Газета «Новости медицины и фармации» 2(206) 2007

Від кінця минулого століття і дотепер не зменшується інтерес клініцистів, фармакологів, фармацевтів, біохіміків до метаболічної терапії, синтезу й пошуку метаболічних препаратів та з'ясування механізму їх дії [12, 29]. І це невипадково. На сьогодні встановлено головні механізми порушення метаболізму в мозку й міокарді при ішемічних станах, розкрито провідну роль основних інтермедіаторів енергетичного обміну в адаптаційних реакціях клітини [18, 30, 31, 35]. Створено новий клас препаратів метаболічної дії на основі речовин, що активують власні біоенергетичні процеси клітини, спрямовуючи їх по природному фізіологічному шляху, знижуючи активність радикал-ініціюючих реакцій та координуючи реакції циклу Кребса [10, 23, 27, 34, 36].

Одночасно, базуючись на сучасних уявленнях про патогенез ішемічних порушень (дискоординація в циклі Кребса, активація анаеробного гліколізу, ініціювання реакцій перекисного окислення ліпідів (ПОЛ), пригнічення активності антиоксидантних ферментів), було створено перший вітчизняний оригінальний препарат — Тіотриазолін (морфоліній-3-метил-1,2,3-триазолін-5-тіоацетат). Препарат швидко посів гідне місце серед метаболічних засобів із вираженою антиоксидантною дією. Як представник групи метаболітних препаратів, завдяки наявності в хімічній структурі сірки, тріазолового кільця й метильної групи Тіотриазолін має широкий спектр фармакологічної активності, що є особливо важливим для клінічної фармакології. Тіотриазолін проявляє антиоксидантну, протиішемічну, мембраностабілізуючу, антиаритмічну, імуномодулюючу, протизапальну, гепатопротекторну, кардіопротекторну, нейропротекторну активність [3, 5, 7–9, 22]. Такий широкий спектр дії дозволяє використовувати Тіотриазолін у кардіології, гепатології, гінекології, неврології, педіатрії та хірургії для комплексної терапії інфаркту міокарда, стенокардії, інсульту, гепатитів різного генезу та ін. В останні роки експериментально підтверджено ефективність застосування Тіотриазоліну при різноманітних ураженнях печінки (тетрацикліновому та ізоніазидрифампіциновому, доксорубіциновому, алкогольному, тетрахлорметановому) завдяки антиоксидантному впливу, запобіганню проявам цитолізу [13, 14]. Включення Тіотриазоліну до комплексного лікування хворих на цироз печінки сприяло нормалізації показників ПОЛ та антиоксидантного захисту разом із зниженням вираженості проявів астеноневротичного, диспептичного, набряково-асцитичного синдромів [21]. У хворих із післяінфарктною стенокардією Тіотриазолін знижує чутливість м'язів серця до адренергічних кардіостимулюючих впливів катехоламінів, перешкоджає прогресивному зниженню скоротливої здатності, нормалізує процес реполяризації міокарда, обмежує осередок некрозу, зменшує ділянки ішемії та кількість випадків проявів повторних інфарктів [20]. При хронічній серцевій недостатності препарат збільшує скоротливу активність міокарда, поліпшує регіональний кровообіг [15]. У клінічних дослідженнях доведено протекторну дію Тіотриазоліну щодо перебігу хронічного автоімунного запального процесу. Прийом препарату хворими на ревматоїдний артрит дозволяє уникнути втрати м'язової маси, збільшити силу м'язових скорочень та підвищити функціональну спроможність хворих [28].

Тіотриазолін увійшов до складу комплексного препарату Тіоцетам, що покращує суб'єктивний стан хворих із цереброваскулярною хворобою та перенесеним інсультом, позитивно впливає на мнестичні функції, рухову активність, церебральну гемодинаміку, знижує рівень депресії, неспокою, нормалізує показники нуклеїнового обміну [1, 16]. Проте питання про механізм дії Тіотриазоліну залишилось відкритим.

