CC BY
31
ОСТЕОПОРОЗ И ОСТЕОПАТИИ № 2/2003
МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОСТЕОПОРОЗА:
I. ОСТЕОПРОТЕГЕРИН, ЛОПГ (RANKL) И RANK: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ(Ы) РЕГУЛЯЦИИ КОСТНОЙ РЕЗОРБЦИИ Обзор литературы
Г.Я.ШВАРЦ
000 Институт прикладной фармакологии, Москва
Вопросы фармакотерапии продолжают оставаться важнейшим аспектом проблемы остеопороза (ОП) в целом. В последние 25-30 лет для этой цели было предложено большое количество лекарственных средств различного механизма действия [1]. К их числу относятся препараты женских половых гормонов и близких к ним соединений (эстрогены, эстроген-гестагенные препараты, селективные модуляторы эстрогеновых рецепторов, тиболон), кальцито-нины, бисфосфонаты, активный метаболит витамина D и его аналоги, иприфлавон и некоторые другие. Указанные лекарственные средства относятся преимущественно к группе ингибиторов костной резорбции, и их лечебный эффект проявляется главным образом в стабилизации массы кости. Однако действие антирезорб-тивных средств не сопровождается заметным увеличением массы кости: под влиянием лечения она повышается незначительно, как. правило, не более чем на 5-7% после трех лет лечения (по показателю минеральной плотности костной ткани - МПКТ). Обусловлено это тем, что существующие антирезорбтивные средства обладают недостаточным влиянием на формирование новой кости - процесс, необходим для реального повышения ее механической прочности и снижения риска переломов. Существенным недостатком используемых в настоящее время антирезорбтивных средств является и прекращение действия после остановки лечения. Кроме того, существенно ограничивают применение антирезорбтивных средств (особенно из групп эстрогенов и бисфосфонатов) и нередко наблюдаемые побочные эффекты.
В этой связи в последние годы большое внимание привлекает другое направление лечения ОП, основанное на использовании лекарственных препаратов - стимуляторов костеообразования, т.е. оказывающих анаболический эффект на костную ткань. До настоящего времени такого рода препараты в практике представлены двумя группами - анаболическими стероидами и солями фтора (фторидами). Однако ни одна из них не отвечает современным требованиям эффективности и безопасности. Так, при применении анаболических стероидов отмечены лишь тенденции к нормализации МПКТ, без достоверного влияния на частоту переломов при высоком уровне (до 70%) побочных эффектов, проявляющихся явлениями андрогенизации, нарушением функции печени и др. |10. 20. 22]. Имеется и ряд медицинских противопоказаний для применения анаболических стероидов - опухоли молочной и предстательной желез, нарушения углеводного обмена и диабет, заболевания печени. В отличие от анаболиков, фториды вызывают достоверное увеличение МПКТ. достигающее 10% и более на фоне применения в течение 6 мес - 1 года. Однако механические свойства формируемой при этом новой кости ниже, чем в норме, что имеет следствием отсутствие достоверного влияния данной группы препаратов на частоту переломов [20]. Кроме того, применение фторидов достаточно часто сопровождается такими побочными эффектами, как гастралгии (более 20%), артралгии (30-35%) и др.
Единственным реальным достижением последних лет в создании активных и достаточно хорошо переносимых лекарственных средств, оказывающих преимущественное стимулирующее влияние на костеобразование, являются препараты паратиреоидного гормо-на(ПТГ) и его фрагментов 11,21,23]. Однако, несмотря на положительные результаты клинического изучения, высокую эффективность и хорошую переносимость таких препаратов данной группы, как рекомбинантный человеческий ПТГ(1-34), получивший международное непатентованное название терипаратид (ФортеоФ, компания Eli Lilly), а также рекомбинантный человеческий ПТГ(1-84), получивший название ALX1-11 (компании Allelix Biopharmaceutical Inc. и Glaxo), до настоящего времени проводятся дополнительные исследования для решения комплекса вопросов, касающихся практического их использования (системы доставки, комбинации с другими лекарственными средствами, экономические аспекты и др.).
Сказанное выше явилось основанием для проведения в последние годы ряда глубоких комплексных биохимических, генетических и фармакологических исследований, направленных на выяснение системных и местных молекулярно-биологических механизмов, участвующих в костном ремоделировании, определении их роли в процессах резорбции и формирования кости, а также создании на основе полученных данных нового поколения антиостеопоретичес-ких препаратов, способных не только тормозить избыточную резорбцию, но и стимулировать костеообразование. Ниже представлены данные, касающиеся некоторых наиболее значимых результатов указанных исследований.
