Revizuirea cercetării GHRelin, rezultate recente

Grelina este o proteină de reglare chimică a 28 de aminoacizi care este un ligand natural pentru receptorul secretagog al hormonului de creștere (GH). Acesta joacă un rol cheie în aportul și stocarea energiei, în dezvoltarea foametei/apetitului și în reglarea proceselor metabolice.

Doi hormoni pentru apetit

Centrele din hipotalamus, care sunt activate de neuropeptida Y (NPY), sunt responsabile de reglarea poftei de mâncare. Un hormon numit leptină și grelină joacă, de asemenea, un rol în reglarea acestei proteine. Receptorii de leptină sunt localizați în hipotalamus, acționând asupra căruia puteți reduce producția de NPY, creând astfel un sentiment de sațietate. Leptina crește consumul de energie și reduce depozitarea grăsimilor, a căror lipsă duce la obezitate.

Structura și sinteza grelinei

Efecte fiziologice

Rolul lui Grelin în obezitate

„Nu trăim să mâncăm,
dar mâncăm să trăim ”/ Socrate/

Zvonul cunoscut al lui Socrate sugerează că chiar și în zilele sale, mâncarea, pe lângă rolul alimentar de susținere a vieții, a apărut și într-o altă lumină, ca parte a unei concepții hedoniste despre viață. Nici în societatea modernă de astăzi nu diferă, deoarece mâncarea este asociată cu plăcerea, deci este ușor asociată cu o formă de comportament plină de satisfacții și cu o figură psihiatrică. Obezitatea este o boală populară astăzi, iar baza fiziologică și psihologică a grelinei este importantă, deoarece este singurul hormon stimulator al apetitului descris în prezent din periferie, care joacă un rol central în reglarea homeostaziei energetice a organismului. Grelina și receptorii săi sunt la fel de răspândiți în periferie ca și în sistemul nervos central, iar această prezență abundentă afectează multe funcții biologice. Trebuie remarcat faptul că, deși existența neuronilor grelinergici este încă dezbătută astăzi, există unele dovezi că grelina este sintetizată și în creier, în celulele neuronale ale hipotalamusului (inducerea adexametazonei crește producția de grelină în liniile celulare). Astfel, a meritat o atenție centrală din partea industriei farmaceutice ca o oportunitate de a vindeca tulburările alimentare.

Din ce în ce mai multe cercetări, devine din ce în ce mai clar că există o legătură între bolile metabolice, în special obezitatea, și tulburările psihiatrice, cum ar fi stresul, anxietatea și depresia. Obezitatea este cu 25% mai probabilă să apară în rândul persoanelor cu anxietate și schimbări de dispoziție. Multe alimente au proprietăți de dependență, mai ales zahăr, dovadă fiind asocierea comportamentului alimentar hedonic și a dependenței cu sistemul neurocirculator plină de satisfacții, deoarece în acest sistem de căi au fost descoperiți mai mulți receptori de grelină. Calea corticostriatal-hipotalamică mediază stimulul de a mânca mai mult decât este necesar, rezultând în activitate scăzută, un stil de viață pasiv și creșterea stocării grăsimilor cu un fenotip obez. Desigur, șansele obezității pot fi crescute de factori genetici pe lângă factorii de mediu.

Calea prin fibrele aferente a nervului vag este discutabilă, deoarece în 2006, cercetătorii au demonstrat că acesta furnizează semnale de grelină de la nucleii trunchiului cerebral către nucleul arcuatus al hipotalamusului. Exprimarea acestui receptor este mai mare în ARC, potențând astfel efectele sale neuroendocrine și de reglare a apetitului. Exprimarea sistemului nervos central al acestui receptor GHS-R1 și activitatea hormonilor în ARC duc la o agitație a sistemului nervos (mulți receptori, hipersensibilitate).

Nivelurile ridicate ale receptorului GHS-R1 al VHS (zona tagmentală ventrală) indică, de asemenea, existența unui sistem de recompensă condus de această zonă. Cercetătorii au emis ipoteza că secreția de dopamină de către neuroni își are originea în VTA. Mai multe studii pe rozătoare susțin rolul grelinei în alimentația indusă de recompensă. Atunci când grelina este consumată direct, dopamina „supraîncărcă” în VTA și NAcc (amigdala). Când a fost injectată în VTA prin microinjecție directă, grelina a dus la „ingestie” puternică, la creșterea încorporării grăsimilor, iar animalele au ingerat cantități mari de soluție de zaharină pe cont propriu (Figura 2).

