δ-Опиоидный рецептор – мишень для создания пептидных препаратов, повышающих резистентность сердца к реперфузии

Несмотря на успехи современной кардиологии и внедрение новых технологий диагностики и лечения, смертность от острого инфаркта миокарда (ОИМ) в кардиологических клиниках составляет около 5–7% и не снижается в последние годы [1–3]. По мере внедрения в клиническую практику чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ), которое используется для восстановления кровотока в инфаркт-связанной коронарной артерии, на первый план выступает реперфузионное повреждение сердца [4]. Высокоэффективных препаратов, разрешенных к клиническому применению и способных существенно повысить толерантность сердца к реперфузии, пока не существует.

Основной причиной смерти пациентов с инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST (ST-segment elevation myocardial infarction - STEMI) является кардиогенный шок, при котором смертность равна 50–70% [5, 6]. Следовательно, идеальным препаратом для профилакти- ки реперфузионного повреждения сердца должен быть фармакологический агент, ограничивающий размер инфаркта и ускоряющий восстановление сократимости миокарда при реперфузии.

В 2004 г. E.R. Gross и соавт. обнаружили, что неселективный агонист опиоидных рецепторов (ОР) морфин (0,3 мг/кг) и селективный непептидный агонист δ-ОР BW373U86 предупреждают реперфузионное повреждение сердца крысы in vivo [7]. Было продемонстрировано, что инфаркт-лимитирующий эффект синтетического опиоида метадона при реперфузии сердца крысы in vivo связан с активацией δ-ОР [8]. Следует отметить, что максимальная доза морфина, разрешенная к клиническому использованию, составляет 0,1 мг/кг внутривенно [9]. Его нельзя использовать в дозе 0,3 мг/кг из-за угрозы побочных эффектов.

Опиоидные пептиды, в отличие от морфина, в терапевтических дозах не проникают через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и, соответственно, не оказывают побочных центральных эффектов [10]. Эти факты позволили нам предположить, что пептидные агонисты δ-ОР окажутся более эффективными препаратами для лечения пациентов с ОИМ и ЧКВ, чем морфин.

Цель работы: провести анализ опубликованных данных о роли δ-ОР в регуляции толерантности сердца к реперфузии и проанализировать сигнальные механизмы кардиопротекторного действия агонистов δ-ОР при реперфузии.

Роль δ-опиоидных рецепторов в регуляции толерантности сердца к патогенному действию реперфузии

G.J. Gross и соавт. обнаружили, что селективный агонист δ-ОР BW373U86 повышает толерантность сердца к реперфузии, а инфаркт-лимитирующий эффект метадона связан с активацией δ-ОР [7, 8]. Однако метадон и BW373U86, будучи малыми непептидными молекулами, могут проникать через ГЭБ, поэтому было неясно, связан ли их инфаркт-лимитирующий эффект с активацией центральных или же периферических δ-ОР. Между тем подобную возможность исключить было нельзя, поскольку морфин оказывает инфаркт-лимитирующий эффект при интратекальном введении [11, 12]. Агонисты δ1- и δ2-ОР проявляют антиаритмические свойства при интрацере-бровентрикулярном введении [13]. Неясна рецепторная природа инфаркт-лимитирующего эффекта BW373U86 при реперфузии, поскольку сообщают, что кардиопротек-торный эффект этого опиоида не зависит от стимуляции ОР [14]. Кроме того, известно, что существует два субтипа δ-ОР: δ1 и δ2 [15]. Показано, что стимуляция как δ1-ОР, так и δ2-ОР перед коронароокклюзией увеличивает толерантность сердца к ишемии/реперфузии (И/Р) [16–18]. Следует отметить, что для стимуляции δ1-ОР группа G.J. Gross использовала непептидный агонист δ1-ОР TAN-67 в дозе 10 мг/кг внутривенно [17, 18], что, по всей видимости, достаточно для стимуляции центральных δ1-ОР. Эта группа не применяла налоксона метиодид, блокатор ОР, не проникающий через ГЭБ, поэтому осталось неясным, участвуют ли в инфаркт-лимитирующем эффекте TAN-67 периферические или центральные рецепторы. Мы в своем исследовании перед коронароокклюзией вводили крысам селективный пептидный агонист δ2-ОР дель-торфин II и продемонстрировали, что его инфаркт-лими-тирующий эффект связан с активацией периферических δ2-ОР [16].