Известно, что состояние скелета в целом, определяющееся его начальным морфогенезом, а также ремоделированием костной ткани на протяжении жизни, зависит от скоординированной регуляции и активности костеобразующих клеток - остеобластов(ОБ) и кость-резорбирующих клеток - остеокластов(ОК). Нарушение указанной регуляции может привести к тяжелым метаболическим расстройствам костной ткани, характеризующимся как снижением (например, ОП), так и повышением (например, остеопетроз) массы кости. Количество активных ОК определяется дифференцировкой и слиянием предшественников этих клеток, а также их гибелью за счет апоптоза. Повышение пула активных ОК, сопровождающееся повышением костной резорбции и снижением массы кости, наблюдается при ряде остеопатии, включая постменопаузальный ОП, болезнь Педжета, метастазы в кости и др. Значительное количество системных гормонов, факторов роста и провоспалительных факторов, а также цитокинов являются регуляторами образования ОК (остеокластогенеза) и их функций. Недавно количество этих факторов увеличилось за счет.открытия новых представителей семейства фактора некроза опухолей (tumor necrosis factor, TNF), представленных как лигандами, так и их рецепторами, которые играют решающую роль в образовании ОК и. по-видимому, являются наиболее активными из молекулярных медиаторов образования и действия многих других регуляторов процессов ремоделирования в кости.
Открытие новых членов семейства TNF позволяет по-новому оценить механизмы, участвующие во взаимодействии клеток осте-областической и остеокластической линий.
В 1997 году в 3-х лабораториях независимо друг от друга был выделен белок, который, как оказалось, является основополагающим как в биологии кости, так и может быть использован для фармакологической регуляции процессов ремоделирования. В частности, Simonet с сотр. |26] выделили из клеток кишечника крысы новую белковую молекулу, которая по гомологической последовательности аминокислот была отнесена к новому члену суперсемейства TNF-рецепторов. Биологическая активность этого гликопроте-ина была изучена на трансгенных мышах, у которых повышение биосинтеза данного вещества сопровождалось повышением его концентрации в крови и развитием тяжелого остеопетроза в бедренной кости и позвонках на фоне значительного снижения количества ОК в условиях сохраняющегося без изменений количества макрофагаль-ных клеток. При добавлении этого растворимого белка к культуре гематопоэтических и стромальных клеток наблюдалось зависимое от дозы торможение образования ОК в ответ на действие всех известных стимуляторов остеокластогенеза - 1,25(OH),D3, ПТГ, простаг-ландина Е, (ПГЕ,) и интерлейкина 11 (ИЛ-11). "Подкожное введение этого белка мышам «дикой» линии вызывало повышение массы кости. Что особенно важно, была установлена способность открытого вещества препятствовать потере костной массы у овариэктоми-рованых крыс (модель эстрогендефицитного постменопаузального ОП). В связи с указанными защитными свойствами этот белок получил название «остеопротегерин» (от англ. protect bone), или ОПГ (OPG).
В это же время Tsuda с сотр. [29], исследовавшие возможности очистки белков, выделили гепарин-связывающий белок из куль-
№ 2/2003 ОСТЕОПОРОЗ И ОСТЕОПАТИИ
Таблица 1
Основные свойства ОПГ-ЛОПГ-RANK
Цитокин и его обозначения ЛОПГ (RANKL, TRANCE) Отношение TNF Член семейства TNF Влияние на кость и другие вилы активности - Экспрессирует на поверхности ос-теобластических/стром&пьных клеток - Связывается с RANK на гемопоэ-тических предшественниках ОК - Стимулирует дифференцировку и активность ОК - Ингибирует апоптоз О К - После парентерального введения вызывает гиперкальциемию - Подавление образования ведет к: • остеопетрозу • дефектам прорезывания зубов • дефектам ранней дифференциров-ки Т- и В-лимфоцитов - Реализует действие через с NF-kB и Jun-N концевую киназу
RANK Член семейства рецепторов TNF(TNF-R) - Экспрессирует на поверхности ге-мопоэтических предшественников ОК - Представляет собой рецептор для ЛОПГ на ОБ/стромальных клетках - Повышенное образование вызывает снижение биосинтеза ЛОПГ и может вызывать остеопетроз
ОПГ (TR-1, OCIF, FDCR-1) Член семейства рецепторов TNF(TNF-R) - Растворимый рецептор-ловушка для ЛОПГ, тормозящий его связывание с RANK - Блокирует образование О К - Повышает массу кости - Уменьшает гиперкальциемию - Защищает овариэктомированных крыс (эстроген-дефицитных) от потери костной массы - Избыточное образование может вызывать остеопетроз - Недостаточное образование может вызывать остеопороз - Предупреждает кальцификацию крупных артерий
тивационной среды с фибробластами человека. Этой группой исследователей была установлена способность указанного белка тормозить образование ОК, в связи с чем он был назван «фактором, ингибирующим остеокластогенез» (osteoclastogenesis inhibitory factor, OC1F). Вскоре после этого была установлена сДНК последовательность OCIF, которая оказалась идентичной ОПГ.
