутатионпероксидазы, EGFR, Src-киназы, гуантилатциклазы, ПЛК, ПКС. Na+/ H+-обменник, Na+/Ca2+-обменник и митоКАТФ-каналы участвуют в апелин-индуцированной кардиопротекции.