Применение оксинтомодулина, способ и фармацевтическая композиция для профилактики или лечения избыточной массы тела
Изобретение относится к лекарственным средствам и касается применения оксинтомодулина или его аналога, в котором остаток гистидина в положении 1 сохранен или замещен другой ароматической аминокислотой, несущей положительный заряд, или его фармацевтически приемлемой соли или конъюгата с полимером или полисахаридом или химически модифицированнного варианта, в частности с помощью модификации боковых цепей, С-конца, ацилирования и амидирования, для профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающего. Также раскрыты фармацевтические композиции и способы, применяемые для профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающих. Изобретение позволяет расширить арсенал средств для лечения ожирения. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 19 ил., 3 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям и способам, используемым для снижения массы тела у млекопитающих, в частности у человека.
Уровень техники
Одним из наиболее часто встречающихся заболеваний, для которых отсутствует эффективное лечение, является ожирение. Оно представляет собой состояние, ослабляющее организм и снижающее качество жизни, значительно повышая риск развития других заболеваний.
Считают, что в настоящее время в США 25% взрослого населения имеет клиническую форму ожирения. Приблизительно подсчитано, что в США 45 млрд. долларов из расходов на здравоохранение, или 8% от общих ежегодных затрат на здравоохранение напрямую связано с ожирением. В Европе данная проблема назревает. Прогнозируют, что при отсутствии новых подходов к проблеме более 20% населения Соединенного Королевства к 2005 г. будет страдать ожирением в клинической форме. Тот факт, что ожирение представляет собой болезнь обмена веществ, все больше и больше признается в медицинских кругах и органами, занимающимися охраной здоровья. Однако существует недостаток эффективных и безопасных лекарств, которые могут быть использованы в сочетании с диетой и физическими упражнениями для длительного лечения ожирения.
Объектом данного изобретения является получение таких лекарств, а также получение средств для идентификации и разработки других подобных лекарств.
Препроглюкагон представляет собой полипептид из 160 аминокислот, который специфическим образом расщепляется в ткани прогормон-конвертазой-1 и -2, приводя к образованию ряда продуктов, обладающих множеством функций как в центральной нервной системе (ЦНС), так и периферических тканях. В кишечнике и в ЦНС основными посттрансляционными продуктами расщепления препроглюкагона являются глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1), глюкагоноподобный пептид-2 (GLP-2), глицентин и оксинтомодулин (ОХМ), как представлено на Фиг.1. До настоящего времени не установлена роль ОХМ в ЦНС.
Хотя было показано (патент США №6191102; Eur. J. Biochem. 1992, 206(3): 691-696), что GLP-1 и GLP-2 ингибируют поглощение пищи, данная роль не была продемонстрирована для отдельного пептида ОХМ. Важность ОХМ как биологически активного пептида показана не была.
Раскрытие изобретения
Вопреки сложившимся представлениям неожиданно было обнаружено, что пептид ОХМ может ингибировать поглощение пищи и снижать массу тела.
В соответствии с этим данное изобретение (согласно его первому аспекту) представляет композицию, содержащую ОХМ, для применения с целью профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающих.
В данном описании термин "оксинтомодулин" означает то же самое, что "ОХМ" и относится к любому соединению, которое содержит последовательность пептида ОХМ или ее аналог, как указано ниже.
Последовательности ОХМ хорошо известны и описаны в области техники. Данное изобретение относится ко всем последовательностям, представленным в данном контексте, включая, в частности, последовательность ОХМ человека (которая идентична последовательности ОХМ крысы и хомячка) и представляет собой:
His Ser Gln Gly Thr Phe Thr Ser Asp Tyr
Ser Lys Tyr Leu Asp Ser Arg Arg Ala Gln
Asp Phe Val Gln Trp Leu Met Asn Thr Lys
Arg Asn Arg Asn Asn Ile Ala,
последовательность ОХМ удильщиковых рыб представляет собой:
His Ser Glu Gly Thr Phe Ser Asn Asp Tyr
Ser Lys Tyr Leu Glu Asp Arg Lys Ala Gln
Glu Phe Val Arg Trp Leu Met Asn Asn Lys
Arg Ser Gly Val Ala Glu,
и последовательность ОХМ угря представляет собой:
His Ser Gln Gly Thr Phe Thr Asn Asp Tyr
Ser Lys Tyr Leu Glu Thr Arg Arg Ala Gln
Asp Phe Val Gln Trp Leu Met Asn Ser Lys
Arg Ser Gly Gly Pro Thr
Термин ОХМ, как используют в данном контексте, включает также любой аналог вышеуказанной последовательности ОХМ, в которой остаток гистидина в положении 1 сохранен или замещен ароматической молекулой, несущей положительный заряд, или ее производным. Предпочтительно, когда данная молекула представлена аминокислотой, более предпочтительно, когда она представлена производным гистидина, тогда как 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 или 22 или другие аминокислоты вышеуказанной последовательности ОХМ могут быть независимо заменены любой другой независимо выбранной аминокислотой за исключением гистидина в положении 1.
Любые один или более (до 22) из других остатков α-аминокислот в данной последовательности могут быть независимо заменены любым другим остатком α-аминокислоты. Предпочтительной является консервативная замена любого из остатков аминокислот, отличных от гистидина, как это хорошо известно в области техники, т.е. замена аминокислоты на аминокислоту близкого химического типа, например замена одной гидрофобной аминокислоты на другую.
Как обсуждалось выше, можно заменить от 1 до 22 аминокислот. Кроме вышеуказанного варианта замены это может быть неосновная или модифицированная или изомерная форма аминокислоты. Например, от 1 до 22 аминокислот могут быть заменены изомерной формой (например, D-аминокислотой) или модифицированной аминокислотой, например нораминокислотой (такой как норлейцин или норвалин) или неосновной аминокислотой (такой как таурин). Более того, от 1 до 22 аминокислот могут быть заменены соответствующей или другой аминокислотой, связанной через боковую цепь (например, γ-связанной глутаминовой кислотой). В каждом варианте обсуждаемых выше замен остаток гистидина в положении 1 остается неизмененным или как определено выше.
Кроме того, из последовательности ОХМ могут быть удалены 1, 2, 3, 4 или 5 остатков аминокислот за исключением гистидина в положении 1 (или как определено выше). Удаленные остатки могут быть любыми 2, 3, 4 или 5 последовательно расположенными остатками или остатками, полностью отделенными друг от друга.
С-конец последовательности ОХМ может быть модифицирован добавлением дополнительных остатков аминокислот или других молекул. Вышеуказанный ОХМ может быть представлен в виде соответствующих солей. Примеры фармацевтически приемлемых солей ОХМ и его аналогов включают соли, полученные с использованием органических кислот, таких как метансульфокислоты, бензолсульфокислоты и р-толуолсульфокислоты неорганических кислот, таких как гидрохлорная и серная кислоты и т.п., что приводит к образованию метансульфоната, бензолсульфоната, р-толуолсульфоната, гидрохлорида, сульфата и т.п., соответственно, или солей, полученных с использованием оснований, таких как органические и неорганические основания. Примеры подходящих неорганических оснований для образования солей соединений, соответствующих данному изобретению, включают гидроксиды, карбонаты и бикарбонаты аммония, лития, натрия, кальция, калия, алюминия, железа, магния, цинка и т.п. Соли могут быть также образованы при использовании подходящих органических оснований. Такие основания, пригодные для образования фармацевтически приемлемых солей, полученных при добавлении основания к соединениям, соответствующим данному изобретению, включают органические основания, которые являются нетоксичными и достаточно сильными для образования солей. Данные органические основания хорошо известны в области техники и могут включать аминокислоты, такие как аргинин и лизин, моно-, ди- или тригидроксиалкиламины, например моно-, ди- и триэтаноламин, холин, моно-, ди- и триалкиламины, такие как метиламин, диметиламин и триметиламин, гуанидин, N-метилглюкозамин, N-метилпиперазин, морфолин, этилендиамин, N-бензилфенетиламин, трис(гидроксиметил)аминометан и т.п.
Соли можно получить принятым образом при использовании способов, хорошо известных в области техники. Соли, полученные при добавлении кислот к данным основным соединениям, могут быть приготовлены посредством растворения соединений в виде свободных оснований в водном или водно-спиртовом растворе или других подходящих растворителях, содержащих требуемую кислоту. Если ОХМ содержит кислотную группу, основную соль указанного соединения можно приготовить путем реакции данного соединения с подходящим основанием. Кислую или основную соль непосредственно выделяют из раствора, или они могут быть получены путем концентрирования раствора, например, выпариванием. ОХМ может существовать также в виде сольватированных или гидратированных форм.
