За последнее десятилетие, которое можно ознаменовать как время бурного развития молекулярно-клеточной биологии, молекулярной и популяционной генетики, генной и клеточной инженерии, произошли революционные открытия. Почти полностью или частично расшифрованы геномы человека, многих вирусов и бактерий, вызывающих социально-значимые инфекции; клонированы важнейшие гены и охарактеризованы их продукты, участвующие в иммунном ответе и функционирующиеи в пределах регуляторных систем. Также установлена первичная структура белков и ключевых ферментов, регулирующих репликацию и персистенцию возбудителей инфекционных заболеваний в организме. Благодаря этому в настоящее время уже разработаны и успешно применяются в практической медицине высокоспецифические, узконаправленные и весьма эффективные атимикробные и антивирусные препараты, пептидные, клеточные и генные вакцины, которые способствуют значительному снижению инфицирования, заболеваемости и смертности. Однако, две важнейшие проблемы, которые остаются нерешенными до сих пор, весьма сильно ограничивают использование указанных методов.
Это, во-первых, быстрая скорость формирования фенотипа резистентности к вышеуказанным препаратам, множественная и избыточная фиксация механизмов резистентности как на генетическом уровне (хромосомные и плазмидные гены), так и на популяционном уровне (образование кворум-чувствительных колоний и биофильмов). Во-вторых, это интеграция генома вирусов геном хозяина и, следовательно, неспособность индукции проективного клеточного и гуморального иммунного ответа к множеству квазитипов вирионов. Кроме того, в современной медицине жестко фиксирован комбинированный подход к лечению инфекций, который предполагает совместное использование нескольких антибактериальных, антивирусных, противовоспалительных препаратов, иммуномодуляторов, а также нейропротекторных средств, которое не только не решает проблему, но и усугубляет переносимость, токсичность, побочные эффекты и лекарственное взаимодействие современной химиотерапии. Поэтому, поиск новых средств, которые могут способствовать решению даже части вышеуказанных проблем, является актуальной проблемой современной биомедицинской науки.
Множественность патогенеза инфекционных заболеваний, предполагает, что механизмы развития резистентности и персистенции микроорганизмов, интеграции генома вирусов с клеточным геномом, а также нарушение регуляторных и защитных систем организма могут быть купированы лишь при условии постоянного введения в организм одного или нескольких антимикробных, противовоспалительных, иммуномодулирующих средств. Например, при лечении ВИЧ-инфекции и СПИД-а больным назначается перманентная комбинированная химиотерапия, состоящая из ингибиторов обратной транскриптазы, вирусных протеаз и интеграз, а также иммуномодуляторов, способных ингибировать взаимодействие вирусных белков с клеточными рецепторами или стимулировать антигенспецифический клеточный иммунный ответ. Количество препаратов за один прием может достигать до 10! Аналогичная ситуация имеет место при лечении гепатита С, туберкулеза, герпетической инфекции и при ряде других, неинфекционных (аутоиммунные и аутовоспалительные) и онкологических заболеваний. Причем очевидно, что основным парадоксом комбинированного подхода есть и остается взаимная фармакологическая несовместимость, противоположность основных эффектов и перекрывание мишеней действия препаратов различных групп. Примерами этого могут служить многочисленные факты иммунодепресивной активности антивирусных и антибактериальных препаратов, снижения антимикробной активности соответствующих препаратов в присутствии стероидных гормонов и антивоспалительных препаратов, а также данные о неоднозначности действия иммуностимуляторов на процессы активации, апоптоза и пролиферации инфицированных клеток.
Естественно, идеальный препарат, который смог бы сочетать разнообразные, порой и взаимоисключающие, фармакологические эффекты и реализовать в организме антивирусное, антибактериальное, иммуномодулирующее, противовоспалительное и нейропротекторное действие, должен удовлетворять одновременно и следующим условиям: обладать низкой токсичностью, высокой переносимостью, биодоступностью и совместимостью с организмом, а так же исключением возможности развития феномена резистентности микроорганизмов и толерантности макроорганизма. Возможно ли создать такой препарат, сочетающий в себе единство противоположных начал?
Человеческий интеллект давно разрешил проблему диалектического развития в борьбе и единстве противоположных начал: Эйнштейн доказал, что масса и энергия едины, Шредингер открыл, что электрон является и частицей и волной одновременно, и, наконец, жидкости и кристаллы могут совместиться в одном веществе — жидком кристалле. Некоторые свойства жидких кристаллов особенно заинтересовали ученных, занимающихся разработкой лекарственных препаратов нового поколения. Жидкие кристаллы сочетают в себе противоположные свойства, характерные для живой материи во всех ее проявлениях: обладают кристаллической решеткой, характерной для твердого тела и текучестью, являющейся свойством жидкости; молекулы жидких кристаллов способны к самоорганизации и образованию упорядоченных структур; они весьма чувствительны к внешним воздействиям и легко образуют системы типа “хозяева и гости”.
