Иммуномодулирующие свойства тимогена

Пептидные биорегуляторы, влияющие на процессы роста и развития широко распростра­нены в тканях многоклеточных организмов. Уже на ранних этапах формирования яйцеклетки они поступают в ее протоплазму. В ходе созревания яйцеклетки синтезируются эмбриональ­ные индукторы, играющие важнейшую роль в процессах органообразования. В дальнейшем формирование тканей и органов находится под контролем гормонов, кейлонов, факторов роста, адгезивных молекул, которые также принимают участие в регуляции экспрессии генов и биосин­теза в специализированных клетках организма.

Важнейшая роль пептидных соединений в развитии животного организма была логи­ческой предпосылкой применения этих молекул или их фрагментов в медицинских целях. Первоначально это были экстракты тех или иных органов, которые, по мнению их создателей, должны были компенсировать недостаточность того органа, из которого они были выделены. И хотя конечной целью этих попыток было создание эликсиров для продления молодости людей, тем не менее, эксперименты на лабораторных и сельскохозяйственных животных показали, что определенная логика в этих идеях существовала. В дальнейшем предприни­мались неоднократные попытки выделить из экстрактов некие соединения, которые можно было бы синтезировать в пробирке и на их основе создать лекарства. Одним из первых таких соединений был дипептид карнозин (β-Ala-His), открытый В.С. Гулевичем еще в 1900 году. Это открытие в течение 50 лет оставалось не более чем любопытным научным фактом и только в середине прошлого века профессором Московского государственного университета СЕ. Севериным и соавторами было показано, что карнозин обладает широким спектром био­логических активностей, главной среди которых является способность выполнять функции гидрофильного внутриклеточного антиоксиданта и защищать клеточные мембраны от губи­тельного действия активных форм кислорода.

Другое направление связано с именем А. Гольдстайна , который вместе с сотрудниками своей лаборатории в 1966 году в опубликовал статью: «Выделение, испытание и частичная очистка тимического лимфоцитопоэтического фактора (тимозина)». Тимозин представлял собой достаточно большой фрагмент тимического белка состоявший из 28 аминокислотных остатков. В экспериментах на животных было пока­зано, что тимозин способен восстанавливать сниженную иммунореактивность. Дальнейшие исследования показали, что биологической активностью целой молекулы фактора тимуса обладает ее пентапептидный фрагмент (Arg-Lys-Asp-Val-Tyr), названный тимопентином. Одновременно с этим из экстракта селезенки был выделен другой пентапептид - спленопентин, отличавшийся от тимопентина тем, что остаток аргинина в нем был заменен на остаток глутаминовой кислоты (Arg-Lys-Glu-Val-Tyr). Казалось бы, что различия невелики, однако сравнительные исследования показали, что они имеют принципиальное значение: тимопентин индуцировал дифференцировку Т-лимфоцитов, в то время как спленин активировал созревание B-лимфоцитов. В дальнейшем были синтезированы тетрапептид без концевого остатка тирозина (Arg-Lys-Asp-Val) и даже трипептид (Arg-Lys-Asp). Было установлено, что эти укороченные олигопептиды обладали более выраженной иммуномодулирующей актив­ностью, чем тимопентин и даже тимозин.

Эти исследования убедительно показали, что биологические активности большой молекулы, состоящей из десятков или даже сотен аминокислотных остатков, могут быть воспроизведены короткими пептидными последовательностями, протяженностью в 2-4 аминокислотных остатка. Такие сверхкороткие пептидные цепочки, воспроизводящие свойства больших молекул тимического происхождения, были названы тимомиметиками. Термин «тимомиметик» был введен в оборот Хадденом первоначально относился только в пуриновым иммуномодуляторам, содержавшим инозин и гипоксантин. Эти вещества влияли на процессы пролиферации и дифференцировки предшественников Т-лимфоцитов, а также стимулировали клеточный и гуморальный иммунный ответ. В даль­нейшем было установлено, что подобными свойствами обладают левамизол и изопринозин, а также уже упомянутые 2-4-членные пептидные цепочки.

Первым из таких коротких пептидных тимомиметиков, внедренным в медицину, в том числе и ветеринарную, был дипептид Glu-Trp. Препарат, изготов­ленный на основе этого дипептида, был назван ТИМОГЕН.

