Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время 146,8 млн. жителей планеты (2,1%) страдают СД 2 типа. По прогнозам Международного института СД, к 2010 г. их число может составить более 200 млн. человек (3%). По данным ЭНЦ РАМН, в России 8 млн. человек (5% всего населения), страдают СД, из них 90% СД 2 типа (Шестакова М.В., 2001; Дедов И.И., 2003). Смертность больных СД 2 типа в 2,3 раза выше, чем смертность в общей популяции.
В научной медицинской литературе представлены многочисленные данные о различной эффективности и безопасности применения сахароснижающих лекарственных средств, относящихся к разным классификационным группам по химическому строению и механизму действия (Chen N., 1992; Brunmair B. 2004). Интересные данные о новых фармакологических эффектах, в том числе, побочных эффектах, получены в ходе экспериментальных и клинических исследований эффективности и безопасности сахароснижающих лекарственных средств из группы тиазолидиндионов (Artwohl M., 2005; ., 2007).
Поиск причин новых доказательных фактов о различной эффективности и безопасности применения тиазолидиндионов, полученных в клинике, возможен только на основе стандартного протокола экспериментального фармакологического исследования и новых методов молекулярного тестирования лекарственных средств данной фармакотерапевтической группы, в том числе, с помощью инновационных систем для высокопроизводительного скрининга новых молекул-мишеней в диабетологии, а также на основе новых методов биомоделирования в экспериментальной фармакологии.
Известно, что в основе развития СД 2 типа лежит несколько генетических дефектов, представленных в эксперименте на основе биомоделирования: дефект в гене инсулина, проявляющийся снижением чувствительности рецепторов к инсулину периферических тканей, нарушением внутриклеточной передачи сигнала на пострецепторном уровне, а также генетически обусловленная экспрессия адипоцитокинов и антител к рецепторам инсулина.
Сахароснижающие лекарственные средства из группы тиазолидиндионов рассматриваются как препараты, повышающие чувствительность к инсулину и улучшающие функцию -клеток поджелудочной железы. В механизме действия тиазолидиндионов рассматривается фармакологическая активация рецепторов PPAR, вызывающая экспрессию нескольких генов и приводящая к возникновению целой палитры молекулярных эффектов, которые лежат в основе как необходимых терапевтических эффектов этих препаратов, так и НПР. Сегодня отсутствует информация о влиянии этой группы сахароснижающих лекарственных средств на экспрессию и взаимодействие ключевых молекул патогенеза СД 2 типа, которые определяют эффективность и безопасность применения тиазолидиндионов.
В связи с этим исследование, направленное на изучение молекулярных паттернов биологических жидкостей и тканей при применении тиазолидиндионов в условиях СД 2 типа на основе биомоделирования, единой технологии регистрации и экспериментального скрининга новых молекул – мишеней для разработки инновационных лекарственных препаратов, представляется крайне перспективным.
Диссертационная работа выполнена в УРАМН "Научный центр биомедицинских технологий" и ГОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» и утверждена на заседании ученого Совета РостГМУ.
Цель работы: исследование молекулярных эффектов розиглитазона и пиоглитазона в эксперименте на основе биомоделирования СД 2 типа.
Задачи исследования:
1. Разработать модель аллоксанового СД 2 типа на основе аутбредной линии крыс Wistar и инбредной линии крыс AUG.
2. Провести исследование интегральных показателей жизнедеятельности, показателей шкалы изменений внешних признаков, шкалы изменения активности и гематологических параметров крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG с аллоксановой моделью СД 2 типа на фоне введения тиазолидиндионов.
3. Провести исследование гормонально-метаболической составляющей ФД - эффектов тиазолидиндионов в эксперименте.
4. Выполнить поиск фармакопротеомных профилей биологических жидкостей и тканей (кровь, моча, поджелудочная железа) крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG с аллоксановым СД 2 типа при введении розиглитазона и пиоглитазона.
5. Провести исследование ФК - параметров и разработку ФК/ФД - модели тиазолидиндионов на биомоделях СД 2 типа.
6. Разработать интегральные схемы межмолекулярных взаимодействий в биологических жидкостях и тканях на фоне введения тиазолидиндионов.
Научная новизна.
Впервые выполнено исследование гормонально - метаболической составляющей ФД - эффектов тиазолидиндионов на модели аллоксанового СД 2 типа у крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG.
