Переформатёрам будет ооочень интересно!
Аннотация
Повреждение спинного мозга (ТСМ), вызванное травмой или заболеванием, приводит к моторным и сенсорным нарушениям, которые зависят от уровня, тяжести и продолжительности поражения. Наиболее очевидным последствием SCI является паралич, поражающий нижние и верхние конечности. SCI также приводит к потере контроля над мочевым пузырем и кишечником, которые оказывают вредное, пожизненное влияние на социальное, психологическое, функциональное, медицинское и экономическое благополучие пострадавших. В настоящее время нет лечения от SCI и нет адекватного управления его последствиями. Хотя лекарства обеспечивают симптоматическое облегчение при осложнениях SCI, включая мышечные спазмы, дисфункцию нижних мочевых путей и гиперрефлексическую кишку, стратегии по восстановлению повреждений позвоночника и восстановлению нормальной функции конечностей и органов все еще не реализованы. В этом обзоре мы обсуждаем экспериментальные данные, подтверждающие использование встречающегося в природе пуринового нуклеозида инозина для улучшения разрушительных последствий SCI. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что инозин является новым безопасным агентом с многофункциональными свойствами, который эффективен при лечении осложнений SCI и других невропатий.
© 2018 Автор (ы). Опубликовано S. Karger AG, Базель
Введение
Травма спинного мозга (SCI) и другие неврологические повреждения имеют разрушительные и часто пожизненные последствия для его пациентов. Из 200 000 человек, живущих с ТСМ в США, более 50% получили травмы в возрасте от 16 до 30 лет. В результате достижений начальной стабилизации и неотложной медицинской помощи выживаемость жертв ТСМ увеличилась во второй половине 20- го века. Несмотря на это улучшение, однако, продолжительность жизни пациентов, страдающих SCI, все еще уменьшается по сравнению с общей популяцией, главным образом, в результате системных осложнений. В дополнение к параличу, потеря контроля над мочевым пузырем и кишечником является одной из наиболее серьезных проблем, с которыми сталкиваются больные с ТСМ, способствуя не только социальным проблемам, таким как стигма, связанная с недержанием мочи и кала, но также повышенному риску инфекций мочевыводящих путей, повреждения почек, фекальных отложений и мегаколона. Чрезмерное растяжение мочевого пузыря или кишечника из-за задержки мочи или уплотнения кала у лиц с повреждениями спинного мозга при Т6 и выше может также вызвать вегетативную дисрефлексию, опасный гипертонический эпизод, который может привести к опасным для жизни чрезвычайным ситуациям, таким как судороги, отек легких, инфаркт миокарда и геморрагический инсульт. Большая часть расходов, связанных с медицинским лечением пациентов с ТСМ, напрямую связана с лечением текущих, пожизненных симптомов и в течение жизни пациента исчисляется миллионами долларов. Таким образом, срочно необходимы альтернативные методы лечения, которые являются эффективными, имеют минимальные побочные эффекты и, тем не менее, имеют разумную стоимость для тех, кто имеет SCI, чтобы уменьшить финансовое бремя их здравоохранения и улучшить качество жизни. В этой статье мы рассмотрим полезные эффекты пуринового нуклеозида инозина в контексте ТСМ и оценим доказательства в поддержку его использования в клиническом лечении осложнений, возникающих при ТСМ.
Стратегии лечения SCI
В настоящее время не существует лекарства от первичного ущерба от SCI. Много усилий было потрачено на минимизацию вторичного повреждения после травмы с помощью различных фармакологических подходов, применяемых с переменным успехом. Кортикостероид метилпреднизолон уменьшал воспаление и вторичные повреждения после ТСМ, но только при введении в течение 8 ч после травмы, не приводя к улучшению результатов при отсроченном применении . Более того, у пациентов, получавших высокие дозы метилпреднизолона, отмечались значительные побочные эффекты, включая инфекции, пневмонию, гипергликемию и повышенный риск миопатии скелетных мышц. Текущие рекомендации рекомендуют, чтобы метилпреднизолон предлагался пациентам в течение 8 часов после острой ТСМ, но его использование по усмотрению лечащего врача. В доклинических исследованиях различные агенты показали благоприятные эффекты в контексте травматической SCI, многие из которых являются противовоспалительными и / или нейропротекторными . В более современных стратегиях лечения использовались достижения в области тканевой инженерии и технологий стволовых клеток, а также более глубокое понимание патобиологии SCI для стимулирования регенерации аксонов через естественную среду спинного мозга. К ним относится использование клеточных или бесклеточных каркасов, введение фармакологических или основанных на антителах ингибиторов путей, ингибирующих регенерацию, чтобы стимулировать регенерацию и / или прорастание коллатералей аксонов, стратегии электрического перемонтирования, которые используют врожденную способность цепей в спинном мозге выполнять сенсорные функции и двигательные задачи, и усилить эту способность с помощью электрохимической стратегии, включающей в себя пояснично-крестцовую электростимуляцию и системное введение агонистов серотониновых и дофаминовых рецепторов и генерацию новых нейронов с помощью подходов на основе стволовых клеток. Функциональное восстановление было продемонстрировано на людях с ТСМ, имплантированных обонятельными клетками в месте повреждения в присутствии трансплантата нерва для поддержки. В дополнение к восстановлению амбулаторных способностей, были обнаружены некоторые восстановления висцеральной (то есть мочевого пузыря и кишечника) функции, основанные на электромиографическом анализе уродинамического и анального сфинктера. Тем не менее, несмотря на обнадеживающие результаты, воспроизводимость этого подхода еще предстоит продемонстрировать, и эта стратегия, похоже, находится на расстоянии нескольких лет от рутинного клинического применения.
Инозин
Инозин пуринового нуклеозида генерируется внутриклеточно и внеклеточно путем дезаминирования аденозина или внутриклеточно путем воздействия 5'-нуклеотидазы на монофосфат инозина. Инозин далее метаболизируется в гипоксантин, ксантин и, в конечном итоге, мочевую кислоту. Как и аденозин, транспорт инозина через клеточную мембрану облегчается равновесными и концентрирующими переносчиками нуклеозидов. Хотя роль аденозина как универсальной сигнальной молекулы хорошо документирована, биологическое действие инозина по-прежнему не раскрыто. В физиологических условиях уровень инозина в крови повышается при физической нагрузке и приеме определенных продуктов (мясо органа, пиво, шпинат) и проявляется суточные колебания. За последние два десятилетия19 - 24 ], инсульт [ 25 - 29 ], черепно-мозговая травма [ 30 ], рассеянный склероз (MS) [ 31 - 35 ] и болезнь Паркинсона (PD) [ 36 ] благодаря его способности усиливать рост аксонов коллатералей от неповрежденных нейроны. В основе этих полезных эффектов лежат его антиоксидантные, противовоспалительные, аксогенные и нейропротекторные свойства (рассмотрено в [ 37 ]).