Dependența de droguri și alcool are multe în comun cu constrângerea alimentară, deoarece consumul de alimente gustoase este legat de sistemul central de recompensă neuroadaptativ. Nivelurile receptorilor de dopamină d2 sunt corelate negativ cu nivelurile de IMC (indicele de masă corporală).

RMN, precum și PET au fost utilizate pentru a susține aceste afirmații. La persoanele obeze, li s-a arătat o funcție specială a creierului modificată ca urmare a consumului, spre deosebire de omologii lor umani fără grăsimi. În regiunile responsabile ale creierului, dependența alimentară a prezentat aceeași activitate ca și în prezența unui obicei activ de substanță activă (de exemplu: droguri, alcool).

Multe corelații nu au fost încă elucidate, dar este sigur că nivelurile inițiale de grelină sunt mai mari la consumatorii de plăcere decât la consumatorii normali. Acest lucru poate explica mai multe probleme. Există dovezi din ce în ce mai mari că stresul mărește nivelurile de grelină plasmatică (doar obezitatea mărește nivelul de grelină plasmatică), stimulând căutarea de alimente fine, datorită unui sistem de feedback între stres și aportul alimentar (Harriët Schellekens și colab., 2012).

Tulburări ale apetitului

Anorexia nervoasă (AN) și tulburări conexe

Dispepsia funcțională (FD) este o durere cronică sau recurentă a abdomenului superior cauzată nu de o anomalie organică specifică. Motilitatea și sensibilitatea gastro-intestinală sunt diferite de cele normale, care sunt adesea asociate cu anorexia și pierderea în greutate. Concentrațiile plasmatice de grelină acilată sunt legate de dimensiunea individuală a simptomelor pacientului cu FD. Subiecții care au fost diagnosticați cu FD din cauza anorexiei diagnosticate și au fost deficienți de grăsime (indicele de masă corporală, IMC

Cachexia asociată BPOC

Boala patologică obstructivă a căilor respiratorii (BPOC) este adesea asociată cu cașexia, un factor independent în BPOC. Numele de cașexie acoperă pierderea excesivă în greutate din cauza unei boli cronice. Tratamentul cu hormoni de creștere crește masa musculară, grelina are un efect antiinflamator. Infecția respiratorie cronică (inflamația căilor respiratorii cu neutrofile dominante) duce la cașexie în stadiul final. Împotriva celulelor epiteliale alveolare și bronșice, capacitatea sa de a fi toxică pentru celule de către neutrofilele funcționale determină degenerarea funcțională a plămânului. Acest lucru este însoțit de cheltuieli suplimentare de energie și pierderea în greutate. Tratamentul cu grelină reduce numărul de neutrofile din spută și volumul sputei timp de 3 săptămâni. Îmbunătățește cașexia și capacitatea funcțională la pacienții cu BPOC. La un tratament repetat, 7 pacienți au fost administrați intravenos timp de 3 săptămâni, rezultând o absorbție crescută a nutrienților, împreună cu greutatea corporală, masa corporală slabă, forța musculară respiratorie periferică și îmbunătățirea efectelor simpatice supraponderale (scăderea concentrațiilor plasmatice de noradrenalină). Într-un studiu controlat cu placebo, grelina a crescut pofta de mâncare și greutatea corporală, în timp ce performanța fizică îmbunătățită a fost aparent dependentă de doză.

Cașexie tumorală

Malnutriția în cancer poate provoca, de asemenea, cașexie. DeBoer și colab. (2007) au descris creșterea în greutate ca inversul pierderii de masă corporală slabă, care este o componentă critică a cașexiei.

Neary și colab. (2004) au căutat răspunsul dacă stimulează apetitul a 7 pacienți cu cancer anorexic sever. Pacienții tratați cu grelină au prezentat aport crescut de energie, consum de alimente și aport adecvat de carne.