В том же году Tan с сотр. [28], осуществлявшие поиск данных, касающихся экспрессии белка tags, идентифицировали новый белок семейства TNF-рецепторов, названный ими TR-1 (TNF receptor-like molecule), который по строению и биологической активности (торможение образования ОК в ко-культуре, ингибирова-ние резорбируюшего действия ОК в органной культуре длинных костей плодов мышей и др.) был идентичен ОПГ. И, наконец, Yun с сотр. [33] клонировали молекулу этого белка из фолликулярных дендритных клеток (follicular dendritic cell, FDC) линии FDC-1 и назвали данный пептид FDC receptor-I (FDCR-1), строение которого также было идентично ОПГ.
По предложению Tsuda (и согласно решению Президиума Американского Общества по изучению костей и минерального обмена (American Society for Bone and Mineral Research, ASMBR), за данным веществом было закреплено название «Остеопротегерин» [5].
Проведенные в течение последних 5 лет исследования ОПГ позволили подробно охарактеризовать этот белок, изучить вопросы его образования, функции, механизмы участия в регуляции костного метаболизма и др. [3, 5, 12, 13, 15, 16, 27].
Открытие ОПГ значительно ускорило выделение и двух других белков, входящих в число важнейших сигнальных механизмов, контролирующих резорбцию кости в физиологических и патологических условиях. Один из них, получивший название лиганд ОПГ (ЛОПГ, RANKL), является ключевым фактором активации ОК. Другой, обозначаемый как RANK (Receptor Activator of NF-kB -ядерный фактор kappa P), представляет собой рецептор на ОК, активация которого после связывания с ЛОПГ стимулирует резор-
бирующую активность этих клеток. Суммируя приводящиеся ниже данные, можно кратко охарактеризовать современные представления о роли каждого из указанных трех белков (цитокинов) в костном ремоделировании.
ОПГ является белковым «рецептором-ловушкой», который связывает ЛОПГ (RANKL) и предупреждает таким образом активирующее влияние последнего на RANK в ОК, что снижает как остеокластогенез, так и резорбирующую активность этих клеток. Именно исходя из таких представлений, данный механизм регуляции резор-бирующей активности ОК рассматривают как новую перспективную возможность для лечения заболеваний, сопровождающихся снижением костной массы и активной резорбцией, а также повышением риска переломов.
Как известно, большинство рецепторов для гормонов, факторов роста и цитокинов находятся на ОБ, а не на ОК, вне зависимости от того, оказывают ли эти системные и местные факторы пре-мущественное влияние на процессы резорбции или формирования кости. Этот кажущийся парадокс в значительной степени объясняется координирующим оба процесса действием ОПГ, ЛОПГ и RANK (рис. 1).
Для образования ОК из клеток-предшественников необходим макрофагальный колоние-стимулирующий фактор (М-КСФ, М-КСФ-1), а также контакт с ОБ или со стромальными клетками костного мозга. Гипотетический продуцируемый ОБ фактор активации ОК, обнаруженный более 30 лет назад {9,24], как оказалось, является ЛОПГ [29.32]. Белок, идентичный ЛОПГ, ранее был описан как природный лиганд для RANK [3]. Этот лиганд RANK (RANK ligand, RANKL) относится с суперсемейству лигандов TNF с умеренной гомологией в структуре (от 18 до 28%) к другим членам этого семейства, включая CD40L. RANKL экспрессируется Т-клет-ками (Т-лимфоцитами) и усиливает способность дендритных клеток - специализированных клеток макрофагальной линии - стимулировать Т-клетки. Другой белок, идентичный ЛОПГ, ранее описан как TRANCE (tumor necrosis factor-related activation-induced cytokine) [30].