Нейропротективный потенциал инозина впервые был предложен в исследовании, показывающем, что активный агент в кондиционированной клеточной среде печени, впоследствии идентифицированный как инозин, был нейротрофным для культивируемых симпатических нейронов [ 38 ]. В ряде последующих исследований была выявлена стимулирующая рост активность инозина в различных типах нейрональных клеток, сравнимая с таковой, индуцируемой каноническими нейротрофическими факторами, такими как нейротрофический фактор мозга (BDNF) или фактор роста нервов (NGF) [ 39 , 40 ]. Benowitz с коллегами показали, что инозин может способствовать разрастанию аксонов в крысиной модели повреждения кортикального отдела позвоночника [ 19].]. В этом исследовании инозин, доставленный в сенсомоторную кору, способствовал прорастанию коллатеральных аксонов из неповрежденных нейронов в денервированную область кортикоспинального тракта. Последующее исследование подтвердило способность инозина поддерживать компенсаторный рост аксонов в этой модели и продемонстрировало значительные улучшения двигательной функции у крыс, получавших инозин, по результатам тестирования в открытом поле и в тестах ходьбы по лестнице [ 41 ].
Среди осложнений SCI потеря контроля над мочевым пузырем и кишечником оказывает глубокое негативное влияние на качество жизни, способствуя беспокойству, депрессии, снижению самооценки, потере независимости и приватности, и требует трудоемкого управления, которое ограничивает повседневную жизнь , Нейрогенная дисфункция мочевого пузыря и кишечника приводит к психосоциальным и медицинским осложнениям, часто усугубляемым ограниченной подвижностью и ловкостью, которые включают недержание мочи и кала, ослабление дефицита моторики кишечника, рецидивирующие инфекции мочевыводящих путей, гидронефроз и необратимое повреждение почек. Восстановление функции мочевого пузыря и кишечника постоянно сообщается лицами с ТСМ в качестве главных приоритетов для восстановления [ 1 , 2]. Поэтому необходимы более эффективные методы для смягчения этих состояний и предотвращения их потенциально опасных для жизни последствий. Отмеченная выше способность инозина стимулировать прорастание аксонов и образование синапсов дает основание для использования этого пурина для улучшения функции мочевого пузыря и кишечника после ТСМ. Хотя влияние инозина на нейрогенную кишку еще не было проверено, недавно было показано, что инозин улучшает функцию нижних мочевых путей после ТСМ у грызунов [ 22 - 24].]. У пациентов с ТСМ выше пояснично-крестцовой области мочевой пузырь теряет тормозной и произвольный вклад из высших центров и принимает более примитивное поведение мочеиспускания. Это характеризуется гиперактивностью детрузора (непроизвольные сокращения мочевого пузыря во время наполнения) и диссинергией детрузора-сфинктера (аномальное сокращение наружного сфинктера уретры во время сокращения детрузора). Эти недостатки возникают в результате множества патологических изменений, которые происходят после ТСМ, включая изменения в сенсорной нейротрансмиссии, ремоделирование нейронных цепей в спинном мозге и прерывание спинобульбоспинальных путей, которые обычно контролируют рефлекс мочеиспускания и детрузор-внешнюю координацию сфинктера уретры (см. В [ 42]). Недавно наша лаборатория продемонстрировала улучшение гиперактивности детрузора у крыс с полной грудной (Т8) перерезкой спинного мозга, получавших системный инозин ежедневно в течение шести недель. Внутрибрюшинное введение инозина сразу (то есть в течение 3 ч) после травмы привело к значительному снижению частоты и амплитуды невыводящих сокращений во время цистометрии с наполнением [ 22 ]. Кроме того, мы показали, что инозин снижает гиперактивность детрузора у травмированных крыс, даже если лечение было отложено на два месяца после травмы. Таким образом, инозин был эффективен при применении как в профилактических, так и в интервенционных режимах. Последующее исследование, проведенное в нашей группе, выявило, что инозин также снижает частоту и амплитуду невыводящих сокращений детрузора у крыс с ТСМ при интравезикальном введении [24 ]. В соответствии с нашими результатами Курикова и его коллеги обнаружили, что инозин может способствовать восстановлению функции, включая рефлекторную активность мочеиспускания у крыс с ТСМ после перорального приема [ 23 ].
Хотя мы не определили точный механизм действия в этом исследовании, улучшения гиперактивности детрузора, наблюдаемые при хроническом введении инозина, были связаны с изменениями иннервации мочевого пузыря. Инозин частично предотвращал потерю окрашивания мочевого пузыря для маркера паннейронального синаптофизина и маркера волокна Aδ NF200 в результате SCI и ослаблял увеличение окрашивания маркером C-волокна TRPV1 у обработанных носителем спинализованных животных. Афферентные нейроны C-волокна ранее были вовлечены в качестве ключевых медиаторов патологических изменений в поведении мочеиспускания после SCI или воспалительных инсультов, при этом десенсибилизация TRPV1 с использованием капсаицина или смолыфератоксина, как было установлено, ослабляет сокращения без мочеиспускания во время цистометрии [ 42 - 44].]. Эти наблюдения вместе с нашими результатами позволяют предположить, что инозин улучшает гиперактивность детрузора, по крайней мере частично, за счет снижения уровня и / или функции TRPV1. Также возможно, что изменения в волокнах Aδ, отраженные окрашиванием NF200, способствовали изменениям в отсутствии пустот, наблюдаемых в нашем исследовании. Как отмечалось ранее, инозин обладает аксогенной и нейротрофической активностью [ 45 , 46], что соответствует способности стимулировать регенерацию волокон Aδ. Однако степень, в которой это относится к волокнам Aδ в мочевом пузыре, остается неизвестной. Обнадеживающие эффекты инозина на сохранение иннервации мочевого пузыря в нашем исследовании согласуются с нейропротективными свойствами, приписываемыми этому пурину, и с предыдущими данными, показывающими, что лечение инозином частично предотвращало снижение плотности нерва мочевого пузыря на животной модели обструкции выхода мочевого пузыря [ 47 ].
