4 механизм инактивации g белков. В

23.10.2019

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма:

Фармакологическое действие:

Показания:

Веро-Ловастатин

Международное название: Ловастатин (Lovastatin)

Лекарственная форма: таблетки

Фармакологическое действие:

Показания:

Веро-Симвастатин

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма: таблетки, таблетки покрытые оболочкой

Фармакологическое действие: Гиполипидемический препарат, получаемый синтетическим путем из продукта ферментации Aspergillus terreus, является неактивным лактоном, в организме...

Показания: Первичная гиперхолестеринемия IIa и IIb типа (при неэффективности диетотерапии у пациентов с повышенным риском развития коронарного атеросклероза), ...

Зоватин

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма: таблетки, таблетки покрытые оболочкой

Зокор

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма: таблетки, таблетки покрытые оболочкой

Зорстат

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма: таблетки, таблетки покрытые оболочкой

Кардиостатин

Международное название: Ловастатин (Lovastatin)

Лекарственная форма: таблетки

Фармакологическое действие: Гиполипидемическое средство, нарушает ранние этапы синтеза холестерина в печени (на стадии левалоновой кислоты). В организме образует свободную...

Показания: Первичная гиперхолестеринемия с высокой концентрацией ЛПНП типа IIa и IIb (при неэффективности диетотерапии у пациентов в повышенным риском возникновения...

Левомир

Международное название: Симвастатин (Simvastatin)

Лекарственная форма: таблетки, таблетки покрытые оболочкой

Лескол

Международное название: Флувастатин (Fluvastatin)

Лекарственная форма: капсулы, таблетки пролонгированного действия покрытые оболочкой

Фармакологическое действие: Синтетическое гиполипидемическое средство, оказывает гипохолестеринемическое действие. Является конкурентным ингибитором ГМГ-КоА-редуктазы, превращающей...

Показания: Первичная гиперхолестеринемия (при неэффективности диетотерапии), смешанная дислипидемия (тип IIa и IIb по классификации Фредериксона); коронарный...

Статины - наиболее эффективная и изученная группа гиполи-пидемических препаратов.

Гиполипидемический эффект статинов основан на конкурентном ингибировании ключевого фермента синтеза ХС - З-гидрокси-3-метилглутарил-коэнзим А редуктазы (ГМГ-КоА редуктазы). При угнетении синтеза ХС и снижении его содержания в печени повышается активность ЛПНП-рецепторов гепатоцитов, осуществляющих захват из крови циркулирующих ЛПНП и, в меньшей степени, Л ПОНП и ЛПП. Это приводит к уменьшению в крови концентрации ЛПНП и ХС, а также к умеренному снижению уровня ЛПОНП и ТГ. При применении статинов отмечают также улучшение кровоснабжения миокарда и уменьшение постнагрузки на сердце, что предположительно связано с улучшением структурно-функциональных свойств мембран тромбоцитов на фоне уменьшения процессов ПОЛ. Они также вызывают регресс атеросклеротического процесса в сосудистой стенке.

При терапии ловастатином в дозе 20 мг/сут происходит снижение общего ХС на 8-10% и повышение ХС ЛПВП на 7%. Ловастатин также активирует фибринолитическую систему крови, угнетая активность одного из ингибиторов плазминогена. Препарат как в качестве монотерапии, так и в комбинации с другими гиполипидемическими препаратами существенно замедляет прогрессирование атеросклероза коронарных сосудов, а иногда приводит к его регресии.

Симвастатин по активности и переносимости аналогичен ловас-татину. При его приёме выявлено снижение смертности от коронарной недостаточности на 42% и общей смертности на 30%. При применении его в дозе 40 мг для первичной профилактики ИБС выявлено

479

снижение ХС на 20%, ХС ЛПНП на 26% и уменьшение относительного риска развития ИБС на 31%.

флувастатин по гиполипидемическому эффекту несколько уступает другим статинам.

Аторвастатин оказывает более выраженный гиполипидемический эффект, чем другие статины, кроме того, он значительнее снижает уровень ТГ.

фармакокинетика

Ловастатин - липофильное трициклиновое лактоновое соединение, является пролекарством, преобретающим биологическую активность в результате частичного гидролиза в печени. Липофильные свойства ловастатина имеют важное значение в обеспечении селективного воздействия на синтез ХС в печени. Максимальная концентрация в крови ловастатина достигается через 2-4 ч после приёма, Т равен 3 ч, выводится преимущественно с жёлчью.

Симвастатин также является пролекарством.

Правастатин и флувастатин в исходном состоянии фармакологически активны.

Основные фармакокинетические параметры статинов представлены в табл. 22-5.

Таблица 22-5. Показатели фармакокинетики статинов

Показания и режим дозирования

Статины назначают при первичных и вторичных гиперлипидемиях, они неэффективны при гиперлипидемиях с нормальным содержанием ХС ЛПНП (например, V типа).

480 -v- Клиническая фармакология -О- Часть II -О- Глава 22

Препараты назначают 1 раз в день во время ужина (угнетается синтез ХС в ночное время, когда этот процесс наиболее активен). Начальная доза ловастатина 20 мг, затем её при необходимости постепенно повышают до 80 мг или снижают до 10 мг. Симвастатин назначают в дозе 5-40 мг, правастатин - 10-20 мг, флувастатин - 20-40 мг, аторвастатин - 10-40 мг.

Ловастатин относительно хорошо переносится пациентами. Иногда он может вызвать диспептические расстройства, при применении в высших дозах - повышение активности трансаминаз. Токсическое воздействие препарата на мышечную ткань (миалгии, увеличение содержания креатинин фосфокиназы) выявлено менее чем у 0,2%

Побочные эффекты гиполипидемических препаратов представлены в табл. 22-6. Таблица 22-6. Побочные эффекты гиполипидемических препаратов

Диарея, боли в животе

Боли в животе, диарея, анемия, лейкопения, эозинофилия

Покраснение лица, головокружение, снижение аппетита, диспептические расстройства, боли в животе, повышение активности печёночных трансаминаз, повышение содержания билирубина, сухость кожи, зуд

Повышение активности печёночных трансаминаз, тошнота, рвота, мышечные боли, миопатия, отёк Квинке

Повышение активности печёночных трансаминаз, боли в жи
воте, тошнота, расстройства сна, синуситы, гиперестезии__

Никотиновая кислота

Никотиновая кислота - традиционное гиполипидемическое средство; гиполипидемический эффект проявляется в дозах, превышающих потребность в ней как в витамине.

Гиполипидемические средства ♦ 481

Механизм действия и основные фармакодинамические эффекты

Никотиновая кислота угнетает синтез ЛПОНП в печени, что в свою очередь снижает образование ЛПНП. Приём препарата приводит к снижению уровня ТГ (на 20-50%) и в меньшей степени ХС (на 10-25%) При приёме никотиновой кислоты повышается содержание ХС ЛПВП (на 15-30%), что предположительно связано с уменьшением катаболизмагЛПВП, особенно апопротеида AI, входящего в их состав. Препарат назначают при гиперлипопротеинемиях ПА, ИБ и IV типов.

фарма коки нетика

Никотиновая кислота быстро абсорбируется из ЖКТ, приём пищи не влияет на её всасывание. В печени она превращается в фармакологически активный метаболит никотинамид, а затем - в неактивный метилникотинамид. Более 88% дозы никотиновой кислоты экс-кретируется почками. Т равен 45 мин. В плазме крови никотиновая кислота менее чем на 20% связана с белками. В дозах, применяемых в качестве гиполипидемического средства, никотиновая кислота в незначительной степени подвергается биотрасформации и почками выводится в основном в неизменённом виде. Клиренс никотиновой кислоты нарушается при почечной недостаточности. У лиц пожилого возраста отмечают кумуляцию препарата, что может сопровождаться развитием артериальной гипертензии.

Показания и режим дозирования

Обычно никотиновую кислоту назначают в дозах 1,5-3 г/сут, реже - до б г/сут. Для предупреждения побочных эффектов, связанных с сосудорасширяющим действием, к которому развивается толерантность, рекомендовано начинать лечение с 0,25 г 3 раза в сутки, затем в течение 3-4 нед повышать дозу до терапевтической. При перерыве в приёме препарата на 1-2 дня чувствительность к нему восстанавливается, и процесс постепенного наращивания доз начинают заново. Сосудорасширяющее действие никотиновой кислоты слабее при её приёме после еды, а также при сочетании с небольшими дозами ацетилсалициловой кислоты.

6 -Заказ №213.

482 -О* Клиническая фармакология ♦ Часть II -О* Глава 22

Гиполипидемические средства ♦ 483

Препараты никотиновой кислоты пролонгированного действия (например, эндурацин) легче дозировать, они оказывают более слабое сосудорасширяющее действие. Однако безопасность пролонгированных форм изучена недостаточно.

Побочное эффекты и противопоказания

Кроме побочных эффектов, представленных в табл. 22-6, никотиновая кислота может также вызвать повышение содержания мочевой кислоты в крови (и обострение подагры), а также гинекомастию.

Противопоказания - язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в стадии обострения, подагра (или бессимптомная ги-перурикемия), заболевания печени, сахарный диабет, беременность и кормление грудью.

Лекарственное взаимодействие

Никотиновая кислота может потенцировать действие гипотензивных препаратов, что может приводить к внезапному резкому снижению АД.

Производные фиброевой кислоты (фибраты)

Механизм действия и основные фармакодинамические эффекты

Фибраты повышают активность липопротеин липазы, способствующей катаболизму ЛПОНП, уменьшают синтез в печени ЛПНП и усиливают выделение ХС с жёлчью. В результате преимущественного влияния на метаболизм ЛПОНП фибраты снижают содержание ТГ в плазме крови (на 20-50%); содержание ХС и ХС ЛПНП уменьшается на 10-15%, а ЛПВП - несколько увеличивается. Кроме того, при лечении фибратами увеличивается фибринолитическая активность крови, уменьшаются содержание фибриногена и агрегация тромбоцитов. Сведения об увеличении выживаемости больных с ИБС на фоне длительного применения фибратов отсутствуют, что ограничивает их широкое применение при первичной и вторичной профилактике ИБС.