ОХМ, соответствующий данному изобретению, может быть конъюгирован с одной или более групп, таких как липид, сахар, белок или полипептид. Конъюгирование ОХМ может быть осуществлено присоединением к группе (например, посредством ковалентной или ионной связи) или путем ассоциации с ней. Когда ОХМ присоединяют к группе, предпочтительно, чтобы сопряженная связь не осуществлялась через С- или N-концевую аминокислоту. Возможно конъюгирование ОХМ с полимером, таким как полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, сополимеры полиоксиэтилена-полиоксипропилена, полисахаридами, такими как целлюлоза, производные целлюлозы, хитозан, аравийская камедь, камедь карайи, гуаровая камедь, ксантановая смола, трагакант, альгиновая кислота, каррагенан, агароза и фарцеллараны, декстран, крахмал, производные крахмала, гиалуроновая кислота, полиэфиры, полиамиды, полиангидриды и полиортоэфиры.
ОХМ может быть химически модифицирован. В частности, возможна модификация боковых цепей, N-конца и/или С-конца ОХМ. Например, с ОХМ может быть проведена одна или более реакций алкилирования, образования дисульфида, комплексирования с металлом, ацилирования, этерификации, амидирования, нитрирования, обработка кислотой, обработка основанием или восстановление. Способы проведения данных процессов хорошо известны в области техники. В частности, ОХМ получен в виде сложного эфира низшего алкила, амида низшего алкила, амида низшего диалкила, соли, полученной при добавлении кислоты, соли карбоксилата или соли, полученной при добавлении щелочи. В частности, амино- или карбоксильный концы ОХМ могут быть дериватизированы, например, путем этерификации, амидирования, ацилирования, окисления или восстановления. Карбоксильный конец ОХМ, в частности, может быть дериватизирован с образованием структуры амида.
ОХМ можно обработать металлами, в том числе двухвалентными металлами. В таком случае для целей данного изобретения ОХМ может быть получен в присутствии одного или более из следующих металлов: цинка, кальция, магния, меди, марганца, кобальта, молибдена или железа.
ОХМ можно получить в комбинации с фармацевтически приемлемым носителем или разбавителем. Подходящие носители и/или разбавители хорошо известны в области техники и включают продукты фармацевтического качества: крахмал, маннит, лактозу, стеарат магния, сахарин натрия, тальк, целлюлозу, глюкозу, сахарозу (или другой сахар), карбонат магния, желатин, масло, спирт, детергенты, эмульгаторы или воду (предпочтительно стерильную). Композиция может представлять собой комбинированный препарат для одновременного, раздельного или последовательного применения (включая введение). ОХМ может быть получен в виде кристаллического твердого вещества, порошка, водного раствора, суспензии или в масле.
Композиции, соответствующие изобретению, для применения при вышеуказанных показаниях могут быть введены любым принятым способом, например перорально (включая ингаляционный путь), парентерально, через слизистые оболочки (например, защечно, подъязычно, назально), ректально, подкожно или чрескожно. При этом композиции адаптированы соответствующим образом.
Для перорального применения композиция может быть приготовлена в виде жидкостей или твердых форм, например растворов, сиропов или эмульсий, таблеток, капсул и лепешек.
Жидкий препарат в основном будет состоять из суспензии или раствора соединения или физиологически приемлемой соли в подходящем водном или неводном носителе(ях), например в воде, этаноле, глицерине, полиэтиленгликоле или масле. Препарат может также содержать суспендирующий агент, консервант, агент, придающий вкус, или окрашивающий агент.
Композиция в форме таблетки может быть приготовлена с использованием любого пригодного фармацевтического носителя(ей), рутинно используемого для приготовления твердых препаратов. Примеры данных носителей включают стеарат магния, крахмал, лактозу, сахарозу и микрокристаллическую целлюлозу.
Композиция в форме капсулы может быть приготовлена с использованием рутинных процедур инкапсуляции. Например, порошки, гранулы или пилюли, содержащие активный ингредиент, можно приготовить с использованием стандартных носителей, а затем наполнить ими твердую желатиновую капсулу. Альтернативно можно приготовить дисперсию или суспензию с использованием пригодного фармацевтического носителя(ей), например, водных растворов камедей, целлюлоз, силикатов или масел, а затем дисперсией или суспензией наполнить мягкую желатиновую капсулу.
Композиции для перорального применения могут быть разработаны таким образом, что защитить активный ингредиент от деградации при прохождении через пищеварительный тракт, например, с помощью наружного покрытия препарата в виде таблетки или капсулы.
Типичные парентеральные композиции состоят из раствора или суспензии соединения или физиологически приемлемой соли в стерильном водном или неводном носителе или парентерально приемлемом масле, например полиэтиленгликоле, поливинилпирролидоне, лецитине, арахисовом масле или кунжутном масле. Альтернативно раствор может быть лиофилизирован, а затем восстановлен подходящим растворителем непосредственно перед введением.
Композиции для назального или перорального введения можно легко приготовить в виде аэрозолей, капель, гелей и порошков. Аэрозольные препараты, как правило, содержат раствор или тонкую суспензию активной субстанции в физиологически приемлемом водном или неводном растворителе и обычно представлены количеством, содержащим одну или множество доз, в стерильной форме в запечатанном контейнере, который может иметь вид картриджа или сменной емкости для использования в распылительном устройстве. Альтернативно запечатанный контейнер может быть представлен одноразовым распределяющим устройством, таким как однодозный ингалятор для носа или аэрозольный диспенсер, оснащенный дозирующим клапаном, который выбрасывают, когда заканчивается содержимое контейнера. В случаях, когда лекарственная форма содержит аэрозольный диспенсер, она будет содержать фармацевтически приемлемый пропеллент. Аэрозольные лекарственные формы могут быть также представлены распылительным устройством с насосом.
Композиции, пригодные для защечного или подъязычного применения, включают таблетки, лепешки и пастилки, в состав которых входит активный ингредиент и носитель, такой как сахар и акация, трагакант или желатин и глицерин.
Композиции для ректального или вагинального применения удобны в форме суппозиториев (содержащих принятую основу для суппозиториев, такую как масло какао), пессариев, вагинальных таблеток, пенок или клизм.
Композиции, пригодные для чрескожного введения, включают мази, гели, пластыри и инъекции, в том числе порошки для инъекций.
Удобно, когда композиция представлена в виде унифицированного лекарственного препарата, такого как таблетка, капсула или ампула.
ОХМ можно использовать как профилактическое средство для предупреждения избыточного увеличения массы тела или как терапевтическое средство для снижения избыточной массы тела.
Избыточная масса тела, как правило, представляет собой ожирение, хотя млекопитающее может испытывать страдания, связанные с избыточной массой тела в не зависимости от того, подтверждена или нет клиническая стадия ожирения. ОХМ может быть в жидкой, твердой или полутвердой форме.
В современном обществе профилактика или лечение избыточной массы тела у млекопитающего является насущной необходимостью. Предпочтительно, когда млекопитающее представлено человеком, хотя данная группа может включать млекопитающих животных, таких как лошади, собаки (в особенности домашние собаки), кошки (в особенности домашние кошки), а также млекопитающие мясных пород, такие как свиньи, крупный рогатый скот и овцы. Данное изобретение может быть использовано для предупреждения набора избыточной массы у таких животных с целью максимального увеличения продукции постного мяса. Во всем данном описании термин "предупреждение (профилактика)" означает любой эффект, который уменьшает какую-либо избыточную массу тела до некоторой степени. Во всем данном описании термин "лечение" означает избавление от избыточной массы тела до некоторой степени.
Согласно второму аспекту данное изобретение представляет способ профилактики и лечения избыточной массы тела у млекопитающих, способ, который предусматривает введение млекопитающему композиции, содержащей ОХМ. Млекопитающему могут быть необходимы профилактика или лечение избыточной массы тела. Снижение массы тела может быть косметическим. Композиция, которая содержит ОХМ, будет использоваться в эффективной концентрации.
Все предпочтительные признаки первого аспекта изобретения относятся также ко второму аспекту.
Третий аспект данного изобретения представляет способ косметического снижения массы тела у млекопитающего, который предусматривает введение млекопитающему композиции, содержащей ОХМ. В таком случае снижение массы тела проводят для получения только косметического эффекта.
Все предпочтительные признаки первого и второго аспектов относятся также к третьему аспекту.
Вне связи с данными теоретическими положениями ясно, что данное изобретение представляет способы профилактики или лечения избыточной массы тела с применением ОХМ, который действует как ингибитор поглощения пищи в организме млекопитающего. Такое пониженное поглощение пищи обеспечивает в результате профилактику или лечение избыточной массы тела у млекопитающего. В данном контексте термин "пища" включает субстанцию, которая проглатывается и имеет калорийность.
В четвертом аспекте данного изобретения представлено применение ОХМ в изготовлении лекарственного средства для профилактики или лечения избыточной массы тела.
Все предпочтительные признаки первого и третьего аспектов относятся также к четвертому.
