English
Obezita, která se stala v současné době celosvětovou hrozbou nejen ve vyspělých, ale i rozvojových zemích, je spojována se zvýšeným nebezpečím zdravotních komplikací. Zvyšuje výskyt diabetu 2. typu (cukrovky spojené se sníženou citlivostí na inzulin), vysokého krevního tlaku, úmrtnosti na choroby kardiovaskulárního systému (dohromady nazývanými metabolický syndrom) a také množství nádorových onemocnění a dalších chorob. V současné době je nejrozšířenější metabolickou nemocí na světě s trvale vzestupným trendem výskytu.
Obr. 1 – Lipidovaný analog peptidu uvolňujícího prolaktin – palm-PrRP
Podle údajů Světové zdravotnické organizace bylo v r. 2014 na světě 1,9 miliardy lidí nad 18 let věku s nadváhou a z toho 600 milionů lidí (13 % světové populace) obézních. Navíc přibývá obézních dětí a mladistvých. V České republice je přibližně 23 % populace obézní a více než polovina populace trpí nadváhou. Při vzniku obezity se uplatňují vlivy genetické (obezita je podmíněna geneticky ze 40–50 %) a vlivy prostředí, které jsou v posledních desetiletích velmi významné a můžeme je charakterizovat nadbytečným příjmem energeticky bohaté stravy spojené se zmenšující se tělesnou aktivitou v důsledku sedavého způsobu života.
Regulace příjmu potravy a výdeje energie je složitý proces, a je tudíž velmi obtížné nalézt látku, která by způsobila cílené omezení příjmu potravy a navození sytosti nebo zvýšení výdeje energie bez vedlejších účinků. Dá se říci, že obezita je metabolický problém, pro který zatím neexistuje účinná léčba. Léky na snížení hmotnosti navíc musejí být podávány dlouhodobě. Jediným medikamentem dostupným v ČR bez lékařského předpisu je Orlistat, inhibitor střevní lipázy, který snižuje vstřebávání tuků z tenkého střeva. Má však vedlejší účinky jako např. průjmy. Z trhu byl stažen Sibutramin, inhibitor zpětného vychytávání serotoninu a noradrenalinu, který navozuje pocit sytosti, při jehož užívání bylo zjištěno zvýšené riziko výskytu srdečních chorob. A také Rimonaband, inhibitor endokanabinoidního receptoru, který jako vedlejší účinek vyvolával deprese. Na trhu v USA jsou nově dostupné tři léky založené na účinku analogů neurotransmiterů působících v mozku – Qnexa, Lorcaserin a Contrave (nyní již schválený i v Evropě pod názvem Mysimba), všechny ale mají řadu vedlejších účinků jako nespavost, zácpu, závratě a v případě Contrave i nebezpečí zvýšení krevního tlaku.
V přirozené regulaci příjmu potravy hrají důležitou úlohu peptidy, které se vylučují a působí v oblasti gastrointestinálního traktu nebo v různých částech centrálního nervového systému (CNS), přičemž řídícím centrem těchto procesů je hypotalamus. Řadu těchto látek známe poměrně dlouho, avšak mechanismus účinku a jejich vzájemné působení je stále málo známé a je předmětem výzkumu i naší skupiny v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR.
Foto: Lenka Maletínská, ÚOCHB AV ČR
Obr. 2 – Dietou indukovaná obézní myš (vlevo) a její kontrola (samci kmene C57BL/6)
V posledním desetiletí 20. století byla objevena řada peptidů (neuropeptidů) vylučovaných a působících v CNS, které zásadně ovlivňují regulaci energetického metabolismu; mezi nimi i neuropeptid PrRP (prolactin-releasing peptide, peptid uvolňující prolaktin), který má v organismu více úloh. Prvním popsaným biologickým účinkem PrRP byla stimulace uvolňování prolaktinu. Následně však bylo zjištěno, že u potkaních samců není tento účinek ovlivněn, a tudíž pravděpodobně není primární úlohou PrRP. Díky objevu PrRP v hypotalamických jádrech PVN a DMN (paraventrikulárním a dorsomediálním jádru), která jsou důležitá pro udržování energetické rovnováhy, se o PrRP začalo uvažovat jako o faktoru ovlivňujícím příjem potravy. Anorexigenní (tj. příjem potravy snižující) efekt PrRP31 se projevil po jeho injektování do třetí mozkové komory, jejíž přední stěnu a dno tvoří hypotalamus (tzv. intracerebroventrikulární podání, ICV). Takové snížení příjmu potravy neovlivnilo příjem vody ani chování pokusných zvířat. Nebyla prokázána nevolnost ani nechutenství, tedy se zdá, že PrRP působí specificky na snížení chuti k jídlu a zvýšení výdeje energie.