фармакокинетика

Гемфиброзил хорошо абсорбируется из ЖКТ; биодоступность составляет 97% и не зависит от приёма пищи. Препарат образует четыре метаболита. Т равен 1,5 ч при регулярном применении. В плазме крови гемфиброзил не связывается с белками, выводится почками (70%) в виде конъюгатов и метаболитов, а также в неизменённом виде (2%). Кишечником выводится 6% дозы. При почечной недостаточности и у ножилых лиц гемфиброзил может кумулироваться. При нарушений функций печени биотрансформация гемфиброзила ограничена.

Фенофибрат представляет собой пролекарство, превращающееся в тканях в финофиброевую кислоту.

Ципрофибрат имеет самый большой Т (по разным данным 48-80-120 ч). Стационарная концентрация в крови достигается после 1 мес регулярного приёма. Выводится в основном почками в виде глю-куронида. Отмечена корреляция между концентрацией ципрофибрата в крови и гиполипидемическим эффектом. При почечной недостаточности и у пожилых Т увеличивается.

Показания и режим дозирования

Фибраты - препараты выбора при гиполипопротеинемии III типа, а также IV типа с высоким содержанием ТГ; при гиполипопротеинемии ПА и ИВ типов фибраты считают резервными. Гемфиброзил назначают по 600 мг 2 раза в сутки, безафибрат - по 200 мг 3 раза в сутки, фенофибрат - по 200 мг 1 раз в сутки, ципрофибрат - по 100 мг 1 раз в сутки.

Побочные эффекты и противопоказания

Фибраты обычно хорошо переносятся (см. табл. 22-6). Противопоказания - почечная и печёночная недостаточность, кормление грудью.

Лекарственное взаимодействие

Фибраты иногда потенцируют действие непрямых антикоагулянтов, поэтому дозы последних рекомендовано уменьшить вдвое.

484 ♦ Клиническая фармакология ■♦ Часть II -ф- Глава 22

Гиполипидемические средства £ 485

Пробукол

Пробукол по химической структуре близок к гидрокситолуо-лу - соединению, обладающему мощными антиоксидантними свойствами.

Механизм действия и основные фармакодинамические эффекты

Пробукол оказывает гиполипидемическое действие, активируя нерецепторные пути экстракции из крови ЛПНП. Он снижает содержание общего ХС (на 10%). В отличие от других гиполипи-демических препаратов, пробукол снижает содержание ЛПВП (на

Фа рм а коки нетика

Пробукол незначительно всасывается из ЖКТ. Биодоступность составляет лишь 2-8% и зависит от приёма пищи. 95% дозы препарата связывается с белками крови. Т варьирует от 12 до 500 ч. Выделяется в основном с жёлчью (кишечником) и частично (2%) почками. При нарушении функций печени препарат кумулируется.

Показания и режим дозирования

Пробукол показан при гиперлипидемии НА и ПБ типов. Препарат назначают внутрь по 0,5 г 2 раза в сутки во время или после приёма пищи, содержащей растительные масла. Через 1-1,5 мес приёма дозу уменьшают на 50%, а при более длительном применении - на 80%.

Побочное действие и противопоказания

Пробукол обычно хорошо переносится. Побочные эффекты см. табл. 22-6. Кроме того, пробукол может увеличивать интервал Q-i> что приводит к тяжёлыми желудочковым аритмиям, поэтому при его применении необходим тщательный контроль ЭКГ.

Противопоказания - острый период инфаркта миокарда, желудочковые нарушения ритма, а также увеличение Q-Tна ЭКГ на 15Я верхней границы нормы.

Комбинированное применение г иполипидемических препаратов

Комбинированную терапию гиперлипопротеинемий проводят для усиления холестеринпонижающего эффекта при выраженной гипер-холестеринемии, а также для нормализации сопутствующих нарушений (повышения содержания ТГ и понижения ХС ЛПВП).

Обычно сочетание относительно небольших доз двух препаратов с различными механизмами действия не только более эффективно, но и лучше переносится, чем приём высоких доз одного препарата.

Различные комбинации гиполипидемических препаратов представлены в табл. 22-7.

При недостаточной эффективности сочетания двух гиполипидемических препаратов в наиболее тяжёлых, рефрактерных случаях (например, при гетерозиготной гиперхолестеринемии) назначают сочетание трёх препаратов. Однако при применении нескольких гиполипидемических препаратов значительно возрастает и риск побочных реакций. Например, при сочетании статинов и фибратов повышен риск развития миопатии, а статинов и никотиновой кислоты - миопатии и поражения печени.

Кофермент и процесс, в котором он принимает участие

Тиаминпирофосфат -кофермент, катализирующий реакцию декарбоксилирования сс-кетокислот (активный переносчик альдегидных групп)

Витаминные и коферментные препараты

Как известно, витамины - низкомолекулярные органические вещества, необходимые для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма.

Витаминные препараты подразделяют на следующие группы.

1. Монокомпонентные.

Водорастворимые.

Жирорастворимые.

2. Поликомпонентные.

Комплексы водорастворимых витаминов.

Комплексы жирорастворимых витаминов.

Комплексы водо- и жирорастворимых витаминов.

Витаминные препараты, содержащие макро- и/или микроэлементы.

Комплексы витаминов с макроэлементами.

Комплексы витаминов с микроэлементами.

Комплексы витаминов с макро- и микроэлементами.

Витаминные препараты с компонентами растительного про
исхождения.

3. Комплекс водо- и жирорастворимых витаминов с компонентами растительного происхождения.

4. Комплекс водо- и жирорастворимых витаминов с микроэлементами и компонентами растительного происхождения.

5. Фитопрепараты с высоким содержанием витаминов.

Механизм действия и основные фармакодинамические эффекты

Витамины не служат пластическим материалом или источником энергии, так как они представляют собой готовые коферменты или превращаются в них и участвуют в разнообразных биохимически процессах (табл. 23-1).

Рибофлавин (В 2)

Никотиновая кислота (В, РР)

Пантотеновая кислота (В 5)

Пиридоксин (В 6)

Фолиевая кислота (В с)

Цианокобаламин (В |2), кобамамид

Аскорбиновая кислота (С)

Кальция пангамат (В 5)

Ретинол (А)

Токоферолы (Е)

Ячпоевая Ки слота

Флавиновые коферменты (ФАД, ФМН), участвующие в клеточном дыхании, катализируют перенос электронов с НАДН +

Никотиновые коферменты (НАД, НАДФ) - участвуют в окислительно-восстановительных процессах (переносчики электронов с субстрата к 0 2)

Кофермент ацетил-КоА участвует в процессах гликолиза, синтеза ТГ, расщепления и синтеза жирных кислот (перенос ацетильных групп)

Пиридоксальфосфат - простетическая группа трансами-наз и других ферментов, катализирующих реакции с участием а-аминокислот (переносчик аминогрупп)

Входит в состав пируваткарбоксилазы (участвует в образовании оксалацетата) и других карбоксилаз

Тетрагидрофолиевая кислота участвует в синтезе нуклеиновых кислот (переносчик метальных, формильных групп)

Кобамидные ферменты участвуют в синтезе дезоксири-бозы, тиминнуклеотидов и других нуклеотидов (переносчики алкильных групп)

Участвует в реакциях гидроксилирования, катализирует окислительно-восстановительные процессы, ускоряет синтез ДНК, проколлагена

Участвует в реакции трансметилирования, донатор метальных групп, повышает усвоение кислорода тканями

Трансретиналь обеспечивает возбуждение палочек сетчатки. Оказывает благоприятное действие на рост эпителиальных клеток

Блокируют участие 0 2 в окислении полиненасыщенных жирных кислот, способствуют накоплению витамина А, участвуют в процессах фосфорилирования

Простетическая группа дигидролипоил трансацетилазы (липоамид), участвует в трансформации пирувата до аце-тил-КоА и СО,

488 ♦ Клиническая фармакология ♦ Часть II ♦ Глава 23

Окончание табл. 23-1

Витамины. Средства, активирующие и корригирующие... -0> 489

Окончание табл. 23-2

Карнитин

Эссенциальные фосфолипиды

Метионин, цистеин, холин

Участвует в переносе остатков жирных кислот через внут
реннюю мембрану митохондрий для включения в процес
сы образования энергии ________

Незаменимые липиды типа фосфотидилинозитов, фити
новые кислоты входят в структуру мембран клетки, ми
тохондрий и тканей мозга ______________________ _____

Активная форма метионина - донатор метальных групп,
необходимых для синтеза аминокислот_____________

Железо фосфор

Йод Магний

Преимущественное влияние на белковый обмен оказывают витамины В ]2 , В с, В 6 , А, Е, К, В 5 ; на углеводный обмен - витамины В р В, С, В 5 , А и липоевая кислота; на липидный обмен - витамины В 6 , В РР, В 5 , холин, карнитин и липоевая кислота.

Витамины необходимы организму человека в относительно небольшом количестве. Они поступают в организм в основном с пищей; эндогенный синтез некоторых витаминов кишечной микрофлорой не покрывает потребности организма в них (табл. 23-2).

Таблица 23-2. Суточная потребность в витаминах, макро- и микроэлементах

тэ„™,.„„ тт „„ „ и „ Взрослые и дети При беремен-

Витамин Дети до 4 лет F . v к

Старше 4 лет ности и лактации

1_________ _____ 2 3 _______ 4

Витамин А 2 500 ME 5 000 ME 8 000 ME

Витамин D ______________ 400 ME 400 ME 400 ME

Витамин Е 10 ME 30 ME 30 ME

Витамин С 40 мг 60 мг 60 мг

Витамин Bj 0,7 мг 1,5 мг 1,7 мг

Витамин В 2 0,8 мг 1,7 мг 2,0 мг

Витамин В 6 0,7 мг 2 мг 2,5 мг

Витамин В 12 3 мкг 6 мкг 8 мкг

Фолиевая кислота 0,2 мг 0,4 мг 0,8 мг

Никотиновая кислота 9 мг 20 мг 20 мг_^_

Пантотеновая кислота 5 мг 10 мг 10мг^___

Биотин 0,15 мг 0,3 мг Q^J^___^-

Кальций 0,8 г 1 г _JbLL- --

Показания и режим дозирования

При недостаточном обеспечении организма витаминами развиваются специфические патологические состояния - гипо- и авитаминозы (табл. 23-3).

Таблица 23-3. Причины развития гипо- и авитаминозов

Узнать больше…

Холестерин необходим организму, так как он участвует во многих жизненно важных процессах. Вместе с пищей поступает всего 20% жироподобного вещества, а остальная часть синтезируется в печени.