Первый, второй и четвертый аспекты изобретения касаются лекарственных средств, конкретной схемы приема или введения препарата, которая, в конечном счете, будет определена лечащим врачом или ветеринаром и в которой будут приняты во внимание такие факторы, как используемый ОХМ, тип человека или животного, возраст, масса тела, тяжесть симптомов и/или тяжесть предпринимаемого лечения, способ введения лекарственного средства, побочные реакции и/или противопоказания. Диапазоны, в которых лежат индивидуальные определенные дозировки, могут быть определены в стандартных разработанных клинических испытаниях при полном мониторировании улучшения состояния и выздоровления пациента.
В данных испытаниях возможно использование модели с увеличением дозы с применением низкого процента от максимально переносимой дозы, полученной на животных, в качестве исходной дозы для человека.
Пятый аспект данного изобретения касается применения ОХМ для идентификации агента, который ингибирует поглощение пищи у млекопитающего. В данном аспекте изобретения представлены средства идентификации и создания дальнейших подходящих лекарственных средств для профилактики или лечения избыточной массы тела.
Применение ОХМ может включать использование самого пептида или предусматривать использование теоретических или модельных характеристик ОХМ. Используемые функциональные или структурные характеристики ОХМ могут быть представлены характеристиками самого пептида или его созданной с помощью компьютера модели, физической двух- или трехмерной модели или полученной с помощью электронных технологий (например, компьютерных технологий) первичной, вторичной или третичной структуры, а также использование в качестве фармакофора (трехмерной карты электронной плотности) или его рентгеновской структуры.
Структурные характеристики дают возможность идентифицировать потенциальные агенты, которые могут взаимодействовать с ОХМ, воздействуя, таким образом, на его функцию. Идентификация может быть проведена посредством компьютерного моделирования и/или рационального конструирования лекарственных веществ.
Предпочтительные свойства каждого из аспектов изобретения являются одинаковыми для всех других аспектов при внесении необходимых изменений.
Краткое описание чертежей
Данное изобретение охарактеризовано с помощью примера и со ссылкой на следующие чертежи, где
на фиг.1 схематически представлен препроглюкагон и составляющие его части;
на фиг.2-3 представлено сравнение эффектов при ICV (внутрь мозгового желудочка) и iPVN (в паравентрикулярное ядро) введении выделенных из проглюкагона и подобных продуктов на поглощение пищи у подвергнутых голоданию крыс. Фиг.2 иллюстрирует кумулятивное поглощение пищи (г) через период до 8 час после ICV-инъекции GLP-1, ОХМ, глюкагона или глицентина (все в количестве 3 нмоль) подвергнутым голоданию животным. * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора. Фиг.3 иллюстрирует кумулятивное поглощение пищи (г) через период до 24 час. после острой iPVN-инъекции GLP-1, ОХМ (оба в количестве 1 нмоль) или эксендина-4 (0,03 нмоль) подвергнутым голоданию животным. * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора для всех групп в точках 1, 2 и 4 час. * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора для эксендина-4 только для точки 8 час.
На фиг.4 и 5 представлено два графика, отражающих эффекты ICV- и iPVN-введения ОХМ на поглощение пищи у крыс, подвергнутых голоданию. Фиг.4 отражает кумулятивное поглощение пищи (г) через период до 8 час. после острой ICV-инъекции ОХМ (в количестве 0,3,1, 3 или 10 нмоль). Фиг.5 отражает кумулятивное поглощение пищи (г) через период до 8 час. после острой iPVN-инъекции ОХМ (в количестве 0,1, 0,3 или 1,0 нмоль) подвергнутым голоданию животным. * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора.
На фиг.6 и 7 представлены два столбчатых графика, отражающих эффект ICV-введения ОХМ в начале темной фазы. Насытившимся крысам делают ICV-инъекцию ОХМ, GLP-1 (3 нмоль) или физиологического раствора в начале темной фазы. Определяют поглощение пищи (граммы; А) и поведение (В) в точке 1 час. после инъекции. * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора.
На фиг.8 и 9 представлено два графика, отражающих ингибирование эксендином-(9-39) эффектов ОХМ и GLP-1 на поглощение пищи. Фиг.8 отражает поглощение пищи через 1 час. после острой ICV-инъекции GLP-1 (в количестве 3 нмоль), GLP-1 в комбинации с эксендином-(9-39) (30 нмоль), ОХМ (3 нмоль), ОХМ и эксендина-(9-39) (30 нмоль), или эксендина-(9-39) в виде монокомпонента (30 нмоль). Фиг.4В отражает поглощение пищи после острой iPVN-инъекции GLP-1 (1 нмоль), GLP-1 и эксендина-(9-39) (10 нмоль), ОХМ (1 нмоль), ОХМ и эксендина-(9-39) (10 нмоль) или эксендина-(9-39) в виде монокомпонента (10 нмоль) подвергнутым голоданию животным. ** означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора.
На фиг.10 представлен график конкуренции связывания в оболочках гипоталамуса [125I]-GLP-1 с GLP-1 и ОХМ.
На фиг.11 и 12 проиллюстрирован эффекта) IP-введения ОХМ (30, 100 и 300 нмоль/кг в 500 мкл физиологического раствора) или физиологического раствора на кумулятивное поглощение пищи (г) у крыс, подвергнутых 24-часовому голоданию, при инъекции в ранний период темной фазы (черные квадраты = физиологический раствор, белые кружки = ОХМ в дозе 30 нмоль/кг, черные треугольники = ОХМ в дозе 100 нмоль/кг, белые треугольники = ОХМ в дозе 300 нмоль/кг) и b) IP-введения ОХМ (30 и 100 нмоль/кг в 500 мкл физиологического раствора) или физиологического раствора на кумулятивное поглощение пищи у крыс, не подвергнутых голоданию при инъекции перед началом темной фазы (черные квадраты = физиологический раствор, белые кружки = ОХМ в дозе 30 нмоль/кг, черные треугольники = ОХМ в дозе 100 нмоль/кг). * означает Р<0,05 относительно контроля в виде физиологического раствора.
На фиг.13 и 14 проиллюстрирован эффект IP-инъекций ОХМ два раза в день (50 нмоль/кг) или физиологического раствора в течение семи дней на а) кумулятивное поглощение пищи (г) и b) увеличение массы тела (г). * означает Р<0,05, ** означает Р<0,01, *** означает Р<0,005 относительно физиологического раствора.
На фиг.15 проиллюстрирован эффект IP-введения ОХМ (50 нмоль/кг), физиологического раствора или положительного контроля (1 час = GLP-1 (50 нмоль/кг); 2 часа = ССК (15 нмоль/кг)) на опорожнение желудка у крыс, подвергнутых 36-часовому голоданию. Содержимое (сухая масса) желудка выражают в виде процента от поглощения пищи в течение 30-минутного периода кормления. ** означает Р<0,01 относительно физиологического раствора.
На фиг.16 проиллюстрирован эффект повышения доз ОХМ (0,01-1,0 нмоль) в точке 1 час поглощения пищи при введении в дугообразное ядро крыс, подвергнутых 24-часовому голоданию. * означает Р<0,05, ** означает Р<0,01, *** означает Р<0,05 относительно физиологического раствора.
На фиг.17 проиллюстрирован эффект iARC-инъекционного введения эксендина 9-39 (5 нмоль) или физиологического раствора за 15 минут до IP-введения ОХМ (30 нмоль/кг), GLP-1 (30 нмоль/кг) или физиологического раствора в точке 1 час. поглощения пищи (г). (S=физиологический раствор, G = GLP-1 (30 нмоль/кг), Ох = ОХМ (30 нмоль/кг), Ех = эксендин 9-39 (5 нмоль));
На фиг.18 проиллюстрировано проявление fos-подобной иммунореактивности в ответ на А) IP-введение физиологического раствора В) IP-введение ОХМ (50 нмоль/кг) в дугообразное ядро гипоталамуса (увеличение ×40). *** означает Р<0,005 относительно физиологического раствора и
На фиг.19 проиллюстрировано проявление fos-подобной иммунореактивности в ответ на А) IP-введение физиологического раствора В) IP-введение ОХМ (50 нмоль/кг) или С) IP-введение ССК (15 нмоль/кг) в NTS и АР (area postrema) ствола головного мозга.
Осуществление изобретения
Примеры
А - ОХМ вызывает сильное снижение вызываемого голоданием переедания при как ICV-, так и iPVN-инъекционном введении
Пептиды и химические реагенты
GLP-1, глицентин, глюкагон и SP-1 приобрели в фирме Peninsula Laboratories, Inc. (St. Helens, UK). ОХМ приобрели в фирме IAF BioChem Pharma (Laval, Canada). Эксендин-4 и эксендин-(9-39) синтезировали в Научном клиническом центре Отделения гомеостаза Совета по медицинским исследованиям больницы Хаммерсмита, Лондон, Соединенное Королевство (Medical Research Council, Hemostasis Unit, Clinical Sciences Center, Hammersmith Hospital, London, UK) с использованием химических методик на основе F-moc на синтезаторе пептидов 396 MPS (Advanced ChemTech, Inc.) и очистили с помощью ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии) с обращенной фазой на С8-привитых колонках (Phenomex, Macclesfield, UK). Правильность определения молекулярной массы определяли с помощью масс-спектроскопии. Все химические реактивы приобрели в фирме Merck & Co. (Lutterworth, Leicester, UK), если не указано иначе.