Ген ЛОПГ человека кодируется 317 аминокислотами. Гены ЛОПГ человека, мыши и крысы клонируют; их структура частично определена. Установлена высокая экспрессия мРНК ЛОПГ в периферических лимфоузлах и в костях, а также в селезенке, тимусе. Пейеровских бляшках и в кишечнике. В костях взрослого человека наибольшая экспрессия мРНК ЛОПГ обнаружена в губчатом веществе, а также метафизах и гипертрофированных хондроцитах. Высокий уровень экспрессии ЛОПГ, установленный на поверхности периоста диафиза ключицы, согласуется с высоким уровнем активности ОК, ответственных за моделирование этой области скелета в период его удлинения.
ЛОПГ представляет собой трансмембранный белок типа 11, напоминающий М-КСФ и является важнейшим белком, участвующим в дифференцировке ОК, их активации и продолжительности жизненного цикла. Добавление ЛОПГ + М-КСФ к культуре клеток костного мозга сопровождается образованием значительного количества многоядерных, содержащих тартрат-резистентную кислую фосфатазу ОК-подобных клеток. В отсутствии М-КСФ сам ЛОПГ может стимулировать резорбцию кости зрелыми OK in vitro. Указанные эффекты ЛОПГ полностью блокируются ОПГ [18]. Важно отметить и то, что ЛОПГ способен увеличивать продолжительность жизни ОК за счет ингибирования апоптоза и этот его эффект также блокируется ОПГ.
RANK является рецептором ОК, через который реализуются все известные эффекты ЛОПГ. Как уже было отмечено, впервые выделенный из дендритных клеток RANK считали фактором, ответственным за продолжительность жизни указанных клеток [3]. ОК и их предшественники экспрессируют мРНК RANK, активация RANK ведет к активации NF-kB, а также Jun-N концевой киназы [14]. Что касается самого NF-kB (от англ. Nuclear Factor kappa В), то он представляет собой образованный 300 аминокислотами ди-мерный белок из семейства Rel-белков и является одним из важнейших факторов транскрипции, участвующим в реакциях димериза-ции, ядерной транслокации, а также связывании с ДНК. Он образуется в большинстве типов клеток организма под влиянием эфиров форбола, провоспалительных цитокинов, TNF, ИЛ-1, вирусов и др. Под влиянием указанных активаторов NF-kB высвобождается из неактивной формы (комплекса с природными ингибиторами), поступает из цитоплазмы в клеточное ядро, где связывается с генами-мишенями и стимулирует процесс транскрипции белков, таких, например, как различные цитокины, хемокины, молекулы адгезии лейкоцитов и другие регуляторы клеточной пролиферации и апоп-тоза [11].
Наибольший интерес в рамках рассматриваемой проблемы представляют данные, касающиеся антирезорбтивного цитокина ОПГ.
ОСТЕОПОРОЗ И ОСТЕОПАТИИ № 2/2003
Экспрессия мРНК гена ОПГ наблюдается в различных тканях; в наибольшей степени в легких, сердце, почках и плаценте. Кроме того, этот процесс осуществляется в печени, желудке, кишечнике, коже, костях и других тканях и органах, за исключением лимфоцитов периферической крови.
ОПГ человека, мыши и крысы по строению весьма сходен, что указывает на высокую степень эволюционного консерватизма этой белковой молекулы. От других членов суперсемейства TNF-R ОПГ отличается отсутствием гидрофобного трансмембранного домена, что отражает его функциональную роль как блокирующего рецептора-ловушки для ЛОПГ. ОПГ представляет собой гликопротеин с 4 потенциальными участками N-гликозилирования, а также несколькими важными структурными фрагментами, отличающими его от других белков семейства TNF-R [16]. Аминоконцевой участок 1-4 содержит остатки цистеина, имеющиеся и у других TNFR-белков, который позволяет ОПГ связываться с ЛОПГ и проявлять ингиби-рующую активность. Домены 5 и 6 его структуры гомологичны так называемым «death» доменам, а домен 7 проявляет гепарин-связы-вающую активность и ответственен за димеризацию ОПГ, требующую присутствия Цис-400 для осуществления межмолекулярного взаимодействия с использованием дисульфидных связей. ОПГ сек-ретируется в виде гликопротеина с массой 55 кД, который внутри-клеточно превращается в дисульфидный димер с массой около 110 кД. Он может также существовать и в форме тримера, однако основной формой этого белка является димерная. Мономерная форма ОПГ может образовываться в результате ограниченного протео-лиза в плазме крови. Димерная форма ОПГ не только превалирует количественно, но и обладает более высокой по сравнению с другими формами способностью снижать уровень кальция в сыворотке крови.