Механизмы действия
Механистические исследования на различных типах клеток выявили как рецептор-зависимую, так и рецептор-независимую активность инозина в различных экспериментальных моделях и условиях заболевания. Benowitz с коллегами продемонстрировали, что нейротрофическая активность пуринов, таких как гуанозин и аденозин, в клетках ганглия сетчатки опосредована внутриклеточным механизмом [ 39].]. Кроме того, аденозин требовал дезаминирования до инозина, чтобы быть активным, поскольку ингибирование аденозин-деаминазы предотвращало рост аксонов, стимулируемый аденозином. Фармакологическая блокада белков семейства уравновешенных переносчиков нуклеотидов (ЛОР) ингибировала способность инозина стимулировать рост аксонов, вызывая облегченную диффузию через такие транспортеры при внутриклеточном проникновении инозина. Кроме того, рост аксона, стимулируемый инозином, частично ингибировался пуриновым аналогом 6-тиогуанином (6-TG) и ингибиторами киназ PI3K и MEK1 / 2, что позволяет предположить, что инозин действует частично посредством модуляции активности киназы. Хотя идентичность внутриклеточной мишени инозина не была определена в исследовании Benowitz с коллегами [ 39], авторы предположили, что это было связано с нехарактерной киназной активностью, ранее описанной в линии нейрональных клеток РС-12, стимулированной NGF, то есть протеинкиназой N [ 48 ]. Основан на антагонистических отношениях между инозином и 6-TG в контексте разрастания аксонов, где 6-TG ингибировал активность инозина, вместе со способностью 6-TG ингибировать NGF-зависимую киназу [ 45 , 48 , 49 ], Benowitz и коллеги предположили, что инозин и 6-TG могут конкурировать за связывание с одной и той же мишенью, такой как протеинкиназа N. В последующем исследовании Irwin с коллегами сообщалось об очистке киназы из бычьего мозга, которая показала гомологию с Mst3, и это было ингибировано. 6-тг [ 40]. Mst3, включающий два варианта сплайсинга Mst3a и Mst3b, является членом Ste20-подобного семейства серин / треонинкиназ, первоначально идентифицированных у дрожжей (рассмотрено в [ 50 ]). Дальнейший анализ показал, что снижение экспрессии или активности варианта сплайсинга Mst3b, но не гомолога Mst3a, ослабляло NGF-стимулированный рост нейритов в клеточной линии PC-12 и в первичных корковых нейронах. Более того, эти исследования показали, что инозин может стимулировать рост нейритов независимо от NGF, Mst3b-зависимым образом [ 40 ]. Впоследствии было показано, что активность Mst3b необходима как для регенерации зрительного, так и лучевого нерва in vivo [ 51].], и было показано, что SCI у крыс увеличивается и способствует регенерации нейронов спинного мозга после повреждения [ 52 ]. В последнем исследовании было показано, что Mst3b способствует фосфорилированию B-Raf, MEK1 и ERK1 / 2 в клетках PC-12. Интересно, что результаты нашей группы показывают, что инозин стимулирует быстрое фосфорилирование B-Raf в клетках PC-12 в дозах в микромолярном диапазоне (RMA, неопубликованные наблюдения). Взятые вместе, эти наблюдения предоставляют доказательства внутриклеточного механизма действия инозина через пурино-чувствительную киназу Mst3b и ее эффекторные киназы.
Антиоксидантная и противовоспалительная активность инозина в определенных контекстах также не зависит от рецепторов клеточной поверхности. Лечение инозином улучшило обучение и память у пожилых крыс и предотвратило дисфункцию кишечного барьера, вызванную ишемией-реперфузией, путем снижения перекисного окисления липидов и уровня тканевых цитокинов [ 53 , 54 ]. Считается, что антиоксидантные свойства инозина опосредованы, по крайней мере, частично, способностью его метаболитной мочевой кислоты поглощать пероксинитрит (см. Обзор [ 55 ]). Этот механизм подтверждается предыдущими исследованиями, показывающими, что выработка активных форм кислорода происходит благодаря энтеропатии [ 56].] или ишемия-реперфузия может быть ослаблена введением мочевой кислоты. Клинически сывороточные уровни мочевой кислоты были связаны с болезненным состоянием при рассеянном склерозе и болезни Паркинсона, с повышенным уровнем сывороточного урата, связанным со значительным снижением риска БП [ 57 ]. И наоборот, снижение уровня мочевой кислоты в плазме связано с повышенным риском развития БП [ 58 , 59 ]. Примечательно, что снижение циркулирующей мочевой кислоты у пациентов с риском развития БП послужило основой для терапевтических стратегий, направленных на повышение уровня сывороточного урата [ 60 , 61]. Чтобы избежать быстрой деградации урата в кишечном тракте, его предшественник инозин вводили перорально в клинических испытаниях с целью повышения уровня урата в этой популяции пациентов, чтобы предотвратить и потенциально обратить вспять клиническое снижение (обзор в [ 62 ]).
Рецептор-зависимая активность инозина опосредуется одним или несколькими членами семейства аденозиновых рецепторов, которое состоит из различных подтипов рецепторов, связанных с белком A 1 , A 2A , A 2B и A 3 G. Среди аденозиновых рецепторов A 1 и A 3 связываются с ингибирующими белками G (G i α), тогда как A 2A и A 2B связываются с G s α белками, что приводит к дифференциальной регуляции аденилатциклазы, образованию цАМФ и активации цАМФ-зависимой протеинкиназы А (рассмотрено в [ 63]). Рецепторы аденозина вовлечены во множество биологических процессов, имеющих отношение к функции центральной и периферической нервной системы, которые нарушаются после ТСМ, включая нейротрансмиссию, воспаление и двигательную функцию. Аденозин и инозин очень похожи по структуре, различаясь только аминогруппой, но демонстрируют очень разную стабильность, с периодом полураспада аденозина порядка 10 секунд, по сравнению с ~ 15 ч для инозина [ 64 ]. Это значительное различие в стабильности позволяет предположить, что природа сигналов, вызываемых инозином по сравнению с аденозином, может значительно различаться. Как обсуждается ниже, было показано, что инозин непосредственно связывается с подтипами рецепторов A 1 , A 2A и A 3 [ 65 - 68], сродство, которое обычно ниже, чем у аденозина. Хотя прямое связывание инозина с A 2B не было продемонстрировано, имеются убедительные доказательства того, что инозин взаимодействует функционально со всеми 4 подтипами рецептора аденозина, вызывая различные эффекты в зависимости от вида и биологического контекста [ 24 , 35 , 68 - 72 ]. Резюме разнообразных биологических активностей инозина, опосредованного аденозиновыми рецепторами, представлено в таблице 1 .
Таблица 1.
Резюме биологической активности инозина, опосредованного через аденозиновые рецепторы
Было обнаружено, что инозин способствует росту нейритов и повышает жизнеспособность нейронов, культивируемых из неокортекса эмбриональных крыс [ 72 ]. Блокада A 1 или A 2A AR с использованием фармакологических антагонистов 8-циклопентил теофиллина (CPT) или 8- (3-хлорстирил) кофеина (CSC), соответственно, значительно снижала рост и жизнеспособность индуцированного инозином нейрита. В том же исследовании пероральное введение инозина мышам усиливало пролиферацию в гиппокампе, что можно предотвратить путем фармакологического ингибирования A 1 AR. In vivo введение инозина также предотвращало депрессивное поведение у животных, подвергшихся стрессу. В отдельном исследовании Кастер и его коллеги показали, что антагонистыРецепторы A 1 и A 2A блокировали способность инозина снижать депрессивное поведение [ 70 ], влияя на эти подтипы рецепторов в опосредовании активности инозина. 1 AR подтип также участвует в модуляции ноцицепции путем инозина в экспериментальных моделях боли у грызунов. Используя комбинацию фармакологического ингибирования, а также антисмысловые и нокаутные подходы для снижения или удаления экспрессии гена A 1 AR in vivo , Nascimento и коллеги продемонстрировали антиноцицептивную активность инозина, которая была снижена или устранена после нокдауна или 1 A AR AR [ 65 , 69].
Также было показано, что рецептор A 2A опосредует снижение связанного с болью поведения после лечения инозином [ 69 ]. У мышей с болью в лапах при различных инсультах инозин уменьшал механическую и термическую аллодинию способом, который мог бы предотвратить антагонист A 2A , ZM241385 [ 69 ]. Таким образом, передача сигналов инозина через A 2A защищает от боли. Напротив, у мышей с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE), модели рассеянного склероза, введение инозина обеспечивало защитный эффект, который был связан со снижением уровней мРНК и белка рецептора A 2A в поясничном отделе спинного мозга мышей с EAE [ 35]. В этой модели инозин ослаблял гипералгезию, подавлял демиелинизацию, уменьшал активацию астроцитов и уменьшал воспаление, тем самым улучшая клинические результаты у мышей с EAE. Таким образом, передача сигналов через A 2A способствует патологии в модели EAE. Эти контрастирующие наблюдения согласуются с известной плейотропной активностью рецептора A 2A в зависимости от типа ткани и модели заболевания [ 63 ].