Животные
Взрослых самцов крыс Wistar (ICSM, Hammersmith Hospital) содержат в отдельных клетках в условиях контроля температуры (21-23°С) и освещенности (12 час. освещения, 12 час. темноты) при свободном доступе к корму (диета RM1, Special Diet Services UK Ltd., Witham, UK) и водопроводной воде. После выздоровления после хирургического вмешательства и до окончания исследований за животными осуществляют ежедневный уход. Все предпринятые процедуры с животными утверждены Главным Отделом по работе с животными Великобритании (British Home Office Animals) (Закон о научных процедурах (Scientific Procedures Act), 1986 (Специальная лицензия (Project License) PIL 90/1077).
ICV- и iPVN-канюлирование и инфузии тест-соединений
У животных есть постоянные канюли с направителем из нержавеющей стали (Plastics One, Roanoke, VA), стереотаксически имплантированные ICV или iPVN. Все исследования проводят во время ранней светлой фазы между 09:00 и 11:00 час. После 24-часового голодания поглощение пищи измеряют через 1, 2, 4, 8 и 24 часа после инъекции.
Протоколы исследования кормления.
Сравнение эффекта продуктов, полученных из глюкагона и подобных пептидов на поглощение пищи.
В исследовании 1а крысам ICV-инъекцией вводят 10 мкл физиологического раствора, GLP-1 (13 нмоль), ОХМ (3 нмоль), глюкагона (3 нмоль) или глицентина (3 нмоль; n = 8/группу).
Во всех исследованиях используют ОХМ, имеющий следующую последовательность:
His Ser Gln Gly Thr Phe Thr Ser Asp Tyr
Ser Lys Tyr Leu Asp Ser Arg Arg Ala Gln
Asp Phe Val Gln Trp Leu Met Asn Thr Lys
Arg Asn Lys Asn Asn Ile Ala
Используют человеческий GLP-1, который имеет следующую последовательность:
His Ala Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Val
Ser Ser Tyr Leu Glu Gly Gln Ala Ala Lys
Glu Phe Ile Ala Trp Leu Val Lys Gly Arg
В исследовании 1b крысам путем iPVN-инъекции вводят 1 мкл физиологического раствора, GLP-1 (1,0 нмоль), ОХМ (1,0 нмоль), глицентина (1,0 нмоль), глюкагона (1,0 нмоль) или SP-1 (3,0 нмоль; n = 12-15/группу). При ICV-инъекции эксендин-4 подавляет поглощение пищи более сильно, чем GLP-1. Вследствие этого эксендин-4 вводят iPVN-инъекцией в дозе 0,03 нмоль.
Исследование эффекта повышения доз ОХМ на поглощение пищи.
В исследовании 2а крысам ICV-инъекцией вводят физиологический раствор, GLP-1 (3 нмоль) или ОХМ (0,3, 1, 3 или 10 нмоль; n = 8/группу). В исследовании 2b, крысам iPVN-инъекцией вводят физиологический раствор, GLP-1 (1,0 нмоль) или ОХМ (0,1, 0,3 или 1,0 нмоль; n - 12-15/группу). Для определения, действует ли ОХМ через рецептор GLP-1, проводят исследование с использованием антагониста рецептора GLP-1 эксендина-(9-39). Кормление в ночное время и анализ поведения.
Исследование 3. Возможно, что ОХМ ингибирует поглощение пищи через неспецифическую аверсию вкуса (создание отвращения к вкусу) и что он не является настоящим фактором насыщения. Вследствие этого ICV-канюлированным крысам вводят GLP-1 (3 нмоль), ОХМ (3 нмоль) или физиологический раствор (n=6/группу) в начале темной фазы. Через 1 час после инъекции измеряют поглощение пищи (исследование 3а) и оценивают поведение (исследование 3d). За крысами наблюдают в течение 1 часа после инъекции с использованием карты для регистрации поведения.
В исследовании 4а крысам путем ICV-инъекции вводят физиологический раствор, GLP-1 (3 нмоль), GLP-1 (3 нмоль) в комбинации с эксендином-(9-39) (30 нмоль), ОХМ (3 нмоль), ОХМ (3 нмоль) в комбинации с эксендином-(9-39) (30 нмоль) или эксендин-(9-39) в виде монотерапии (30 нмоль). В исследовании 4b крысам путем iPVN-инъекции вводят физиологический раствор, GLP-1 (1 нмоль), GLP-1 (1 нмоль) в комбинации с эксендином-(9-39) (10 нмоль), ОХМ (1 нмоль), ОХМ (1 нмоль) в комбинации с эксендином-(9-39) (10 нмоль) или эксендин-(9-39) в виде монотерапии (10 нмоль; n = 10-12/группу).
Анализы связывания рецептора. Исследование 5.
Анализы связывания рецептора проводят в конечном объеме 0,5 мл оболочек гипоталамуса крыс (200 мкг белка), 500 Bq (100 пМ) [125I]GLP-1 и немеченых конкурирующих пептидов (GLP-1 и ОХМ), как указано. Оболочки инкубируют при комнатной температуре в течение 90 мин. Связанную и свободную радиоактивность разделяют центрифугированием (2 мин, 4°С). Осадки мембран отмывают буфером для проведения анализа (0,5 мл, на льду), и центрифугируют мембраны, как описано выше. Супернатант удаляют и определяют радиоактивность осадка с использованием счетчика γ-частиц. Специфическое (насыщающее) связывание рассчитывают как разницу между количеством связанного [125I]GLP-1 в отсутствие (общее связывание) и в присутствии 1 мкм GLP-1 или ОХМ (ненасыщающее связывание). Все кривые строят по точкам, полученным в трех повторностях. Значения IC50 (50% подавляющей концентрации) рассчитывают с помощью программы Prism 3 (GraphPad Software, Inc., San Diego, CA).
Статистический анализ
При анализах поглощения пищи данные представляют как среднее ± SEM (стандартная ошибка). Статистическую разницу между экспериментальными группами определяют с помощью ANOVA с последующим проведением анализа пост-хок наименьшей значимой разности (Systat 8,0, Evanston, IL). При анализах поведения данные выражают как среднее число проявлений и диапазон каждого варианта поведения. Для сравнения групп между собой используют U-тест Mann-Whitney (Systat 8,0). Во всех случаях Р<0,05 считают статистически значимым.
Результаты
Сравнение эффектов продуктов, полученных из проглюкагона и подобных пептидов, на поглощение пищи ICV-введение
В исследовании 1а, ОХМ и GLP-1 (3 нмоль) значительно снижают переедание. Данное подавление поглощения пищи продолжается до 4 часов после инъекции (см. фиг.2). Глюкагон и глицентин (3 нмоль) неспособны воздействовать на поглощение пищи ни в какой точке времени (см. фиг.2).
iPVN-введение
В исследовании 1b, ОХМ, GLP-1 (3 нмоль) и эксендин-4 (0,03 нмоль) также подавляют переедание при iPVN-инъекции. Данное ингибирование продолжается в течение по меньшей мере 8 час. после инъекции, дольше, чем при ICV-инъекции (см. фиг.3). Глицентин, глюкагон (1 нмоль) и SP-1 (3 нмоль) неспособны воздействовать на поглощение пищи ни в какой точке времени при iPVN-инъекции.
Эффекты повышения дозы ОХМ на поглощение пищи
ICV-введение.
В исследовании 2а при ICV-инъекции ОХМ снижает переедание доза-зависимым образом, достигая максимального эффекта в дозе 3 нмоль в точках 1, 2 и 4 часа после инъекции (см. фиг.4).
iPVN-введение.
В иссследовании 2b iPVN-инъекция GLP-1 и ОХМ (оба по 1 нмоль) значительно снижает поглощение пищи в течение 8 часов после инъекции (см. фиг.5).
Эффект ОХМ у ICV-канюлированных насытившихся крыс на начало темной фазы.
Темная фаза - время питания крыс в естественных условиях. Вследствие этого оценка действия предполагаемого фактора насыщения у не подвергнутых голоданию животных в данное время будет представлять более физиологический эффект.
Эффект ОХМ на поглощение пищи
В исследовании 3а при инъекции во время ранней темной фазы как GLP-1, так и ОХМ (3 нмоль) значительно снижают поглощение пищи по сравнению с поглощением пищи у животных, которым вводят физиологический раствор, через 1 час. после инъекции (см. фиг.6). Наблюдения за поведением после ICV-инъекции ОХМ.