Поэтому даже у вегетарианцев холестериновый показатель может быть завышен. Располагающим фактором может стать наследственность, малоподвижный образ жизни, пагубные привычки, нарушение углеводного обмена.

При гиперхолестеринемии часто назначаются статины, которые уменьшают вероятность развития осложнений. Но, как и у любых других лекарств у этих препаратов имеются свои недостатки. Разобраться в том, чем опасен высокий холестерин и какую роль в его понижении играют статины поможет доктор Александр Мясников.

Чем является холестерин и почему он может быть опасен

Холестерол – это твердая желчь или липофильный спирт. Органическое соединение является неотъемлемой частью клеточных мембран, что делает их более устойчивыми при перепаде температур. Без холестерина невозможна выработка витамины Д, желчных кислот и гормонов надпочечников

Примерно 80% вещества человеческий организм вырабатывает сам, преимущественно в печени. Оставшиеся 20% холестерина поступают вместе с продуктами питания.

Холестерол может быть хорошим и плохим. Главный врач ГКБ N°71 Александр Мясников обращает внимание своих пациентов на то, что благоприятное или отрицательно влияние на организм вещества зависит от плотности липопротеинов, входящих в состав органического соединения.

В организме здорового человека соотношение ЛПНП и ЛПНП должно быть равным. Но если показатели липопротеинов низкой плотности завышен, то последние начинают оседать на стенках сосудов, приводя к неблагоприятным последствиям.

Врач Мясников утверждает, что показатели вредного холестерола будут повышаться особенно стремительно, при наличии следующих факторов риска:

сахарный диабет;
гипертония;
избыточный вес;
курение;
неправильное питание;
атеросклероз сосудов.

Следовательно, первоначальная причина развития инсультов и инфарктов во всем мире – это повышение уровня плохого холестерола в крови. ЛПНП откладывается на сосудах, образуя атеросклеротические бляшки, которые способствуют появлению тромбов, что часто приводит к смерти.

Также Мясников говорит о холестерине для женщин, что он особенно вреден после менопаузы. Ведь до наступления климакса интенсивная выработка половых гормонов защищает организм от появления атеросклероза.

При повышенном содержании холестерина и низких рисках медикаментозное лечение не назначают.

Однако доктор убежден, если у пациента холестерин не выше 5.5 ммоль/л, но при этом присутствуют факторы риска (повышена глюкоза в крови, ожирение), то однозначно следует принимать статины.

Статины при гиперхолестеринемии

Статины – ведущая группа лекарств, позволяющих снизить вредный холестерол до приемлемых показателей. Эти препараты существенно уменьшают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, хотя доктор Мясников акцентирует внимание пациентов на том, что медицине до сих пор неизвестен точный принцип их действия.

Научное название статинов – ингибиторы ГМГ-КоА-редуктазы. Они являются новой группой лекарств, способных быстро понизить показатели ЛПНП и увеличить продолжительность жизни.

Предположительно, статин замедляет функцию печеночного фермента, синтезирующего холестерол. Лекарство увеличивает в клетках количество ЛПНП-рецепторов аполипротеина и ЛПВП. Благодаря этому вредный холестерол отстает от сосудистых стенок и утилизируется.

Доктор Мясников о холестерине и статинах знает не мало, так как он сам принимает их в течение многих лет. Врач утверждает, что помимо гиполипидемического действия, ингибиторы печеночного фермента высоко ценятся благодаря их положительному воздействию на сосуды:

стабилизируют бляшки, снижая риск их разрыва;
устраняют воспаление в артериях;
оказывают антиишемический эффект;
улучшают фибиринолиз;
укрепляют сосудистый эпителий;
обладают антитромбоцитным действием.

Кроме снижения вероятности развития болезней сердечно-сосудистой системы, польза статинов заключается в предупреждении появления остеопороза и рака кишечника. Ингибиторы ГМГ-КоА-редуктазы предотвращают образование камней в желчном пузыре, нормализуют работу почек.

Врач Мясников обращает внимание на то, что статины весьма полезны для мужчин. Препараты помогают при эректильной дисфункции.

Все статины выпускаются в виде таблеток. Их прием осуществляется раз в сутки пред сном.

Но прежде, чем пить статины следует сдать анализы мочи, крови и сделать липидограмму, выявляющую нарушения в жировом обмене. При тяжелых формах гиперхолестеринемии статины понадобится пить несколько лет или на протяжении всей жизни.

Ингибиторы печеночного фермента различают по химическому составу и поколению:

Поколение	Особенности препаратов	Популярные средства из этой группы
I	Производятся из пенициллиновых грибов. Уменьшают ЛПНП на 25-30%. Имеют значительное количество побочных эффектов.	Липостат, Симвастатин, Ловастатин
II	Ингибируют процесс высвобождения ферментов. Уменьшают общую концентрацию холестерина на 30-40%, способны повысить ЛПВП на 20%	Лескол, Флувастатин
III	Синтетические препараты отличаются высокой эффективностью. Уменьшают общий холестерол на 47%, поднимают уровень ЛПВП на 15%	Новостат, Липримар, Торвакард, Аторис
IV	Статины синтетического происхождения последнего поколения. Понижают содержание плохого холестерола на 55%. Обладают минимальным количеством побочных реакций	Розувастатин

Несмотря на высокую эффективность статинов при гиперхолестеринемии, доктор Мясников указывает на вероятность развития негативных последствий после их приема. В первую очередь медикаменты отрицательно воздействуют на печень.Также ингибиторы печеночных ферментов в 10% случаев могут поражать мышечную систему, иногда способствуя появлению миозитов.

Существует мнение, что статины повышают риск появления сахарного диабета 2 типа. Однако Мясников убежден, если принимать таблетки в средней дозировке, то показатели глюкозы будут подниматься лишь незначительно. Причем для диабетиков атеросклероз сосудов, влекущий за собой инфаркты и инсульты, гораздо опаснее, чем незначительное нарушение в углеводном обмене.

Ряд исследований доказал, что в некоторых случаях статины ухудшают память и могут изменять поведение человека. Поэтому, если после приема статинов возникнут подобные побочные реакции, следует обратиться к лечащему врачу, который откорректирует дозировку или отменит применение препарата.

Природные статины

Людям, не находящимся в группе риска, у которых холестерин повышен незначительно, Мясников рекомендует понижать содержание жирного спирта в крови естественным путем. Нормализовать уровень ЛПНП и ЛПВП можно с помощью диетотерапии.

Другие продукты, выводящие холестерин из организма:

кофе;
какао;
китайский красный рис;
зеленый чай;

Говоря о повышенном холестерине, доктор Мясников рекомендует своим пациентами заменить животные жиры на растительные. Особенно полезно для организма нерафинированное льняное, кунжутное или оливковое масло, которое укрепляет сосудистые стенки.

Всем людям, страдающим от гиперхолестеринемии, Александр Леонидович советует ежедневно употреблять кисломолочную продукцию. Так, в натуральном йогурте содержится стерин, снижающий показатели плохого холестерина на 7-10%.

Также необходимо есть много овощей и фруктов, богатых на клетчатку. Твердые волокна связывают и выводят ЛПНП из организма.

В видео в этой статье доктор Мясников расскажет о повышенном уровне холестерина.

Стабилизирует уровень сахара надолго
Восстанавливает выработку инсулина поджелудочной железой

Узнать больше…

Побочные воздействия статинов: возможные варианты и предупреждение их развития

Статины – одна из наиболее популярных и часто назначаемых групп лекарственных препаратов для коррекции уровня липидов в крови. Как правило, рациональное применение медикаментов в соответствии с показаниями и противопоказаниями, позволяет предупредить развитие побочных эффектов.

О статинах
Побочные эффекты препаратов
Нежелательные эффекты отдельныхстатинов
Как снизить вероятность развития побочных эффектов лечения?

Однако у некоторых людей при нарушении правил приема препарата могут возникнуть нежелательные лекарственные реакции, начиная от диспепсических расстройств в виде тошноты и рвоты, до тяжелых ситуаций, связанных со значительным повышением уровня глюкозы в крови или слабоумием. Побочные эффекты от статинов должны быть распознаны максимально рано и скорректированы путем отмены препарата или изменения его дозы.

О статинах

Действие статинов на организм человека при повышенном уровне холестерина и других липидов в крови связано со способностью данных медикаментов блокировать работу фермента под названием ГМГ-КоА-редуктаза. Данный фермент участвует в образовании холестерина в клетках печени, и его блокирование позволяет снизить уровень холестерола в плазме крови.

Статины – высокоэффективные препараты для контроля уровня холестерина и липопротеидов низкой плотности в крови человека.

Статины назначают пациентам, имеющим определенные показания к применению этих средств:

Профилактика инфаркта миокарда у больных со стенокардией и нарушением проходимости коронарных артерий в связи с развитием в них атеросклеротического процесса.
Профилактика ишемического инсульта, связанного с нарушением кровоснабжения вещества головного мозга. При риске развития геморрагического инсульта к назначению данной группы медикаментов стоит относиться с большой осторожностью.
Статины показаны пациентам, которые уже перенесли инфаркт миокарда. Имеются серьезные научные доказательства того, что прием препаратов после данного события существенно влияет на продолжительность жизни и снижение риска рецидива.
При выраженном атеросклерозе любой локализации ингибиторы фермента синтеза холестерола также оказывают положительное воздействие на организм человека.

Помимо этого, важно указать факторы риска развития осложнений от терапии статинами:

Возраст больного более 65 лет.
Одновременное использование нескольких медикаментов от гиперхолестеринемии.
Наличие хронической патологии печени и/или почек.
Употребление спиртных напитков.

При наличии у пациента данных факторов назначать статины стоит с большой осторожностью, установив постоянный медицинский контроль над функциями основных систем организма.

Назначение ингибиторов образования холестерола показано всем пациентам, имеющим высокий риск развития ишемического повреждения сердца, головного мозга и других органов, несмотря на возможное развитие побочного действия препаратов.

Побочные эффекты препаратов

Побочные эффекты статинов можно разделить на несколько основных симптомов, развивающихся, как правило, при несоблюдении показаний или противопоказаний к их использованию, или при несоблюдении рекомендуемых дозировок действующего вещества при использовании.