Как отмечалось ранее, SCI вызывает глубокие изменения в функции нижних мочевых путей. Спонтанная активность мочевого пузыря, свойственная гладкомышечной ткани мочевого пузыря, значительно повышена у крыс с ТСМ и является ex vivo- коррелятом гиперактивности детрузора. Передача сигналов через рецепторы A 1 , A 2A и A 2B участвует в центральной и локальной модуляции нормальной и патологической активности мочевого пузыря [ 24 , 73 - 77 ]. Недавно наша группа определила новую роль подтипа аденозинового рецептора A 2B в обеспечении способности инозина снижать спонтанную активность мочевого пузыря у крыс с ТСМ [ 24].]. В нашем исследовании инозин вызывал дозозависимое снижение спонтанной активности, которое не зависело от слизистой оболочки и предотвращалось фармакологическими антагонистами рецепторов A 2A (ZM241385) и A 2B (PSB603). Напротив, блокада рецепторов A 1 или A 3 не могла ингибировать действие инозина. В соответствии с этим, мощный агонист A 2B (BAY60-6583) имитировал активность инозина, что приводило к дозозависимому снижению спонтанной активности. Хотя блокада A 2A ослабляла активность инозина, агонист A 2A PSB0777 не смог значительно снизить спонтанную активность. Биохимический анализ тканей выявил более высокие уровни A 2Bчем A 2A в тканях детрузора, что указывает на потенциальную разницу в чувствительности к их соответствующим агонистам. Используя фармакологические антагонисты калиевых каналов, мы начали использовать калиевые каналы с большой проводимостью (BK), выраженные в гладких мышцах, в качестве потенциальных медиаторов действия инозина в ткани мочевого пузыря. BK-каналы опосредуют гиперполяризацию клеточной мембраны и способствуют расслаблению гладких мышц мочевого пузыря [ 78 ]. Мы обнаружили, что блокатор ВК-каналов ибериотоксин предотвращал ингибирующее действие инозина на спонтанную активность в тканях мочевого пузыря. Напротив, блокада либо калиевых каналов с малой проводимостью SK3, либо K ATPканалы не блокируют ингибирующую активность инозина на спонтанную активность детрузора. Вместе эти данные идентифицируют важную роль для передачи сигналов через рецепторы A 2B и BK-каналы в инозин-опосредованной регуляции спонтанной активности в мочевом пузыре. Важно отметить, что они также демонстрируют, что глубокое снижение гиперактивности детрузора у крыс с ТСМ, получавших инозин, происходит независимо от холинергической передачи сигналов, основной цели для лекарств, используемых для контроля гиперактивности детрузора у пациентов с ТСМ. В нашем предыдущем исследовании вызванные сокращения в тканях мочевого пузыря, вызванные стимуляцией электрическим полем или лечением холинергическим агонистом карбахолом, не были затронуты [ 22].], предполагая, что внутренние сократительные способности мочевого пузыря не уменьшаются при длительном лечении инозином. Фактически, не было никаких доказательств того, что длительное воздействие инозина in vivo отрицательно сказывается на функции нижних мочевых путей. Следует отметить, что инозин широко использовался в качестве пищевой добавки в течение многих лет, основываясь на предполагаемой активности в качестве стимулятора мышц [ 79 , 80 ]. О побочных эффектах не сообщалось, в том числе у лиц, употребляющих инозин в течение года [ 81 ]. Таким образом, инозин может иметь клиническое применение у пациентов, которые не поддаются лечению антихолинергической фармакотерапией или не могут ее переносить, обеспечивая безопасную альтернативу для лечения повышенной активности.
Инозин в клиническом применении
Инозин использовался за пределами США для сохранения функции миокарда во время кардиогенного шока и кардиохирургии [ 82 ] и для предотвращения повреждения почек во время ишемической операции на почках [ 83 ]. Иммуномодулирующее действие инозина способствует эффективности изопринозина (инозин пранобекс), синтетического агента, образованного инозином, в сочетании с иммуностимулирующим димепранолом ацедобеном (ацетамидобензойной кислотой и диметиламиноизопропанолом), который используется для лечения острых респираторных вирусных инфекций, генитальных бородавок, генитальных бородавок, половых бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок , гепатит В и подострый склерозирующий панэнцефалит.
На основании его эффективности в различных доклинических моделях инозин прошел клинические испытания в США для рассеянного склероза (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/ NCT00067327) [ 31 , 32 ], боковой амиотрофический склероз (NCT02288091). ) и болезнь Паркинсона (http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00833690) [ 61 , 84 ]. В каждом из этих испытаний целью является повышение уровня мочевой кислоты в сыворотке и / или спинномозговой жидкости [ 85 ]. Как отмечалось ранее, инозин метаболизируется в мочевую кислоту. С механистической точки зрения, мочевая кислота является акцептором пероксинитрита, который, как считается, смягчает окислительное повреждение, которое способствует патогенезу MS [ 86 ] или PD [ 87].]. У людей уровни мочевой кислоты в сыворотке крови обратно пропорционально связаны с риском развития БП [ 57 - 59 ], что является обоснованием для клинических испытаний, направленных на повышение уровня уратов. Фаза II исследования при болезни Паркинсона показала, что пероральный инозин был безопасен и хорошо переносился пациентами, даже в дозах до 3 г в день [ 61]. Учитывая цель повышения уровня мочевой кислоты в вышеупомянутых клинических испытаниях, были признаны опасения относительно возможности повышенного риска камней мочевой кислоты. Тем не менее, потенциал образования камней у пациентов, получающих инозин в клиническом исследовании SURE-PD, фаза II, был в значительной степени обойден с использованием протокола подщелачивания мочи. Кроме того, исследование, проведенное в Японии, не выявило долговременных побочных эффектов в группе пациентов, принимавших gram1 грамм инозина в день в течение 1 года, что согласуется с безопасностью инозина в исследованиях на людях [ 84].]. В фазе III в настоящее время проводится набор пациентов для оценки эффективности перорального инозина в замедлении клинического снижения ранней болезни Паркинсона (http://clinicaltrials.gov/ct2/ show / NCT02642393). Текущая клиническая оценка инозина позволяет предположить его полезность для ряда состояний, возникающих в результате неврологических нарушений.
Вывод
Таким образом, увеличение доклинических и клинических данных свидетельствует о том, что инозин является безопасной, переносимой и эффективной терапевтической добавкой для смягчения клеточных последствий повреждения нервов, окислительного стресса, воспаления, гипоксии и ишемии-реперфузионных инсультов. Как следует из вышеприведенного обсуждения, инозин действует через множество различных механизмов, в широком диапазоне тканей, с минимальной очевидной неблагоприятной активностью и следуя различным путям введения. Его готовая доступность в качестве безрецептурной добавки обеспечивает простую, относительно простую стратегию для облегчения симптомов и потенциального лечения изнурительных последствий различных неврологических и других нарушений.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что не имеют конкурирующих интересов.