ICV-введение ОХМ (3 нмоль) во время ранней темной фазы приводит к значительному снижению числа эпизодов кормления (исследование 3а) и учащению варианта поведения, сопровождающегося подъемом на задние лапы (см. фиг.7). Эпизоды чистки, покоя, опускания головы, устройства гнезда или передвижения остаются без изменений.
Для определения, действует ли ОХМ через GLP-1R, предпринимают исследование с использованием антагониста GLP-1R эксендина-(9-39). ICV-введение. Исследование 4.
Совместное ICV-введение антагониста рецептора GLP-1 эксендина-(9-39) с CLP-1 в соотношении 10:1 (антагонист/агонист) блокирует аноректические эффекты GLP-1 (см. фиг.8). Более того, совместное введение эксендина-(9-39) с ОХМ приводит в результате к ослаблению аноректического эффекта ОХМ (см. фиг.8).
iPVN-введение.
Аналогично при iPVN-инъекции аноректические эффекты KaKGLP-1, так и ОХМ блокируют одновременной инъекцией эксендина-(9-39) (см. фиг.9).
Анализы связывания рецептора. Исследование 5.
Аффинность (IC50) GLP-1 в отношении рецептора GLP в средствах оболочек гипоталамуса крыс составляет 0,16 нМ (см. фиг.10). Аффинность ОХМ в отношении рецептора GLP-1 в тех же препаратах оболочек составляет 8,2 нМ (см. фиг.10), что составляет величину приблизительно на два порядка слабее, чем у GLP-1.
Обсуждение.
ОХМ вызывает сильное снижение индуцированного голоданием переедания при введении как путем ICV-, так и iPVN-инъекции. Эффект продолжается до 8 час. (iPVN-введение) или 4 час. (ICV-введение) после инъекции. Эффект ОХМ имеет приблизительно такую же величину и период, как эффект GLP-1 при введении ICVn iPVN вэквимолярных дозах. Кроме того, ОХМ ингибирует поглощение пищи у не подвергнутых голоданию крыс в начале темной фазы, и в то же время они не демонстрируют поведение, основанное на создании отвращения.
Предполагают наличие ОХМ-специфического центра связывания в слизистой оболочке желудка. Однако в ЦНС (центральной нервной системе) не индентифицирован подобный центр связывания. Вследствие этого полагают, что эффекты ОХМ опосредуются через гипоталамический GLP-IR, поскольку GLP-1 и ОХМ имеют близкую активность в исследованиях питания. Показывают, что ОХМ обладает наномолярной аффинностью к GLP-IR (IC50 = 8,2 нМ). Данная аффинность приблизительно на два порядка величины ниже, чем аффинность GLP-1 (IC50=0,16 нМ). Несмотря на данную пониженную аффинность к GLP-1 R, ОХМ снижает поглощение пищи на такую же величину. Одним из объяснений этого факта является то, что ОХМ мог бы действовать через оба рецептора, GLP-1R и свой собственный рецептор в гипоталамусе. Так, ОХМ может вызывать ответ, сравнимый с ответом GLP-1, несмотря на более низкую аффинность к GLP-IR.
Эксендин-(9-39), фрагментагониста GLP-1 Рэксендина-4, представляет собой сильный и избирательный антагонист GLP-1R. При совместной инъекции GLP-1 и эксендина-(9-39) происходит блокирование аноректического действия GLP-1. При совместной инъекции ОХМ и эксендина-(9-39) также происходит полное блокирование аноректических эффектов ОХМ. Это поддерживает аргумент, что ОХМ опосредует свои эффекты через GLP-1R.
Исследуют эффекты глицентина и глюкагона после острой ICV-инъекции у подвергнутых голоданию крыс. После введения данных пептидов не обнаруживают никакого эффекта на индуцируемое голоданием поглощение пищи. Кроме того, отсутствует эффект данных пептидов при их iPVN-введении. Подавление поглощения пищи не наблюдают при iPVN-введении SP-1, предполагаемой минимальной активной структуры ОХМ. Вследствие этого эффект, производимый ОХМ, является специфическим.
В - Периферическое введение ОХМ также снижает поглощение пищи и увеличение массы тела
Пептиды и химические агенты
ОХМ приобрели в фирме IAF BioChem Pharma (Laval, Canada). GLP-1 приобрели в фирме Peninsula Laboratories, Inc. (St. Helens, UK). Эксендин-(9-39) синтезировали в Научном клиническом центре Отделения гомеостаза Совета по медицинским исследованиям больницы Хаммерсмита, Лондон, Соединенное Королевство (Medical Research Council, Hemostasis Unit, Clinical Sciences Center, Hammersmith Hospital, London, UK) с использованием химических методик на основе F-moc на синтезаторе пептидов 396 MPS (Advanced ChemTech, Inc., Louisville, KY) и очистили с помощью ВЭЖХ с обращенной фазой на С8-привитых колонках (Phenomex, Macclesfield, UK). Правильность определения молекулярной массы подтверждали с помощью масс-спектроскопии. Все химические реактивы приобрели в фирме Merck Eurolab Ltd. (Lutterworth, Leicester, UK), если не указано иначе.
Животные
Взрослых самцов крыс Wistar (массы 180-200 г) содержат в отдельных клетках в условиях контроля температуры (21-23°С) и освещенности (12 час. освещения, 12 час. темноты) при свободном доступе к стандартному корму для крыс (диета RM1, Special Diet Services UK Ltd., Witham, Essex, UK) и воде. Все предпринятые процедуры с животными утверждены Главным Отделом по работе с животными Великобритании (British Home Office Animals) (Закон о научных процедурах (Scientific Procedures Act), 1986 (Специальные лицензии (Project Licenses) PIL 90/1077, 70/5281 and 70/5516).
Канюлирование в дугообразное ядро
У животных есть постоянные односторонние канюли с направителем из нержавеющей стали (Plastics One, Roanoke, VA), стереотаксически имплантированные в дугообразное ядро гипоталамуса с использованием протокола канюлирования и с применением канюли, находящейся в 3,3 мм сзади и на 0,3 мм сбоку от темени и на 9,0 мм в глубину от наружной поверхности черепа.
Внутрибрюшинные (IP) инъекции
Все IP-инъекции выполняют с использованием шприца объемом 1 мл и иглы размера 25. Максимальный объем инъекции составляет 500 мкл, и его регулируют в соответствии с массой тела отдельного животного. Все пептиды растворяют в физиологическом растворе.
В данных исследованиях используют человеческий ОХМ и человеческий GLP-1, имеющие последовательности, которые приведены выше на страницах 15 и 16.
Протоколы исследований in vivo
1. Исследование доза-зависимости эффекта периферического введения ОХМ на поглощение пищи у животных, подвергнутых голоданию.
Животных подвергают голоданию в течение 24 час. перед проведением исследования. Во время ранней светлой фазы (09:00-10:00 час.) крысам делают одну IP-инъекцию физиологического раствора, GLP-1 (30 нмоль/кг массы тела в качестве положительного контроля) или ОХМ (10-300 нмоль/кг массы тела) (n = 12/группу) в объеме 500 мкл. После инъекции животных возвращают в их клетки и снабжают предварительно взвешенным количеством корма. Поглощение пищи измеряют через 1, 2, 4, 8 и 24 часа после инъекции.
2. Исследование эффекта периферического введения ОХМ на поглощение пищи у животных, не подвергнутых голоданию, в течение темной фазы.
Темная фаза - время питания крыс в естественных условиях. Вследствие этого любое подавление поглощения пищи в этот период можно рассматривать как более физиологическое, чем изменения, касающиеся переедания после голодания. Животным делают одну 1Р-инъекцию физиологического раствора или ОХМ (3-100 нмоль/кг массы тела) (n = 12/группу) перед выключением света (18:00-19:00 час.) Поглощение пищи измеряют через 1, 2, 4, 8 и 24 часа после выключения света.
3. Эффект повторных IP-инъекций ОХМ
45 животных случайным относительно массы тела образом разделяют на три группы (n = 15/группу): 1) группа, которой вводят физиологический раствор при свободном доступе к пище, 2) группа, которую лечат ОХМ (50 нмоль/кг массы тела/инъекцию - доза, в основе которой лежит предшествующий эксперимент по определению доза-зависимости) при свободном доступе к пище, 3) группа, которой вводят физиологический раствор, но ограничивают прием пищи средней светлой и темной фазами, как для пищи группы, которую лечат ОХМ. Животным делают инъекции два раза в день (07:00 и 18:00 час.) в течение семи дней. Ежедневно измеряют поглощение пищи (г), массу тела (г) и потребление воды (мл). На восьмой день животных умерщвляют путем декапитации. Эпидидимальную белую жировую ткань (белую жировую ткань придатка яичка) (WAT) и межкапсульную бурую адипозную ткань (ВАТ) удаляют и взвешивают как критерий ожирения тела.