Основные побочные эффекты следующие:

Болевой синдром с локализацией в суставах и мышцах. Встречается наиболее часто и может иметь различную степень выраженности – от незначительного ощущения дискомфорта до тяжелых болей, ограничивающих подвижность. Пациенты при этом могут даже прекращать ходить, что существенно снижает общий уровень качества жизни.
Разрушение мышечных волокон, или рабдомиолиз. Подобная ситуация приводит к дополнительному повреждению почек продуктами распада мышц. У больного отмечается острая боль в пояснице и симптомы острой почечной недостаточности с резким снижением объема мочи или полным его отсутствием. Рабдомиолиз возникает чрезвычайно редко, но считается наиболее тяжелым осложнением терапии статинами.
Нарушение печеночной функции с повышением уровня специфичных для нее ферментов (АлАТ, АсАТ и т.д.). Уровень повышения может колебаться от минимального до критических значений.
Диспепсические расстройства с нарушением функции органов пищеварительной системы в виде тошноты, рвоты, метеоризма и нарушений стула. Встречается достаточно редко и бывает при нарушении противопоказаний к статинам. Как правило, симптомы наблюдаются у больных и до приема медикамента, однако, последний вызывает их обострение.
Гипергликемия, характеризующаяся повышением уровня глюкозы в крови и развитием нечувствительности к инсулину тканей организма. Чаще всего данный побочный эффект наблюдается у людей, предрасположенных к развитию сахарного диабета, в том числе, у больных с метаболическим синдромом.
Когнитивные расстройства в виде снижения уровня мышления, ухудшения памяти и т.д. Однако подобные осложнения от лечения встречаются чрезвычайно редко, что затрудняет их выявление.

Побочные эффекты использования статинов должны быть выявлены максимально рано. Поэтому каждый пациент, при появлении неприятных ощущений или новых симптомов, должен незамедлительно обратиться к своему лечащему врачу для обследования. Если причина неприятных симптомов – статины, то необходимо скорректировать их дозу или отказаться от их использования.

Нежелательные эффекты отдельныхстатинов

Риски развития побочных эффектов и их частота могут варьировать в зависимости от назначения конкретного вида статинов, что важно учитывать при их применении у пациентов.

Нежелательные лекарственные реакции препаратов могут быть предупреждены более качественным подходом к выбору конкретного лекарственного средства для пациента.

В основном, возможность развития нежелательных лекарственных реакций при использовании гиполипидемических препаратов определяется классом статинов, на чем стоит остановиться подробнее.

Статины первого поколения, к которым относят Симвастатин, Ловастатин и др., являются наиболее старыми препаратами. Долгосрочный опыт их использования в клинической практике показал, что эффективность данных медикаментов ограничена, а уровень снижения холестерина в крови – небольшой. Помимо этого, именно лекарства данного поколения чаще всего вызывают побочные эффекты, в том числе, и наиболее серьезные (рабдомиолиз, нарушение функций печени).
Препараты второго поколения, главным представителем которых является Флувастатин, обладают более продолжительным действием и позволяют значительно снизить уровень холестерина в крови пациента. Аторвастатин – наиболее часто назначаемый препарат из группы статинов, относится к медикаментам третьего поколения. Воздействует не только на уровень холестерола, но также, понижает количество липопротеидов низкой плотности и повышает уровень липопротеидов высокой плотности в крови. Отличается наибольшей безопасностью и способен вызывать нежелательные реакции только при серьезном нарушении режима дозировки или при игнорировании у пациента противопоказаний к использованию.
Статины четвертого поколения (Розувастатин и др.) обладают высоким уровнем безопасности, однако отличаются тем, что способны вызывать гипергликемию и сахарный диабет 2-го типа, а так же почечную недостаточность. Это ограничивает их применение у больных из соответствующих групп рисков.

Выбор конкретного лекарственного средства должен проходить с учетом индивидуальных особенностей организма пациента и всегда быть основан на принципах доказательной медицины.

Как снизить вероятность развития побочных эффектов лечения?

Развитие побочных эффектов от применения ингибиторов образования холестерина можно предупредить.

Использование Коэнзима Q10, участвующего в энергетическом обмене клеток и улучшающих их функционирование по всему организму.
Важно отличать нежелательные последствия лечения от симптомов самого заболевания, сопутствующих заболеваний или же возрастных изменений в организме. Так, например, изменение содержания печеночных ферментов в крови может быть связано с развитием какой-либо формы гепатита, а не с использованием статинов. То же самое касается и снижения памяти – препараты часто используются у пожилых пациентов, которые сами имеют развивающееся старческое слабоумие.
При использовании различных лекарственных препаратов пациенту и лечащему врачу необходимо обратить особое внимание на их взаимодействие. Поэтому во время врачебного приема больной должен рассказать обо всех применяемых медикаментах. Риск развития осложнений от лечения статинами увеличивается при их одновременном назначении с лекарствами для лечения нарушений сердечного ритма, повышенного давления, рядом антибактериальных и противогрибковых средств, антидепрессантами, иммуномодуляторами и пр. К вопросу совместного использования статинов с данными медикаментами стоит подходить очень серьезно.

Статины, как и любые медикаментозные препараты, имеют свои специфические показания. Однако сам факт их наличия не должен приводить к отказу от их использования в клинической практике в связи с хорошим соотношением между эффективностью и безопасностью. Лечащий врач должен самостоятельно выбирать наиболее лучший препарат после проведения полноценного медицинского обследования пациента и использования вспомогательных лабораторных и инструментальных методов.

В покое на постсинаптической мембране находится комплекс рецептор‑G-белок c ГДФ (рис. 809251335, 809251304).

Использованные в рис. 809251335 обозначения фаз ГТФ-азного цикла G‑белков не являются обязательными. В литературе выделяют 5, 6 и более фаз. На рис. 809251304 использовано иное обозначения. Однако принципиальной разницы в представленных схемах нет. Рисунок 809251304 Вам при желании легче будет воспроизвести.

Рис. 809251304. ГТФ-азный цикла G‑белков. 1- фаза покоя; 2 - оединяется медиатора (лиганда) к рецептору; 3 - диссоциация G‑белка; 4 - активация эффектора; 5 - дефосфорилирование ГТФ. Красное окрашивание рецептора на рисунке символизирует активацию; R – рецептор; Е - эффектор; L – медиатор (лиганд, агонист).

Связывание медиатора (агониста) с рецептором приводит к белок-белковому взаимодействию между рецептором и G-белком и ускоряет диссоциацию ГДФ. В результате образуется короткоживущий комплекс агонист - рецептор - G-белок, не связанный ни с каким нуклеотидом.

Связывание с этим комплексом молекулы ГТФ снижает сродство рецептора к G‑белку, что приводит к диссоциации комплекса и высвобождению рецептора.

Потенциально рецептор может активировать большое количество молекул G-белка, обеспечивая, таким образом, высокий коэффициент усиления внеклеточного сигнала на данном этапе.

Активированная альфа-субъединица G‑белка диссоциирует от бета-гамма-субъединиц и вступает во взаимодействие с соответствующим эффектором, оказывая на него активирующее или ингибирующее воздействие.

Альфа-субъдиница с присоединенным с ней ГТФ способна взаимодействовать с эффектором в мембране - ферментами, такими, как аденилатциклаза, или, возможно, ионными каналами. Фермент может активироваться или ингибироваться, а ионный канал - открываться или закрываться. Конкретные примеры будут рассмотрены ниже и в последующих лекциях.

Взаимодействие с эффектором, однако, длится до тех пор, пока альфа-субъединица, являющаяся ГТФ-азой, удерживает ГТФ.

Вскоре присоединенный ГТФ гидролизуется до ГДФ. Когда это происходит, альфа‑субъединица снова меняет свою конформацию и теряет способность активировать эффектор. После этого альфа-ГДФ взаимодействует с бета-гамма-комплексом и снова образует тримерный комплекс, завершая, таким образом, цикл.

Пример прямой активация калиевого канала субъединицами G-белка показан на рис. 809251442.

Пример прямого ингибирования Са 2+ -канала субъединицами G-белка показан на рис. 809251458.

Общие представления о путях сигнальной трансдукции

Для большинства регуляторных молекул между их связыванием с мембранным рецептором и окончательной реакцией клетки, т.е. изменением ее работы, вклиниваются сложные серии событий - определенные пути передачи сигнала, иначе называемые путями сигнальной трансдукции.

Регуляторные вещества принято подразделять на эндокринные, нейрокринные и паракринные. Эндокринные регуляторы (гормоны) выделяются эндокринными клетками в кровь и переносятся ею к клеткам-мишеням, которые могут находиться в любом месте организма. Нейрокринные регуляторы выделяются нейронами в непосредственной близости от клеток-мишеней. Паракринные вещества освобождаются несколько дальше от мишеней, но все же достаточно близко к ним, чтобы достичь рецепторов. Паракринные вещества секретируются одним типом клеток, а действуют на другой, однако в некоторых случаях регуляторы предназначены тем клеткам, которые их выделили, или соседним клеткам, относящимся к тому же типу. Это называется аутокринной регуляцией.

В ряде случаев последний этап сигнальной трансдукции состоит в фосфорилировании определенных эффекторных белков, что ведет к усилению или угнетению их активности, а это, в свою очередь, определяет необходимую организму клеточную реакцию. Фосфорилирование белков осуществляют протеинкиназы, а дефосфорилирование - протеинфосфатазы.

Изменения протеинкиназной активности происходят в результате связывания регуляторной молекулы (в общем случае называемой лигандом) с ее мембранным рецептором, что запускает каскады событий, некоторые из которых приведены на рисунке (рис. 2-1). Активность различных протеинкиназ регулируется рецептором не прямо, а через вторичные мессенджеры (вторичные посредники), в роли которых выступают, например, циклический АМФ (цAMФ), циклический ГМФ (цГMФ), Са 2+ , инозитол-1,4,5-три- фосфат (IP 3) и диацилглицерол (DAG). При этом связывание лиганда с мембранным рецептором изменяет внутриклеточный уровень вторичного мессенджера, что, в свою очередь, отражается на активности протеинкиназы. Многие регулятор-

ные молекулы влияют на клеточные процессы через пути сигнальной трансдукции с участием гетеротримерных ГТФ-связывающих белков (гетеротримерных G-белков) или мономерных ГТФ-связывающих белков (мономерных G-белков).

Когда молекулы лиганда связываются с мембранными рецепторами, взаимодействующими с гетеротримерными G-белками, происходит переход G-белка в активное состояние путем связывания с ГТФ. Активированный G-белок может затем взаимодействовать со многими эффекторными белками, прежде всего ферментами, такими, как аденилатциклаза, фосфодиэстераза, фосфолипазы С, А 2 и D. Это взаимодействие запускает цепи реакций (рис. 2-1), которые заканчиваются активацией различных протеинкиназ, таких, как протеинкиназа А (ПКА), протеинкиназа G (ПKG), протеинкиназа C (ПИС).

