III . Коррекция обмена на уровне ферментов

Этот вид лечения применяется для коррекции наследственных болезней обмена веществ, при которых известен функционально аномальный фермент. Для такого лечения можно вводить кофактор или индуцировать (угнетать) синтез фермента с помощью лекарств либо возмещать недостаток фермента.

Введение кофактора используется при многих наследственных болезнях. Как известно, некоторые врожденные аномалии обмена связаны с нарушением синтеза или транспортировки специфических кофакторов, что изменяет нормальную каталитическую активность фермента. В этих случаях добавление соответствующего кофактора повышает активность фермента и в значительной мере исправляет метаболический дефект. Показано, что при витаминозависимых состояниях повышение остаточной активности мутантных ферментных комплексов обеспечивает не только биохимическое, но и клиническое улучшение состояния. Известны многочисленные примеры лечения наследственных болезней путем добавления кофакторов.

1. Модификация ферментативной активности

Это уже сложившийся подход при лечении наследственных болезней обмена. Стратегия такого лечения отражена в табл., в которой приведены отдельные примеры.

Индукцию синтеза фермента можно использовать для повышения остаточной ферментативной активности путем введения лекарств. Например, фенобарбитал и родственные ему препараты стимулируют функцию эндоплазматического ретикулума и синтез специфичных для него ферментов. В связи с этим, фенобарбитал применяют для лечения синдромов Жильбера и Криглера-Найяра. При этом снижается уровень билирубина в плазме крови. Такой подход имеет определенное значение при болезнях, обусловленных недостаточной продукцией ферментов, вырабатываемых в эндоплазматическом ретикулуме.

Индукция синтеза ферментов с помощью даназола (дериват этинилтестостерона) применена для лечения недостаточности α1-антитрипсина и ангионевротического отека. При недостаточности α1-антитрипсина применение даназола в течение 30 дней существенно повышает уровень этого белка в сыворотке. Таким образом, данный метод можно использовать для предупреждения легочных осложнений.

Ангионевротический отек сопровождается снижением количества функционально активного сывороточного ингибитора эстеразы С на 50%. Применение андрогенов повышает в 3-5 раз уровень ингибитора эстеразы. Профилактический прием внутрь даназола снижает или предупреждает острый ангионевротический отек, оказывает минимальную вирилизацию и связан с наименьшей токсичностью для печени.

Подавление синтеза фермента используют для лечения острых порфирий, биохимическая основа которых заключается в повышенной выработке аминолевулинатсинтетазы. Гематин подавляет синтез этого фермента и быстро снимает острые приступы порфирии.

 

Таблица Лечение наследственных болезней путем модификации ферментативной активности

2. Возмещение фермента (ферментотерапия)

Перспективы лечения наследственных болезней возмещением ферментов зависят от успехов энзимологии, клеточной инженерии, физико-химической биологии. Новые подходы должны обеспечить выделение высокоочищенных ферментов из специфических тканей человека, введение их в активной форме в клетку путем опосредованной рецепции или опосредованной доставки, предупреждение биоинактивации, исключение иммунных реакций. Уже имеются подходы к решению каждой из этих задач, поэтому можно надеяться на еще более успешное развитие ферментотерапии наследственных болезней.

Главный вопрос современных разработок в области ферментотерапии - это методы доставки фермента в клетки-мишени и субклеточные образования, вовлеченные в патологию обмена.

Рабочая гипотеза экзогенного введения фермента основывалась на том, что лизосомы часто являются местом патологического процесса и в то же время играют основную роль в клеточном метаболизме. Возможность доставки ферментов в лизосомы, сохранение их активности в клетке и взаимодействие с субстратом были проверены в опытах с культурами фибробластов, полученных от лиц с различными лизосомными болезнями накопления. Ферменты, введенные в культуральную среду, улучшали обмен соответствующего соединения. Такая коррекция продемонстрирована при различных гликосфинголипидозах, мукополисахаридозах, гликогенозах и гликопротеинозах. Опыты показали, что возможно возмещение фермента, который проникает внутрь клетки, достигает лизосом и нормализует превращение субстрата. Однако внутримышечное, внутривенное и внутритрахеальное введение ферментов, полученных из грибов или органов крупного рогатого скота, ослабленным больным с гликогенозом, мукополисахаридозами, метахроматической лейкодистрофией и болезнью Фабри не дало серьезных положительных результатов. Следовательно, в стратегии ферментотерапии надо было определить основные направления, которые в суммарном виде представлены ниже.