4. Исследование эффекта периферического введения ОХМ на опорожнение желудка
Животных подвергают голоданию в течение 36 час. для обеспечения пустого желудка. Во время ранней светлой фазы (09:00-10:00) разрешают свободный доступ к предварительно взвешенному количеству стандартного корма для крыс в течение тридцати минут. По истечении указанного времени пищу удаляют и снова взвешивают. Затем животным внутрибрюшинно инъецируют физиологический раствор, ОХМ (50 нмоль/кг массы тела) или ССК-8 (15 нмоль/кг массы тела). Затем крыс умерщвляют в те же сроки, что животных, используемых в предшествующих исследованиях по питанию: через 1, 2, 4 или 8 час. после кормления (n = 12/группу/точку времени). Группу ССК-8 используют в качестве положительного контроля в эксперименте только в точке времени два часа. Животных умерщвляют, вызывая асфиксию диоксидом углерода. Быстро проводят лапаротомию и выделяют желудок. Пилорический отдел лигируют (2,0 Mersilk, Johnson & Johnson, Belgium) с последующим лигированием пищеводно-желудочного перехода, и удаляют желудок. Содержимое желудка удаляют, помещают в предварительно взвешенный лоток и оставляют для высыхания на воздухе на 48 час. После высыхания содержимое взвешивают и затем рассчитывают процент корма, переваренного в течение получаса периода перекармливания, который остается в желудке крысы, с использованием следующей формулы:
5. Исследование эффекта повышения доз ОХМ при введении в дугообразное ядро
Крыс, канюлированных в дугообразное ядро (интра-ARC (iARC)) (n = 12-15/группу), случайным по массе тела образом делят на 6 групп. Во время ранней светлой фазы (09:00-10:00) крысам, подвергнутым 24-часовому голоданию, делают iARC-инъекцию физиологического раствора, ОХМ (0,01, 0,03, 0,1, 0,3 или 1,0 нмоль). Поглощение пищи измеряют через 1, 2, 4, 8 и 24 после инъекции.
6. Исследование, действует ли ОХМ при периферическом введении непосредственно через рецепторы GLP-1 дугообразного ядра.
Крыс, канюлированных в дугообразное ядро, случайным образом делят на 6 групп (n = 10-12/группу). Во время ранней светлой фазы (09:00-10:00) крысам, подвергнутым 24-часовому голоданию, делают iARC-инъекцию физиологического раствора или эксендина 9-39 (5 нмоль) с последующей IP-инъекцией физиологического раствора, ОХМ (30 нмоль/кг массы тела) или GLP-1 (30 нмоль/кг массы тела) через 15 минут. Детали инъекции описывают ниже в Таблице 1.
| Группа | HHTpa-ARC-инъекция | IP-инъекция |
| 1 | Физиологический раствор | Физиологический раствор |
| 2 | Физиологический раствор | ОХМ (30 нмоль/кг) |
| 3 | Физиологический раствор | GLP-1 (30 нмоль/кг) |
| 4 | Эксендин 9-39 (5 нмоль) | Физиологический раствор |
| 5 | Эксендин 9-39 (5 нмоль) | ОХМ (30 нмоль/кг) |
| 6 | Эксендин 9-39 (5 нмоль) | GLP-1 (30 нмоль/кг) |
Данные иммуногистохимического исследования
Через 90 минут после IP-инъекции ОХМ (50 нмоль/кг), ССК (15 нмоль/кг) или физиологического раствора крысам, которым проводят терминальную анестезию, транскардиально (внутрисердечно) вливают 0,1 М забуференный фосфатом физиологический раствор (PBS), а затем 4% РВ (забуференный фосфатом)-формалин (PBF). Головной мозг удаляют с последующей фиксацией в течение ночи в PBF, а затем переносят в РВ-глюкозу (20% w/v) на ночь. Венечные срезы головного мозга и ствола головного мозга толщиной 40 мкм делают на замораживающем микротоме и окрашивают на fos-подобную иммунореактивность (FLI) способом с использованием авидин-биотин-пероксидазы. Затем срезы помещают на предметные стекла, покрытые поли-L-лизином, обезвоживают в повышающихся концентрациях этанола (50-100%), делипидируют в ксилоле и покрывают гистологической средой DPX. Стекла исследуют на наличие FLI-положительных ядер с помощью светового микроскопа (Nikon Eclipse Е-800) и сохраняют изображения с использованием устройства для получения микроизображений (Xillix Microlmager). Числа FLI-положительных ядер в гипоталамусе и стволе головного мозга подсчитывает независимый член исследовательского коллектива, который не знает об экспериментальных группах (слепым методом). Вычисляют среднее число FLI-положительных ядер и выражают его как целое число для каждого животного.
Статическое инкубирование эксплантата гипоталамуса
Используют систему статического инкубирования. Самцов крыс Wistar умерщвляют путем декапитации и немедленно целиком удаляют головной мозг. Головной мозг закрепляют для получения гистологических срезов вентральной поверхностью вверх и помещают в вибрационный микротом (Microfield Scientific Ltd., Dartmouth, UK). Срез толщиной 1,7 мм получают из базальной части гипоталамуса, закрепленной латерально относительно артериального круга большого мозга (виллизиева круга) и инкубируют в камерах, содержащих 1 мл искусственной спинномозговой жидкости, которую уравновешивают 95% O2 и 5% CO2. Срез гипоталамуса охватывает срединную преоптическую область, PVN (паравентрикулярное гипаталамическое ядро), дорсомедиальное ядро, вентромедиальное ядро, латеральную область гипоталамуса и дугообразное ядро. Пробирки помещают на платформу в водяной бане, где поддерживают температуру 37°С. После исходного 2-часового периода уравновешивания каждый эксплантат инкубируют в течение 45 минут в 600 мкл aCSF (искусственной спинномозговой жидкости) (базовый период) перед тем, как его сменяет тест-период. ОХМ (100 нМ) используют как дозу, представляющую 10-кратную концентрацию его IC50 в отношении рецептора GLP-1. Выживаемость ткани подтверждают конечной 45-минутной обработкой aCSF, содержащей 56 мМ KCI. В конце каждого экспериментального периода aCSF удаляют и хранят при -20°С до измерения αMSH-иммунореактивности путем радиоимуноанализа. Радиоиммуноанализ для измерения αMSH-IR
Уровень αMSH (α-меланоцит-стимулирующего гормона) измеряют с помощью разработанного радиоимуноанализа, который проводят с использованием антитела фирмы Chemicon International Inc.
Статистический анализ
Данные по питанию при IP- и iARC-введениях анализируют при использовании ANOVA с последующим проведением анализа пост-хок LSD (наименьшей значимой разности). Массы жировых прокладок, полученные в различных группах лечения, анализируют с помощью непарного критерия Стьюдента. Данные, полученные в исследовании с инкубированием эксплантата гипоталамуса, в котором каждый эксплантат сравнивают с его собственным базовым периодом, анализируют с использованием парного критерия Стьюдента. Во всех случаях Р<0,05 считают статистически значимым.
Результаты
1. Эффект периферического введения ОХМ животным, подвергнутым голоданию.
Внутрибрюшинное введение ОХМ (100 нмоль/кг и 300 нмоль/кг) вызывает значительное ингибирование переедания у животных, подвергнутых 24-часовому голоданию, через один час после инъекции по сравнению с контролем в виде физиологического раствора (1 час: ОХМ 100 нмоль/кг, 5,4±0,2 г (Р<0,05), 300 нмоль/кг, 4,5±0,2 г (Р<0,05) относительно физиологического раствора, 6,3±0,2 г). Уменьшение поглощения пищи, вызванное дозой 100 нмоль/кг, продолжается до 8 часов после инъекции. Однако самая высокая доза ОХМ (300 нмоль/кг) продолжает значительно подавлять поглощение пищи в течение 24 часов после инъекции (24 часа: ОХМ, 300 нмоль/кг, 9,5±0,6 г относительно физиологического раствора, 17,5±0,7 г; Р<0,05) (см. фиг.11). Дозы 30 нмоль/кг и 10 нмоль/кг неспособны изменить поглощение пищи ни в какой из исследованных точек времени.
2. Эффект периферического введения ОХМ у не подвергнутых голоданию животных на поглощение пищи в темной фазе.
ОХМ в дозе 3 и 10 нмоль/кг не оказывают воздействия на поглощение пищи ни в одной из исследованных точек времени при кормлении в ночное время у крыс, которым делают инъекцию непосредственно перед темной фазой. Однако ОХМ в дозе 30 нмоль/кг значительно подавляет поглощение пищи в период до двух часов после инъекции (2 часа: ОХМ, 30 нмоль/кг, 4,5±0,4 г относительно физиологического раствора, 5,8±0,4 г; Р<0,05). Поглощение пищи снижается в течение 4 часов после инъекции, но эффект является незначительным. ОХМ в дозе 100 нмоль/кг в значительной мере подавляет поглощение пищи в течение всей темной фазы (8 часов: ОХМ, 100 нмоль/кг, 14,1±0,8 г относительно физиологического раствора, 16,9±0,5 г; Р<0,05) (см. фиг.12).