В общих чертах пути сигнальной трансдукции с участием G-белков - протеинкиназ включает следующие этапы.

1.Лиганд связывается с рецептором на мембране клетки.

2.Связанный с лигандом рецептор, взаимодействуя с G-белком, активирует его, и активированный G-белок связывает ГТФ.

3.Активированный G-белок взаимодействует с одним или несколькими следующими соединениями: аденилатциклазой, фосфодиэстеразой, фосфолипазами С, А 2 , D, активируея или ингибируя их.

4.Внутриклеточный уровень одного или нескольких вторичных мессенджеров, таких, как цАМФ, цГМФ, Са 2+ , IP 3 или DAG, возрастает или снижается.

5.Увеличение или уменьшение концентрации вторичного мессенджера влияет на активность одной или нескольких зависимых от него протеинкиназ, таких, как цАМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа А), цГМФ-зависимая протеинкиназа (ПКG), кальмодулинзависимая протеинкиназа (КМПК), протеинкиназа С. Изменение концентрации вторичного мессенджера может активировать тот или иной ионный канал.

6.Уровень фосфорилирования фермента или ионного канала изменяется, что влияет на активность ионного канала, обуславливая конечный ответ клетки.

Рис. 2-1. Некоторые каскады событий, реализующиеся в клетке благодаря вторичным посредникам.

Обозначения: * - активированный фермент

Мембранные рецепторы, связанные с G-белками

Мембранные рецепторы, опосредующие агонист-зависимую активацию G-белков, составляют особое семейство белков, в котором 500 с лишним представителей. К нему относятся α- и β-адренергические, мускариновые ацетилхолиновые, серотониновые, аденозиновые, обонятельные рецепторы, родопсин, а также рецепторы большинства пептидных гормонов. Представители семейства рецепторов, связанных с G-белками, имеют семь трансмембранных α-спиралей (рис. 2-2 А), каждая из которых содержит 22-28 преимущественно гидрофобных аминокислотных остатков.

Для некоторых лигандов, например, ацетилхолина, адреналина, норадреналина и серотонина, известны разные подтипы связанных с G-белками рецепторов. Зачастую они различаются сродством к конкурентным агонистам и антагонистам.

Далее представлена (рис. 2-2 Б) молекулярная организация аденилатциклазы - фермента, продуцирующего цАМФ (первый открытый вторичный мессенджер). Регуляторный путь аденилатциклазы считается классическим путем сигнальной трансдукции, обусловленной G-белками.

Аденилатциклаза служит основой позитивного или негативного контроля путей сигнальной трансдукции через G-белки. При позитивном контроле связывание стимулирующего лиганда, например, адреналина, действующего через β-адренергические рецепторы, ведет к активации гетеротримерных G-белков с α-субъединицей типа as («s» означает стимуляцию). Активация Gs-типа G-белков посредством связанного с лигандом рецептора приводит к тому, что его as-субъединица связывает ГТФ, и затем диссоциирует от βγ-димера.

На рисунке 2-2 В показано, как фосфолипаза С расщепляет фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат на инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол. Оба вещества, инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол, относятся к вторичным мессенджерам. IP3, связываясь со специфическими лигандзависимыми Са 2+ -каналами эндоплазматического ретикулума, высвобождает из него Са 2+ , т.е. повышает концентрацию Са 2+ в цитозоле. Диацилглицерол вместе с Са 2+ активирует другой важный класс протеинкиназ - протеинкиназу С.

Затем показана структура некоторых вторичных мессенджеров (рис. 2-2 Г-Е): цАМФ, ГМФ,

цГМФ.

Рис. 2-2. Примеры молекулярной организации некоторых структур, участвующих в путях сигнальной трансдукции.

А - рецептор мембраны клетки, связывающий на внешней поверхности лиганд, а внутри - гетеротримерный G-белок. Б - молекулярная организация аденилатциклазы. В - структура фосфатидилинози- тол-4,5-дифосфата и образованных под действием фосфолипазы С инозитол-1,4,5-трифосфата и диацилглицерола. Г - структура 3",5"-циклического АМФ (активатора протеинкиназы А). Д - структура ГМФ. Е - структура 3",5"-циклического ГМФ (активатора протеинкиназы G)

Гетеротримерные G-белки

Гетеротримерный G-белок состоит из трех субъединиц: α (40 000-45 000 Да), β (около 37 000 Да) и γ (8000-10 000 Да). Сейчас известно около 20 различных генов, кодирующих эти субъединицы, в том числе не менее четырех генов β-субъединиц и примерно семь генов γ-субъединиц млекопитающих. Функция и специфичность G-белка обычно, хотя и не всегда, определяются его α-субъединицей. У большинства G-бел- ков субъединицы β и γ плотно связаны между собой. Некоторые гетеротримерные G-белки и пути трансдукции, в которых они задействованы, перечислены в табл. 2-1.

Гетеротримерные G-белки служат посредниками между рецепторами плазматической мембраны для более 100 внеклеточных регуляторных веществ и внутриклеточными процессами, которые они контролируют. В общих чертах, связывание регуляторного вещества с его рецептором активирует G-белок, а тот либо активирует, либо ингибирует фермент и/или вызывает цепь событий, приводящих к активации определенных ионных каналов.

На рис. 2-3 представлен общий принцип работы гетеротримерных G-белков. В большинстве G-белков α-субъединица представляет собой «рабочий элемент» гетеротримерных G-белков. Активация большинства G-белков приводит к конформационному изменению этой субъединицы. Неактивные G-белки существуют главным образом в форме αβγ-гетеротримеров,

с ГДФ в позициях, связывающих нуклеотид. Взаимодействие гетеротримерных G-белков с присоединившим лиганд рецептором ведет к преобразованию α-субъединицы в активную форму с повышенным сродством к ГТФ и пониженной афинностью его к βγ-комплексу. В результате активированная α-субъединица освобождает ГДФ, присоединяет ГТФ, а затем диссоциирует от βγ-димера. У большинства G-белков диссоциированная α-субъединица затем взаимодействует с эффекторными белками в пути сигнальной трансдукции. Однако у некоторых G-белков освободившийся βγ-димер может быть ответственным за все или некоторые эффекты рецептор-лигандного комплекса.

Работа некоторых ионных каналов модулируется G-белками непосредственно, т.е. без участия вторичных мессенджеров. Например, связывание ацетилхолина с мускариновыми М 2 -рецепторами сердца и некоторых нейронов ведет к активации особого класса К + -каналов. В этом случае связывание ацетилхолина с мускариновым рецептором ведет к активации G-белка. Его активированная α-субъединица затем отделяется от βγ-димера, а βγ-димер напрямую взаимодействует с особым классом К + -каналов, приводя их в открытое состояние. Связывание ацетилхолина с мускариновыми рецепторами, повышающее К+-проводимость пейсмекерных клеток в синоатриальном узле сердца - один из главных механизмов, посредством которого парасимпатические нервы вызывают уменьшение частоты сердечных сокращений.

Рис. 2-3. Принцип работы гетеротримерных ГТФ-связывающих белков (гетеротримерных G-белков).

Таблица 2-1. Некоторые гетеротримерные ГТФ-связывающие белки млекопитающих, классифицированные на основе их α-субъединиц *

* В каждом классе α-субъединиц различают несколько изоформ. Идентифицировано более 20 α-субъединиц.

Мономерные G-белки

Клетки содержат еще одно семейство ГТФсвязывающих белков, которые называют мономерными ГТФ-связывающими белками. Они также известны как G-белки с низкой молекулярной массой или малые G-белки (молекулярная масса 20 000-35 000 Да). В таблице 2-2 перечислены основные подклассы мономерных ГТФсвязывающих белков и некоторые из их свойств. Ras-подобные и Rho-подобные мономерные ГТФ-связывающие белки участвуют в пути сигнальной трансдукции на этапе передачи сигнала от тирозинкиназы, рецептора фактора роста, на внутриклеточные эффекторы. Среди процессов, регулируемых путями сигнальной трансдукции, в которые вовлечены мономерные ГТФсвязывающие белки, можно назвать элонгацию полипептидной цепи в ходе белкового синтеза, пролиферацию и дифференцировку клеток, их злокачественное перерождение, контроль актинового цитоскелета, связь между цитоскелетом

и внеклеточным матриксом, транспорт везикул между различными органеллами и экзоцитозную секрецию.

Мономерные ГТФ-связывающие белки, как и их гетеротримерные аналоги, представляют собой молекулярные переключатели, существующие в двух формах - активированной «включенной» и инактивированной «выключенной» (рис. 2-4 Б). Однако активация и инактивация мономерных ГТФ-связывающих белков требует дополнительных регуляторных белков, которые, насколько известно, не требуются для работы гетеротримерных G-белков. Мономерные G-белки активируются гуанин-нуклеотид-освобождающими белками, а инактивируются ГТФаза-активирующими белками. Таким образом, активация и инактивация мономерных ГТФ-связывающих белков контролируется сигналами, которые изменяют активность гуанин-нуклеотид-освобождающих белков или ГТФаза-активирующих белков скорее, чем путем прямого воздействия на мономерные G-белки.

Рис. 2-4. Принцип работы мономерных ГТФ-связывающих белков (мономерных G-белков).

Таблица 2-2. Подсемейства мономерных ГТФ-связывающих белков и некоторые регулируемые ими внутриклеточные процессы

Механизм работы гетеротримерных G-белков

Неактивные G-белки существуют главным образом в форме αβγ-гетеротримеров, с ГДФ в их позициях, связывающих нуклеотид (рис. 2-5 А). Взаимодействие гетеротримерных G-белков с присоединившим лиганд рецептором ведет к преобразованию α-субъединицы в активную форму, которая имеет повышенное сродством к ГТФ и пониженную афинность его к βγ-комплексу (рис. 2-5 Б). В большинстве гетеротримерных G-белков именно α-субъединица представляет собой структуру, передающую информацию. Активация большинства G-белков приводит к конформационному изменению α-субъединицы.