Механізм дії Тіотриазоліну на енергетичний обмін

У результаті вивчення механізму дії Тіотриазоліну в період 1983–2005 рр. було встановлено, що в основі ефективності препарату лежить його здатність знижувати ступінь пригнічення окислювальних процесів у циклі Кребса, підсилювати компенсаторну активацію анаеробного гліколізу, збільшувати внутрішньоклітинний фонд АТФ (за рахунок збереження окислювальної продукції енергії на трикарбоновій ділянці та впливу на активацію дикарбонової ділянки), стабілізувати метаболізм клітини [6, 19].

В умовах експериментального моделювання іn vіvо та іn vіtrо підтверджено низку важливих властивостей Тіотриазоліну: його низьку токсичність, високу цитопротективну активність незалежно від типу клітин (кардіоміоцити, гепатоцити, нейроцити та ін.), моделюючу дію за умов норми і розвитку патології [19, 22], що є відображенням універсальності механізму дії препарату.

При ішемічному ушкодженні тканин Тіотриазолін нормалізує утилізацію запасів глюкози й глікогену в клітині, активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, підвищує співвідношення НАД / НАДН та активність цитохром-С-оксидази, збільшує рівень пірувату, малату, ізоцитрату та сукцинату. Одночасно він зменшує гіперпродукцію лактату, прояви некомпенсованого ацидозу та його прооксидантної дії (рис. 1). Інтенсифікація Тіотриазоліном окислювального вуглеводного метаболізму призводить до підвищення вмісту АТФ на тлі збільшеного фонду АДФ і, що принципово важливо, до зниження рівня АМФ [2, 9].

Ключову роль в енергозабезпеченні клітин відіграють мітохондрії, у яких Тіотриазолін активує процес НАД+Н-реокислення етанолу [4, 22]. Тіотриазолін при розвитку ішемії, по-перше, сприяє утилізації відновлених піридиннуклеотидів (НАДН) у малат-аспартатному шунті мітохондрій (рис. 1). По-друге, він активує окислення НАДН у лактатдегідрогеназній реакції в цитозолі. Позитивно впливаючи на утилізацію відновлених форм піридиннуклеотидів (рис. 1), Тіотриазолін значно гальмує шляхи утворення активних форм кисню (АФК) та активує окислювальне фосфорилювання зі збільшенням утворення АТФ. Захисна дія Тіотриазоліну при ішемії реалізується шляхом активації малат-аспартатного «човникового» механізму, що забезпечує протонами електронно-транспортний ланцюг. При цьому компенсаторне зростання потужності малатного шунта супроводжується гальмуванням утворення з вуглеводів ацетил-КоА (у піруватдегідрогеназній реакції), який при ішемії впливає на синтез вільних жирних кислот. Активація малат-аспартатного механізму під дією Тіотриазоліну сприяє не тільки продукції АТФ, а й гальмуванню патологічного синтезу ліпідів [2, 19, 22].

В ішемізованих клітинах і тканинах Тіотриазолін суттєво гальмує процес накопичення вільних амінокислот, збільшує рівень РНК, активізує процес протеїнового синтезу, що вказує на ініціювання реакцій адаптації в клітинах, які забезпечують перебудову метаболізму в тканині в умовах гіпоксії без підвищення потреби в кисні та утворення вільних радикалів [7, 19, 22].

Отже, Тіотриазолін при ішемії впливає на окислювальну продукцію енергії за рахунок активації малат-аспартатного шунта, забезпечуючи протонами транспортний ланцюг, підвищуючи утилізацію відновлених піридиннуклеотидів, гальмуючи утворення АФК у біоенергетичних реакціях, знижуючи патологічний синтез ліпідів і значно стимулюючи адаптивний синтез протеїнів.

