Механизм
Рецептор секретагогов гормона роста типа 1a (GHS-R1a) является общей мишенью для эндогенного грелина и всех синтетических GHRP: ипаморелина, GHRP-2, GHRP-6, гексарелина и непептидного секретагога MK-677. Его активация стимулирует пульсирующую секрецию ГР из передней доли гипофиза и опосредует сигнализацию аппетита в гипоталамусе.
GHS-R1a был открыт фармакологически ещё до обнаружения его эндогенного лиганда. В конце 1970-х и в 1980-х годах было установлено, что синтетические гексапептиды - предшественники современных GHRP - стимулируют секрецию ГР через неизвестный рецептор, отличный от рецептора GHRH. Сам рецептор был клонирован в 1996 году, а его эндогенный лиганд, грелин, был открыт тремя годами позже Кодзимой и соавторами в 1999 году с помощью подхода обратной фармакологии, при котором скринировались экстракты желудка на способность активировать орфанный рецептор.
GHS-R1a является семитрансмембранным рецептором, сопряжённым с G-белком (GPCR), относящимся к классу A (родопсиноподобные). Он экспрессируется в нескольких тканях: прежде всего в соматотрофах передней доли гипофиза (где его активация стимулирует секрецию ГР), в дугообразном ядре гипоталамуса и других гипоталамических областях (где он опосредует аппетит и энергетический гомеостаз), а также в периферических тканях, включая сердце, поджелудочную железу, надпочечники и желудочно-кишечный тракт. Рецептор обладает конститутивной (лиганд-независимой) активностью, то есть частично активен даже в отсутствие грелина - это редкое для GPCR свойство вносит вклад в базальную секрецию ГР и регуляцию аппетита.
Двойная роль рецептора - в секреции ГР и в сигнализации аппетита - объясняет основной внецелевой эффект большинства GHRP: стимуляцию голода. Степень стимуляции аппетита существенно варьирует у разных синтетических лигандов. GHRP-6 вызывает наиболее выраженный аппетитный эффект среди широко изучаемых пептидов; ипаморелин выделяется избирательным высвобождением ГР при минимальной ко-стимуляции аппетита, что объясняется его структурной селективностью в связывающем кармане GHS-R1a.
Для понимания пути от активации GHS-R1a до пульсирующего высвобождения ГР необходимо проследить сигнальный каскад, взаимодействие с соматостатином и GHRH, а также нисходящие эффекты оси ГР-IGF-1.
Связывание рецептора и внутриклеточная сигнализация
GHS-R1a связывается преимущественно с семейством G-белков Gq (Gq/11). Связывание лиганда активирует Gq, который стимулирует фосфолипазу C-бета (PLC-бета), расщепляющую фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (PIP2) на два вторичных мессенджера: инозитол-трифосфат (IP3) и диацилглицерол (DAG). IP3 связывается с рецепторами на эндоплазматическом ретикулуме и вызывает высвобождение кальция (Ca2+) из внутриклеточных депо; DAG активирует протеинкиназу C (PKC). В соматотрофах гипофиза возникающий внутриклеточный кальциевый транзиент является непосредственным триггером экзоцитоза секреторных везикул, содержащих ГР. GHS-R1a может дополнительно передавать сигнал через Gs, активируя аденилатциклазу и цАМФ, однако Gq является доминирующим путём для секреции ГР.
Синергизм с GHRH и подавление соматостатина
Активация GHS-R1a не действует изолированно: ГР-стимулирующий ответ существенно усиливается при одновременной активации рецептора GHRH. GHRH активирует Gs-сопряжённый GPCR на соматотрофах гипофиза, повышая внутриклеточный цАМФ и активируя PKA, что также стимулирует экзоцитоз везикул с ГР через путь, дополнительный по отношению к GHS-R1a-Gq-кальциевому механизму. Эта механистическая взаимодополняемость лежит в основе синергетических пиков ГР, наблюдаемых при комбинации GHRP с аналогом GHRH (например, ипаморелина с CJC-1295). Активация GHS-R1a также подавляет высвобождение соматостатина (SRIF) из гипоталамуса, снимая ключевое тормозное ограничение секреции ГР гипофизом. Итоговый импульс ГР существенно превышает то, что производит каждый путь по отдельности.
Сохранение пульсирующего паттерна и кинетика рецептора
Короткий период полувыведения пептидных GHRP из плазмы (от 15 до 120 минут) обеспечивает дискретное окно стимуляции GHS-R1a при каждой инъекции с последующим выведением и ресенситизацией рецептора. Это сохраняет физиологический пульсирующий паттерн секреции ГР, при котором дискретные пики ГР разделены периодами его низкой концентрации. Непрерывный агонизм GHS-R1a, создаваемый MK-677 с его 24-часовым периодом полувыведения, смещает профиль к устойчивому повышению ГР и IGF-1 без дискретных высокоамплитудных пиков; при длительном применении в исследованиях описывается десенситизация рецептора. Гексарелин - наиболее потентный пептидный GHRP - ассоциируется с более быстрой даунрегуляцией GHS-R1a по сравнению с ипаморелином при сопоставимых дозах, что требует применения цикловых протоколов для сохранения амплитуды пика ГР.