Источник
Аннотация
Повреждение спинного мозга (ТСМ), вызванное травмой или заболеванием, приводит к моторным и сенсорным нарушениям, которые зависят от уровня, тяжести и продолжительности поражения. Наиболее очевидным последствием SCI является паралич, поражающий нижние и верхние конечности. SCI также приводит к потере контроля над мочевым пузырем и кишечником, которые оказывают вредное, пожизненное влияние на социальное, психологическое, функциональное, медицинское и экономическое благополучие пострадавших. В настоящее время нет лечения от SCI и нет адекватного управления его последствиями. Хотя лекарства обеспечивают симптоматическое облегчение при осложнениях SCI, включая мышечные спазмы, дисфункцию нижних мочевых путей и гиперрефлексическую кишку, стратегии по восстановлению повреждений позвоночника и восстановлению нормальной функции конечностей и органов все еще не реализованы. В этом обзоре мы обсуждаем экспериментальные данные, подтверждающие использование встречающегося в природе пуринового нуклеозида инозина для улучшения разрушительных последствий SCI. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что инозин является новым безопасным агентом с многофункциональными свойствами, который эффективен при лечении осложнений SCI и других невропатий.
© 2018 Автор (ы). Опубликовано S. Karger AG, Базель
Введение
Травма спинного мозга (SCI) и другие неврологические повреждения имеют разрушительные и часто пожизненные последствия для его пациентов. Из 200 000 человек, живущих с ТСМ в США, более 50% получили травмы в возрасте от 16 до 30 лет. В результате достижений начальной стабилизации и неотложной медицинской помощи выживаемость жертв ТСМ увеличилась во второй половине 20- го века. Несмотря на это улучшение, однако, продолжительность жизни пациентов, страдающих SCI, все еще уменьшается по сравнению с общей популяцией, главным образом, в результате системных осложнений. В дополнение к параличу, потеря контроля над мочевым пузырем и кишечником является одной из наиболее серьезных проблем, с которыми сталкиваются больные с ТСМ, способствуя не только социальным проблемам, таким как стигма, связанная с недержанием мочи и кала, но также повышенному риску инфекций мочевыводящих путей, повреждения почек, фекальных отложений и мегаколона. Чрезмерное растяжение мочевого пузыря или кишечника из-за задержки мочи или уплотнения кала у лиц с повреждениями спинного мозга при Т6 и выше может также вызвать вегетативную дисрефлексию, опасный гипертонический эпизод, который может привести к опасным для жизни чрезвычайным ситуациям, таким как судороги, отек легких, инфаркт миокарда и геморрагический инсульт. Большая часть расходов, связанных с медицинским лечением пациентов с ТСМ, напрямую связана с лечением текущих, пожизненных симптомов и в течение жизни пациента исчисляется миллионами долларов. Таким образом, срочно необходимы альтернативные методы лечения, которые являются эффективными, имеют минимальные побочные эффекты и, тем не менее, имеют разумную стоимость для тех, кто имеет SCI, чтобы уменьшить финансовое бремя их здравоохранения и улучшить качество жизни. В этой статье мы рассмотрим полезные эффекты пуринового нуклеозида инозина в контексте ТСМ и оценим доказательства в поддержку его использования в клиническом лечении осложнений, возникающих при ТСМ.
Стратегии лечения SCI
В настоящее время не существует лекарства от первичного ущерба от SCI. Много усилий было потрачено на минимизацию вторичного повреждения после травмы с помощью различных фармакологических подходов, применяемых с переменным успехом. Кортикостероид метилпреднизолон уменьшал воспаление и вторичные повреждения после ТСМ, но только при введении в течение 8 ч после травмы, не приводя к улучшению результатов при отсроченном применении . Более того, у пациентов, получавших высокие дозы метилпреднизолона, отмечались значительные побочные эффекты, включая инфекции, пневмонию, гипергликемию и повышенный риск миопатии скелетных мышц. Текущие рекомендации рекомендуют, чтобы метилпреднизолон предлагался пациентам в течение 8 часов после острой ТСМ, но его использование по усмотрению лечащего врача. В доклинических исследованиях различные агенты показали благоприятные эффекты в контексте травматической SCI, многие из которых являются противовоспалительными и / или нейропротекторными . В более современных стратегиях лечения использовались достижения в области тканевой инженерии и технологий стволовых клеток, а также более глубокое понимание патобиологии SCI для стимулирования регенерации аксонов через естественную среду спинного мозга. К ним относится использование клеточных или бесклеточных каркасов, введение фармакологических или основанных на антителах ингибиторов путей, ингибирующих регенерацию, чтобы стимулировать регенерацию и / или прорастание коллатералей аксонов, стратегии электрического перемонтирования, которые используют врожденную способность цепей в спинном мозге выполнять сенсорные функции и двигательные задачи, и усилить эту способность с помощью электрохимической стратегии, включающей в себя пояснично-крестцовую электростимуляцию и системное введение агонистов серотониновых и дофаминовых рецепторов и генерацию новых нейронов с помощью подходов на основе стволовых клеток. Функциональное восстановление было продемонстрировано на людях с ТСМ, имплантированных обонятельными клетками в месте повреждения в присутствии трансплантата нерва для поддержки. В дополнение к восстановлению амбулаторных способностей, были обнаружены некоторые восстановления висцеральной (то есть мочевого пузыря и кишечника) функции, основанные на электромиографическом анализе уродинамического и анального сфинктера. Тем не менее, несмотря на обнадеживающие результаты, воспроизводимость этого подхода еще предстоит продемонстрировать, и эта стратегия, похоже, находится на расстоянии нескольких лет от рутинного клинического применения.
Инозин
Инозин пуринового нуклеозида генерируется внутриклеточно и внеклеточно путем дезаминирования аденозина или внутриклеточно путем воздействия 5'-нуклеотидазы на монофосфат инозина. Инозин далее метаболизируется в гипоксантин, ксантин и, в конечном итоге, мочевую кислоту. Как и аденозин, транспорт инозина через клеточную мембрану облегчается равновесными и концентрирующими переносчиками нуклеозидов. Хотя роль аденозина как универсальной сигнальной молекулы хорошо документирована, биологическое действие инозина по-прежнему не раскрыто. В физиологических условиях уровень инозина в крови повышается при физической нагрузке и приеме определенных продуктов (мясо органа, пиво, шпинат) и проявляется суточные колебания. За последние два десятилетия19 - 24 ], инсульт [ 25 - 29 ], черепно-мозговая травма [ 30 ], рассеянный склероз (MS) [ 31 - 35 ] и болезнь Паркинсона (PD) [ 36 ] благодаря его способности усиливать рост аксонов коллатералей от неповрежденных нейроны. В основе этих полезных эффектов лежат его антиоксидантные, противовоспалительные, аксогенные и нейропротекторные свойства (рассмотрено в [ 37 ]).