3. Эффект повторного IP-введения ОХМ
IP-инъекции ОХМ (50 нмоль/кг) по два раза в день в течение семи дней вызывают значительное снижение кумулятивного ежедневного поглощения пищи по сравнению с контрольными животными, которым вводят физиологический раствор (Кумулятивное поглощение пищи, день 7: ОХМ, 50 нмоль/кг, 168±4,6 г относительно физиологического раствора, 180±4,3 г; Р<0,01) (см. фиг.13). Кроме того, животные, леченные ОХМ, набирают массу тела значительно более медленно, чем животные в контроле с использованием физиологического раствора (Кумулятивное увеличение массы тела, день 7: ОХМ, 50 нмоль/кг, 21,0±1,5 г относительно физиологического раствора, 37,6±1,9 г; Р<0,005). Более того, у животных с ограничением в пище путем попарного кормления не происходит такое же медленное увеличение массы тела, как у животных, леченных ОХМ, несмотря на одинаковое поглощение пищи (День 7: попарное кормление, 33,5±2,0 г; P=NS относительно физиологического раствора (при свободном доступе к корму), Р<0,05 относительно ОХМ) (см. фиг.14). Кроме того, хроническое применение ОХМ вызывает снижение отложения жировой ткани, которое не наблюдают у животных при попарном кормлении, которым инъецируют физиологический раствор (см. Таблицу 2). На 1 и 2 дни эксперимента у животных, леченных ОХМ, значительно снижается потребление воды (День 1: ОХМ, 24,1±1,28 мл относительно физиологического раствора, 28,1±1,33 мл; Р<0,05). В последующие дни не наблюдают повышения ежедневного потребления воды по сравнению с животными, которым вводят физиологический раствор (дни 3-6). Однако к дню 7 разница в потреблении воды между группой, которой вводят физиологический раствор, и группой, леченной ОХМ, отсутствует (не приведено).
| Ткань/гормон | Физиологический раствор | ОХМ | Попарное кормление |
| WAT | 0,69±0,02 | 0,51±0,01а | 0,61±0,02b |
| ВАТ | 0,16±0,01 | 0,12±0,01а | 0,15±0,01b |
| Таблица 2: Эффект IP-введения два раза в день физиологического раствора или ОХМ (50 нмоль/кг) в течение семи дней на массу эпидидимального WAT и межкапсульного ВАТ у крыс с ограничением пищи и свободным доступом к воде. |
4. Роль задержанного опорожнения желудка в аноректическом эффекте ОХМ:
Через один час после предложения пищи крысам, подвергнутым 36-часовому голоданию, сухая масса содержимого желудков (как процент от пищи, потребленной в течение 30-минутного периода кормления) у животных, леченных GLP-1, увеличивается значительно больше, чем у животных, которым вводят физиологический раствор (1 час: GLP-1, 50 нмоль/кг, 76,9±2,7 г относительно физиологического раствора, 65,8±1,6 г; Р<0,01). Это предполагает, что GLP-1 вызывает значительное снижение опорожнения желудка. Содержимое желудков животных, леченных ОХМ, больше, чем у животных в контроле с использованием физиологического раствора, хотя это не имеет статистической значимости (1 час: ОХМ, 50 нмоль/кг, 72,0±1,4 г относительно физиологического раствора 65,8±1,6 г; Р=0,07). Через два часа после кормления ОХМ не влияет на содержимое желудков по сравнению с животным, которым вводят физиологический раствор. Однако у животных, которым вводят положительный контроль, в данной точке времени, (ССК, 15 нмоль/кг) содержимое желудка значительно больше (2 часа, ССК, 15 нмоль/кг, 64,7±6,4 г относительно физиологического раствора, 38,5 г; Р<0,01). Это предполагает, что ССК вызывает значительное снижение скорости опорожнения желудка. У ОХМ отсутствует эффект в отношении содержимого желудка по сравнению с животным, которым вводят физиологический раствор в точках 4 или 8 часов после кормления (см. фиг.15).
5. Исследование эффекта повышения доз ОХМ, инъецируемых в дугообразное ядро
Все дозы ОХМ (за исключением 0,01 нмоль) в значительной степени подавляют поглощение пищи при iARC-введении в течение первого часа переедания после 24-часового голодания (1 час: ОХМ 0,03 нмоль, 6,1±0,5 г (Р<0,05); 0,1 нмоль, 5,6±0,4 г (Р<0,05); 0,3 нмоль, 5,1±0,6 г (Р<0,01); 1,0 нмоль, 3,6±0,5 г (Р<0,005), все относительно физиологического раствора, 7,7±0,2 г) (см. фиг.16). ОХМ в дозах 0,3 и 1,0 нмоль продолжает значительно подавлять поглощение пищи в период до 8 часов после инъекции. Через двадцать четыре часа после инъекции ОХМ в дозе 1,0 нмоль подавляет поглощение пищи, хотя в незначительной степени (24 час: ОХМ, 1,0 нмоль, 37,8±3,0 г относительно физиологического раствора, 40,8±1,6 г; P=NS (незначимо)).
6. Исследование, действует ли ОХМ при периферическом введении через рецепторы GLP-1 дугообразного ядра
Внутрибрюшинное введение как GLP-1 (30 нмоль/кг), так и ОХМ (30 нмоль/кг) вызывает значительное подавление поглощения пищи через один час после начала темной фазы (1 час: GLP-1, 5,0±0,6 г, ОХМ, 5,1±0,4 г относительно физиологического раствора, 9,2±0,3 г). Однако анорексию, вызываемую IP-введением ОХМ, блокируют введением антагониста рецептора GLP-1 эксендина 9-39 (300 нмоль/кг), который инъецируют непосредственно в ARC (см. Таблицу 3 и фиг.17). Предварительное iARC-введение эксендина 9-39 не воздействует на подавление поглощения пищи с помощью IP-введения GLP-1.
| Пептид | Поглощение пищи (г) | SEM |
| Физиологический раствор/физиологический раствор | 9,2 | 0,3 |
| Физиологический раствор/GLP-1 | 5,0 | 0,6 |
| Эксендин 9-39/GLP-1 | 5,0 | 0,3 |
| Физиологический раствор/ОХМ | 5,1 | 0,4 |
| Эксендин 9-39/ОХМ | 9,4 | 0,4 |
| Эксендин 9-39/Физиологический раствор | 9,0 | 0,3 |
| Таблица 3: Эффект iARC-введения эксендина 9-39 (5 нмоль) или физиологического раствора при инъекции за 15 минут перед IP-введением ОХМ (30 нмоль/кг), GLP-1 (30 нмоль/кг) или физиологического раствора в точке 1 час. поглощения пищи (г). (S = физиологический раствор, G = GLP-1 (30 нмоль/кг), Ох = ОХМ (30 нмоль/кг), Ех = эксендин 9-39 (5 нмоль)). |
7. Картирование экспрессии FLI в гипоталамусе в ответ на IP-введение ОХМ.
После IP-введения ОХМ (50 нмоль/кг) плотное окрашивание FLI обнаруживают почти исключительно в дугообразном ядре гипоталамуса (см. фиг.18). Никакие другие ядра гипоталамуса (PVN (паравентрикулярное ядро гипоталамуса), DMH (дорсомедиальное ядро гипоталамуса), VMH (вентромедиальное ядро гипоталамуса) не демонстрируют специфическое c-fos-окрашивание.
В стволе головного мозга IP-введение ССК (15 нмоль/кг) вызывает плотное окрашивание FLI, наиболее заметное в NTS (ядро tractus solitarius) и area postrema (см. фиг.12). Однако ни IP-введение физиологического раствора, ни IP-введение ОХМ (50 нмоль/кг) не вызывают специфическое повышение экспрессии c-fos в одних и тех же исследованных ядрах ствола головного мозга (см. фиг.19).
8. Изменения в выходе α-MSH из эксплантатов гипоталамуса при инкубировании с ОХМ
Инкубирование с ОХМ (100 нМ) вызывает в эксплантатах гипоталамуса значительное повышение выхода α-MSH по сравнению с базовым уровнем выхода (α-MSH: ОХМ, 100 нМ, 4,1±0,6 фмоль/эксплантат относительно 2,6±0,5 фмоль/эксплантат; Р<0,005). Жизнеспособность эксплантата оценивают путем инкубирования с 56 мМ KCI и подтверждают жизнеспособность >80% эксплантатов. Те эксплантататы, которые оказываются погибшими, исключают из анализа. Обсуждение
Периферическое введение ОХМ вызывает снижение поглощения пищи у крыс. Данный эффект наблюдают после голодания во время светлой фазы и в течение фазы ночного кормления. Аноректический эффект оказывается сильным, и его период продолжается до 24 часов. IP-введение ОХМ два раза в день в течение семи дней вызывает снижение дневного поглощения пищи по сравнению с группой, которой вводят физиологический раствор, без эффекта тахифилаксии. Животные, леченные ОХМ, значительно меньше набирают массу тела, чем животные при попарном кормлении, несмотря на то, что две группы получают идентичное по калорийности ежедневное количество корма. Внутрибрюшинное введение ОХМ временно снижает поглощение воды, хотя оно не имеет продолжительного характера. Это предполагает, что снижение скорости увеличения массы тела не связано с обезвоживанием.