Физиологическая роль ОПГ на первоначальном этапе изучения рассматривалась как ингибирование остеокластогенеза. Однако в дальнейшем было установлено, что ингибирование ОК осуществляется этим белком как на уровне активации образования этих клеток кости, так и регуляции продолжительности их жизни. Действие ОПГ в отношении ОК носит избирательный характер: этот белок практически не оказывает влияния на пролиферацию и дифферен-цировку других клеточных линий: ОБ, премиелобластов, моноцитов, эндотелиальных клеток, почечных эпителиоцитов. Хотя ЛОПГ и RANK экспрессируются иммунными клетками, ОПГ не оказывает влияния также и на бластогенез клеток селезенки мышей, вызванный липополисахаридом и конкавалином-А, а также на образование колоний миелоидных клеток в костном мозге мышей под влиянием ИЛ-3 и эритропоэтина человека.
Ингибирующее действие ОПГ на образование ОК подтверждено данными о том, что у трансгенных мышей он значительно уменьшает количество этих клеток, не влияя на популяцию макрофагов, являющихся их предшественниками [26]. Концентрация ОПГ, ин-гибирующая на 50% остеокластогенез (ИК 50), составляет около 1 нг/мл, что соответствует уровню этого вещества у нормальных мышей. Мононуклеарные клетки периферической крови человека также являются клетками-предшественниками ОК и ОПГ блокирует образование последних в культуре на фоне применения активаторов ос-теокластогенеза ЛОПГ + М-КСФ + дексаметазона. ОПГ способен также блокировать слияние пре-ОК, вызываемое ЛОПГ - процесс который также является одной из мишеней его действия. Этот белок блокирует остеокластогенез, активируемый рядом гормонов и цитокинов, включая ПТГ, ИЛИ, 1,25(OH),D, [29]. В связи с тем, что указанные активаторы стимулируют "остеокластогенез за счет различных механизмов (1,25(OH),D3 - воздействуя на специфические рецепторы витамина D, ПТГ - активируя фосфокиназу А, ИЛ-11 - через взаимодействие с белком gpl30), было высказано предположение о том, что имеется некий основной механизм образования ОК, на который и действует ОПГ [5,29[. По-видимому, этот механизм включает цепь взаимодействий ЛОПГ-RANK-Onr (табл.1). Эта гипотеза нашла подтверждение в ряде экспериментальных исследований [16].
Наряду с торможением пролиферации и дифференцировки ОК, ОПГ способен блокировать активность зрелых ОК, резорбирующее действие которых сопровождается повышением уровня кальция в крови. Введение ОПГ вызывает развитие умеренной транзиторной гипокальциемии (характерного эффекта ингибиторов ОК) в течение 2-х ч у нормальных мышей [2 ], а также уменьшение кальцеми-ческого действия ПТГ у мышей и крыс с удаленными щитовидной и паращитовидными железами [31]. В связи с тем, что указанные эффекты развивались непосредственно после введения ОПГ, был сделан вывод о том, что они связаны с непосредственным влиянием на активность зрелых ОК, т.к. ингибирование остеокластогенеза представляет собой достаточно длительный во времени процесс. Относительно механизма данного эАЛекта высказано предположе-
ние о том, что он связан с нарушением ультраструктуры ОК. Известно, что ОК формируют образованные актином кольцеобразные структуры - микрофиламенты/подосомы, располагающиеся в чистой зоне лакуны резорбции между ними и поверхностью кости [4]. В культуре зрелых ОК мышей ЛОПГ вызывает быструю реорганизацию цитоскелета в кольца актина, а ОПГ полностью блокирует это действие лиганда [6]. Указанный эффект ОПГ позволил высказать мнение о том, что именно кольцевые структуры актина могут представлять собой мишень для антирезорбтивных средств [16 ].
И, наконец, еще одним механизмом регуляции костной резорбции, с которым связано действие ОПГ, является влияние на продолжительность жизни ОК. По современным представлениям ЛОПГ. активируя RANK, запускает сигнал, благодаря которому поддерживается жизненный цикл этих клеток кости [2]. В частности, в экспериментах с культурой костного мозга добавление ЛОПГ + М-КСФ-1 вызывало образование ОК, а последующее устранение из среды указанных факторов вело к быстрому (в течение 6 ч) апоптозу ОК. Последующее добавление в культуру ЛОПГ или М-КСФ значительно снижало скорость апоптоза клеток. У интактных мышей и крыс однократное введение ОПГ также сопровождалось значительным снижением количества ОК, как полагают, по меньшей мере частично, за счет усиления апоптоза.