Нейропротективный потенциал инозина впервые был предложен в исследовании, показывающем, что активный агент в кондиционированной клеточной среде печени, впоследствии идентифицированный как инозин, был нейротрофным для культивируемых симпатических нейронов [ 38 ]. В ряде последующих исследований была выявлена стимулирующая рост активность инозина в различных типах нейрональных клеток, сравнимая с таковой, индуцируемой каноническими нейротрофическими факторами, такими как нейротрофический фактор мозга (BDNF) или фактор роста нервов (NGF) [ 39 , 40 ]. Benowitz с коллегами показали, что инозин может способствовать разрастанию аксонов в крысиной модели повреждения кортикального отдела позвоночника [ 19].]. В этом исследовании инозин, доставленный в сенсомоторную кору, способствовал прорастанию коллатеральных аксонов из неповрежденных нейронов в денервированную область кортикоспинального тракта. Последующее исследование подтвердило способность инозина поддерживать компенсаторный рост аксонов в этой модели и продемонстрировало значительные улучшения двигательной функции у крыс, получавших инозин, по результатам тестирования в открытом поле и в тестах ходьбы по лестнице [ 41 ].
Среди осложнений SCI потеря контроля над мочевым пузырем и кишечником оказывает глубокое негативное влияние на качество жизни, способствуя беспокойству, депрессии, снижению самооценки, потере независимости и приватности, и требует трудоемкого управления, которое ограничивает повседневную жизнь , Нейрогенная дисфункция мочевого пузыря и кишечника приводит к психосоциальным и медицинским осложнениям, часто усугубляемым ограниченной подвижностью и ловкостью, которые включают недержание мочи и кала, ослабление дефицита моторики кишечника, рецидивирующие инфекции мочевыводящих путей, гидронефроз и необратимое повреждение почек. Восстановление функции мочевого пузыря и кишечника постоянно сообщается лицами с ТСМ в качестве главных приоритетов для восстановления [ 1 , 2]. Поэтому необходимы более эффективные методы для смягчения этих состояний и предотвращения их потенциально опасных для жизни последствий. Отмеченная выше способность инозина стимулировать прорастание аксонов и образование синапсов дает основание для использования этого пурина для улучшения функции мочевого пузыря и кишечника после ТСМ. Хотя влияние инозина на нейрогенную кишку еще не было проверено, недавно было показано, что инозин улучшает функцию нижних мочевых путей после ТСМ у грызунов [ 22 - 24].]. У пациентов с ТСМ выше пояснично-крестцовой области мочевой пузырь теряет тормозной и произвольный вклад из высших центров и принимает более примитивное поведение мочеиспускания. Это характеризуется гиперактивностью детрузора (непроизвольные сокращения мочевого пузыря во время наполнения) и диссинергией детрузора-сфинктера (аномальное сокращение наружного сфинктера уретры во время сокращения детрузора). Эти недостатки возникают в результате множества патологических изменений, которые происходят после ТСМ, включая изменения в сенсорной нейротрансмиссии, ремоделирование нейронных цепей в спинном мозге и прерывание спинобульбоспинальных путей, которые обычно контролируют рефлекс мочеиспускания и детрузор-внешнюю координацию сфинктера уретры (см. В [ 42]). Недавно наша лаборатория продемонстрировала улучшение гиперактивности детрузора у крыс с полной грудной (Т8) перерезкой спинного мозга, получавших системный инозин ежедневно в течение шести недель. Внутрибрюшинное введение инозина сразу (то есть в течение 3 ч) после травмы привело к значительному снижению частоты и амплитуды невыводящих сокращений во время цистометрии с наполнением [ 22 ]. Кроме того, мы показали, что инозин снижает гиперактивность детрузора у травмированных крыс, даже если лечение было отложено на два месяца после травмы. Таким образом, инозин был эффективен при применении как в профилактических, так и в интервенционных режимах. Последующее исследование, проведенное в нашей группе, выявило, что инозин также снижает частоту и амплитуду невыводящих сокращений детрузора у крыс с ТСМ при интравезикальном введении [24 ]. В соответствии с нашими результатами Курикова и его коллеги обнаружили, что инозин может способствовать восстановлению функции, включая рефлекторную активность мочеиспускания у крыс с ТСМ после перорального приема [ 23 ].
Хотя мы не определили точный механизм действия в этом исследовании, улучшения гиперактивности детрузора, наблюдаемые при хроническом введении инозина, были связаны с изменениями иннервации мочевого пузыря. Инозин частично предотвращал потерю окрашивания мочевого пузыря для маркера паннейронального синаптофизина и маркера волокна Aδ NF200 в результате SCI и ослаблял увеличение окрашивания маркером C-волокна TRPV1 у обработанных носителем спинализованных животных. Афферентные нейроны C-волокна ранее были вовлечены в качестве ключевых медиаторов патологических изменений в поведении мочеиспускания после SCI или воспалительных инсультов, при этом десенсибилизация TRPV1 с использованием капсаицина или смолыфератоксина, как было установлено, ослабляет сокращения без мочеиспускания во время цистометрии [ 42 - 44].]. Эти наблюдения вместе с нашими результатами позволяют предположить, что инозин улучшает гиперактивность детрузора, по крайней мере частично, за счет снижения уровня и / или функции TRPV1. Также возможно, что изменения в волокнах Aδ, отраженные окрашиванием NF200, способствовали изменениям в отсутствии пустот, наблюдаемых в нашем исследовании. Как отмечалось ранее, инозин обладает аксогенной и нейротрофической активностью [ 45 , 46], что соответствует способности стимулировать регенерацию волокон Aδ. Однако степень, в которой это относится к волокнам Aδ в мочевом пузыре, остается неизвестной. Обнадеживающие эффекты инозина на сохранение иннервации мочевого пузыря в нашем исследовании согласуются с нейропротективными свойствами, приписываемыми этому пурину, и с предыдущими данными, показывающими, что лечение инозином частично предотвращало снижение плотности нерва мочевого пузыря на животной модели обструкции выхода мочевого пузыря [ 47 ].