Крыс подвергали коронароокклюзии (45 мин) и реперфузии (120 мин) [19]. Селективный пептидный агонист δ2-ОР дельторфин II (0,12 мг/кг) вводили внутривенно за 5 мин до реперфузии. Дельторфин II уменьшал соотношение «зона инфаркта/область риска» в 2 раза. Областью риска принято называть зону И/Р. Неселективный антагонист ОР, налтрексон, устранял инфаркт-лимитиру-ющий эффект дельторфина II. Налоксона метиодид, неселективный антагонист ОР, не проникающий через ГЭБ, устранял кардиопротекторный эффект дельторфина II [19]. Следовательно, инфаркт-лимитирующий эффект опиоидного пептида при реперфузии был связан с активацией периферических ОР. Селективный антагонист δ-ОР TIPPψ и селективный антагонист δ2-ОР налтрибен полностью устраняли инфаркт-лимитирующий эффект дельторфина II. Селективный антагонист δ1-ОР BNTX, селективный антагонист µ-ОР CTAP, селективный антагонист κ-ОР нор-биналторфимин не влияли на кардио- протекторный эффект дельторфина II [19]. Ограничение размера инфаркта при реперфузии достигалось за счет активации периферических δ2-ОР. Антагонисты ОР не влияли на размер инфаркта. Следовательно, эндогенные опиоидные пептиды не участвуют в регуляции устойчивости сердца к реперфузии у неадаптированных крыс.

Селективный агонист δ1-опиоидных рецепторов DPDPE (0,1 и 1 мг/кг) не влиял на размер инфаркта при реперфузии [19]. Поскольку опиоидные пептиды в терапевтических дозах не проникают через ГЭБ [10], можно предположить, что активация периферических δ1-ОР не способствует повышению толерантности сердца к реперфузии. Неселективный пептидный агонист δ-ОР DADLE (0,088 мг/кг) не уменьшал размер инфаркта при реперфузии [19]. Агонист δ-ОР BW373U86 в дозе 0,1 мг/ кг не повышал устойчивость сердца к реперфузионным повреждениям, а в дозе 1 мг/кг вызывал уменьшение размера инфаркта при возобновлении перфузии сердца крысы [19]. Осталось неясным, связан ли инфаркт-ли-митирующий эффект BW373U86 с активацией ОР и где в организме локализованы эти рецепторы. Пептидный агонист δ-опиоидных рецепторов p-Cl-DPDPE оказывал инфаркт-лимитирующий эффект, но только в большой дозе – 1 мг/кг [19]. Следовательно, из всех использованных опиоидов набольшую эффективность при реперфузии проявлял дельторфин II. Он ограничивал размер инфаркта в дозе 0,12 мг/кг, в то время как другие опиоиды уменьшали размер инфаркта в дозе 1 мг/кг.

В исследовании, выполненном на изолированных кардиомиоцитах крыс, подвергнутых аноксии/реоксиге-нации, было обнаружено, что дельторфин II в конечной концентрации 64 нМ/л ограничивал выброс из кардиомиоцитов маркера некроза – лактатдегидрогеназы [19]. Налоксон устранял этот цитопротекторный эффект.

Таким образом, представленные данные убедительно свидетельствуют о том, что активация периферических δ2-ОР, локализованных в кардиомиоцитах, увеличивает устойчивость сердца к патогенному действию реперфузии.

Сигнальный механизм кардиопротекторного эффекта активации δ-опиоидных рецепторов

Известно, что в инфаркт-лимитирующем эффекте ишемического пре- и посткондиционирования важную роль играет активация следующих протеинкиназ: про-теинкиназа С (ПКС), phosphatidylinositol-3-киназа (PI3К), Mitogen-activated protein kinase киназа-1/2 (MEK1/2), extracellular signal-regulated -1/2 киназа (ERK1/2), проте-инкиназа А (ПКА), Janus 2 киназа (Jak-2), AMP-activated protein kinase (AMPK) [20, 21]. Помимо киназ в кардио-протекторном эффекте пре- и посткондиционирование принимают участие NO-синтаза (NOS) и растворимая гуанилатциклаза (ГЦ) [20, 21]. Гипотетическими конечными эффекторами пре- и посткондиционирования являются АТФ-чувствительные К+-каналы (КАТФ-каналы), mitochondrial permeability transition пора (MPT-пора), big conductance Ca2+-activated K+-канал (BKCa-канал) [20, 21].