Регуляция биосинтеза ОПГ и ЛОПГ (RANKL) осуществляется рядом факторов роста, остеотропных гормонов и цитокинов [5,16], многие из которых принимают участие в ремоделировании костной ткани (табл.2). Так, активный метаболит витамина D (кальцитри-ол, 1,25(OH)2D3) является одним из важных регуляторов уровня ОПГ. В зависимости от вида эксперимента кальцитриол вызывает торможение биосинтеза ОПГ на модельной системе остеокластогенеза в культуре стромальных клеток, фибробластов и др.(ш vitro). В условиях таких экспериментов под влиянием активного метаболита витамина D наблюдается увеличение продукции ЛОПГ.
ПТГ также оказывает отчетливый эффект на ОПГ и ЛОПГ. ПТГ и ПТГ-связанный пептид снижают образование мРНК ОПГ в культуре ОБ и стромальных клеток и увеличивают биосинтез этими клетками ЛОПГ, что сопровождается активацией остеокластогенеза и повышением активности OK in vitro. В то же время ОПГ предупреждает кальциемический эффект ПТГ, блокирует повышение ОК-резорбции, вызываемое этим гормоном, но усиливает антирезорб-тивный эффект ПТГ при его интермиттируюшем введении животным с моделью постменопаузального ОП[17]. Образование ОПГ тормозят ПГЕ ИЛ-1а, гидрокортизон и дексаметазон. Противоположный эффект оказывают ИЛ-lb, TNF-a, TNF-b, 1,25(OH),D3, эстрогены, кальций и др.
Экспериментальные данные, касающиеся открытия ОПГ и его функций, послужили основанием для изучения роли этого белка, а также ЛОПГ и RANK в патогенезе ОП и других видах костной патологии у человека. Одним из методов количественного определения уровня ОПГ в биологических жидкостях является иммунофермент-ный анализ, набор реактивов для проведения которого разработан компанией Biomedica Medizinprodukte GmbH (Австрия). Подобных исследований проведено немного и их результаты достаточно противоречивы для того, чтобы делать определенные выводы. Так, при изучении костномозговых стромальных клеток, полученных от доноров (п=18) показало снижение уровня мРНК ОПГ в пожилом возрасте |19]. В других исследованиях было показано повышение уровня ОПГ в сыворотке крови у пожилых здоровых женщин и мужчин японской популяции, которые авторы рассматривают как компенсаторную реакцию в ответ на возрастное снижение костной массы. При изучении влияния возраста и пола (популяция США) на уровень ОПГ было установлено статистически значимое его повышение в сыворотке крови женщин в пременопаузе по сравнению с мужчинами того же возраста; подобных различий не обнаружено у лиц обоего пола в более старших возрастных группах. При этом обнаружена обратная корреляция между уровнями ОПГ и тестостерона у мужчин в возрасте 50 лет [15]. Имеются и данные о том, что с возрастом не происходит существенных изменений в уровне ОПГ. В то же время заметное увеличение уровня ОПГ отмечено у пациентов с солидными опухолями, метастазировании опухолей (особенно при метастазах в печень), болезни Ходжкина, раке предстательной железы [16], а повышение экспрессии гена ЛОПГ в культуре ОБ из костного биоптата - у пациентов с метаболическими заболеваниями костей [25]. Достоверное повышение уровня ОПГв сыворотке крови зарегистрировано и у пациентов с ОП при болезни Вильсона по сравнению со здоровыми лицами без заметного изменения концентрации ЛОПГ [12].
Таким образом, ОПГ вместе с ЛОПГ (RANKL) и RANK образуют систему, которая является физиологическим механизмом регуляции остеокластогенеза, активности и продолжительности жизни ОК.
№ 2/2003 ОСТЕОПОРОЗ И ОСТЕОПАТИИ
Таблица 2
Регуляция системы ОПГ-ЛОПГ системными гормонами
Вид реакции Стимуляция опг ^-эстрадиол лопг Дексаметазон lâ,25(OH)2D3 ПТГ ПГЕ,
Торможение Гидрокортизон Дексаметазон là,25(OH)2D3 ПТГ ПГЕ, ^-эстрадиол
расти йрмчий
мнсш
Клсткл линии ОК
А Л. !