Механизмы действия
Механистические исследования на различных типах клеток выявили как рецептор-зависимую, так и рецептор-независимую активность инозина в различных экспериментальных моделях и условиях заболевания. Benowitz с коллегами продемонстрировали, что нейротрофическая активность пуринов, таких как гуанозин и аденозин, в клетках ганглия сетчатки опосредована внутриклеточным механизмом [ 39].]. Кроме того, аденозин требовал дезаминирования до инозина, чтобы быть активным, поскольку ингибирование аденозин-деаминазы предотвращало рост аксонов, стимулируемый аденозином. Фармакологическая блокада белков семейства уравновешенных переносчиков нуклеотидов (ЛОР) ингибировала способность инозина стимулировать рост аксонов, вызывая облегченную диффузию через такие транспортеры при внутриклеточном проникновении инозина. Кроме того, рост аксона, стимулируемый инозином, частично ингибировался пуриновым аналогом 6-тиогуанином (6-TG) и ингибиторами киназ PI3K и MEK1 / 2, что позволяет предположить, что инозин действует частично посредством модуляции активности киназы. Хотя идентичность внутриклеточной мишени инозина не была определена в исследовании Benowitz с коллегами [ 39], авторы предположили, что это было связано с нехарактерной киназной активностью, ранее описанной в линии нейрональных клеток РС-12, стимулированной NGF, то есть протеинкиназой N [ 48 ]. Основан на антагонистических отношениях между инозином и 6-TG в контексте разрастания аксонов, где 6-TG ингибировал активность инозина, вместе со способностью 6-TG ингибировать NGF-зависимую киназу [ 45 , 48 , 49 ], Benowitz и коллеги предположили, что инозин и 6-TG могут конкурировать за связывание с одной и той же мишенью, такой как протеинкиназа N. В последующем исследовании Irwin с коллегами сообщалось об очистке киназы из бычьего мозга, которая показала гомологию с Mst3, и это было ингибировано. 6-тг [ 40]. Mst3, включающий два варианта сплайсинга Mst3a и Mst3b, является членом Ste20-подобного семейства серин / треонинкиназ, первоначально идентифицированных у дрожжей (рассмотрено в [ 50 ]). Дальнейший анализ показал, что снижение экспрессии или активности варианта сплайсинга Mst3b, но не гомолога Mst3a, ослабляло NGF-стимулированный рост нейритов в клеточной линии PC-12 и в первичных корковых нейронах. Более того, эти исследования показали, что инозин может стимулировать рост нейритов независимо от NGF, Mst3b-зависимым образом [ 40 ]. Впоследствии было показано, что активность Mst3b необходима как для регенерации зрительного, так и лучевого нерва in vivo [ 51].], и было показано, что SCI у крыс увеличивается и способствует регенерации нейронов спинного мозга после повреждения [ 52 ]. В последнем исследовании было показано, что Mst3b способствует фосфорилированию B-Raf, MEK1 и ERK1 / 2 в клетках PC-12. Интересно, что результаты нашей группы показывают, что инозин стимулирует быстрое фосфорилирование B-Raf в клетках PC-12 в дозах в микромолярном диапазоне (RMA, неопубликованные наблюдения). Взятые вместе, эти наблюдения предоставляют доказательства внутриклеточного механизма действия инозина через пурино-чувствительную киназу Mst3b и ее эффекторные киназы.
Антиоксидантная и противовоспалительная активность инозина в определенных контекстах также не зависит от рецепторов клеточной поверхности. Лечение инозином улучшило обучение и память у пожилых крыс и предотвратило дисфункцию кишечного барьера, вызванную ишемией-реперфузией, путем снижения перекисного окисления липидов и уровня тканевых цитокинов [ 53 , 54 ]. Считается, что антиоксидантные свойства инозина опосредованы, по крайней мере, частично, способностью его метаболитной мочевой кислоты поглощать пероксинитрит (см. Обзор [ 55 ]). Этот механизм подтверждается предыдущими исследованиями, показывающими, что выработка активных форм кислорода происходит благодаря энтеропатии [ 56].] или ишемия-реперфузия может быть ослаблена введением мочевой кислоты. Клинически сывороточные уровни мочевой кислоты были связаны с болезненным состоянием при рассеянном склерозе и болезни Паркинсона, с повышенным уровнем сывороточного урата, связанным со значительным снижением риска БП [ 57 ]. И наоборот, снижение уровня мочевой кислоты в плазме связано с повышенным риском развития БП [ 58 , 59 ]. Примечательно, что снижение циркулирующей мочевой кислоты у пациентов с риском развития БП послужило основой для терапевтических стратегий, направленных на повышение уровня сывороточного урата [ 60 , 61]. Чтобы избежать быстрой деградации урата в кишечном тракте, его предшественник инозин вводили перорально в клинических испытаниях с целью повышения уровня урата в этой популяции пациентов, чтобы предотвратить и потенциально обратить вспять клиническое снижение (обзор в [ 62 ]).
Рецептор-зависимая активность инозина опосредуется одним или несколькими членами семейства аденозиновых рецепторов, которое состоит из различных подтипов рецепторов, связанных с белком A 1 , A 2A , A 2B и A 3 G. Среди аденозиновых рецепторов A 1 и A 3 связываются с ингибирующими белками G (G i α), тогда как A 2A и A 2B связываются с G s α белками, что приводит к дифференциальной регуляции аденилатциклазы, образованию цАМФ и активации цАМФ-зависимой протеинкиназы А (рассмотрено в [ 63]). Рецепторы аденозина вовлечены во множество биологических процессов, имеющих отношение к функции центральной и периферической нервной системы, которые нарушаются после ТСМ, включая нейротрансмиссию, воспаление и двигательную функцию. Аденозин и инозин очень похожи по структуре, различаясь только аминогруппой, но демонстрируют очень разную стабильность, с периодом полураспада аденозина порядка 10 секунд, по сравнению с ~ 15 ч для инозина [ 64 ]. Это значительное различие в стабильности позволяет предположить, что природа сигналов, вызываемых инозином по сравнению с аденозином, может значительно различаться. Как обсуждается ниже, было показано, что инозин непосредственно связывается с подтипами рецепторов A 1 , A 2A и A 3 [ 65 - 68], сродство, которое обычно ниже, чем у аденозина. Хотя прямое связывание инозина с A 2B не было продемонстрировано, имеются убедительные доказательства того, что инозин взаимодействует функционально со всеми 4 подтипами рецептора аденозина, вызывая различные эффекты в зависимости от вида и биологического контекста [ 24 , 35 , 68 - 72 ]. Резюме разнообразных биологических активностей инозина, опосредованного аденозиновыми рецепторами, представлено в таблице 1 .
Таблица 1.
Резюме биологической активности инозина, опосредованного через аденозиновые рецепторы
Было обнаружено, что инозин способствует росту нейритов и повышает жизнеспособность нейронов, культивируемых из неокортекса эмбриональных крыс [ 72 ]. Блокада A 1 или A 2A AR с использованием фармакологических антагонистов 8-циклопентил теофиллина (CPT) или 8- (3-хлорстирил) кофеина (CSC), соответственно, значительно снижала рост и жизнеспособность индуцированного инозином нейрита. В том же исследовании пероральное введение инозина мышам усиливало пролиферацию в гиппокампе, что можно предотвратить путем фармакологического ингибирования A 1 AR. In vivo введение инозина также предотвращало депрессивное поведение у животных, подвергшихся стрессу. В отдельном исследовании Кастер и его коллеги показали, что антагонистыРецепторы A 1 и A 2A блокировали способность инозина снижать депрессивное поведение [ 70 ], влияя на эти подтипы рецепторов в опосредовании активности инозина. 1 AR подтип также участвует в модуляции ноцицепции путем инозина в экспериментальных моделях боли у грызунов. Используя комбинацию фармакологического ингибирования, а также антисмысловые и нокаутные подходы для снижения или удаления экспрессии гена A 1 AR in vivo , Nascimento и коллеги продемонстрировали антиноцицептивную активность инозина, которая была снижена или устранена после нокдауна или 1 A AR AR [ 65 , 69].
Также было показано, что рецептор A 2A опосредует снижение связанного с болью поведения после лечения инозином [ 69 ]. У мышей с болью в лапах при различных инсультах инозин уменьшал механическую и термическую аллодинию способом, который мог бы предотвратить антагонист A 2A , ZM241385 [ 69 ]. Таким образом, передача сигналов инозина через A 2A защищает от боли. Напротив, у мышей с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE), модели рассеянного склероза, введение инозина обеспечивало защитный эффект, который был связан со снижением уровней мРНК и белка рецептора A 2A в поясничном отделе спинного мозга мышей с EAE [ 35]. В этой модели инозин ослаблял гипералгезию, подавлял демиелинизацию, уменьшал активацию астроцитов и уменьшал воспаление, тем самым улучшая клинические результаты у мышей с EAE. Таким образом, передача сигналов через A 2A способствует патологии в модели EAE. Эти контрастирующие наблюдения согласуются с известной плейотропной активностью рецептора A 2A в зависимости от типа ткани и модели заболевания [ 63 ].