Механізм антиоксидантної дії Тіотриазоліну

Антиоксидантна дія Тіотриазоліну, на думку низки авторів, полягає в тому, що препарат активує антиоксидантні ферменти — супероксиддисмутазу, каталазу, глутатіонпероксидазу, сприяє більш економній витраті ендогенного антиоксиданту — α-токоферолу, гальмує утворення проміжних та кінцевих продуктів ПОЛ — дієнових кон'югатів, трієнкетонів і малонового діальдегіду [2–4, 7]. Останнім часом з'явилися публікації про інгібуючу дію Тіотриазоліну на процеси окислювальної модифікації білка [19, 22]. Виявлення значної антиоксидантної активності препарату, що реалізується на ініціальних етапах вільнорадикального окислення та постійно реєструється при моделюваннях різних патологічних процесів [22], свідчить про наявність у механізмі антиоксидантної дії Тіотриазоліну здатності «захоплювати» АФК. У дослідах іn vіvо було встановлено, що Тіотриазолін у діапазоні концентрацій 10^–5–10^–7 М знижує концентрацію таких АФК, як супероксидрадикал (0₂^–) і пероксинітрит (ОNОО^–) [3, 6, 7]. Подібна дія Тіотриазоліну проявляється завдяки наявності в структурі тіольної групи, що надає всій молекулі високих відновлювальних властивостей і здатності приймати від АФК електрони, при цьому сірка в тіольній групі переходить з дво- до чотирьохвалентного стану (рис. 2).

Тіотриазолін не тільки захоплює АФК завдяки сильним відновлювальним властивостям тіольної групи (рис. 2), але також ще й гальмує головні шляхи їх утворення. Перш за все Тіотриазолін зменшує утворення АФК у мітохондріях за рахунок утилізації відновлених форм піридиннуклеотидів та збереження окислювальної продукції енергії [22], а також впливає на цей процес у ксантиноксидазній реакції як за рахунок нормалізації обміну аденілових нуклеотидів, так і за рахунок гальмування окислення ксантиндегідрогенази в ксантиноксидазу під дією АФК [4]. Тіотриазолін обмежує вироблення АФК у мітохондріях за рахунок прямої інгібуючої дії на НАДН-оксидазні системи мітохондрій, що підтверджено нашими роботами in vitro [5], і зменшує активуючий вплив метаболічного ацидозу на АФК-утворюючі системи. Тіотриазолін, знижуючи гіперпродукцію супероксидрадикала і пероксинітриту, попереджує окислювальну модифікацію білкових структур рецепторів, іонних каналів, ферментів, факторів транскрипції та ін.

Найбільш детально вивчено протективну дію Тіотриазоліну щодо сульфгідрильних груп цистеїнових і метіонінових фрагментів білкових молекул. Тіотриазолін конкурує з цими структурами за супероксидрадикал, у результаті чого запобігає як оборотній, так і необоротній їх модифікації. Унаслідок пригнічення оборотної модифікації спостерігається запобігання утворенню -S-S-зв'язків на цистеїнових ділянках Nа⁺/К⁺-АТФази, знижується втрата чутливості ферментів до регулюючої дії АТФ. Зменшення утворення -S-S-зв'язків у молекулі ксантиндегідрогенази під дією Тіотриазоліну запобігає її перетворенню в ксантиноксидазу і перешкоджає утворенню АФК.

Більш значною за ефективністю є дія Тіотриазоліну щодо необоротної модифікації сульфгідрильних груп ряду білкових молекул під дією АФК. Так, Тіотриазолін гальмує утворення в білках необоротних сульфоксидів та сульфонових груп, що в подальшому легко окислюються. Справляючи гальмуючий вплив на необоротну окислювальну модифікацію сульфгідрильних груп цистеїнових фрагментів білкових молекул, Тіотриазолін нормалізує рівновагу red/охі-регуляції в умовах оксидативного стресу (рис. 2). Значною мірою Тіотриазолін попереджає розвиток порушень рівноваги тіосульфідної системи при гіперпродукції АФК і опосередковано забезпечує реалізацію таких функцій, як: передача клітинного сигналу через рецепторно-іоноформний комплекс, збереження активності білків, ферментів, факторів транскрипції і цілісність клітинних мембран [22]. In vitro при моделюванні реактивом Фентона і надлишком нітропрусиду оксидативного стресу було встановлено, що Тіотриазолін у концентраціях 10^–5–10^–7 М запобігає окисленню цистеїну й утворенню цистеїнсульфоксиду, а також гальмує утворення нітротирозину [4, 22]. Виходячи з наведеного, можна вважати, що Тіотриазолін перешкоджає необоротній інактивації фактора транскрипції NF-kарраВ, захищаючи від надлишку АФК чутливі залишки цистеїну — Суs 252, Суs 154 й Суs 61 у його ДНК-зв'язуючих доменах (рис. 2). Крім того, Тіотриазолін може брати участь у відновленні цих груп при оборотній інактивації, беручи на себе роль red/ox faktor-1.