С целью сочетания неспецифического антимикробного действия молекулярного и ионизированного йода с системным иммуномодулирующим свойством отрицательно заряженных полисахаридов сконструирован комплексный препарат йода и лития на матрице a-декстрина. В основе физико-химической модели препарата, получившего название Арменикум, лежат такие свойства жидких кристаллов, которые характерны для комплексов включения a-декстрина с молекулами и ионами йода и лития (системы типа “хозяева и гости”). Комплекс представляет собой упорядоченное целостное и равновесное состояние входящих в его состав биологически активных компонентов, обладает свойствами самоорганизации, пролонгированного отщепления молекул йода и лития из комплексного полимера а так же текучестью коллоидных систем. В комплексе включения с молекулами и ионами йода и лития цепи a-декстрина образуют двойную антипараллельную V-спираль с типом укладки подобной цифре 8. Внутри полости размером ~5А° укладывается поли-йодидная цепочка с дискретной последовательностью (I2I3-) n (n — число повторов), среднее расстояние между которыми составляет ~2,9 А° и стабилизируется Li+. Естественно, жидкокристаллическая природа комплекса обеспечивает сочетание в одном препарате антивирусного и антибактериального (молекулы и ионы йода), иммуномодулирующего и антивоспалительного (отрицательно заряженный полисахарид a-декстрин) и нейропротекторного (катионы лития) действия. Однако, низкая токсичность, высокая переносимость, биодоступность и совместимость с организмом не могут быть обеспеченных только лишь жидкокристаллической природой комплекса, важное значение при этом отводится коллоидному составу комплекса. В основу коллоидного состава препарата Арменикум положена кровь млекопитающих — коллоидный раствор полимеров, где вода является растворителем, а белки и их комплексы являются коллоидным компонентом. Соли и низкомолекулярные органические молекулы являются растворимыми веществами. Аналогично, Арменикум представляет собой коллоидный раствор полимеров, где вода также является растворителем, а полисахариды, синтетические поливинил-полимеры и их комплексы, но не белки, являются коллоидным компонентом, а йод и литий являются растворимыми веществами.
Следующая проблема в разработке нового препарата заключалась в исключении возможности развития феномена резистентности микроорганизмов и толерантности макроорганизма. Собственно с этой целью и был выбран йод – вещество, которое испокон веков известно как мощный атнимикробный агент, обладающий широким спектром бактерицидного, вирулицидного, фунгицидного и цистицидного действия. Действительно, современная биохимия доказала, что йод способен взаимодействовать со всеми классами биологических макромолекул, включая белки, липиды, полисахариды и нуклеиновые кислоты с образованием йодопроизводных биомолекул, биологические свойства которых варьируют в широких пределах. Высокая скорость кинетической реакции йодирования приводит к расщеплению белков и нуклеиновых кислот, разобщению мембранных липидов, нарушению нативной структуры ферментов, структурных белков вирусного капсида и полисахаридов стенок бактерий и грибков. Следовательно, вероятность возникновения и фиксации в популяции микробов таких “блочных мутаций”, которые бы способствовали развитию устойчивого фенотипа всех классов биомакромолекул одновременно, почти ничтожно, если не сказать, что невозможно. В связи с этим возникает вопрос — а какой должен быть йод в препарате и в каком количестве? Учитывая токсичность йода (летальная концентрация составляет 1-1,5 г) и его высокую реактогенность с клетками и белками организма, было выдвинуто предположение о том, что в конечном препарате следует увеличивать не концентрацию суммарного йода, а создать условия для полной реализации основных свойств именно оптимальных, нетоксичных его концентраций. Как это возможно? Единственный путь – это увеличение множественности форм молекул и ионов йода при низкой избыточности его концентрации путем конструирования комплексов типа “хозяева и гости”, где в качестве “гостей” может быть все известное разнообразие молекул, анионов и катионов йода в уравновешенном, динамическом равновесии. Действительно, йод в препарате существует в состоянии динамического равновесия между различными формами анионов и катионов: йод (I2) « гипойодовая кислота (HIO) « катион йода ([H2OI]+) «трийодид анион (I3-) « йодид анион (I-) « гипойодат анион (IO-) « йодат анион (IO3-).