1. Возможность получения достаточного количества стабильных, неиммуногенных и стерильных ферментов с высокой специфической активностью.

2. Защита введенной активности от биотрансформации и иммунного надзора, а также доставка фермента в ткань-мишень и субклеточные образования, вовлеченные в патологический процесс.

3. Модельная проверка на млекопитающих для оценки и выбора наилучшей стратегии ферментотерапии.

4. Соответствующим образом запланированные и разрешенные биохимические и клинические испытания на больных.

В 70-х годах XX в. была показана возможность получения ферментов из тканей человека и разработаны системы наблюдения за судьбой ферментов в организме млекопитающих. Первые клинические испытания были проведены при различных лизосомных нарушениях. Это были GМ2-ганглиозидоз (β-гексозаминидаза А из мочи), гликогеноз II типа (плацентарная α-галактозидаза), болезнь Фабри (плацентарная α-галактозидаза), болезнь Гоше (плацентарная β-глюкозидаза). Перед клиническим испытанием было установлено, что высокоочищенные ферменты человека гидролизируют естественный субстрат. Проверка показала, что ферменты при внутривенном или подкожном введении обнаруживаются в печеночной ткани. При этом концентрация ферментов в крови уменьшается, а в печени повышается. Однако они не проникают в мозг из-за барьерных функций мозговых оболочек. Отсюда следует вывод о необходимости специфической доставки ферментов в клетки-мишени при каждой болезни. Их доставка в разные клеточные структуры может потребовать специфической очистки или какой-либо химической модификации фермента.

В разработке методов лечения наследственных болезней ферментами в первую очередь надо ориентироваться на патогенетические механизмы болезней: в каких клетках, каким путем и в какой форме откладывается субстрат реакции, с одной стороны, и каким путем фермент в норме достигает субстрата, каковы промежуточные стадии обмена - с другой. Именно вмешательство в патофизиологический механизм, ответственный за синтез, распределение и накопление субстрата, можно использовать с терапевтической целью: в одних случаях надо увеличить время циркуляции фермента в крови, в других - способствовать доставке фермента в строго определенные клетки.

Из анализа первичной клеточной патологии при различных лизосомных болезнях накопления видно, что даже близкие по сути заболевания отличаются друг от друга.

Первичный дефект локализуется в нейронах (сфинголипидозы, гликопротеинозы), в клетках ретикулоэндотелиальной системы (болезнь Нимана-Пика, болезнь Гоше), эндотелии, шванновских клетках, поперечно-полосатой мускулатуре.

Экспериментальные разработки в области ферментотерапии наследственных болезней позволили объективно оценивать захват молекул фермента рецепторами, гепатоцитами, клетками ретикулоэндотелиальной системы, фибробластами, клетками эндотелия сосудов и т.д. Это увеличило возможности направленных разработок лечения наследственных болезней, в первую очередь с использованием новых методов доставки ферментов к клеткам-мишеням в синтетических пузырьках-носителях или микрокапсулах-липосомах либо в естественных элементах - аутологичных эритроцитах. Такие методы доставки разрабатываются для лечения не только наследственных болезней, но и другой патологии. Направленная доставка лекарственных веществ в органы, ткани и клетки - актуальная проблема для медицины в целом.

Современные успехи физико-химической биологии позволяют создавать новые формы микроинкапсулированных ферментных препаратов (опосредованная доставка) или обеспечивать более полный захват циркулирующего в крови фермента рецепторами клетокмишеней (опосредованная рецепция).

Липосома представляет собой многослойный пузырек с чередующимися водными и липидными слоями. При формировании липосом можно изменять заряд стенки, их величину, число слоев. К мембране липосом можно пришить антитела к клеткам-мишеням, что обеспечит более точную доставку липосом. Липосомы, нагруженные ферментами, при различных путях введения хорошо захватываются клетками. Их липидная оболочка разрушается эндогенной липазой, а освободившийся фермент взаимодействует с субстратом.

Наряду с созданием искусственных носителей - липосом - разрабатывают методы нагрузки эритроцитов ферментами. При этом можно использовать гомологичные или даже аутологичные эритроциты. Нагрузка ферментами может осуществляться путем гипотонизации, или диализа, или с помощью хлорпромазининдуцированного эндоцитоза.

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться: