СТАТЬИ статья шестая Обзор литературы по теме: «панкреатический гормон амилин».
(Обзор литературы, С.В. Герман)
Каждые 5 — 6 лет в мире открывается новый биологически активный пептид. Нередко такие открытия существенно меняют наши представления о процессах, происходящих в организме. К числу подобных субстанций относится и амилин.Амилин — пептидный гормон, вырабатываемый В-клетками панкреатических островков. Отсюда его другое название — островковый панкреатический полипептид. Впервые его изолировали в 1986 г. Р. Westermark и соавт. из внеклеточных островковых амилоидных отложений у больных инсулинонезависимым сахарным диабетом (диабетом II типа) и из инсулиномы человека. С этим связаны основное название и другие синонимы гормона — пептид, ассоциированный с сахарным диабетом, инсулиномный полипептид.
Отложения амилоида в поджелудочной железе впервые описали в 1901 г. Е.L. Opie и (независимо) А. Weichselbaum и Е. Stangl. Природа этих агрегатов, их состав и значение долго оставались загадкой. Лишь спустя более 80 лет, когда удалось добиться деполимеризации панкреатического амилоида, оказавшегося чрезвычайно резистентным к протеазам, был идентифицирован его ключевой элемент — пептид, названный амилином.
Амилин хранится в тех же секреторных гранулах В-клеток, что и инсулин, вместе с которым он секретируется в ответ на общие стимулы. В отличие от инсулина амилин обнаружен, помимо поджелудочной железы, и в других органах (существенно в меньшем количестве) — в легких, трахее, задних корешковых ганглиях, центральной нервной системе, пищеварительном канале (от желудка до прямой кишки).
РНК амилина присутствует в желудке, подвздошной кишке, легких, задних корешковых ганглиях. Распространены в организме и рецепторы к амилину. Они определены в центральной нервной системе и почках. Амилин проходит через гематоэнцефалический барьер.
Структуру амилина установили в 1987 г. G. Cooper и соавт. Он представляет собой 37-аминокислотный пептид, образующийся из пре-про-амилина (предшественник человеческого амилина содержит 89 аминокислот). Молекуляр11ая масса амилина человека — 3850 Д.
Амилин широко распространен в природе. Он присутствует в нормальных В-клетках панкреатических островков различных видов животных, видоспецифичен. Способностью образовывать фибриллярные структуры, характерные для амилоида, обладает амилин лишь некоторых видов — человека, кошек, енотов, нечеловекообразных обезьян. Она связана с последовательностью аминокислот в позициях 20 — 29.
Установлено структурное сходство амилина и кальцитонин ген-родственных пептидов (КГРП), с КГРП-1 — на 43%, с КГРП-2 — на 49%, меньшее — с кальцитонином (КТ), недавно открытым адреномедуллином (АМ), релаксинами и небольшое — с В-цепью инсулина. Уже известно и функциональное сходство КТ, КГРП. амилина и АМ, в связи с чем все они отнесены к пептидному семейству кальцитонина. Одни эффекты реализуются через специфические для каждого пептида рецепторы, в других случаях наблюдается перекрестная рецепторная активность.
Ген, кодирующий амилин, у человека расположен на коротком плече 12-й хромосомы. Она считается эволюционно гомологичной 11-й хромосоме, на которой локализованы гены КТ, КГРП. Возможно, это обусловливает структурное и функциональное сходство указанных пептидов.
Механизм развития локального панкреатического амилоидоза неясен. Он возникает у большинства больных сахарным диабетом II типа, у больных с инсулиномой и значительно реже у лиц пожилого и старческого возраста без этой патологии. Не исключено, что сахарный диабет у них просто еще не успевает развиться. При инсулинозависимом диабете островковый амилоидоз никогда не развивается. В крови здоровых людей амилин определяется в пикомолярных концентрациях. Секреция амилина, как и инсулина, стимулируется приемом пищи, введением глюкозы (оральным и внутривенным), глюкагона, аргинина. Подобно инсулину, высвобождение амилина тормозится голоданием, гипогликемией, экзогенным инсулином, соматостатином.