Рис. 1
Участие остеопротегерина (ОПГ), лиганда ОПГ (ЛОПГ) и RANK в регуляции функций ОК
Экспериментальные и теоретические исследования по ОПГ явились основой разработки на их основе рекомбинантного ОПГ человека (рчОПГ) лекарственного препарата антирезорбтивного действия (компания Amgen Inc., США). Было показано, что рчОПГ как в экспериментах in vitro на культуре клеток кости, так и при подкожном введении животным с моделями ОП оказывает отчетливый ан-тирезорбтивный эффект [8,16]. В рамках указанных работ проведено ограниченное рандомизированное двойное слепое, плацебо-кон-тролируемое клиническое изучение рчОПГ у постменопаузальных женщин [7]. Было установлено, что уже к 12-му часу после однократного подкожного введения препарата (максимальная изученная доза составляет 3 мг/кг) наблюдается достоверное снижение в моче уровня такого биохимического маркера костной резорбции, как терминальный N-телопептид коллагена I типа. Максимальное снижение этого показателя (примерно на 80%) наблюдалось к 4-му дню после инъекции рчОПГ в дозе 3 мг/кг. При этом уровень костной фракции щелочной фосфатазы (КЩФ) - маркера костеобразова-ния - не изменялся в течение 3 недель после введения изучаемого препарата, а к 6-й неделе - снижался на 30%. Полученные данные (быстрое снижение уровня N-телопептида и остутствие заметных изменений КЩФ) позволили сделать вывод о том, что введение рчОП Г оказывает преимущественное тормозящее влияние на вызываемую ОК костную резорбцию. Действие препарата после однократного введения сохранялось более 6 недель и не сопровождалось заметными побочными эффектами.
Дальнейшее изучение вопросов, связанных с этой системой при ОП и других скелетных и внескелетных заболеваниях, позволит решить вопрос о практическом использовании полученных экспериментальных и клинических данных.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Шварц Г.Я. Фармакотерапия остеопороза. М: Медицинское информационное агентство, 2002. 368с.
2. Akatsu Т., Murakami Т., Nashikawa M. et al. Osteoclastogenesis inhibitory factor suppresses osteoclast survival by the interfering in the interaction of stromal cells with osteoclast // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998. V.250. P.229-234.
3. Anderson D.M., Maraskovsky E., Billingsley W.L. et al. A homologue of the TNF receptor and its ligand enhance T-cell growth and dendritic-cell function //Nature. 1997. VJ90. P. 175-179.
4. Aubin J.E. Osteoclast adhesion and resorption: role of podosomes. //J/Bone Miner.Res. 1992. V.7. P. 365-368.
5. Aubin J.E., Bonnelye E. Osteoprotegerin and its ligand: A new paradigm for regulation of osteoblastogenesis and bone resorption. // Medscape Women's Health eJ. 2000.V75. — http:/www.medscape.com/ viewarticle/408911.
6. Bargess T.L Qian Y., Kaufman S. et al. The ligand for osteoprotegerin (OPGL) directly activates mature osteockasts. //Mol.Biol. 1999. V.145. P.527-538.
7. Bekker P.J., Holloway D., Nakanishi A. et al. The effect of single dose of osteoprotegerin in postmenopausal women.//J.Bone Miner.Res. 2001. V.I6. P.348-36(L
8. Capparelli C, Morony S., Warmington K. Sustained antiresorptiye effects after a single treatment with human recombinant osteoprotegerin (OPG): a pharmacodynamic and pharnacokinetic analysis in rats // J.Bone Miner.Res. 2003. V.18. P.852-858.
9. Chambers T.J. The cellular basis for bone resorbtion. // Clin.Orthop.Relat.Res. 1980. V.151. P.283-293.
10. Chesnut C.H.. Iyery J.L., Gruber H.E. et al., Stanozolol in postmenopausal osteoporosis; therapeutic efficacy and possible mechanisms of action. //Metabolism. 1983. VJ2. P.571-580.
11. Collins T., Cybulsky M.I. NF-kB: pivotal mediator or innocent bystander in atherogenesis? //J.Clin. Invest. 2001. V.107. P.255-264.
12. Hegedus D., Ferencz V., Lakatos P.L. et al. Decrease bone density, elevated serum osteoprotegerin, and b-Cross-Laps in Wilson disease. //J.Bone Miner Res. 2002. V.1T. P. 1961 —1967.
13. Hofbauer L.C., Heufelder A.E. Role of receptor activator of nuclear factor-kB ligand and osteoprotegerin in bone cell biologv. // J.Mol.Med. 2001. V.79. P.243-253.
