Структура лептина
Лептин представляет собой гормон с молекулярной массой 16 кДа, кодируетмый геном ожирения, расположенным на хромосоме 7 у человека, который транскрибируется для пептида длиной 167 аминокислот с сигнальной последовательностью из 21 аминокислоты в аминокислотной последовательности. Гормон, образующийся после удаления N-концевого сигнального пептида, представляет собой зрелый белок из 146 аминокислот. Лептин вырабатывается в основном, но не исключительно, из жировой ткани, а уровень циркулирующего лептина напрямую связан с процентным содержанием жира в организме.
Как только лептин секретируется в кровоток, он преодолевает гематоэнцефалический барьер и, связываясь со своим рецептором (ObR) в центрах гипоталамуса, он , контролирует энергетический баланс организма и поддерживает стабильные запасы энергии . Связывание лептина с ObR активирует несколько внутриклеточных сигнальных путей, которые участвуют в регуляции различных клеточных функций. Передача сигналов лептина происходит также в сенсорных околожелудочковых органах (CVOs), включая subfornical organum (SFO) и organum vasculosum of the lamina terminalis (OVLT), у которых отсутствует нормальный гематоэнцефалический барьер. Эти органы имеют фенестрированные капилляры, которые обеспечивают циркулирующему лептину прямой доступ к нейронам в этой области центральной нервной системы и действуют, регулируя энергетический баланс и контролируя сердечно-сосудистую и метаболическую функции.
Функции лептина
Лептин - многофункциональный гормон, в первую очередь, но не исключительно, секретируемый в жировой ткани, участвует в широком спектре биологических функций, которые контролируют различные процессы, такие как регуляция массы тела и расхода энергии, репродуктивная функция, иммунный ответ и костный метаболизм. Кроме того, лептин может оказывать ангиогенное и митогенное действие в периферических органах. При многих типах рака человека наблюдалась сверхэкспрессия рецептора лептина (ObR), сильно коррелирующая с присутствием лептина, что позволяет предположить, что лептин и ObR являются важными фармацевтическими мишенями.
Препараты влияющие на рецепторы лептина
Биологическая активность лептина во многом связана с его взаимодействием с рецептором лептина. Как избыток, так и дефицит лептина, а также резистентность к лептину коррелируют с различными патологиями человека, такими как аутоиммунные заболевания, что делает лептин и лептиновые рецепторы важными мишенями для лекарственных средств.
Лептин опосредует свои эффекты, связываясь с ObR, поэтому рациональная конструкция модуляторов лептина требует глубокого знания механизмов, управляющих активацией ObR. В нескольких исследованиях сообщалось о разработке соединений, препятствующих передаче сигналов лептина (таких как антагонисты пептидов, мутанты белков лептина, моноклональные антитела, нанотела), и, таким образом, их можно использовать в качестве потенциальных лекарств для лечения рака и других заболеваний.
Модуляторы лептина на основе пептидов представляют собой пептиды с короткой цепью, состоящие из частей исходной последовательности лептина, они могут действовать как антагонисты или агонисты. Пептидные антагонисты рецептора лептина (ObR) были разработаны для блокирования пронеопластического действия лептина как in vitro, так и in vivo. Использование антагонистов рецепторов лептина широко изучалось для лечения рака молочной железы. В клетках рака молочной железы сверхэкспрессируются короткие и длинные изоформы ObR , и было показано, что лептин индуцирует несколько сигнальных путей и факторов, связанных с пролиферацией, миграцией и инвазией раковых клеток. Первые аналоги пептида лептина с антагонистической активностью в отношении рецептора лептина и эффективной противоопухолевой активностью при раке молочной железы были созданы на основе сайтов связывания лептина II и I . LPrA-2 - фрагмент, содержащий лептиновый сайт II и соответствующий аминокислотам 70–95 лептина человека, специфически и с высоким сродством связывается с ObR и, действуя как антагонист лептина, ингибирует связанные с лептином эффекты при раке молочной железы и других типах рака. Пегилированная форма этого антагониста, PEG-LPrA2, ослабляла экспрессию фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и рецептора фактора роста эндотелия сосудов типа 2 (VEGFR2) в MCF-7 (ER + клетки рака молочной железы человека) и MDA-MB- 231 (ER-клетки рака молочной железы человека) рак молочной железы у мышей. LPrA2 показал более высокую эффективность в снижении роста опухоли в ER + MCF-7, чем в ксенотрансплантатах рака молочной железы ER-MDA-MB-231, это, вероятно, зависит от большей экспрессии ObR в модели MCF-7.
Недавно Т. Gonzalez-Perez и его коллеги (2017) определили эффективность антагонистов рецепторов лептина, связанных с наночастицами. Они разработали наносистему антагониста лептина (IONP-LPrA2) на основе наночастиц оксида железа (IONP), связанных с антагонистом LPrA2. IONP-LPrA2 заметно снижал индуцированную лептином пролиферацию клеток рака молочной железы, обработанных химиотерапевтическими средствами. Результаты этого исследования показали, что IONP-LPrA2 представляет собой эффективную систему доставки антагониста лептина LPrA2 для нацеливания и лечения рака молочной железы; кроме того, он действует как адъювант при введении химиотерапевтических средств. Антагонист лептина, IONP-LPrA2, также использовался для уменьшения лептин-индуцированных эффектов в клетках рака поджелудочной железы.