Содержание амилина в крови может повышаться при нарушенной толерантности к глюкозе, ожирением, сахарном диабете II типа, во время беременности при нормальной толерантности к глюкозе и особенно при диабете беременных. Оно снижено у больных сахарным диабетом 1 типа.
М. Stridsberg и соавт. обнаружили повышение уровня амилина в крови у 49 больных с опухолями поджелудочной железы, эндокринными и гормонально неактивными. Этот феномен наблюдался одинаково часто при инсулиноме, гастриноме, глюкагономе, ВИПоме. Иммуноцитохимически инсулинома была амилиноположительной у 3/4 больных, гормонально неактивная опухоль — у 1/3.
О возможности присутствия амилина в различных панкреатических опухолях, а не только в инсулиноме, сообщили также R. Eissele и соавт. Не исключено, что в будущем амилин плазмы крови может стать одним из дополнительных маркеров панкреатической опухоли, что поможет распознать ее на более ранних стадиях.
Содержание амилина в крови возрастает у больных с хронической почечной недостаточностью (ХПН) и снижается при гемодиализе. Это свидетельствует о его почечной элиминации.
Большинство исследователей полагает, что у людей имеется корреляция уровней амилина и инсулина в сыворотке крови. Молярное соотношение их составляет 1 — 10:, достигая, по данным некоторых авторов, и более высоких величин. По мнению одних исследователей, оно стабильно, по данным большинства других, варьирует в ходе стимуляции и торможения секреции панкреатических гормонов.
По-видимому, возможна диссоциация секреции амилина и инсулина. Изменения молярного соотношения этих панкреатических гормонов во время проведения глюкозотолерантного теста предполагают различную регуляцию их секреции в ответ на стимуляцию. S.Е. Kahn и соавт. показали невозможность стимуляции инсулиновой и в то же время возможность стимуляции амилиновой секреции перфузируемыми препаратами поджелудочной железы в условиях отсутствия кальция. Не исключено также и различие в клиренсе амилина и инсулина как одна из причин изменения амилино-инсулинового коэффициента в процессе стимуляции их высвобождения.
Роль амилина в организме до сих пор малопонятна. Так как он был впервые изолирован из панкреатических амилоидных отложений больных сахарным диабетом II типа, то возникло предположение об участии его в этиологии и патофизиологии этого заболевания. Основная масса исследований, касающихся амилина, посвящена изучению его влияния на гомеостаз глюкозы.
Во многих экспериментах наблюдалось воздействие амилина на метаболизм углеводов животных, как в скелетной мышце, так и в печени. Он тормозил синтез гликогена в скелетной мышце, базальный и стимулированный инсулином, ингибируя гликогенсинтазу, усиливал гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена, тормозил транспорт глюкозы. В печени амилин блокировал вызванное инсулином подавление выброса глюкозы. Обнаруженные эффекты свидетельствовали в пользу причастности амилина к развитию сахарного диабета II типа, прежде всего к развитию инсулиновой резистентности. Признаков влияния амилина на метаболизм в жировой ткани не выявлено.
Некоторые авторы наблюдали снижение секреции инсулина амилином и ответа инсулина на глюкозу и аргинин.
Исходя из обнаруженных поначалу свойств амилина, многие исследователи стали рассматривать его как неконкурентный антагонист инсулина. Однако результаты исследований не были бесспорными. Для осуществления указанных воздействий амилина в эксперименте требовалась его концентрация в десятки раз превышавшая физиологическую. К тому же не во всех случаях эти эффекты амилина воспроизводились.
Влияние нативного человеческого амилина у людей изучать крайне трудно. Из-за способности образовывать амилоидные фибриллы амилин человека не подходит для фармакологического использования. Поэтому имеются лишь единичные исследования с введением нативного человеческого амилина добровольцам. Оказалось, что человеческий амилин мало влиял на чувствительность к инсулину при проведении у здоровых людей гиперинсулинемического эугликемического теста. Аналогичные результаты получены и другой группой исследователей. Чтобы вызвать острый эффект амилина на ответ инсулина на глюкозу у добровольцев, требовалось введение его в дозах, в 45 — 90 раз превышавших его пиковый уровень в плазме после приема пищи.