В сущности, тимоген не является фрагментом гормона тимуса, если только выделен­ные из вилочковой железы к настоящему моменту олигопептиды составляют в совокупности полную молекулу гормона. Возможно, что в процессе выделения эта молекула распадается на произвольные фрагменты, среди которые имеется и дипептид Glu-Trp. Этот дипептид не редкость и встречается в молекулах некоторых цитокинов, сывороточных имму­ноглобулинов и пр. Имеется достаточно оснований полагать, что Glu-Trp играет важную роль в реализации пептидного контекста. Иначе говоря, иммуномодулирующие свойства дипеп­тида реализуются путем трансляции содержащегося в нем сигнала через систему вторичных посредников, часть из которых также имеет пептидную природу. Именно эти качества глутамил-триптофана обуславливают широкий спектр биорегулирующих свойств и эффективность применения в самых разных областях животноводства и ветеринарии: от проблемы гипотро­фии до лечения инфекционных заболеваний бактериальной и вирусной этиологии.

Исследование иммуномодулирующих свойств тимогена показало высокое сродство дипептида с мембранными рецепторами тимоцитов. Показано, что специфическое связывание тимогена с тимоцитами мышей достигало 14359±464 участков связывания, а доля специфи­ческих участков составила 74±6%. В последующем образовавшийся комплекс, вероятно, погружается внутрь клетки, что сопровождается увеличением активности 5'эктонуклеазы, особенно в тимоцитах высокой плотности. Одновременно с этим наблюдается активация циклаз с последующим выбросом циклофосфатов. Так, под влиянием тимогена наблюдалось увеличение уровня цГМФ в лимфоцитах тимуса, селезенки и лимфатичес­ких узлов и снижение соотношения цАМФ/цГМФ. В клетках костного мозга наблюдался обратный процесс - повышение уровня цАМФ и соответственно индекса цАМФ/цГМФ. В результате этих процессов изменяются структурно-функциональные свойства ядерного хро­матина, обусловленные частичным освобождением ДНК от связей с белком. Данный процесс, по существу, представляет собой переход суперспиральной ДНК в более открытую, доступ­ную для осуществления транскрипционных процессов трансформацию. Одновременно с активацией процессов транскрипции повышался бактерицидный потенциал нейтрофилов крови, изменялся уровень электрофоретической подвижности клеток крови. Наблюдалось перераспределение лимфоцитов, нейтрофилов и моноцитов крови с образованием гетеро­генных субпопуляций, обладающих различной функциональной активностью. Иначе говоря, применение тимогена, как и других коротких пептидов, сопровождается мобилизацией регуляторных и эффекторных механизмов адаптации организма к воздействию ксенобиотических факторов. Перечисленные свойства тимогена предопределяют его возможности влиять на про­цессы созревания и функционирования системы иммунитета.

И.В. Мирошниченко и соавторами (1997) показал, что инкубация предшествен­ников Т-лимфоцитов с тимогеном сопровождается последующей сменой дифференцировочных рецепторов. На фоне применения тимогена отмечена экспрессия маркера Thy-1 с одновре­менной утратой SС-1. Эти процессы принято трактовать как превращение предшественника Т-лимфоцита в зрелую Т-клетку. Одновременно было показано, что тимоген усиливал репопуляцию тимуса предшественниками Т-лимфоцитов, а также стимулировал колониеобразующую активность клеток костного мозга. В процессе описанных исследований было также установ­лено, что доза тимогена, требуемая для усиления процессов дифференцировки лимфоидных клеток, в 10-100 раз меньше, чем природных препаратов вилочковой железы.

Тимоген достоверно усиливает активность клеточного иммунитета. На трансплан­тационной модели было показано, что кожный трансплантат у мышей, которым вводили тимоген, отторгался в среднем в 2 раза быстрее, чем в контроле. Тимоген усиливает экспрес­сию дифференцировочных рецепторов на лимфоцитах.

Как полифункциональный иммуномодулятор тимоген активирует и реакции гуморального иммунитета. Этот тезис был неоднократно подтвержден в опытах по допрививочной иммунокоррекции. В этих исследованиях Тимоген вводили животным за несколько дней до введения бактериальной или вирусной вакцины. В результате было показано, что на фоне имму­нокоррекции развивался более полноценный иммунитет, проявлявшийся значительно более активной продукцией специфических антител.

Подводя итоги краткому описанию иммуномодулирующих свойств тимогена, можно сделать следующие выводы:

• тимоген оказывает выраженное модулирующее влияние на реакции иммунитета и неспецифической защиты;

• тимоген in vitro усиливает процессы дифференцировки лимфоцитов, индуцируя экспрессию и репопуляцию дифференцировочных рецепторов;

• тимоген активирует внутриклеточные биохимические процессы в иммунокомпетентных клетках, что проявляется в увеличении содержания цАМФ и цГМФ и соответственно активности фосфодиэстераз;

• тимоген нетоксичен, не обладает аллергенностью, тератогенностью и эмбриоточностью;

• тимоген в организме, быстро распадается на глутаминовую кислоту и триптофан, используемые клетками в процессах белкового синтеза.

Полученные результаты позволили рекомендовать препарат к применению в практи­ческом животноводстве, начиная с 1991 года.