В результате активированная α-субъединица освобождает ГДФ, присоединяет ГТФ (рис. 2-5 В), а затем диссоциирует от βγ-димера (рис. 2-5 Г). У большинства G-белков диссоциированная α-субъединица сразу взаимодействует с эффекторными белками (Е 1) в пути сигнальной трансдукции (рис. 2-5 Г). Однако у некоторых G-белков освободившийся βγ-димер может быть ответственным за все или за некоторые эффекты рецептор-лигандного комплекса. Затем βγ-димер взаимодействует с эффекторным белком Е 2 (рис. 2-5 Д). Далее показано, что члены RGS семьи G-белка стимулируют гидролиз ГТФ (рис. 2-5 Е). Это инактивирует α-субъединицу и объединяет все субъединицы в αβγ-гетеротример.

Рис. 2-5. Цикл работы гетеротримерного G-белка, запускающего дальнейшую цепь событий с помощью своей α -субъединицы.

Обозначения: R - рецептор, L - лиганд, Е - эффекторный белок

Пути сигнальной трансдукции через гетеротримерные G-белки

На рисунке 2-6 А показаны три лиганда, их рецепторы, связанные с разными G-белками, и их молекулярные мишени. Аденилатциклаза является основой для позитивного или негативного контроля путей сигнальной трансдукции, которые обусловлены G-белками. При позитивном контроле связывание стимулирующего лиганда, например норадреналина, действующего через β- адренергические рецепторы, ведет к активации гетеротримерных G-белков с α-субъединицей типа α S («s» означает стимуляцию). Поэтому такой G-белок называют G-белком G S -типа. Активация G s -типа G-белков посредством связанного с лигандом рецептора приводит к тому, что его α s - субъединица связывает ГТФ и затем диссоциирует от βγ-димера.

Другие регуляторные вещества, такие, как адреналин, действующий через α 2 -рецепторы, или аденозин, действующий через α 1 -рецепторы, или дофамин, действующий через D 2 -рецепторы, участвуют в негативном или ингибирующем контроле аденилатциклазы. Эти регуляторные вещества активируют G i -тип G-белков, которые имеют α-субъединицу типа α i («i» означает ингибирование). Связывание ингибирующего лиганда с его

рецептором активирует G i -тип G-белков и вызывает диссоциацию его α i -субъединицы от βγ-димера. Активированная α i -субъединица связывается с аденилатциклазой и подавляет ее активность. Кроме того, βγ-димеры могут связывать свободные α s -субъединицы. Этим путем связывание βγ-димеров со свободной α s -субъединицей дополнительно подавляет стимуляцию аденилатциклазы, блокируя действие стимулирующих лигандов.

Еще один класс внеклеточных агонистов (рис. 2-6 А) связывается с рецепторами, которые активируют посредством G-белка, называемого G q , β-изоформу фосфолипазы С. Она расщепляет фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат (фосфолипид, в малых количествах присутствующий в плазматической мембране) на инозитол-1,4,5- трифосфат и диацилглицерол, которые относятся ко вторичным мессенджерам. IP 3 , связываясь со специфичными лигандзависимыми Са 2+ -каналами эндоплазматического ретикулума, высвобождает из него Са 2+ , т.е. повышает концентрацию Са 2+ в цитозоле. Са 2+ -каналы эндоплазматического ретикулума вовлечены в электромеханическое сопряжение в скелетной и сердечной мышце. Диацилглицерол вместе с Са 2+ активирует протеинкиназу С. К ее субстратам относятся, например, белки, участвующие в регуляции клеточного деления.

Рис. 2-6. Примеры путей сигнальной трансдукции через гетеротримерные G-белки.

А - в трех приведенных примерах связывание нейротрансмиттера с рецептором ведет к активации G-белка и последующему включению путей вторичных мессенджеров. G s , G q , и G i подразумевают три различных типа гетеротримерных G-белков. Б - регуляция клеточных белков фосфорилированием ведет к усилению или угнетению их активности, а это, в свою очередь, определяет необходимую организму клеточную реакцию. Фосфорилирование белков осуществляют протеинкиназы, а дефосфорилирование - протеинфосфатазы. Протеинкиназа переносит фосфатную группу (Pi) от АТФ на сериновые, треониновые или тирозиновые остатки белков. Это фосфорилирование обратимо меняет структуру и функции клеточных белков. Оба типа ферментов - киназы и фосфатазы - регулируются различными внутриклеточными вторичными мессенджерами

Пути активации внутриклеточных протеинкиназ

Взаимодействие гетеротримерных G-белков с присоединившим лиганд рецептором ведет к преобразованию α-субъединицы в активную форму, которая имеет повышенное сродство к ГТФ и пониженную афинность его к βγ-комплексу. Активация большинства G-белков приводит к конформационному изменению α-субъединицы, которая освобождает ГДФ, присоединяет ГТФ, а затем диссоциирует от βγ-димера. Далее диссоциированная α-субъединица взаимодействует с эффекторными белками в пути сигнальной трансдукции.

На рисунке 2-7 А продемонстрирована активация гетеротримерных G-белков G s -типа с α-субъединицей типа α s , которая происходит благодаря связыванию с лигандом рецептора и приводит к тому, что α s -субъединица G-белков G s -типа связывает ГТФ и затем диссоциирует от βγ-димера, а далее взаимодействует с аденилатциклазой. Это приводит к повышению уровня цАМФ и активации ПКА.

На рисунке 2-7 Б продемонстрирована активация гетеротримерных G-белков G t -типа с α-субъединицей типа α t , которая происходит благодаря связыванию с лигандом рецептора и приводит к тому, что α t -субъединица G-белков G t -типа активируется и затем диссоциирует от βγ-димера, а далее взаимодействует с фосфодиэстеразой. Это приводит к повышению уровня цГМФ и активации ПKG.

Рецептор катехоламинов α 1 взаимодействует с G αq -субъединицей, активирующей фосфолипазу С. На рисунке 2-7 В продемонстрирована активация гетеротримерных G-белков G αq -типа с α-субъединицей типа α q , которая происходит благодаря связыванию лиганда с рецептором и приводит к тому, что α q -субъединица G-белков G αq -типа активируется и затем диссоциирует от βγ-димера, а далее взаимодействует с фосфолипазой С. Она расщепляет фосфатидилинози- тол-4,5-дифосфат на IP 3 и DAG. Это приводит к повышению уровня IP 3 и DAG. IP 3 , связываясь со специфичными лигандзависимыми Са 2+ - каналами эндоплазматического ретикулума,

высвобождает из него Са 2+ . DAG вызывает активацию протеинкиназы С. В нестимулированной клетке значительное количество этого фермента находится в цитозоле в неактивной форме. Са 2+ заставляет протеинкиназу С связываться с внутренней поверхностью плазматической мембраны. Здесь фермент может активироваться диацилглицеролом, который образуется при гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата. Мембранный фосфатидилсерин также может быть активатором протеинкиназы С, если фермент находится в мембране.

Описано около 10 изоформ протеинкиназы С. Хотя некоторые из них присутствуют во многих клетках млекопитающих, однако подтипы γ и ε обнаружены, главным образом, в клетках центральной нервной системы. Подтипы протеинкиназы С различаются не только распределением по организму, но, по-видимому, и механизмами регуляции своей активности. Некоторые из них в нестимулированных клетках связаны с плазматической мембраной, т.е. не требуют для активации увеличения концентрации Са 2+ . Некоторые изоформы протеинкиназы С активируются арахидоновой кислотой или другими ненасыщенными жирными кислотами.

Первоначальная кратковременная активация протеинкиназы С происходит под действием диацилглицерола, который освобождается, когда фосфолипаза С β активируется, а также под влиянием Са 2+ , освобожденного из внутриклеточных хранилищ с помощью IP 3 . Долго длящаяся активация протеинкиназы С запускается рецептор-зависимыми фосфолипазами А 2 и D. Они действуют первично на фосфатидилхолин - основной мембранный фосфолипид. Фосфолипаза А 2 отделяет от него жирную кислоту во втором положении (обычно ненасыщенную) и лизофосфатидилхолин. Оба эти продукта активируют определенные изоформы протеинкиназы С. Рецептор-зависимая фосфолипаза D расщепляет фосфатидилхолин таким образом, что образуется фосфатидная кислота и холин. Фосфатидная кислота далее расщепляется до диацилглицерола, участвующего в долговременной стимуляции протеинкиназы С.

Рис. 2-7. Основные принципы активации протеинкиназы А, протеинкиназы G и протеинкиназы С.

Обозначения: R - рецептор, L - лиганд

цAMФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа А) и связанные с ней сигнальные пути

В отсутствии цАМФ, цАМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа А) состоят из четырех субъединиц: двух регуляторных и двух каталитических. У большинства типов клеток каталитическая субъединица одна и та же, а регуляторные субъединицы высокоспецифичны. Присутствие регуляторных субъединиц почти полностью подавляет ферментативную активность комплекса. Таким образом, активация ферментативной активности цАМФ-зависимой протеинкиназы должна вовлекать отделение регуляторных субъединиц от комплекса.

Активация происходит в присутствии микромолярных концентраций цАМФ. Каждая регуляторная субъединица связывает две его молекулы. Связывание цАМФ индуцирует конформационные изменения в регуляторных субъединицах и снижает аффинность их взаимодействия с каталитическими субъединицами. В результате этого регуляторные субъединицы отделяются от каталитических, и каталитические субъединицы становятся активированными. Активная каталитическая субъединица фосфорилирует белкимишени по определенным сериновым и треониновым остаткам.

Сравнение аминокислотных последовательностей цАМФ-зависимой и других классов протеинкиназ показывает, что, несмотря на сильные различия в их регуляторных свойствах, все эти ферменты высокогомологичны по первичной структуре срединной части. Эта часть содержит АТФ-связывающий домен и активный центр фермента, обеспечивающий перенос фосфата с АТФ на белок-акцептор. Участки киназ за пределами этой каталитической срединной части белка участвуют в регуляции киназной активности.

Определена также кристаллическая структура каталитической субъединицы цАМФ-зависимой протеинкиназы. Каталитическая средняя часть молекулы, имеющаяся у всех известных протеинкиназ, состоит из двух долей. Меньшая из них содержит необычный АТФ-связывающий участок, а большая доля содержит участок связывания пептида. Многие протеинкиназы содержат также регуляторный участок, известный как псевдосубстратный домен. По аминокислотной последовательности он напоминает фосфорилируемые участки субстратных белков. Псевдосубстратный домен, связываясь с активным центром протеинкиназы, ингибирует фосфорилирование истинных субстратов протеинкиназы. Активация киназы может включать фосфорилирование или нековалентную аллостерическую модификацию протеинкиназы для устранения ингибирующего действия псевдосубстратного домена.