Роль протеинкиназ и NO-синтазы в инфаркт-лимитирующем эффекте опиоидов

Было обнаружено, что AG-490, ингибитор Jak-2, устраняет инфаркт-лимитирующий эффект морфина и агониста δ-ОР fentanyl isothiocynate, которые вводили крысам перед коронароокклюзией [22]. Сообщают, что ингибитор протеинкиназы А H-89 устраняет инфаркт-ли-митирующий эффект морфина, который применяли перед коронароокклюзией [23].

В 2011 г. было установлено, что морфин, использованный перед ишемией изолированного сердца, повышает устойчивость этого органа к И/Р [24]. Ингибитор AMPK compound C устранял кардиопротекторный эффект морфина [24]. J.H. Kim и соавт. получили данные о том, что инфаркт-лимитирующий эффект агониста κ-ОР U50488H при реперфузии зависит от активации ERK1/2 [25]. Инъекция U50488H перед И/Р сердца способствовала уменьшению размера инфаркта, ингибитор PI3K вортманнин устранял этот эффект опиоида [26]. Инфаркт-лимитиру-ющий эффект опиоидного пептида Eribis peptide 94 зависит от активации индуцибельной NOS [27]. Ремифентанил и дельторфин II вводили перед коронароокклюзией, было продемонстрировано, что инфаркт-лимитирующий эффект этих опиоидов зависит от активации ПКС [16, 28].

В большинстве перечисленных работ опиоиды были использованы перед ишемией сердца, ингибиторы киназ и NOS вводили перед опиоидами. Были основания полагать, что какие-то из этих киназ, энзимов и молекулярных структур участвуют в инфаркт-лимитирующем эффекте дельторфина II при реперфузии.

Действительно, было обнаружено, что хелеритрин, ингибитор большинства изоформ ПКС, устраняет ин-фаркт-лимитирующий эффект дельторфина II при реперфузии [29]. Роттлерин, селективный ингибитор ПКСδ, также нивелировал кардиопротекторный эффект дельторфина II. Следовательно, ПКСδ участвует в ин-фаркт-лимитирующем эффекте названного пептида. Compound C, ингибитор AMPK, AG490, ингибитор Jak-2, H-89, ингибитор ПКА, L-NAME, ингибитор всех изоформ NOS, не влияли на инфаркт-лимитирующий эффект дель-торфина II при реперфузии. Эти данные указывают на то, что AMPK, Jak-2, ПКА и NOS не участвуют в возникновении дельторфин-индуцированной толерантности сердца к реперфузионному повреждению. Ингибитор ПКА H-89 не устранял дельторфин II-индуцированное повышение толерантности сердца к реперфузии [29]. Следовательно, сигнальный механизм кардиопротекторного эффекта дельторфина II отличается от механизма действия морфина. Вортманнин, ингибитор PI3K, PD98059, ингибитор сигнальной цепочки, состоящей из MEK1/2 и ERK1/2, устранял инфаркт-лимитирующий эффект пептидного агониста δ2-ОР [29].

Следует отметить, все перечисленные ингибиторы не влияли на размер инфаркта при реперфузии сердца. Следовательно, AMPK, Jak-2, ПКА, NOS MEK1/2, ERK1/2, ПКСδ, PI3K не участвуют в регуляции толерантности сердца к реперфузии у неадаптированных крыс.

Роль гуанилатциклазы в кардиопротекторном эффекте стимуляции ОР

Ранее было обнаружено, что неселективный агонист µ- и δ-ОР D-Ala2, Leu5, Arg6-энкефалин (даларгин, 0,1 мг/ кг) при введении крысам перед коронароокклюзией увеличивает в зоне риска уровень цГМФ [30]. Такой же эффект оказывал дельторфин II при реперфузии сердца, под действием этого пептида уровень цГМФ в зоне риска увеличивался в 2 раза [29]. Источниками цГМФ в клетке являются растворимая гуанилатциклаза (ГЦ) [31] или рецептор предсердного натрийуретического пептида (ПНП) [32]. Сообщают, что селективный µ-ОР агонист фентанил увеличивает секрецию ПНП [31]. Относительно агонистов δ-ОР такие данные отсутствуют, поэтому можно было предположить, что дельторфин II повышает активность растворимой ГЦ, которая активируется оксидом азота [31]. Однако блокада NOS не повлияла на инфаркт-лими-тирующий эффект дельторфина II [29].

