Введение к работе
Актуальность
В настоящее время топические стероиды активно применяются при лечении
различных воспалительных и аллергических заболеваний кожи -
атопического, контактного аллергического дерматитов, псориаза и других
дерматозов. Использование гидрокортизона, первого препаратa в данной
группе, в дерматологической практике выявило недостаточную его
эффективность при тяжелых и хронических процессах (Шимановский Н.Л.,
2005; еt al., 2010). Поиск препаратов, имеющих более выраженный
противовоспалительный эффект привел к созданию галогенизированных
стероидов, вызывающих выраженные системные и местные побочные
эффекты (синдром Кушинга, снижение иммунитета и скорости заживления,
психозоподобные реакции и т.д.). Ранее считали, что
противовоспалительный, противоаллергический, десенсибилизирующий,
антитоксический и иммунодепрессивный эффекты стероидов реализуются
через один рецептор и поэтому неотделимы друг от друга et al.,
1998). Однако использование современных инновационных технологий
открывает новые возможности в этом направлении, в частности применение
нанотехнологий для разделения фармакологических эффектов
глюкокортикоидных препаратов et al., 2010). Заданное изменение
свойств лекарственных веществ с помощью нанотехнологического подхода
включает два основных способа (Шимановский Н.Л. и др., 2010). Первый
подход - синтез лекарственных соединений, имеющих наноразмеры на
основе полимерной модификации лекарственных веществ (конъюгация
молекулы лекарственного вещества и полимера) (Wang, Y.S., 2002). Второй -
включение лекарственного вещества в состав наноматериалов
представленных мицеллами, дендромерами, сферами (фуллерены) (Boas U. et
al., 2004). Одной из новых возможностей, связанной с получением
синтетических структур глюкокортикоидов наноразмеров (наностероидов),
является изучение молекулярных механизмов ранних, мембранотропных
эффектов глюкокортикоидов на клетки-мишени. За последние годы
появились серии публикаций, описывающих быстрые экстрагеномные
мембранотропные эффекты стероидов et al., 2008; et
al., 2008; 2009). К ним можно отнести инотропное и
вазоконстрикторное действие альдостерона, быстрые нейрональные эффекты
прогестерона, ранние эффекты витамина Д3 на уровень кальция и цАМФ в
клетках костной ткани. Получены также сведения об участии мембранных
рецепторов эстрогенов и гестагенов в регуляции активности
мембранносвязанных ферментов аденилатциклазы, протеинкиназы С, 5'-
нуклеотидазы в норме и при опухолевом росте et al., 2012). Ранее
было показано, что повысить тропность стероидных гормонов к
плазматическим мембранам и модифицировать их генотропную активность
можно с помощью комплексирования с полимерными материалами, в
частности с поливинилпирролидоном (Духанин А.С. и др., 2003). Комплекс
поливинилпирролидон–глюкокортикоид, не проникая в клетку, способен
через мембранные структуры усиливать эффекты (пермиссивное действие)
адреномиметиков (изадрина), и свободного глюкокортикоида на модели
тимоцитов крыс – повышать уровень цАМФ и цитостатическую активность
глюкокортикоидов. Создание комплексов, не проникающих в клетку, но
потенцирующих, например, эффекты адреномиметиков и антиаллергических
средств может позволить создать новые антиаллергические,
противовоспалительные средства с избирательным типом действия.
Цель исследования
Целью данной работы было определение фармако-биохимических
особенностей действия на фибробласты мономерных глюкортикоидов и наноразмерного кортизол-полимерного комплекса.
В качестве объекта исследования были выбраны фибробласты кожи – клетки-мишени фармакологического действия глюкокортикоидов, участвующие в воспалительных и аллергических реакциях при дерматозах.
Задачи исследования
-
Разработать экспериментальную модель для изучения геномных и негеномных эффектов глюкокортикоидов с использованием культуры клеток фибробластов.
-
Определить фармако-биохимических маркеры начальных этапов апоптоза фибробластов, индуцированного глюкокортикоидами.
-
Провести сравнительное исследование геномного и негеномного действия глюкокортикоидов на фибробласты с помощью наноразмерного кортизол-полимерного комплекса.
-
Провести исследование молекулярных механизмов влияния наноразмерного кортизол-полимерного комплекса на обмен вторичных мессенджеров в культуре фибробластов кожи.
Научная новизна
Впервые показано, что ранние этапы апоптоза фибробластов,
индуцированного глюкокортикоидами, включают изменение
внутриклеточного гомеостаза, которые определяются уменьшением pH цитоплазмы и увеличением внутриклеточной концентрации ионов кальция. Молекулярными мишенями действия глюкокортикоидов являются Na/H-обменник и Са-каналы плазматических мембран фибробластов. Впервые показано, что величина внутриклеточного рН может служить ранним дифференциальным маркером апоптотической и некротической форм гибели фибробластов. Впервые установлено, что в терапевтической области концентраций кортизол подавляет кальциевый ответ фибробластов на ангиотензин II (АII). В физиологическом диапазоне концентраций кортизол потенцирует действие АII, его эффект опосредован взаимодействием с мембранными рецепторами минералкортикоидов.
Практическая значимость
Предложен новый подход для изучения молекулярных механизмов ранних,
мембранотропных эффектов глюкокортикоидов на клетки-мишени,
основанный на использовании наноразмерных глюкокортикоидов.
Применение наноразмерного кортизол-полимерного комплекса позволяет
избирательно регулировать функциональную активность фибробластов на
уровне мембранной рецепторной системы, что открывает новые предпосылки
дальнейшей эволюции топических глюкокортикоидов, применяемых в
дерматологии, с помощью наноразмерного дизайна оригинальных
молекулярных комплексов - разделение терапевтического и побочных эффектов гормонотерапии.
Положения, выносимые на защиту
1. Ранние этапы апоптоза фибробластов, индуцированного
глюкокортикоидами, включают изменение внутриклеточного гомеостаза,
которые определяются уменьшением pH цитоплазмы и увеличением
внутриклеточной концентрации ионов кальция. Молекулярными мишенями
действия глюкокортикоидов являются Na/H-обменник и Са-каналы
плазматических мембран фибробластов.
2. Использование наноразмерного кортизол-полимерного комплекса
позволяет разделить геномные и негеномные механизмы регуляции
активности клетки-мишени.
3. Выявлены два типа экстрагеномного влияния глюкокортикоидов на
фибробласты: 1) потенцирующее действие ГК на эффект AII, реализуемое
через минералкортикоидные рецепторы; 2) антагонистический
мембранотропный глюкокортикоидов, выявляемый при использовании
фармакологических концентраций стероидов.
Внедрение результатов исследования
Результаты настоящего исследования используются в учебной работе кафедры молекулярной фармакологии и радиобиологии им. академика П.В.Сергеева ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздрава России.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены на 7-ой международной научно-
практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении
актуальных проблем медицины», май 2010 г., Астрахань; на совместной
научной конференции кафедры молекулярной фармакологии и
радиобиологии и НИЛ молекулярной фармакологии РНИМУ им Н.И.Пирогова.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 работы в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, 4-х глав собственных результатов, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 130 источников. Работа выполнена на 103 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 9 таблиц и 3 схемы.