Рис. 2-8. цAMФ-зависимая протеинкиназа А и мишени.

Когда адреналин связывается с соответствующим рецептором, активация α s -субъединицы стимулирует аденилатциклазу с увеличением уровня цАМФ. цАМФ активирует протеинкиназу А, которая путем фосфорилирования дает три основных эффекта. (1) Протеинкиназа А активирует киназу фосфорилазы гликогена, которая фосфорилирует и активирует фосфорилазу гликогена. (2) Протеинкиназа А инактивирует гликогенсинтазу и таким образом уменьшает образование гликогена. (3) Протеинкиназа А активирует ингибитор фосфопротеин-фосфатазы-1 и тем самым ингибирует фосфатазу. Эффект в целом заключается в координации изменений уровня глюкозы.

Обозначения: УДФ-глюкоза - уридиндифосфатглюкоза

Гормональная регуляция активности аденилатциклазы

На рисунке 2-9 А представлен принципиальный механизм индуцированной гормонами стимуляции и ингибирования аденилатциклазы. Взаимодействие лиганда с рецептором, связанным с α-субъединицей типа α s (стимулирующая), вызывает активацию аденилатциклазы, тогда как взаимодействие лиганда с рецептором), связанным с α-субъединицей типа α i (ингибирующая), вызывает ингибирование фермента. G βγ -субъединица и в стимулирующих, и в ингибирующих G-белках идентична. G α -субъединицы и рецепторы различны. Лиганд-стимулирован-ное образование активных G α ГТФ комплексов происходит с помощью одинаковых механизмов в обоих G αs ,- и G αi -протеинах. Однако G αs ГТФ и G αi ГТФ по-разному взаимодействуют с аденилатциклазой. Одна (G αs ГТФ) стимулирует, а другая G αi ГТФ) ингибирует ее каталитическую активность.

На рисунке 2-9 Б представлен механизм индуцированной определенными гормонами активации и ингибирования аденилатциклазы. β 1 -, β 2 - и D 1 -рецепторы взаимодействуют с субъединицами, которые активируют аденилатциклазу и повышают уровень цАМФ. α 2 -и D 2 -рецепторы взаимодействуют с G αi субъединицами, которые ингибируют аденилатциклазу. (Что касается α 1 -рецептора, то он взаимодействует с G -субъединицей, которая активирует фосфолипазу С.) Рассмотрим один из примеров, представленных на рисунке. Адреналин связывается с β 1 -рецептором, что приводит к активации G αs -белка, который стимулирует аденилатциклазу. Это приводит к увеличению внутриклеточного уровня цАМФ, и, таким образом, усиливает активность ПКА. С другой стороны, норадреналин связывается с α 2 -рецептором, что приводит к активации G αi -белка, который ингибирует аденилатциклазу и тем самым снижает внутриклеточный уровень цАМФ, уменьшая активность ПКА.

Рис. 2-9. Индуцированная лигандами (гормонами) активация и ингибирование аденилатциклазы.

А - принципиальный механизм. Б - механизм применительно к конкретным гормонам

Протеинкиназа С и связанные с ней сигнальные пути

Рецептор α 1 взаимодействует с G αq -субъединицей G-белка, которая активирует фосфолипазу С. Фосфолипаза С расщепляет фосфатидилинози- тол-4,5-дифосфат на IP 3 и DAG. IP 3 , связываясь со специфичными лиганд-зависимыми Са 2+ -каналами эндоплазматического ретикулума, высвобождает из него Са 2+ , т.е. повышает концентрацию Са 2+ в цитозоле. DAG вызывает активацию протеинкиназы С. В нестимулированной клетке этот фермент находится в цитозоле в неактивной

форме. Если цитозольный уровень Са 2+ повышается, происходит взаимодействие Са 2+ с протеинкиназой С, что приводит к связыванию протеинкиназы С с внутренней поверхностью клеточной мембраны. В таком положении фермент активируется диацилглицеролом, образующимся при гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-дифосфа- та. Мембранный фосфатидилсерин также может быть активатором протеинкиназы С, если фермент находится в мембране.

В таблице 2-3 приведены изоформы протеинкиназы С млекопитающих и свойства этих изоформ.

Таблица 2-3. Свойства изоформ протеинкиназы С млекопитающих

ДАГ - диацилглицерол; ФС - фосфатидилсерин; ФФА - цис-ненасыщенные жирные кислоты; ЛФХ - лизофосфатидилхолин.

Рис. 2-10. Сигнальные пути диацилглицерол / инозитол-1,4,5-трифосфат

Фосфолипазы и связанные с ними сигнальные пути на примере арахидоновой кислоты

Некоторые агонисты посредством G-белков активируют фосфолипазу А 2 , которая действует на мембранные фосфолипиды. Продукты их реакций могут активировать протеинкиназу С. В частности, фосфолипаза A 2 отделяет от фосфолипидов находящуюся во втором положении жирную кислоту. Вследствие того, что некоторые фосфолипиды содержат в этом положении арахидоновую кислоту, вызванное фосфолипазой A 2 , расщепление этих фосфолипидов освобождает значительное ее количество.

Вышеописанный сигнальный путь арахидоновой кислоты, связанный с фосфолипазой А 2 , называют прямым. Непрямой путь активации арахидоновой кислоты связан с фосфолипазой С β .

Арахидоновая кислота сама по себе является эффекторной молекулой, а кроме того, служит предшественником для внутриклеточного синтеза простагландинов, простациклинов, тромбоксанов и лейкотриенов - важных классов регуляторных молекул. Арахидоновая кислота также образуется из продуктов расщепления диацил-глицеролов.

Простагландины, простациклины и тромбоксаны синтезируются из арахидоновой кислоты циклооксигеназно-зависимым путем, а лейкотриены - липоксигеназно-зависимым путем. Один из противовоспалительных эффектов глюкокортикоидов заключается как раз в ингибировании фосфолипазы A 2 , которая освобождает арахидоновую кислоту из фосфолипидов. Ацетилсалициловая кислота (аспирин  ) и другие нестероидные противовоспалительные средства ингибируют окисление арахидоновой кислоты циклооксигеназой.

Рис. 2-11. Сигнальные пути арахидоновой кислоты.

Обозначения: ПГ - простагландин, ЛГ - лейкотриен, ГПЭТЕ - гидропероксиэйкозатетраеноат, ГЭТЕ - гидроксиэйкозатетраеноат, ЭПР - эндоплазматический ретикулум

Кальмодулин: строение и функции

Множество жизненно важных клеточных процессов, включая освобождение нейротрансмиттеров, секрецию гормонов и мышечное сокращение, регулируется цитозольным уровнем Са 2+ . Один из путей влияния этого иона на клеточные процессы заключается в его связывании с кальмодулином.

Кальмодулин - белок с молекулярным весом 16 700 (рис. 2-12 А). Он присутствует во всех клетках, иногда составляя до 1% их общего белкового содержимого. Кальмодулин связывает четыре иона кальция (рис. 2-12 Б и В), после чего этот комплекс регулирует активность различных внутриклеточных белков, многие из которых не относятся к протеинкиназам.

Комплекс Са 2+ c кальмодулином активирует также кальмодулин-зависимые протеинкиназы. Специфический кальмодулин-зависимые протеинкиназы фосфорилируют специфические эффекторные белки, например, регуляторные легкие цепи миозина, фосфорилазу и фактор элонгации II. Мультифункциональные кальмодулин-зависимые протеинкиназы фосфорилируют многочисленные белки ядра, цитоскелета или мембранные белки. Некоторые кальмодулинзависимые протеинкиназы, такие, как киназа

легкой миозиновой цепи и киназа фосфорилазы, действуют только на один клеточный субстрат, тогда как другие полифункциональны и фосфорилируют более чем один субстратный белок.

Кальмодулин-зависимая протеинкиназа II относится к мажорным белкам нервной системы. В некоторых областях головного мозга на нее приходится до 2% общего белка. Эта киназа участвует в механизме, при котором увеличение концентрации Са 2+ в нервном окончании вызывает освобождение нейротрансмиттера по типу экзоцитоза. Ее главным субстратом служит белок под названием синапсин I, присутствующий в нервных окончаниях и связывающийся с наружной поверхностью синаптических везикул. Когда синапсин I связан с везикулами, он предотвращает экзоцитоз. Фосфорилирование синапсина I вызывает его отделение от везикул, позволяя им выбросить нейротрансмиттер в синаптическую щель путем экзоцитоза.

Киназа легких цепей миозина играет важную роль в регуляции сокращения гладких мышц. Повышение цитозольной концентрации Са 2+ в клетках гладких мышц активирует киназу легких цепей миозина. Фосфорилирование регуляторных легких цепей миозина приводит к длительному сокращению гладкомышечных клеток.

Рис. 2-12. Кальмодулин.

А - кальмодулин без кальция. Б - связывание кальция с кальмодулином и пептидной мишенью. В - схема связывания.

Обозначения: EF - Са 2+ -связывающие домены кальмодулина

Рецепторы с собственной ферметативной активностью (каталитические рецепторы)

Гормоны и факторы роста связываются с протеинами поверхности клетки, которые имеют ферментативную активность на цитоплазматической стороне мембраны. На рисунке 2-13 представлены пять классов каталитических рецепторов.

Один из характерных экземпляров трансмембранных рецепторов с гуанилатциклазной активностью, рецептор предсердного натрий-уретического пептида (ANP). Мембранный рецептор, с которым связывается ANP, не зависит от рассмотренных систем сигнальной трансдукции. Выше было описано действие внеклеточных агонистов, которые, связываясь с мембранными рецепторами, либо активируют аденилатциклазу через G s -белки, либо угнетают ее через G i . Мембранные рецепторы для ANP интересны тем, что сами рецепторы обладают гуанилатциклазной активностью, стимулирующейся связыванием ANP с рецептором.

ANP-рецепторы имеют внеклеточный ANP-свя- зывающий домен, единственную трансмембранную спираль и внутриклеточный гуанилатциклазный домен. Связывание ANP с рецептором повышает внутриклеточный уровень цГМФ, что стимулирует цГМФ-зависимую протеинкиназу. В противоположность цАМФ-зависимой протеинкиназе, имеющей регуляторную и каталитическую субъединицы, регуляторные и каталитические домены цГМФ-зависимой протеинкиназы находятся на одной полипептидной цепи. цГМФзависимая киназа затем фосфорилирует внутриклеточные белки, что приводит к различным клеточным ответам.