Ингибитор растворимой ГЦ ODQ устранял кардиопро-текторный эффект дельторфина II [29]. Следовательно, растворимая ГЦ участвует в δ2-ОР-опосредованном повышении толерантности сердца к реперфузии. Каков в этом случае механизм активации растворимой ГЦ? Возможно, что активация δ2-ОР приводит к стимуляции ге-моксигеназы-1, которая синтезирует оксид углерода, CO активирует растворимую ГЦ [33, 34].

Данная группа ученых также установила, что агонист δ1-опиоидных рецепторов DPDPE при подкожном введении мышам в дозе 5 мг/кг оказывает антиноцицептивный эффект, который устраняет protoporphyrin IX tin, ингибитор гемоксигеназы-1 [35]. Исследователи использовали большую дозировку DPDPE – 5 мг/кг. Не исключено, что в этой дозе пептид активирует не только δ1-ОР, но и активирует δ2-ОР или проходит через ГЭБ и стимулирует центральные ОР. Сообщают, что морфин-индуцированное снижение внутриглазного давления связано с активацией гемоксигеназы-1 [36]. Следовательно, гипотеза об участии гемоксигеназы-1 и растворимой ГЦ в инфаркт-лими-тирующем эффекте дельторфина II является обоснованной. Следует отметить, что пока неизвестно, как сигнал от ОР передается к гемоксигеназе-1.

Роль активных форм кислорода в кардиопротекторном эффекте опиоидов

Активные формы кислорода (АФК) могут не только повреждать кардиомиоциты, но и защищать их от И/Р за счет активации ПКС и других киназ [37]. Y.M. Tsutsumi и соавт. обнаружили, что ловушка свободных радикалов 2-меркаптопропионил глицин (2-МПГ) устраняет ин-фаркт-лимитирующий эффект агониста δ-ОР SNC-121 [38]. Мы обнаружили, что кардиопротекторный эффект дельторфина II сохраняется после инъекции 2-МПГ [29]. Следовательно, свободные радикалы не участвуют в ин-фаркт-лимитирующем эффект дельторфина II. Можно предположить, что сигнальный механизм протекторного эффекта дельторфина II и SNC-121 различаются.

Гипотетический конечный эффектор кардиопротекторного эффекта опиоидов

Выше мы уже сообщали, что гипотетическими конечными эффекторами могут быть КАТФ-каналы, MPT-пора, BKCa-канал [20, 21]. Какова роль указанных молекулярных структур в инфаркт-лимитирующем эффекте опиоидов? Сообщают, что митохондриальные КАТФ-каналы (митоКАТФ-каналы) участвуют в инфаркт-лимитирующем эффекте опиоида U50488H, который вводили перед ишемией [39]. МитоКАТФ-каналы принимают участие в ин-фаркт-лимитирующем эффекте дельторфина II, который вводили перед коронароокклюзией [16]. Сарколеммаль-ные КАТФ-каналы (саркКАТФ-каналы) и митоКАТФ-каналы вовлечены в кардиопротекторный эффект опиоида EP 94 [27]. Есть данные о том, что активация κ-ОР повышает толерантность сердца к реперфузии благодаря открытию митоКАТФ-каналов [40]. В целом преобладает точка зрения о том, что инфаркт-лимитирующий эффект опиоидов при И/Р связан с открытием митоКАТФ-каналов.

MPT-пора является важным регулятором толерантности сердца к И/Р [20, 21]. Открытие поры усиливает повреждение миокарда при И/Р, блокада MPT-пора повышает толерантность сердца к И/Р [4]. Полагают, что открытие MPT-поры происходит при реперфузии, что ведет к реперфузионному повреждению сердца [4]. В исследовании, выполненном на изолированном сердце крысы, было продемонстрировано, что инфаркт-лимитирующий эффект морфина при реперфузии является следствием блокады MPT-поры [41]. Сходные данные получили другие исследователи [42]. Роль BKCa-каналов в инфаркт-ли-митирующем эффекте опиоидов не была изучена.

Было обнаружено, что блокатор митоКАТФ-каналов 5-гидроксидеканоат не влиял на инфаркт-лимитирующий эффект дельторфина II при реперфузии [29]. Ингибитор саркКАТФ-каналов HMR1098 полностью нивелировал кардиопротекторный эффект дельторфина II. Блокатор MPT-поры атрактилозид также устранял инфаркт-ли-митирующий эффект дельторфина II при реперфузии. Блокатор BKCa-каналов паксиллин не устранял дельтор-фин-индуцированную толерантность сердца к реперфузии [29]. Следовательно, дельторфин-индуцированная устойчивость сердца к реперфузии связана с открытием саркКАТФ-каналов и блокадой MPT-поры.