Это, в конечном итоге, и способствует пролонгированному отщеплению молекул и ионов йода из комплексного полимера и его упорядоченной конформации, способствуя реализации антибактериальной, антивирусной активности, исключающей возникновение резистентных форм возбудителей и низкой токсичности препарата.
Доклинические исследования показали, что универсальная неспецифическая антимикробная активность Арменикума проявляется на ДНК и РНК-содержащих вирусах человека и животных, антибиотикоустойчивых, антибиотикочувствительных патогенных бактериях, грибках, простейших и их цистах. Так, препарат за 1 мин. вызывает полное уничтожение более чем 108 колоний Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Streptococcus pyogenes, Yersinia enterocolitica, и со сходной скоростью инактивирует около 105 вирионов ВИЧ-1, вирусов простого герпеса типа 1, полиомиелита и миелоэнцефалита мышей. Минимальная подавляющая концентрация Арменикума по отношению к более чем 189 клиническим изолятам Грамм-положительных и Грамм-отрицательных бактерий колеблется в пределах 124-512 мг/л в питательных средах и 6,2-12,5 мг/л в физиологическом растворе, что указывает на важную роль средовых факторов для реализации антимикробных свойств препарата. Арменикум подавляет репликацию ВИЧ-1 в инфицированных клетках линии CEM-SS (ED50=1.2 мкг/мл) и значительно снижает образование синцитий между инфицированными и не инфицированными клетками (ED50=0.12 мкг/мл) in vitro, ингибирует индукцию l-профага в УФ-облученных культурах E.coli K12. Арменикум подавляет активность обратной транскриптазы ВИЧ-1 in vitro в зависимости от содержания йода и ионов Li+ и повышает стабильность РНК ВИЧ-1 in vitro в зависимости от молекулярной массы полисахаридной матрицы. В экспериментах in vivo антивирусная активность Арменикума была доказана на моделях гриппозной инфекции, миелоэнцефалита мышей, а антибактериальная активность – на модели экспериментальной стафилококковой инфекции. Также была доказана низкая токсичность и хорошая переносимость внутривенного и внутримышечного введения препарата. Одним из удивительных свойств Арменикума является его селективное антибактериальное действие против патогенных или условно-патогенных бактерий и грибков, в то время как непатогенные бактерии нормальной микрофлоры оказались устойчивыми к нему.
Изучение механизмов антимикробного действия Арменикума показало, что препарат в организме усиливает внутриклеточную гибель бактерий в составе фаголизосом нейтрофилов и моноцитов путем стимуляции высвобождения целого ряда эндогенных антимикробных субстанций, включая интермедиаты активной формы кислорода, оксида азота и так называемых галидов. Механизм такого действия заключается в том, что йод в составе Арменикума способствует замещению физиологического галогена – хлорид-аниона на более активный йодид-анион, который вступает в реакцию с перекисью водорода, генерированную в результате ативации NADPH оксидазы фагоцитов. И, как не странно, в результате этого в клетках естественной иммунной системы, с участием специального фермента — миелопероксидазы, образуется обладающая высокой биологической активностью гипойодовая кислота по реакции: H2O2 + I — + H+ миелопероксидазы ® HOI + H2O и одновременно достигается “гашение” короткоживущих свободных радикалов в местах с пониженным рН (очаги воспаления) путем образования вторичных, долгоживущих йодированных продуктов аминокислот, например, йод-таурина, обладающего мощным антимикробными и противовоспалительными свойствами. Таким образом, Арменикум действует как антиоксидант в очаге инфекции и воспаления. Действительно, было показано, что Арменикум обладает выраженной способностью модулировать процессы фагоцитоза, дыхательного взрыва и синтеза свободных радикалов, стимулировать индукцию гуморального иммунного ответа лимфоцитов человека к антигенам патогенных бактерий. Препарат модулирует процессы пролиферации, апоптоза и активации лимфоцитов, стимулирует продукцию ИНФ-g и синтез ключевых цитокинов ИЛ-4, ИЛ-12, обладает выраженной способностью подавлять продукцию ФНО-a и модулировать синтез ИЛ-1b, рИЛ-2р и неоптерина культивируемыми лимфоцитами и моноцитами человека. Более того, он обладает неспецифической Иг-связывающей активностью и способнстью блокировать CD4-рецептор CD4+ T-лимфоцитов и ингибировать взаимодействие gp120 белка ВИЧ со своим специфическим рецептором, связывается с CD19+ В-лимфоцитами, CD2+, CD3+ и CD8+ Т-клетками, CD14+-моноцитами и CD16+56+ естественных киллеров за счет блокирования заряженных а.к.о. цитоплазматических доменов (CD2- и CD19-рецепторов) и взаимодействия с неспецифическими полисахарид-связывающими рецепторами CD2+-, CD14+-клеток и эндотоксинов.