Рецепторы с серин-треонин-киназной активностью фосфорилируют белки только по остаткам серина и/или треонина.

Еще одно семейство мембранных рецепторов, не сопряженных с G-белками, состоит из белков с собственнойтирозин-протеинкиназнойактивностью. Рецепторами с собственной тирозин-протеинкиназной активностью служат белки с гликозилированным внеклеточным доменом, единственным

трансмембранным участком и внутриклеточным доменом с тирозин-протеинкиназной активностью. Связывание с ними агониста, например фактора роста нервов (NGF), стимулирует тирозин-протеинкиназную активность, что фосфорилирует специфичные белки-эффекторы по определенным тирозиновым остаткам. Большинство рецепторов для факторов роста димеризуются, когда с ними связывается NGF. Именно димеризация рецептора ведет к появлению у него тирозинпротеинкиназной активности. Активированные рецепторы часто фосфорилируют сами себя, что называется аутофосфорилированием.

К надсемейству пептидных рецепторов относят рецепторы инсулина. Это также тирозин-протеинкиназы. В подклассе рецепторов, относящихся к семейству инсулиновых рецепторов, нелигандный рецептор существует как дисульфид-связанный димер. Взаимодействие с инсулином приводит к конформационным изменениям обоих мономеров, что повышает связывание инсулина, активирует рецепторную тирозинкиназу и ведет к увеличению аутофосфорилирования рецептора.

Связывание гормона или фактора роста с его рецептором запускает разнообразные клеточные ответы, включая поступление в цитоплазму Са 2+ , увеличение Na + /H + обмена, стимуляцию захвата аминокислот и сахара, стимуляцию фосфолипазы С β и гидролиз фосфатидилинозитолдифосфата.

Рецепторы гормона роста, пролактина и эритропоэтина, также как рецепторы интерферона и многих цитокинов, непосредственно не служат протеинкиназами. Однако после активации эти рецепторы образуют сигнальные комплексы с внутриклеточными тирозин-протеинкиназами, которые и запускают их внутриклеточные эффекты. Именно потому они не являются истинными рецепторами с собственной тирозин-протеинкиназной активностью, а просто связываются с ними.

На основе структуры можно полагать, что трансмембранные тирозин-протеинфосфатазы также представляют собой рецепторы, а их с тирозин-протеинфосфатазная активность модулируется внеклеточными лигандами.

Рис. 2-13. Каталитические рецепторы.

А - рецептор гуанилциклазы, Б - рецептор с серин-треонин киназной активностью, В - рецептор с собственной тирозин-протеинкиназной активностью, Г - рецепторы, ассоциированные с тирозин-протеинкиназной активностью

Рецептор-связанные тирозинпротеинкиназы на примере рецепторов интерферона

Рецепторы интерферона непосредственно не являются протеинкиназами. После активации эти рецепторы образуют сигнальные комплексы с внутриклеточными тирозин-протеинкиназами, которые и запускают их внутриклеточные эффекты. То есть они не являются истинными рецепторами с собственной тирозин-протеинкиназной активностью, а просто связываются с ними таке рецепторы называются рецептор-связанными (рецептор-зависимыми) тирозин-протеинкиназами.

Механизмы, благодаря которому эти рецепторы оказывают действие, запускаются, когда гормон связывается с рецептором, что вызывает его димеризацию. Рецепторный димер связывает одну или несколько членов Janus -семейства тирозин-протеинкиназ (JAK). JAK затем перекрестно

фосфорилируют друг друга, а также рецептор. Члены семейства преобразователей сигнала и активаторов транскрипции (STAT) связывают фосфорилированные домены на комплексе рецептора и JAK. STAT-белки фосфорилируются JAK-киназами и затем отсоединяются от сигнального комплекса. В конечном итоге фосфорилированные STAT-белки образуют димеры, которые двигаются к ядру, чтобы активировать транскрипцию определенных генов.

Специфичность рецептора для каждого гормона отчасти зависит от специфики членов семейства JAK или STAT, объединяющихся для образования сигнального комплекса. В некоторых случаях сигнальный комплекс также активирует MAP-(митоген-активирующий протеин)-киназный каскад с помощью адапторных белков, используемых рецепторными тирозинкиназами. Некоторые из ответов рецепторных тирозинкиназных лигандов также вовлекают JAK и STAT пути.

Рис. 2-14. Пример каталитических рецепторов, ассоциированных с тирозин-протеинкиназной активностью. Рецептор, активируемый α -интерфероном (А) и γ -интерфероном (Б)

Ras-подобные мономерные G-белки и опосредованные ими пути трансдукции

Лиганд, например фактор роста, связывается с рецептором, обладающим собственной тирозинпротеинкиназной активностью, что приводит к увеличению транскрипции в 10-ступенчатом процессе. Ras-подобные мономерные ГТФ-связывающие белки участвуют в пути сигнальной трансдукции на этапе передачи сигнала от рецепторов с собственной тирозин-протеинкиназной активностью (например, рецепторов фактора роста) на внутриклеточные эффекторы. Активация и инактивация мономерных ГТФ-связывающих белков требуют дополнительных регуляторных белков. Мономерные G-белки активируются гуанин-нуклеотид-освобождающими белками (GNRP), а инактивируются ГТФаза-активирующими белками (GAP).

Мономерные ГТФ-связывающие белки семейства Ras служат посредниками связывания митогенных лигандов и их тирозин-протеинкиназных рецепторов, что запускает внутриклеточные процессы, ведущие к пролиферации клеток. Когда Ras-белки неактивны, клетки не реагируют на факторы роста, действующие через тирозинкиназные рецепторы.

Aктивация Ras запускает путь сигнальной трансдукции, приводящий в конечном итоге к транскрипции определенных генов, способствующих клеточному росту. Каскад MAP-киназы (МАРК) вовлекается в ответы при активации Ras. Протеинкиназа С также активирует каскад MAP- киназы. Таким образом, каскад MAP-киназы оказывается важной точкой конвергенции для разнообразных эффектов, вызывающих клеточную пролиферацию. Более того, здесь наблюдается перекрест между протеинкиназой С и тирозинкиназами. Например γ-изоформа фосфолипазы С активируется путем связывания с активированным Ras-белком. Эта активация передается на протеинкиназу С в процессе стимуляции фосфолипидного гидролиза.

На рисунке 2-15 представлен механизм, включающий 10 ступеней.

1. Связывание лиганда приводит к димеризации рецептора.

2.Активированнаятирозин-протеинкиназа (RTK) фосфорилирует себя.

3.GRB 2 (growth factor receptor-bound protein-2), SH 2 -содержащий протеин, узнает фосфотирозиновые остатки на активированном рецепторе.

4.Связывание GRB 2 включает SOS (son of sevenless) обменный протеин гуаниннуклеотида.

5.SOS активирует Ras, формируя на Ras ГТФ вместо ГДФ.

6.Активный комплекс Ras-ГТФ активирует другие протеины физическим включением их в плазматическую мембрану. Активный комплекс Ras-ГТФ взаимодействует с N-терминальной частью серин-треонин киназы Raf-1 (известной как митоген-активирующий протеин, MAP) первой в серии последовательности активированных протеинкиназ, которые передают активационный сигнал в ядро клетки.

7.Raf-1 фосфорилирует и активирует протеинкиназу, названную MEK, которая известна как киназа МАP-киназы (МАРКК). MEK - это мультифункциональная протеинкиназа, фосфорилирующая субстраты остатков тирозина и серина / треонина.

8.MEK фосфорилирует МАP-киназу (МАРК), которая также вызывается внеклеточным сигналом - регуляторной киназой (ERK 1 , ERK 2). Активация МАРК требует двойного фосфорилирования на соседних остатках серина и тирозина.

9.МАРК служит важнейшей эффекторной молекулой в Ras-зависимой сигнальной трансдукции, поскольку она фосфорилирует много клеточных протеинов после митогенной стимуляции.

10.Активированная МАРК переносится в ядро, где она фосфорилирует фактор транскрипции. В целом, активированный Ras активирует МАР

путем связывания с ней. Результатом этого каскада являются фосфорилирование и активация МАР-киназы, которая, в свою очередь, фосфорилирует факторы транскрипции, белковые субстраты и другие протеинкиназы, важные для деления и других ответов клеток. Активация Ras зависит от адаптерных белков, связывающихся с фосфотирозиновыми доменами на активированных факторами роста рецепторах. Эти адаптерные белки присоединяются и активируют GNRF (гуанин-нуклеотидобменный протеин), который активирует Ras.

Рис. 2-15. Регуляция транскрипции Ras-подобными мономерными G-белками, запускаемая с рецептора с собственной тирозин-протеинкиназной активностью

Регуляция транскрипции белком, взаимодействующим с цАМФзависимым элементом ДНК (CREB)

CREB -широко распространенный транскрипционный фактор - в норме связан с участком ДНК, названным CRE (сАМР response element). В отсутствии стимуляции CREB дефосфорилирован и не влияет на транскрипцию. Многочисленные пути сигнальной трансдукции посредством активации киназ (таких, как ПКА, Са 2+ /кальмо- дулин-киназа IV, МАР-киназа) приводят к фосфорилированию CREB. Фосфорилированный CREB связывается CBP (CREB-binding protein - CREB-связывающим протеином), который имеет домен, стимулирующий транскрипцию. Параллельно фосфорилирование активирует РР1

(фосфопротеинфосфатазу 1), которая дефосфорилирует CREB, что приводит к остановке транскрипции.

Показано, что активация CREB-опосредованно- го механизма важна для реализации таких высших когнитивных функций, как обучение и память.

На рисунке 2-15 показано также строение цАМФзависимой ПКА, которая в отсутствии цАМФ состоит из четырех субъединиц: двух регуляторных и двух каталитических. Присутствие регуляторных субъединиц подавляет ферментативную активность комплекса. Связывание цАМФ индуцирует конформационные изменения в регуляторных субъединицах, в результате чего регуляторные субъединицы отделяются от каталитических. Каталитические ПКА попадают в ядро клетки и запускают изложенный выше процесс.

Рис. 2-16. Регуляция генной транскрипции с помощью CREB (сАМР response element binding protein) через увеличение уровня циклического аденозинмонофосфата