L. Otvos et.al. ( 2008) разработали аналоги пептида лептина на основе сайтов связывания I (пептид 36–49), II (комбинированная конструкция 3-18-GGG-70-89) и III (пептид 117–132) и оценили их влияние на пролиферацию ObR- положительные и ObR-отрицательные клеточные линии . Эти пептиды лептина проявляли свойства антагониста и агониста в зависимости от присутствия нативного лептина. Производное сайта III 117–132, мутированное двумя аланинами в положениях 120 и 121, оказалось сильным антагонистом лептина; однако в отсутствие лептина он проявлял агонистическую активность, поскольку активировал рост клеток. Точно так же комбинированная конструкция сайта II блокировала индуцированный лептином рост, но когда ее тестировали в отсутствие гормона, она оказалась полным агонистом. Вместо этого пептид на основе сайта I, как с добавлением нативного лептина, так и без него, существенно не влиял на рост клеток в клетках MCF-7 (ObR-положительные).
Алло-ака, пептид длиной 9 аминокислот (H-alloThr-Glu-Nva-Val-Ala-Leu-Ser-ArgAca-NH 2 , Aca: 6-аминокапроновая кислота), является еще одним пептидным аналогом лептина. сайт связывания III, который действует как мощный антагонист, не проявляя какой-либо частичной агонистической активности. Он был способен ингибировать лептин-зависимый рост ксенотрансплантатов рака молочной железы человека примерно на 50% при внутрибрюшинном или подкожном введении в дозе 0,1 мг/кг/день. В модельной линии клеток трижды негативного рака молочной железы MDA-MB-231 пептидный антагонист Allo-aca в концентрациях от 1 пМ до 100 нМ противодействует митогенным эффектам лептина зависимым от концентрации образом, не влияя на MDA-MB- 231 пролиферация в отсутствие нативного лептина/ Значительные данные об эффективности in vivo связаны с чрезвычайной стабильностью комплекса, образованного пептидом-антагонистом с рецептором, демонстрирующим высокую аффинность связывания между Allo-aca и ObR. Allo-aca диссоциирует от комплекса медленнее, чем полноразмерный лептин, хотя Allo-aca использует только один из трех сайтов связывания ObR. На основе структуры Allo-aca были сконструированы и разработаны другие пептидные антагонисты ObR, обладающие исключительно периферической активностью, чтобы избежать нежелательных эффектов Allo-aca на центральную нервную систему , таких как умеренное увеличение веса в некоторых моделях in vivo. Противоопухолевую активность и биораспределение аналогов алло-ака оценивали в клетках рака молочной железы и толстой кишки in vitro. Аналог D-Ser (H-(D)Ser-Glu-Nva-Val-Ala-Leu-Ser-(N-Me)Arg-βAla-NH 2 ), включающий в пептидную цепь D-аминокислоту для предотвращения Проникновение через гемато - энцефалический барьер (BBB0 эффективно ингибировало лептин-индуцированный рост клеток аденокарциномы толстой кишки HT29 и рака молочной железы MCF7 при концентрации 1 нМ без какой-либо частичной агонистической активности в отсутствие экзогенного лептина.
Пептид LDFI действовал как полный антагонист лептина, ингибируя индуцированный лептином рост и миграцию как ERα-положительных (MCF-7), так и ERα-отрицательных (SKBR3) клеток рака молочной железы, не влияя на пролиферацию клеток в отсутствие лептина. Противораковая активность LDFI коррелировала с ингибированием лептин-индуцированных путей JAK2, STAT3, AKT и MAPK и снижением экспрессии циклина D1. Более стабильная и биодоступная пегилированная форма пептида LDFI (LDFI-PEG) также была синтезирована для оценки эффективности пептида в моделях ксенотрансплантата мыши. LDFI-PEG значительно снижал рост опухоли молочной железы в ксенотрансплантатах SKBR3. Лептин как медиатор опухоле-стромальных взаимодействий может влиять на активность стволовых клеток рака молочной железы (СКРМ), играющих ключевую роль в опухолевой прогрессии. Ингибирование передачи сигналов лептина для снижения активности BCSC изучали в моделях in vitro и ex vivo с использованием пептида-антагониста лептиновых рецепторов LDFI. Это исследование показало, что LDFI заметно ингибирует образование маммосфер в клетках, полученных от пациентов с метастатическим раком молочной железы, демонстрируя, как ингибирование передачи сигналов лептина может представлять собой эффективный подход к блокированию прогрессирования рака, опосредованного BSCM.
В недавнем исследовании было замечено, что экспрессия лептина и его рецептора в семиноме яичка человека заметно выше, чем в нормальном яичке взрослого человека. Кроме того, сообщалось об усиленной пролиферации и миграции клеток семиномы человека, TCam-2, после лечения лептином. В свете этих данных антагонист лептиновых рецепторов LDFI был протестирован на клетках TCam-2, чтобы оценить влияние ингибирования передачи сигналов лептина на рост и прогрессирование рака яичка.
Пептид Leu-Asp-Phe-Ile (LDFI) полностью обращал индуцированные лептином эффекты на рост и подвижность клеток, а также эксперименты in vivo показали, что пегилированный LDFI (LDFI-PEG) резко снижал рост ксенотрансплантатов TCam-2.
Добавить комментарий