Клинические испытания Арменикума, начатые в 1999г. у больных с ВИЧ инфекцией и СПИД в Армении, доказали антивирусное, иммуномодулирующее, антивоспалительное действие препарата при его внутривенном введении, что послужило толчком для официальной его регистрации в ряде стран, в качестве адьювантного препарата для лечения ВИЧ инфекции. Победные достижения Армянской медицинской науки в связи с созданием Арменикума ознаменовались новыми публикациями о молекулярно-клеточных механизмах действия и анти-ВИЧ активности препарата Арменикум в престижнейших международных научно-медицинских журналах. Детище армянских ученыхпосле весьма длительного периода становления нашло свое достойное место в мировой науке о лекарствах против ВИЧ и других социально опасных микробов. Даже самые упрямые оппоненты Арменикума в научном мире признали уникальность самой идеи его создания и множественность его терапевтического действия. Эта большая победа, достигнутая учеными Армении, только начало на гуманном пути бесценной миссии ученых, ибо Арменикум создан на благо человека и в соответствии с общечеловеческими ценностями милосердия и сострадания к ближнему.
Литература
Арменикум: Экспериментальные исследования, “Гитутюн” НАН РА Ереван 2000, 172 С.
Арменикум – Экспериментальные и клинические исследования. Выпуск 2, Издательство “Гитутюн” НАН РА, Ереван 2001, 243 С.
Давтян ТК, Мхитарян ЛМ, Ароян АА, Мкртчян НР. (2002) Анти-ФНО a и CD4-блокирующая активность комплексного полимера йода и лития в лечении ВИЧ-инфекции и системной красной волчанки.” International Journal on Immunoreabilitation,.Vol. 4, N1, p88-89.
Davtyan TK, Mkhitaryan LM. (2002) HIV-infection and brain function: neuroimmune humoral regulation.” Нейрохимия,. т.19, N3, С.219-226.
Davtyan TK, Hakobyan IS, Manukyan HA, Avetisyan SA, Gabrielyan ES. (2004) Phagocytosis and Oxidative Burst down-modulation by potent microbicide lithium-iodophore. NATURAL SCIENCES., 2(3) P22-30.
Davtyan TK, Avetisyan SA, Hakobyan GS, Manukyan HA, Poghosyan DA, Seferian NH. (2005) Granulocytes and Monocytes Phagocytosis in Patients with Familial Mediterranean fever. In vitro Pharmacological modulation. NATURAL SCIENCES, 1(4) P25-33.
Давтян ТК, Аветисян СА, Акопян ВП. (2005) Влияние йод-литий-a-декстрина (арменикума) на периодичкскую активацию спонтанного и индуцибельного дыхательного взрыва гранулоцитов и моноцитов при семейной средиземноморской лихорадке. Доклады НАН РА. т. 105, N 2, С. 170-177.
Акопян ВП, Аветисян СА, Давтян ТК. (2005) Влияние колхицина и йод-литий-a-декстрина на фагоцитоз гранулоцитов и моноцитов при семейной средиземноморской лихорадке. Экспериментальная и клиническая фармакология. том 68, N5, С. 36-39.
Аветисян СА, Акопян ГС, Давтян ТК. (2006). Модуляция эндотоксин-индуцированного дыхательного взрыва гранулоцитов и моноцитов больных семейной средиземноморской лихорадкой йод-литий-a-декстрином и тиосульфатом натрия. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. том ХХ, N1, С. 11-13.
Davtyan TK, Mkrtchyan NR, Manukyan HM, Avetisyan SA. (2006). Dexamethasone, colchicine and iodine-lithium-a-dextrin act differentially on the oxidative burst and endotoxin tolerance induction in vitro in patients with Behcёet’s disease. International Immunopharmacology Vol. 6, N3, P396-407.
Davtyan TK, Hakobyan IS, Muradyan RE, Hovhannisyan HG, Gabrielyan ES. (2007). Evaluation of amino acids as mediators for the antibacterial activity of iodine-lithium-a-dextrin in vitro and in vivo. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 59(6):1114-22.
Mkhitaryan LM, Davtyan TK, Gabrielyan ES, Gevorkyanyan LA (2007). Anti-HIV and anti-inflammatory action of iodine-lithium-a-dextrin is accompanied by the improved quality of life in AIDS patients. International Journal of Biotechnology, V.9, N3(4), P301-317.
Последние комментарии