Способность повышенных уровней амилина вызывать инсулиновую резистентность, тормозить секрецию инсулина изучалась у больных с ХПН, приводящей к гиперамилинемии, гиперинсулинемии. До гемодиализа у них отмечалось пятикратное увеличение концентрации амилина в плазме, более чем двукратное — уровня инсулина и двенадцатикратное — С-пептида. У больных была зарегистрирована очень высокая первая фаза инсулинового ответа на внутривенную нагрузку глюкозой. Признаков инсулиновой резистентности не выявлено. Следовательно, длительное повышение уровня циркулирующего амилина у больных с ХПН не сопровождается торможением инсулиновой секреции.
Отрицают возможность причинной роли амилина в развитии инсулиновой резистентности другие исследователи.
Позднее обнаружилось, что даже в малых дозах у животных амилин тормозит эвакуацию содержимого из желудка после приема пищи и транзит его по тонкой кишке. Это замедляет всасывание и поступление глюкозы кровоток. Амилин ингибирует также высвобождение глюкагона панкреатическими а-клетками после приема пищи, введения аргинина, что в свою очередь ведет к снижению гликемии.
Указанные эффекты пептида описаны и у людей в исследованиях с его агонистами и антагонистами. Они наблюдались при введении прамлинтида (синтетического аналога амилина человека, идентичного по биоактивности, но не обладающего способностью к самоагрегации и преципитации) в дозах, создающих уровни его в крови, близкие к уровням амилина после еды.
Получены положительные результаты первых клинических испытаний прамлинтида при лечении больных сахарным диабетом 1 типа и II, нуждающихся в инсулинотерапии. Сочетанная заместительная терапия значительно снижала концентрацию глюкозы в крови после еды, снижала суточный уровень гликемии и уменьшала ее колебания. У больных сахарным диабетом II типа после приема пищи В.G. Thompson и соавт. наблюдали снижение концентрации глюкозы и глюконеогенного субстрата лактата даже на фоне уменьшения секреции инсулина фармакологическими дозами прамлинтида.
Воздействие прамлинтида на содержание глюкозы в сыворотке крови у больных с диабетом 1 типа, по данным В. Nyholm и соавт., зависит от исходного. Введение его в период эугликемии не оказывало влияния. При инфузии прамлинтида в течение гипогликемии, индуцированной инсулином, повышалась концентрация в плазме контринсулярных гормонов — кортизола, соматотропина, а также увеличивалось высвобождение из мышц лактата, что сопровождалось устранением гипогликемии. Этот эффект препарата может быть полезен при часто наблюдающейся гипогликемии у больных диабетом на фоне инсулинотерапии.
В настоящее время амилин рассматривают как третий островковый панкреатический гормон (наряду с инсулином и глюкагоном), участвующий в поддержании гомеостаза глюкозы. Эугликемия у здоровых лиц поддерживается регуляцией притока глюкозы в циркуляцию и оттока ее. Поступление глюкозы в кровеносное русло зависит, отчасти, и от амилина, который участвует в регуляции опорожнения желудка и секреции глюкагона после еды. Глюкагон и инсулин контролируют скорость продукции глюкозы печенью. Выход глюкозы из циркуляции зависит от инсулина, который регулирует ее утилизацию в мышцах и печени, а также тормозит секрецию глюкагона. Однако характер влияния амилина на отдельные звенья метаболизма углеводов у человека в различных ситуациях (при гипо- , гипер- и эугликемии, натощак и после приема пищи, при физической нагрузке и пр.) выяснен не до конца, а механизмы его действия не установлены.
Остается спорным взаимовлияние панкреатических гормонов, контролирующих обмен углеводов. Как все пептиды, амилин многофункционален. В эксперименте получены данные о влиянии амилина на память. После введения пептида мышам в кровь или в мозговые желудочки нарушалось сохранение памяти. Эффект амилина зависел от дозы. Не исключено, что ненормальный уровень амилина в комплексе с другими факторами играет роль в развитии амнезии у больных диабетом.