Как отмечалось ранее, SCI вызывает глубокие изменения в функции нижних мочевых путей. Спонтанная активность мочевого пузыря, свойственная гладкомышечной ткани мочевого пузыря, значительно повышена у крыс с ТСМ и является ex vivo- коррелятом гиперактивности детрузора. Передача сигналов через рецепторы A 1 , A 2A и A 2B участвует в центральной и локальной модуляции нормальной и патологической активности мочевого пузыря [ 24 , 73 - 77 ]. Недавно наша группа определила новую роль подтипа аденозинового рецептора A 2B в обеспечении способности инозина снижать спонтанную активность мочевого пузыря у крыс с ТСМ [ 24].]. В нашем исследовании инозин вызывал дозозависимое снижение спонтанной активности, которое не зависело от слизистой оболочки и предотвращалось фармакологическими антагонистами рецепторов A 2A (ZM241385) и A 2B (PSB603). Напротив, блокада рецепторов A 1 или A 3 не могла ингибировать действие инозина. В соответствии с этим, мощный агонист A 2B (BAY60-6583) имитировал активность инозина, что приводило к дозозависимому снижению спонтанной активности. Хотя блокада A 2A ослабляла активность инозина, агонист A 2A PSB0777 не смог значительно снизить спонтанную активность. Биохимический анализ тканей выявил более высокие уровни A 2Bчем A 2A в тканях детрузора, что указывает на потенциальную разницу в чувствительности к их соответствующим агонистам. Используя фармакологические антагонисты калиевых каналов, мы начали использовать калиевые каналы с большой проводимостью (BK), выраженные в гладких мышцах, в качестве потенциальных медиаторов действия инозина в ткани мочевого пузыря. BK-каналы опосредуют гиперполяризацию клеточной мембраны и способствуют расслаблению гладких мышц мочевого пузыря [ 78 ]. Мы обнаружили, что блокатор ВК-каналов ибериотоксин предотвращал ингибирующее действие инозина на спонтанную активность в тканях мочевого пузыря. Напротив, блокада либо калиевых каналов с малой проводимостью SK3, либо K ATPканалы не блокируют ингибирующую активность инозина на спонтанную активность детрузора. Вместе эти данные идентифицируют важную роль для передачи сигналов через рецепторы A 2B и BK-каналы в инозин-опосредованной регуляции спонтанной активности в мочевом пузыре. Важно отметить, что они также демонстрируют, что глубокое снижение гиперактивности детрузора у крыс с ТСМ, получавших инозин, происходит независимо от холинергической передачи сигналов, основной цели для лекарств, используемых для контроля гиперактивности детрузора у пациентов с ТСМ. В нашем предыдущем исследовании вызванные сокращения в тканях мочевого пузыря, вызванные стимуляцией электрическим полем или лечением холинергическим агонистом карбахолом, не были затронуты [ 22].], предполагая, что внутренние сократительные способности мочевого пузыря не уменьшаются при длительном лечении инозином. Фактически, не было никаких доказательств того, что длительное воздействие инозина in vivo отрицательно сказывается на функции нижних мочевых путей. Следует отметить, что инозин широко использовался в качестве пищевой добавки в течение многих лет, основываясь на предполагаемой активности в качестве стимулятора мышц [ 79 , 80 ]. О побочных эффектах не сообщалось, в том числе у лиц, употребляющих инозин в течение года [ 81 ]. Таким образом, инозин может иметь клиническое применение у пациентов, которые не поддаются лечению антихолинергической фармакотерапией или не могут ее переносить, обеспечивая безопасную альтернативу для лечения повышенной активности.
Инозин в клиническом применении
Инозин использовался за пределами США для сохранения функции миокарда во время кардиогенного шока и кардиохирургии [ 82 ] и для предотвращения повреждения почек во время ишемической операции на почках [ 83 ]. Иммуномодулирующее действие инозина способствует эффективности изопринозина (инозин пранобекс), синтетического агента, образованного инозином, в сочетании с иммуностимулирующим димепранолом ацедобеном (ацетамидобензойной кислотой и диметиламиноизопропанолом), который используется для лечения острых респираторных вирусных инфекций, генитальных бородавок, генитальных бородавок, половых бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок, генитальных бородавок , гепатит В и подострый склерозирующий панэнцефалит.
На основании его эффективности в различных доклинических моделях инозин прошел клинические испытания в США для рассеянного склероза (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/ NCT00067327) [ 31 , 32 ], боковой амиотрофический склероз (NCT02288091). ) и болезнь Паркинсона (http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00833690) [ 61 , 84 ]. В каждом из этих испытаний целью является повышение уровня мочевой кислоты в сыворотке и / или спинномозговой жидкости [ 85 ]. Как отмечалось ранее, инозин метаболизируется в мочевую кислоту. С механистической точки зрения, мочевая кислота является акцептором пероксинитрита, который, как считается, смягчает окислительное повреждение, которое способствует патогенезу MS [ 86 ] или PD [ 87].]. У людей уровни мочевой кислоты в сыворотке крови обратно пропорционально связаны с риском развития БП [ 57 - 59 ], что является обоснованием для клинических испытаний, направленных на повышение уровня уратов. Фаза II исследования при болезни Паркинсона показала, что пероральный инозин был безопасен и хорошо переносился пациентами, даже в дозах до 3 г в день [ 61]. Учитывая цель повышения уровня мочевой кислоты в вышеупомянутых клинических испытаниях, были признаны опасения относительно возможности повышенного риска камней мочевой кислоты. Тем не менее, потенциал образования камней у пациентов, получающих инозин в клиническом исследовании SURE-PD, фаза II, был в значительной степени обойден с использованием протокола подщелачивания мочи. Кроме того, исследование, проведенное в Японии, не выявило долговременных побочных эффектов в группе пациентов, принимавших gram1 грамм инозина в день в течение 1 года, что согласуется с безопасностью инозина в исследованиях на людях [ 84].]. В фазе III в настоящее время проводится набор пациентов для оценки эффективности перорального инозина в замедлении клинического снижения ранней болезни Паркинсона (http://clinicaltrials.gov/ct2/ show / NCT02642393). Текущая клиническая оценка инозина позволяет предположить его полезность для ряда состояний, возникающих в результате неврологических нарушений.
Вывод
Таким образом, увеличение доклинических и клинических данных свидетельствует о том, что инозин является безопасной, переносимой и эффективной терапевтической добавкой для смягчения клеточных последствий повреждения нервов, окислительного стресса, воспаления, гипоксии и ишемии-реперфузионных инсультов. Как следует из вышеприведенного обсуждения, инозин действует через множество различных механизмов, в широком диапазоне тканей, с минимальной очевидной неблагоприятной активностью и следуя различным путям введения. Его готовая доступность в качестве безрецептурной добавки обеспечивает простую, относительно простую стратегию для облегчения симптомов и потенциального лечения изнурительных последствий различных неврологических и других нарушений.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что не имеют конкурирующих интересов.
Источник