Впервые в исследовании представлены сравнительный анализ особенностей ФК тиазолидиндионов и разработка ФК/ФД - модели для розиглитазона и пиоглитазона в условиях биомоделирования СД 2 типа.
В работе впервые выполнена сравнительная оценка молекулярных эффектов пиоглитазона и розиглитазона с помощью системы высокотехнологических биоаналитических методов исследования.
Впервые представлены схемы молекулярного механизма реализации ФД-эффектов тиазолидиндионов при СД 2 типа в условиях эксперимента, выделены новые молекулы для разработки перспективных сахароснижающих лекарственных средств (PXR, TLL2, CPB1, AMY2, ELA3B) и молекулы, отвечающие за развитие НПР данной группы лекарственных средств (UMOD, PXR, KNG1).
Впервые в работе выполнен анализ молекулярных причин возникновения НПР розиглитазона и пиоглитазона.
Практическая значимость.
1. Экспериментальное исследование доказало наличие молекулярных маркеров эффективности и безопасности применения тиазолидиндионов в условиях экспериментального СД 2 типа.
2. Результаты фармакопротеомного анализа тиазолидиндионов и сравнительной оценки их ФК являются доказательной основой для разработки новых лекарственных средств и проведения качественных клинических испытаний сахароснижающих лекарственных средств в области диабетологии.
3. Предложены биомодели аллоксанового СД 2 типа на основе аутбредной линии крыс Wistar и инбредной линии крыс AUG для проведения доклинического тестирования новых сахароснижающих лекарственных средств.
4. В работе представлены новая система эффективных биоаналитических методов и технологий для проведения высокопроизводительного скрининга новых молекул-мишеней при создании перспективных лекарственных препаратов в диабетологии, а также новые технологии оценки эффективности и безопасности сахароснижающих лекарственных средств, рекомендуемые к внедрению в экспериментальную фармакологию.
5. Создана база данных новых молекул-мишеней для разработки современных средств лечения СД 2 типа и база данных молекул, отвечающих за развитие НПР тиазолидиндионов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Динамика интегральных показателей жизнедеятельности, показателей шкалы изменений внешних признаков, шкалы изменения активности и гематологических параметров лабораторных крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG свидетельствует о высокой эффективности и безопасности розиглитазона по сравнению с пиоглитазоном.
2. Восстановление гормонально-метаболического профиля крови лабораторных крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG происходит наиболее выражено на фоне введения розиглитазона.
3. Сравнительная оценка ФК тиазолидиндионов в эксперименте свидетельствует о формировании физиологической ФК/ФД – модели при введении розиглитазона.
4. Динамика функциональных групп белков плазмы крови, мочи и поджелудочной железы у лабораторных крыс аутбредной линии Wistar и инбредной линии AUG на фоне введения пиоглитазона и розиглитазона отражает молекулярный механизм формирования различной эффективности и безопасности тиазолидиндионов.
5. Биоинформационный анализ спектра молекул белков плазмы крови, мочи и поджелудочной железы, обнаруженных в экспериментальном исследовании эффективности и безопасности тиазолидиндионов, позволяет выделить новые молекулярные мишени для разработки сахароснижающих лекарственных средств.
Внедрение результатов работы. Полученные результаты работы включены в материалы лекций и семинаров для студентов, интернов и ординаторов на кафедре фармакологии и клинической фармакологии РостГМУ. Новые методы оценки эффективности и безопасности тиазолидиндионов внедрены в практику выполнения работ по экспериментальной фармакологии на кафедре фармакологии и клинической фармакологии РостГМУ.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждены на конференции кафедры фармакологии и клинической фармакологии РостГМУ. Материалы диссертации были доложены на 4-м Международном симпозиуме «Компьютерные методы в токсикологии и фармакологии, включающие Интернет-ресурсы» (г. Москва, 2007 г.), научно-практической конференции «Рациональная фармакотерапия: теория и практика применения лекарств» (г. Хабаровск, 2007 г.), III съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (г. Санкт-Петербург, 2007 г.), XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (г. Москва, 2008 г.).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 195 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, главы собственных исследований, обсуждения, заключения, практических рекомендаций, выводов и списка литературы, включающего 110 источников (из них отечественных - 9 источников, иностранных - 101 источник). Работа иллюстрирована 32 таблицами и 20 рисунками.