Доказано мощное кальцийснижающее действие амилина у человека и животных. Обнаружено прямое влияние его на захват кальция костной тканью. Он также тормозит резорбцию кости прямым действием на подвижность остеокластов и стимулирует пролиферацию остеобластов. По гипокальциемической активности амилин превосходит КГРП и уступает только КТ. Причем эффект человеческого амилина в эксперименте более продолжителен, чем КТ.
Члены кальцитонинового семейства пептидов заметно снижают артериальное давление у людей и животных. Имеются данные как о сосудорасширяющем и гипотензивном эффектах амилина, так и о дозозависимом. Малые его дозы оказывают умеренное гипертензивное действие, фармакологические — гипотензивное. По данным J.М. Haynes и соавт. прессорный эффект амилина осуществляется воздействием его на специфические рецепторы, гипотензивный — реализуется через неселективные КГРП-рецепторы, имеющие меньшую аффинность к амилину.
Прессорный эффект амилина in vivo сопровождается повышением активности ренина плазмы. Это согласуется с сообщениями о повышении активности ренина плазмы у добровольцев и крыс после периферического или центрального (крысам) введения амилина. Так как прессорный ответ на амилин уменьшался антагонистами пептида, ганглиоблокаторами и ингибиторам ангиотензинпревращающего фермента, а присутствие в мозге высокочувствительных амилиновых рецепторов и способность амилина проходить через гематоэнцефалический барьер доказаны, авторы предположили, что пептид действует не только периферически, но и через центральную нервную систему. Стимуляция центральных амилиновых рецепторов, по их мнению, повышает артериальное давление путем активации ренин-ангиотензиновой системы.
В эксперименте наблюдалось трофическое действие амилина на эпителиальные клетки проксимальных почечных канальцев. Его способность стимулировать клеточное деление в культуре клеток была сопоставима с эффектом эпидермального фактора роста. Авторы высказали гипотезу, что амилин может быть одним из циркулирующих ренотрофических факторов. Они предполагают также возможность его синтеза в почечных канальцах и способность аутокринным путем стимулировать пролиферацию и дифференциацию канальцевых эпителиальных клеток при развитии почек и их повреждении.
Амилин стимулирует реабсорбцию воды и натрия в проксимальных почечных канальцах. В сочетании со способностью повышать активность ренина плазмы это предполагает его роль в гомеостазе натрия. Возможно; что стимуляция амилином реабсорбции натрия в проксимальных канальцах снижает доставку натрия дистальнее, к плотному пятну. В свою очередь это может стимулировать высвобождение ренина юкстагломерулярным аппаратом. В случаях хронического повышения активности ренина в плазме крови амилином усугубляется задержка натрия и воды, что способствует развитию артериальной гипертензии.
Известно, что при хронической гиперинсулинемии (как теперь установлено, и при гиперамилинемии) часто развивается артериальная гипертензия. Для инсулиномы этот симптом нетипичен. Пока имеется единственное описание больного с панкреатической опухолью, продуцирующей амилин. У больного наблюдалась артериальная гипертензия. По-видимому, амилин скорее, чем инсулин, ответственен за гипертензию, сопровождающую состояния гиперинсулинемии гиперамилинемии.
Исходя из косекреции амилина и инсулина, сочетания гиперинсулинемии с гиперамилинемией и возможного умеренного прессорного действия амилина нельзя исключить его участия в патогенезе так называемого метаболического синдрома.
Амилин у животных обладает аноректическими свойствами, выявляющимися как при центральном, так и при периферическом его введении. Эффективны даже малые дозы пептида, не сказывающиеся на эвакуации желудочного содержимого и сходные с аноректическими дозами холецистокинина (ХЦК), общепризнанного агента сытости. Это свидетельствует о возможном физиологическом значении амилина в регуляции пищевого поведения.
Аноректические сигналы ХЦК передаются к мозгу по волокнам блуждающего нерва. Аноректическое действие периферически введенного амилина, напротив, не зависит от n. vagus, так как оно сохраняется после субдиафрагмальной ваготомии. Не исключено, что оно частично может быть связано с афферентными волокнами чревного нерва либо с вторичным высвобождением периферического гуморального фактора, действующего на периферии независимо от вагуса, либо влияющего непосредственно на центральную нервную систему. Это обстоятельство следует особенно принимать во внимание, поскольку низкие дозы центрально введенного пептида также влияют на пищевое поведение.