21 de pacienți cu cancer avansat au primit 1) o doză mare 2) o doză mică și 3) un placebo timp de 4 zile înainte de prânz (Strasser și colab., 2008). Consumul de alimente și simptomele legate de alimentație nu au diferit, mai mulți pacienți preferând tratamentul cu grelină decât placebo. Contrar rezultatelor experimentului lui Nearry, consumul de alimente nu a crescut aici, așa că se așteaptă mai multe cercetări. Utilizarea grelinei la pacienții cu cancer este o preocupare, deoarece acest hormon crește concentrația factorilor de creștere (GH, IGF-1), declanșând astfel creșterea tumorii. Experții se așteaptă ca studiile clinice pe termen lung și pe scară largă să determine activarea grelinei pentru creșterea tumorii (Takashi Akamizu și Kenji Kangawa, 2012).

Studii de stabilitate cu analogi UAG

În timpul studiului, fragmente au fost scindate de grelină, în căutarea celui mai mic detaliu care are încă efect antidiabetic. În medicină, au dorit să folosească acești analogi în locul hormonului complet. Cercetarea a experimentat trei structuri chimice diferite pentru a afla care este cea mai stabilă din organismul viu.

Stabilitatea analogilor UAG a fost studiată in vitro în plasma umană și in vivo la șobolani și câini. Experimentele au fost efectuate deoarece analogii UAG au fost văzuți ca o oportunitate de a dezvolta o varietate de agenți terapeutici care ar putea fi utilizați într-o varietate de moduri în clinică. Cunoscând efectele sale fiziologice, acest hormon elimină hiperglicemia. Acest analog UAG ar putea fi utilizat pentru tratamentul terapeutic al diabetului de tip II.

Diabetul zaharat este acum o tulburare foarte frecventă a metabolismului glucidic, în varianta II boala nu este cauzată de deficit de insulină, ci de rezistența la insulină, care este de obicei cauzată de stilul de viață necorespunzător și de malnutriție. Rezultă că acest tip de diabet nu poate fi tratat cu hormon insulinic, pentru care utilizarea analogilor UAG ar fi o soluție deoarece au un efect antidiabetic. Cu toate acestea, pe lângă diabetul zaharat, această peptidă ar fi utilă în tratamentul altor tulburări metabolice. Analogii UAG sunt fragmente izolate din proteina plasmatică (GHRelin) care nu pot fi utilizate în medicină deoarece stabilitatea lor în plasmă este minimă, se degradează rapid datorită proteolizei, timpul de înjumătățire plasmatică este scăzut, iar clearance-ul renal al acestor substanțe este ridicat și rapid eliminat din plasmă. Mai mult, specificitatea proteinelor limitează și posibilitățile. Anterior, proteinele plasmatice erau folosite doar pentru întărirea sistemului imunitar prin utilizarea imunoglobulinelor.

Stabilitatea analogilor UAG a fost măsurată în timpul studiilor. Au fost folosiți trei analogi UAG AZP502, AZP531, AZP533 (fabricat de Bachem, Bubendorf Elveția). Structura chimică a analogilor este diferită. Analogul AZP502 este o moleculă complet liniară de 8 aminoacizi scindată din centrul moleculei UAG. O porțiune din AZP533- este ciclată, dar sunt prezente și fragmente liniare. Cu toate acestea, structura AZP531 este complet ciclizată.

Analizele au fost efectuate mai întâi pe plasma umană in vitro. Stabilitatea AZP502 a fost testată pentru prima dată, analogul degradându-se rapid în plasmă, 50% rămânând la 37 ° C timp de 5 minute. S-a descris că timpul total de descompunere este de 60 de minute. La douăzeci și cinci de ore după adăugare, nu s-au mai putut detecta proteine în probă. Peptida parțial ciclizată acetilată la capătul N-terminal al AZP533 a arătat un grad mult mai mare de stabilitate plasmatică decât AZP502 deoarece doar 40% a fost degradat în 1440 minute, astfel încât efectul proteolitic al endo- și exopeptidazelor nu a fost la fel de pronunțat ca în prima observare. În cele din urmă, AZP531, un analog ciclic în plasma umană, a fost testat in vitro, oferind rezultate stabile și nu a fost inițiată o degradare proteolitică într-o zi la 37 ° C (a fost asigurat un mediu optim). Incubația a durat 3 zile, dar nici proteoliza proteinei nu a avut loc.