В заключение хронического исследования удаляют и взвешивают эпидидимальную WAT и межкапсульную ВАТ. Несмотря на идентичное поглощение пищи обнаруживают уменьшение массы во всех лотках с жиром у животных, леченных ОХМ, по сравнению с животными с попарным кормлением. На основании этого предполагают, что периферическое введение ОХМ влияет также на другие параметры обмена веществ.
Основную роль в насыщении играет задержанное опорожнение желудка с участием механизма, опосредованного блуждающим нервом, который приводит к активации ствола головного мозга. Как GLP-1, так и ОХМ представляют собой сильные ингибиторы опорожнения желудка у грызунов и человека, и, в случае GLP-1, его считают главным механизмом, посредством которого происходит стимуляция насыщения. Предполагают, что ОХМ действует таким же образом и что его эффекты на опорожнение желудка являются причиной длительной анорексии. Однако, хотя периферическое введение ОХМ приводит к небольшой задержке опорожнения желудка, это незначимо, и эффект является непродолжительным. Это предполагает, что ОХМ все-таки замедляет опорожнение желудка, но маловероятно, что оно обусловливает сильное и длительное подавление поглощения пищи.
В данном контексте описывают, что периферическое введение ОХМ повышает FLI почти исключительно в ARC. Более того, обнаруживают, что инкубирование экплантата гипоталамуса с ОХМ вызывает значительное повышение выхода продукта из РОМС (проопиомеланокортина) - αMSH, из эксплантатов гипоталамуса. При IP-введении ОХМ не воздействует на экспрессию FLI в областях NTS и АР, которые, как известно, важны для интеграции информации, опосредованной блуждающим нервом, что еще более подкрепляет утверждение о том, что действие ОХМ осуществляется не через данные пути.
Полагают, что ядра ствола головного мозга является основным центром действия GLP-1, и информация затем переключается на PVN гипоталамуса, где опосредуются аноректические эффекты. Непосредственная инъекция ОХМ в ARC (даже в очень низких дозах) вызывает сильное и длительное подавление поглощения пищи, что еще более поддерживает предположение о том, что ARC является центром действия ОХМ. Аноректические эффекты, вызываемые периферическим введением ОХМ, блокируют предварительным введением эксендина 9-39 в ARC. Однако интересно, что у GLP-1 при периферическом введении отсутствует аноректическое действие. Данный факт решительно указывает на то, что ОХМ действует через рецепторы GLP-1 в ARC. Кроме того, он выявляет различные пути, которые опосредуют действие GLP-1 и ОХМ.
Вместе взятые вышеприведенные результаты демонстрируют, что ОХМ обладает потенциальной важностью как для длительной, так и для краткосрочной регуляции поглощения пищи и поддержания массы тела. В более значительной степени, чем снижение аппетита посредством "традиционных" путей насыщения, которые включают замедление опорожнение желудка и активацию ядер ствола головного мозга, циркуляция в крови ОХМ опосредует аноректические эффекты посредством прямого взаимодействия с ARC, потенциально путем активации нейронов РОМС (проопиомеланокортина) в ядре. Вследствие этого ОХМ может быть эффективным для лечения или профилактики избыточной массы тела, такой как ожирение, у млекопитающих, и, кроме того, он представляет собой новую мишень для разработки терапевтических агентов для лечения избыточной массы тела, такой как ожирение, у млекопитающих.
1. Применение оксинтомодулина или его аналога, в котором остаток гистидина в положении 1 сохранен или замещен другой ароматической аминокислотой, несущей положительный заряд, или его фармацевтически приемлемой соли или конъюгата с полимером или полисахаридом или химически модифицированнного варианта, в частности с помощью модификации боковых цепей, С-конца, ацилирования и амидирования, для профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающего.
2. Применение по п.1 при производстве лекарственного средства для профилактики или лечения ожирения.
3. Применение по п.1 человеческого оксинтомодулина.
4. Применение по любому из пп.1-3 аналога оксинтомодулина, в котором любые от одного до 22 из других остатков α-аминокислот в данной последовательности независимо заменены любым другим остатком α-аминокислоты, изомерной формой аминокислоты, в частности D-аминокислотой, или заменены соответствующей или другой аминокислотой, связанной через боковую цепь; и/или из последовательности оксинтомодулина удалены 1 или 2 остатка аминокислот; и/или С-конец последовательности оксинтомодулина модифицирован добавлением дополнительных остатков аминокислот.
5. Применение по любому из пп.1-3 оксинтомодулина, конъюгированного с по меньшей мере одной группой, выбранной из нижеследующих: полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, сополимеры полиоксиэтилена-полиоксипропилена, полисахариды, такие как целлюлоза, производные целлюлозы, хитозан, аравийская камедь, камедь карайи, гуаровая камедь, ксантановая смола, трагакант, альгиновая кислота, каррагенан, агароза и фарцеллараны, декстран, крахмал, производные крахмала, гиалуроновая кислота, полиэфиры, полиамиды, полиангидриды и полиортоэфиры.
6. Применение по любому из пп.1-3 при производстве лекарственного средства в форме, пригодной для использования перорально, парентерально, через слизистые оболочки, ректально, подкожно или чрескожно.
7. Применение по любому из пп.1-3 при производстве лекарственного средства в форме, пригодной для ингаляционного, защечного, подъязычного или назального использования.
8. Применение по любому из пп.1-3 при производстве лекарственного средства для профилактики или лечения человека.
9. Способ профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающего, отличающийся тем, что млекопитающему вводят композицию, содержащую эффективное количество оксинтомодулина или его аналога, в котором остаток гистидина в положении 1 сохранен или замещен другой ароматической аминокислотой, несущей положительный заряд, или его фармацевтически приемлемой соли или конъюгата с полимером или полисахаридом или химически модифицированнного варианта, в частности с помощью модификации боковых цепей, С-конца, ацилирования и амидирования.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что вводят композицию, содержащую человеческий оксинтомодулин.
11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что вводят композицию, содержащую аналог оксинтомодулина, в котором любые от одного до 22 из других остатков α-аминокислот в данной последовательности независимо заменены любым другим остатком α-аминокислоты, изомерной формой аминокислоты, в частности D-аминокислотой, или заменены соответствующей или другой аминокислотой, связанной через боковую цепь; и/или С-конец последовательности оксинтомодулина модифицирован добавлением дополнительных остатков аминокислот.
12. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что вводят композицию, содержащую оксинтомодулин, конъюгированный с по меньшей мере одной группой, выбранной из нижеследующих: полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, сополимеры полиоксиэтилена-полиоксипропилена, полисахариды, такие как целлюлоза, производные целлюлозы, хитозан, аравийская камедь, камедь карайи, гуаровая камедь, ксантановая смола, трагакант, альгиновая кислота, каррагенан, агароза и фарцеллараны, декстран, крахмал, производные крахмала, гиалуроновая кислота, полиэфиры, полиамиды, полиангидриды и полиортоэфиры.
13. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что упомянутую композицию вводят перорально, парентерально, через слизистые оболочки, ректально, подкожно или чрескожно.
14. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что упомянутую композицию вводят ингаляционно, защечно, подъязычно или назально.
15. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что млекопитающее представлено человеком.
16. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что снижают массу тела, достигая уменьшения поглощения пищи.
17. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что лечением является косметическое снижение массы тела.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что упомянутую композицию вводят перорально, парентерально, через слизистые оболочки, ректально, подкожно или чрескожно.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что упомянутую композицию вводят ингаляционно, защечно, подъязычно или назально.
20. Способ по п.17, отличающийся тем, что млекопитающее представлено человеком.
21. Способ по п.17, отличающийся тем, что снижают массу тела, достигая уменьшения поглощения пищи.
22. Фармацевтическая композиция для профилактики или лечения избыточной массы тела у млекопитающего, содержащая эффективное количество оксинтомодулина или его аналога, в котором остаток гистидина в положении 1 сохранен или замещен другой ароматической аминокислотой, несущей положительный заряд, или его фармацевтически приемлемой соли или конъюгата с полиэтиленгликолем или химически модифицированного варианта, в частности с помощью модификации боковых цепей, С-конца, ацилирования и амидирования.