Присутствие амилина в желудочно-кишечном тракте указывает на вероятность влияния пептида на его функции. Как упоминалось, недавно установлено влияние амилина на двигательную функцию желудка и кишки. Расстройства гастроинтестинальной моторики при сахарном диабете давно известны. Встречается дисфункция желудка, кишки, обусловленная автономной нейропатией. Это гастропарез, кишечная псевдообструкция, но возможна и диабетическая энтеропатия, сопровождающаяся диареей.
У больных диабетом 1 типа без признаков нейропатии нередко наблюдается выраженное ускорение эвакуации желудочного содержимого. С другой стороны, известно, что сама по себе гипогликемия заметно ускоряет эвакуацию содержимого из желудка.
Переваривание углеводов и всасывание глюкозы в организме происходит очень быстро. Эффективен один пассаж пищи от желудка до кишки. Поэтому скорость опорожнения желудка и транспорта по кишке является важным фактором повышения уровня гликемии после еды. Долгое время механизм ускорения эвакуации желудочного содержимого при сахарном диабете 1 типа был неясен.
При использовании различных методов оценки эвакуаторной функции желудка обнаружено, что и периферическое, и церебровентрикулярное введение амилина крысам и собакам вызывало мощное дозозависимое замедление опорожнения желудка. Этот феномен зарегистрирован у животных с экспериментально вызванным диабетом (дефицитом не только инсулина, но и амилина и с исходно ускоренной эвакуацией содержимого желудка) и без диабета. Опорожнение желудка тормозится околофизиологическими дозами пептида. Экспериментальные данные говорят о возможном участии амилина в физиологическом контроле эвакуаторной функции желудка.
Окончательно еще не выяснено ни место действия пептида, ни молекулярные его механизмы. Точками приложения амилина могли бы быть центральная или кишечная нервная система, или он мог бы воздействовать опосредованно через такие известные гормоны, как гастроингибирующий полипептид, мотилин, ХЦК, или непосредственно на гастроинтестинальную мышцу.
G. Clementi и соавт. изучали действие амилина на эвакуацию желудочного содержимого и кишечный транзит у крыс. Пептид вводили интрацеребровентрикулярно либо периферически. Предварительное введение домперидона снижало ингибиторный эффект периферически, но не центрально введенного пептида. Это подтверждает периферические механизмы действия амилина, но не отрицает возможность центрального действия, и6o домперидон не преодолевает гематоэнцефалический барьер.
Неостигмин полностью блокировал эффект внутрижелудочковой инъекции амилина и уменьшал торможение гастроинтестинальной моторики подкожным введением пептида. Этот факт демонстрирует вероятность реализации эффекта амилина и через центральные, и через периферические механизмы.
Установлено, что амилин действует на моторику желудка быстро — уже через 1 мин после его введения. Торможение эвакуации содержимого из желудка амилином оказалось активнее, чем октапептидом ХЦК, глюкагоноподобным пептпдом-1, панкреатическим полипептидом и глюкагоном.
В экспериментах на животных обнаружен выраженный противоязвенный эффект амилина. На модели спиртовой язвы индометациновой, повреждения желудка, вызванного перевязкой привратника, стимуляцией блуждающего нерва электрическим током, кислотной язвы по Окабе определялось мощное протективное действие пептида. После предварительного введения амилина уменьшалось повреждение слизистой оболочки желудка. Снижение язвенного индекса (суммарной площади повреждения слизистой оболочки желудка) варьировало от 47 (на модели перевязки привратника) до 88% (при кислотной язве). Амилин полностью предотвращал развитие геморрагий и эрозий слизистой оболочки желудка при стимуляции вагуса электрическим током.