Studiile au arătat că structura analogilor nu este încă suficient de stabilă pentru a putea fi utilizată eficient, cu timpii de înjumătățire a tuturor moleculelor testate. Stabilitatea in vivo este mult mai mică decât in vitro, datorită activității proteolitice a organismului viu. Degradarea proteinelor este cauzată de proteaze și peptidaze. Pentru a crește stabilitatea moleculelor, este necesară modificarea structurii chimice, care are mai multe posibilități, de exemplu: D-aminoacizi, atașarea pseudo-aminoacizilor la moleculă, introducerea ciclizării peptidelor.

Aceste peptide sunt testate in vivo și in vitro pentru a selecta cel mai stabil și cel mai puțin fragment aminoacid responsabil pentru efectul antidiabetic. Efectele acestor fragmente UAG proiectate asupra celulelor β din insulele pancreatice umane din Langerhaans sunt studiate.

Ca rezultat al studiilor analogice UAG, molecula AZP531 a prezentat o stabilitate mai mare decât AZP502 in vitro și in vivo, indiferent de condiții. Peptida AZP531 necesită în continuare diverse dezvoltări pentru a fi utilizate în medicină (Michel Julien și colab., 2012).

Concluzie

În general, rezultatele cercetărilor menționate mai sus ne clarifică potențialul terapeutic cu spectru larg al hormonului grelină. Realizarea de noi dezvoltări și cercetări și rezultatele rezultate pot reprezenta o oportunitate serioasă în viitor pentru tratamentul terapeutic al bolilor care sunt încă incurabile și încăpățânate astăzi. De asemenea, trebuie menționate pericolele terapiei hormonale, inclusiv efectul stimulator al acestui hormon asupra secreției de GH la pacienții cu cancer, care poate crește și tumora. Utilizarea sa ca medicament este încă problematică astăzi, deoarece stabilitatea moleculei in vivo atunci când este introdusă în organism, procesele sale proteolitice degradează proteina înainte de a-și putea exercita efectele benefice. Momentul acestui proces de degradare variază de la speciile de animale la speciile de animale. Structura chimică a analogilor UAG necesită modificări și investigații suplimentare. Trăsăturile caracteristice ale acestei peptide îl fac potrivit pentru participarea ca subiect la cercetarea clinică. Aceste caracteristici sunt 1) versatilitate și funcție unică 2) structură unică și modificare a acidului gras 3) efecte adverse scăzute. Cercetările suplimentare sunt atât provocatoare, cât și pline de satisfacții în viitor.

1. Harriët Schellekens, Beate C. Finger, Timothy G. Dinan, John F. Cryan (2012):
Semnalizarea cu grelină și obezitate: la interfața stresului, a dispoziției și a recompensei alimentare.
Farmacologie și terapie 135: 316-326.

2. Michel Julien, Richard G. Kay, Patric J.D. Delhanty, Soraya Allas, Riccarda Granata, Chris Barton, Scott Constable, Ezio Ghigo d Aart J. van der Lely, Thierry Abribat (2012):
Stabilitatea in vitro și in vivo și profilul farmacocinetic al analogilor de grelină neacilată (UAG).
European Journal of Pharmaceutical Sciences 47: 625-635.

3. Takashi Akamizu, Kenji Kangawa (2012):
Semnificația fiziologică și aplicațiile clinice potențiale ale grelinei.
Jurnalul European de Medicină Internă 23: 197–202.

4. Sandeep Kumar Botla, Amin Moghaddas Gholami, Mahdi Malekpour, Evgeny A. Moskalev, Mahdi Fallah, Pouria Jandaghi, Ali Aghajani, Irina S. Bondar, Ramesh Omranipour, Fatemeh Malekpour, Abbas Mohajeri, Öin Jahangiri Babi Bubnov, Hossein N D. Hoheisel, Yasser Riazalhosseini (2012):
Valorile diagnostice ale modelului de metilare a ADN GHSR în cancerul de sân.
Cancerul de sân Res Treat 135: 705-713.

5. Benjamin Levinson, Joseph Gertner (2012):
Studiu randomizat al eficacității și siguranței SUN11031 (grelină umană sintetică) în cașexia asociată cu boala pulmonară obstructivă cronică.
e-SPEN Journal 7: e171-e175.

GHRelin (postat de DFCJRF pe 9.12.2012 18:36:09)