Peptidy jako potenciální terapeutika mají své výhody a nevýhody. Výhodou je určitě skutečnost, že jsou to látky tělu vlastní, které se v organismu snadno odbourávají. Tato vlastnost je ale zároveň jejich nevýhodou z hlediska terapie, protože jsou velmi rychle enzymaticky štěpeny v krvi či cílových tkáních, mnohdy pouze za několik minut. V žaludku jsou rychle stráveny a nemohou se tedy podávat perorálně. Proto se pro terapeutické účely vyvíjejí modifikované analogy těchto peptidů, které mají prodloužený účinek a jsou odolné vůči rychlému odbourávání.
ÚOCHB má dlouholetou tradici v oblasti syntézy analogů peptidových hormonů jako látek k potenciální terapii některých metabolických chorob. V naší skupině jsme se začali účinky analogů PrRP zabývat před několika lety. Navrhli jsme, syntetizovali a testovali několik nových modifikovaných analogů PrRP, které měly vyšší afinitu k receptoru pro PrRP než přirozený peptid a významně snižovaly příjem potravy u myší po podání přímo do mozku. Tyto analogy tedy představovaly velmi účinné peptidy, které snižovaly příjem potravy pouze po centrálním, nikoliv po periferním podání, nebyly to tedy v této podobě látky vhodné pro potenciální terapii obezity, kdy předpokládáme právě injekční podání.
Vysoce účinné analogy PrRP jsme dále upravili tak, že byla navázána mastná kyselina na N-konec analogů (tzv. lipidizace). Struktura účinného analogu PrRP modifikovaného pomocí palmitoylace – připojení kyseliny palmitové na N-terminální část peptidu je znázorněna na obr. 1. Modifikace zvýšila stabilitu těchto peptidů a dobu účinku v organismu. Prodloužený účinek byl pozorován jak při pokusech in vitro, tak in vivo. Statisticky velmi významného snížení příjmu potravy u myší a potkanů po podání lipidovaných peptidů PrRP a zvláště pak jejich analogů bylo zcela nově dosaženo i po periferním (subkutánním, SC) podání. Tyto nové lipidované peptidy představují tedy anorexigenní látky snižující příjem potravy, které po periferním podání působí v mozku, protože jsou díky lipidizaci schopny projít přes hematoencefalickou bariéru.
Obr. 3 – Peptid palm-PrRP významně snižuje hmotnost obézních myší.
Vhodným modelem ke studiu obezity jsou myši nebo potkani s obezitou indukovanou dietou. Jejich obezita, způsobená dlouhodobým krmením vysokoenergetickou potravou, např. se zvýšeným obsahem tuku, je podobná lidské (viz obr. 2). Tyto myši a potkani mají nejen zvýšené množství tuku, ale také vykazují rezistenci k leptinu a inzulinu a vysoké hladiny glykémie. Mohou proto dobře sloužit jako model pro testování nových látek snižujících příjem potravy, tedy potenciálních antiobezitik.
My jsme testovali nejúčinnější látky, lipidované analogy PrRP, nejprve v myším modelu obezity, a ve spolupráci s kolegy z Fyziologického ústavu AV ČR jsme sledovali příjem potravy a hmotnost také u potkanů po opakovaném periferním podání. Prokázali jsme, že tyto lipopeptidy snižovaly příjem potravy, hmotnost a zlepšovaly metabolické parametry v myším (obr. 3) i potkaním modelu dietou indukované obezity. Navíc bylo zjištěno zlepšení parametrů souvisejících s diabetem 2. typu, tedy glukosové tolerance a hladin inzulínu. V poslední době jsme také testovali neuroprotektivní účinky těchto látek v modelu diabetu a neurodegenerace u myší a shledali významné zlepšení parametrů souvisejících s neurodegenerací v mozku.
Lipidizace účinného anorexigenního neuropeptidu PrRP tedy umožnila jeho centrální účinek po periferním podání a činí z lipidovaných analogů PrRP potenciální antiobezitika a antidiabetika s možností neuroprotektivního účinku. V současné době pokračuje testování nejúspěšnějších – nejúčinnějších analogů v preklinických testech s výhledem na klinické testování.
LENKA MALETÍNSKÁ,
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.,
JAROSLAV KUNEŠ,
Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.