Нисходящие эффекты оси ГР-IGF-1
ГР, высвобождаемый вследствие активации GHS-R1a, поступает в системный кровоток и воздействует на рецепторы ГР (GHR) в печени и периферических тканях. Активация печёночного GHR является основным стимулом синтеза и секреции циркулирующего IGF-1. IGF-1, в свою очередь, опосредует анаболические, репаративные и метаболические эффекты ГР в мышцах, костях, жировой ткани и других органах. Активация GHS-R1a также сопровождается ко-повышением кортизола и пролактина через не до конца охарактеризованные механизмы в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси; ипаморелин выделяется среди GHRP существенно меньшим ко-повышением кортизола и пролактина по сравнению с GHRP-2, GHRP-6 и гексарелином при эквивалентных ГР-стимулирующих дозах.
Гипоталамическая сигнализация аппетита через GHS-R1a
Экспрессия GHS-R1a в дугообразном ядре гипоталамуса опосредует орексигенный (аппетит-стимулирующий) эффект грелина. Активация GHS-R1a на нейронах NPY/AgRP стимулирует высвобождение нейропептида Y (NPY) и агути-родственного пептида (AgRP) - оба являются мощными стимуляторами аппетита - и подавляет нейроны про-опиомеланокортина (POMC), в норме тормозящие пищевое поведение. Синтетические GHRP, действующие на GHS-R1a, несут стимуляцию аппетита как фармакологическое следствие промискуитета рецептора в гипофизарном и гипоталамическом компартментах. Усиление голода является функциональным свойством рецептора, а не побочным эффектом плохо разработанного соединения.
| Соединение | Роль при GHS-R1a | Профиль |
|---|---|---|
| Ipamorelin | Селективный агонист GHS-R1a; стимуляция ГР при минимальном ко-повышении кортизола и пролактина; период полувыведения 2 часа | Смотреть профиль |
| GHRP-2 | Потентный агонист GHS-R1a; наибольшая амплитуда пика ГР в классе с ко-повышением кортизола и пролактина; период полувыведения 30 минут | Смотреть профиль |
| GHRP-6 | Агонист GHS-R1a с наиболее выраженной стимуляцией аппетита в классе; сильный эффект голода через гипоталамическую активацию NPY/AgRP; период полувыведения 15-20 минут | Смотреть профиль |
| Hexarelin | Наиболее потентный пептидный агонист GHS-R1a; также связывается с CD36 в сердечной ткани через GHS-R1a-независимый путь; более быстрая десенситизация рецептора по сравнению с другими GHRP | Смотреть профиль |
| MK-677 (Ibutamoren) | Непептидный пероральный агонист GHS-R1a; период полувыведения 24 часа, позволяющий принимать раз в сутки; устойчивое повышение IGF-1; более выраженная задержка воды и стимуляция аппетита по сравнению с пептидными GHRP | Смотреть профиль |
Все пять соединений имеют GHS-R1a в качестве основного механизма действия. MK-677 не является пептидом (это низкомолекулярное соединение класса спиропиперидинов), однако включён в таблицу, поскольку действует через тот же рецептор, что и класс пептидных GHRP, и нередко изучается совместно с ними.
Рецептор секретагогов гормона роста был выявлен в ходе длительного фармакологического исследования, начавшегося с синтеза производных мет-энкефалина - гексапептидов в конце 1970-х годов в Тулейнском университете Сирилом Бауэрсом и коллегами. Было установлено, что эти ранние соединения (предшественники GHRP-6) стимулируют секрецию ГР через механизм, отличный от GHRH. Бауэрс продолжил программу структурной оптимизации, в итоге создав соединения, ставшие GHRP-2 и GHRP-6. Говард, Фейнер, МакКи и коллеги из компании Merck клонировали GHS-R1a в 1996 году из тканей свиного гипофиза и гипоталамуса, установив, что орфанный GPCR ответственен за активность GHRP. В 1999 году Кодзима и соавторы из Университета Курумэ идентифицировали грелин как эндогенный лиганд GHS-R1a, завершив картину рецептор-лиганд.
Ипаморелин был описан в 1998 году Рауном и соавторами из компании Novo Nordisk и представлял собой структурный вариант, обеспечивающий селективность в отношении ГР над кортизолом и пролактином. MK-677 (ибутаморен) был разработан компанией Merck как пероральный секретагог ГР и прошёл клинические испытания фазы 2 по показаниям саркопении, дефицита ГР и кахексии; данные фазы 2 продемонстрировали устойчивое повышение IGF-1 при суточных дозах от 10 до 25 мг. Несмотря на историю клинических испытаний, MK-677 не получил регуляторного одобрения ни по одному показанию; программа фазы 3 по немощности была прекращена. Гексарелин изучался клинически и сохранял ГР-стимулирующую активность у пациентов с дефицитом ГР, не отвечавших на GHRH, что согласуется с действием его рецептора ниже по цепи - на уровне гипофиза, минуя гипоталамический вход GHRH.
Путь секреции гормона роста
Полная гипоталамо-гипофизарная ось: рецептор GHRH, соматостатин и регуляция пульсов ГР.
Путь IGF-1
Как стимулированный ГР IGF-1 управляет анаболической сигнализацией через PI3K-Akt и MAPK-ERK.
GHRPs, пептиды, высвобождающие гормон роста, обзор класса
Ипаморелин, GHRP-2, GHRP-6, гексарелин: сравнение соединений в классе GHRP.