Гальмуючи окислювальну інактивацію фактора транскрипції NF-kарраВ при надлишку АФК, Tіотриазолін підсилює активацію експресії redox-чутливих генів, необхідних для захисту клітин від токсичних ефектів оксидативного стресу [18, 31–35]. Серед цих генів є такі, що відповідають за синтез супероксиддисмутази. Подібне положення знайшло відображення в роботах [5, 6, 9, 19, 22], де переконливо показано вплив Тіотриазоліну на підвищення активності супероксиддисмутази в умовах ішемії та інших екстремальних станів організму. Іншим механізмом підвищення активності цього ферменту може бути прямий захист Тіотриазоліном від надлишку пероксинітриту металопротеїнового комплексу СОД, що містить мідь, цинк або марганець (рис. 2).

Нещодавно було встановлено, що Тіотриазолін виявляє антиапоптичну дію [4, 22]. Ми перші передбачили можливість наявності тісного взаємозв'язку подібного ефекту з антиоксидантною дією препарату. Властивість Тіотриазоліну зберігати тіосульфідну рівновагу як при прямій конкуренції з сульфгідрильними сполуками за супероксидрадикал і пероксинітрит, так і за умови активуючої дії на систему глутатіонпероксидаза — глутатіонредуктаза, описану нами в ранніх роботах [5, 6, 22], сприяє збереженню рівноваги пари тіоредоксин окислений — тіоредоксин відновлений в умовах надлишку АФК (рис. 2). Тіотриазолін зменшує накопичення надлишкової кількості окисленого тіоредоксину, гальмує МАР-кіназний каскад проапоптозної системи JNК і тим самим знижує ініціювання апоптозу.

Вивчення механізму дії Тіотриазоліну як кардіопротектора при доксорубіциновій кардіоміопатії пов'язане зі здатністю тіолових груп запобігати токсичному впливу антрациклінових сполук завдяки антиоксидантній дії, запобіганню порушенням процесів окислювального фосфорилювання та швидкості дихання мітохондрій [17]. Тіотриазолін перешкоджає порушенням у кролів кардіо- та системної гемодинаміки, що виникають при введенні доксорубіцину [25]; запобігає інтенсифікації процесів ПОЛ та пригніченню активності ферментів антиоксидантного захисту [26]. Мембранопротекторна дія Тіотриазоліну є взаємопов'язаною також зі структурою поліненасичених жирних кислот. У міокарді щурів Тіотриазолін, що вводили разом із доксорубіцином, запобігав падінню вмісту лінолевої кислоти та підвищенню вмісту арахідонової кислоти, а у тканинах печінки — зниженню рівня поліненасичених жирних кислот, підвищенню вмісту арахідонової кислоти, зміні співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот. Отримані результати підтвердили, що потужний індукуючий вплив Тіотриазоліну на систему антиоксидантного захисту гальмує надмірне утворення продуктів ПОЛ у патологічно змінених тканинах і тим самим забезпечує захист структурно-функціональної цілісності біомембран клітин [24].

Отже, механізм антиоксидантної дії Тіотриазоліну полягає в наступному: зменшуючи концентрацію АФК (супероксидрадикалу й пероксинітриту) як за рахунок прямої взаємодії, так і за рахунок гальмування шляхів їх утворення, Тіотриазолін знижує ступінь окислювальної модифікації низки білкових структур (антиоксидантних ферментів, рецепторів, ферментів енергетичних реакцій), зберігає тіосульфідну рівновагу в системі геd/охі-регуляції, сприяє підсиленню синтезу факторів (антиоксидантних ферментів, факторів транскрипції, білків транспортної системи), що підвищують резистентність клітини до впливу екстремальних чинників.