В защите слизистой оболочки от повреждения эффективна была не только фармакологическая, но и парафизиологическая доза пептида. Помимо этого в опытах с кислотной язвой обнаружены выраженные лечебные свойства амилина. Введение амилина в течение 4 дней с момента максимального формирования язвы (с 5-го дня эксперимента) ускоряло ее рубцевание. Площадь повреждения слизистой оболочки у экспериментальных животных была ниже на 87%, чем у контрольных.
Итак, пептид не только активно защищает слизистую оболочку желудка от повреждения, но и способствует ускорению заживления развившихся дефектов. Так как мощное протективное действие амилина наблюдалось на различных экспериментальных моделях гастродуоденальной язвы несколькими группами исследователей, то его противоязвенный эффект у животных можно считать доказанным.
Клиницистам известна редкость сочетания язвенной болезни и сахарного диабета. Прежде этот факт объясняли дефицитом инсулина (активного стимулятора желудочной секреции) и, следовательно, уменьшением воздействия на гастродуоденальную слизистую оболочку агрессивных факторов. Однако абсолютный дефицит инсулина бывает лишь при сахарном диабете 1 типа и не присущ более распространенному диабету II типа (по крайней мере, в течение длительного времени). Этой форме диабета свойственна гиперамилинемия. Противоязвенными свойствами амилина, очевидно, и обусловлена относительная редкость развития язвенной болезни у лиц, страдающих сахарным диабетом II типа.
Имеются немногочисленные исследования возможных механизмов противоязвенного действия амилина. Пептид, введенный как периферически, так и центрально, дозозависимо тормозит базальную и стимулированную [кислую желудочную секрецию. На секрецию желудком пепсина он не влияет. Причем центрально введенный амилин более интенсивно подавляет кислую секрецию, стимулированную инсулином, тормозит ее и в условиях отсутствия соматостатина. Полученные результаты говорят о возможности участия амилина и в периферическом, и в центральном контроле кислой желудочной секреции и связи его гастропротективного действия с антисекреторным.
Не исключается влияние амилина на секрецию слизи, важного фактора защиты гастродуоденальной слизистой оболочки от повреждения, учитывая стимуляцию им секреции слизи трахеей. Можно предположить воздействие амилина на клеточную пролиферацию в слизистой оболочке желудка, ибо имеются данные о действии его на этот процесс в эпителии проксимальных почечных канальцев. Однако действие амилина на указанные факторы защиты слизистой оболочки желудка пока не изучалось.
F. Guidobono и соавт. на основании результатов собственных экспериментов пришли к заключению, что эндогенный оксид азота, вероятно, не причастен к протективному эффекту амилина, а простагландинзависимый механизм может быть вовлечен.
Амилин является активным стимулятором сокращения лимфатических микрососудов брыжейки. Он значительно увеличивает частоту и амплитуду их сокращений с максимумом эффекта при использовании физиологических концентраций пептида. Стимуляция амилином деятельности этой дренажной системы, тесно связанной с микроциркуляцией, может быть одним из механизмов, защищающих орган от повреждения.
Следовательно, экспериментально доказано воздействие амилина как на факторы агрессии (торможение кислой желудочной секреции, базальной и стимулированной), так и на факторы защиты (стимуляция лимфотока — ведущего звена в системе гуморального транспорта и гомеостаза). Возможно его влияние и на иные механизмы защиты слизистой оболочки желудка от повреждения.
Итак, относительно недавно открытый панкреатический гормон амилин обладает широким спектром биологической активности. Одни его эффекты обнаружены лишь в экспериментах на животных, другие доказаны и у человека. Роль амилина в норме и при патологии пока еще мало изучена. Несомненно, его участие в регуляции углеводного обмена и в метаболизме кальция. Дефицит и избыток амилина в связи с этим могут способствовать развитию ряда метаболических заболеваний. За рубежом проводятся клинические испытания синтетического аналога амилина, прамлинтида, в совместном с инсулином лечении сахарного диабета. Весьма вероятно протективное действие амилина на гастродуоденальную слизистую оболочку у человека. Необходимы дальнейшие исследования свойств этого гормона и выяснение его места в организме, что может открыть перспективы для возможного применения его агонистов и антагонистов в диагностике и лечении различной патологии.