14. Hsu H., Lacey D.L.. Dunstan C.R. et al. Tumor necrosis factor receptor family member RANK mediates osteoclast differentiation and activation induced by osteoprotegerin ligand. // Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 1999. V.96. P.3540-3545.
15. Khosla S., Arrighi H.M., Melton L.J. et al. Correlates of osteoprotegerin levels in women and men. //Osteoporosis Int. 2002. V.13. P.394-39£
16. Kostenuik P.J., Shalhoub V. Osteoprotegerin: a physiological and pharmacological inhibitor of bone resorbtion. //Curr.Pharm. Design. 2001. V.7. P.613*635.
17. Kostenuik P.J., Capparelli G. Morony S et al. OPG and PTH(1-34) have additive effects on bone density and mechanical strength in osteopenic ovaryectomized rats. //Endocrinol. 2001. V.142. P.4295-4304.
18. Lancey D.L., Timms E., Tan H.L et al. Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulated osteoclast differentiation and activation. // Cell. 1998. V.93. PT65-176.
19. Makhluf H.A., Meuller S.M., Mizuno S., Glowacki J. Age-related decline in osteoprotegerin expression by human bone marrow cell, cultured in three-demension collagen sponges! //Biochem. Biophvs. Res. Comm. 2000. V.268. P.669-672. 1
20. Meunier P.J., Sebert J.-L, Reginster J.-Y. et1 al. Fluoride salts are no better at preventing new vertebral fractures than calcium-vitamin D in post-menopausal osteoporosis: the FAVOS studv. //Osteoporosis Int. 1998. V.8. P.4-12.
21. Morley P., Whitfield J.F., Willick G.E. Parathyroid Hormone: An anabolic treatment for osteoporosis. // Curr.Pharm.Design. 2001. V.7. P.671-687.
22. Need H.E.,Chatterton B.E., Walker C.J. et al. Comparison of calcium, ovarien hormones and Nandrolon in the treatment of osteoporosis. //Maturitas. 1986. V.8. P.561-566.
23. OrwollE.S., ScheeleW.H., PaulS. etal. The effect of Teriparatide /Human Parathyroid Hormone (1-34)/ therapy on bone density in men with osteoporosis. //J.Bone Miner.Res. 2003. V.I8. P.9-17.
24. Rodan GA.. Martin T.J. Role of osteoblasts in hormonal control of bone resorbtion.a hypothesis. // Calcif.Tissue Int. 1981. V.33. P.349-351.
25. Siggelkow H., Eidner T., Lehmann G. et al. Cytokines, osteoprotegerin, and RANKL in vitro and histomorphometric induces of bone turnover in patients with different bone diseases. //J.Bone Miner.Res. 203. V.18. P.529-538.
26. Simonet W.S., Lacey D.L., Dunstan C.R. et al. Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. //Cell/ 1997. V.89. P.309-319.
27. Suda T., Takahashi N., Udagawa N. et al. Modulation of osteoclast differentiation and function the members of the tumor necrosis factor and ligand families. //Endocr.Rev. 1999. V.20. P.345-357.
28. Tan K.B.. Harrop J., Reddy M. et al. Characterization of a novel TNF-like ligand and recently described TNF ligand and receptor superfamily genes and their constutive and inducible expression in hematopoietic and non-hematopoietic cells. //Gene. 1997. V.204. P.35-46.
29. Tsuda E., Goto M., Mochizuki S. et al. Isolation of a novel cytokine from human fibroblasts that specifically inhibites the osteoclastogenesis//Biochem.Biophys.Res.Comm. 1997. V:234. P. 137—142.
30. Wong B.R., Josien R., Choi Y. TRANCE is a TNF family member that regulates dendritic cell and osteoclasts function. //J.Leukoc.Biol. 1999. V.65. P.715-724.
31. Yamamoto M., Murakami T., Nishikawa M. et al. Hypocalcemic effect of osteoclastogenesis inhibitory factor /osteoprotegerin in the thyroparathyroidectomized rat. //Endocrinology. 1998. V.I39. P.4012—4015.
32. Yasuda H., Shima N., Nakagawa N. et al. Osteoclast differentiating factor is a ligand for osteoprotegerin/osteoclastogenesis-inhibitory factor and is identical to TRANCE/RANKL. // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1998. V.95. P.3597-3602.
33. Yun T.J., Chaudhary P.M., Shu G.L et al. OPG/FDCR-I, a TNF receptor family member, is expressed in lvmfoid cells is up-regulated by ligating by CD40. //J.Immunol. 1998. V. 161. P.6113- 6121.
