Цитокины, трансфер-факторы и другие пептидные кандидаты для лечения COVID-19

Текущая глобальная коронавирусная пандемия вызвала глубокие изменения на разных уровнях  жизни всего человечества, дала  заметный толчок исследованиям особенностей развития ключевых молекулярных  и клеточных  механизмов  реагирования организма на инфицирование новым вирусом COVID-19, с серотипами которого  человечество, вероятно, ещё так широко не сталкивалось.   Известно, что в организме человека одновременно сосуществуют несколько  килограммов биоты -микроорганизмов, вирусов, грибов, во взаимодействии  с микробиотой и биотическими веществами циркулируют абиотические вещества — в совокупности это внутренняя сравнительно гармонизированная экологическая среда здорового  человека. В микробиоте здорового человека встречаются  и коронавирусы, которые играли и играют  важную роль в сезонных вспышках ОРВИ, наряду с сезонными возбудителями вирусов гриппа. Однако, по мнению вирусологов — инфекционистов, сейчас экспрессировались  другие серотипы коронавирусов, с которыми человечество на своём эволюционном пути ещё не сталкивалось. Появление новых коронавирусных серотипов, с новыми качествами, не характерными для известных сезонных видов-возбудителей, в их непредсказуемом сочетании с сообществами ранее  сформированного экоциноза микроорганизмов, а также на фоне возможных хронических инфекционных и неинфекционных патологий сопровождается развитием  индивидуальной  иммунологической реакции (гуморального или клеточного, того и другого типа), разного доминантного характера и  степени выраженности [1-3, 20, 21].  Недавние исследования, показывают возможную зависимость изменения микробиоты здорового человека после заражения вирусом SARS-CoV-2.  У пациентов с COVID-19 наблюдались значительные изменения в микробиоте по сравнению с контрольной группой, характеризующиеся обогащением условно-патогенных микроорганизмов и истощением полезных бактерий во время болезни. Базовая численность бактерий Coprobacillus, Clostridium ramosum и Clostridium hathewayi коррелировала с тяжестью COVID-19, в то время как ​​наблюдалась обратная корреляция между численностью Faecalibacterium prausnitzii (противовоспалительные бактерии) и тяжестью заболевания [4 , 5]. С большой вероятностью,  порядка 80% случаев от числа инфицированых  новым Ковид — 19, может привести к выживанию пораженного человека и формированию после болезни  индивидуальной устойчивости (резистентности).  В свою очередь , на популяционном уровне, прогнозируется  завершение пандемии формированием и сохранением приспособительного результата — коллективного  иммунологического ответа , который произойдёт через некоторое  время. Таким образом, проблема развития сложной  ковидно-ассоционированной  пандемии в значительной  мере является иммунологической проблемой.  При этом иммунитет выступает как основной механизм и способ защиты организма от генетически чужеродных веществ, вирусов и других инфекционных агентов.  Интегральный иммунологический ответ, формирущийся в процессе возникновения и течения короновирусной  болезни , как оказалось , может протекать незаметно, на бессимптомном уровне, но может проявляться крайне выраженно и опасно для жизни, в виде так называемого «цитокинового шторма» . Точного определения понятия и классификационного описания «цитокиновый шторм» пока нет, в широком смысле под ним понимают гипервоспалительную реакцию, при которой активно высвобождаются интерфероны, интерлейкины, факторы некроза опухоли, хемокины и некоторые другие медиаторы. При этом цитокиновый шторм предполагает причинение вреда собственным клеткам организма из-за высвобождения цитокинов и часто летальный исход [6, 7].

Синдром высвобождения цитокинов, или «цитокиновый шторм», наряду с острым респираторным дистресссом (ОРДС), лимфопенией и нарушениями свертываемости крови, является одним из ключевых факторов тяжелого течения новой коронавирусной инфекции COVID-19, вызываемой вирусом SARSCoV-2 [8]. Аномальное повышение уровней цитокинов, в том  числе интерлейкина-1β (IL-1β), интерлейкина-6 (IL-6), интерлейкина-10 (IL-10), фактора некроза опухоли (TNF-α) и фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), ведет к формированию клинической картины системного воспалительного ответа, особую роль в котором играет IL-6 [9]. Среди всех цитокинов, уровень которых повышается при COVID-19, особую роль играет IL-6. Cуществуют доказательства [Цит. по 10 ] связи между повышенными уровнями IL-6 и тяжелым течением заболевания, связанным с необходимостью интенсивной терапии у пациентов с COVID-19 [11, 12]. Повышение уровней IL-6 на фоне снижения Т-клеточного иммунитета увеличивает риск летального исхода у этих пациентов [13, ]. Недавний метаанализ 18-ти исследований COVID-19, включающих в совокупности 2984-х пациентов, показал, что существует пороговый уровень IL-6 в крови, равный 1,7 пг/мл, который является дискриминатором (от лат. discrimino — «различаю») легкого и тяжелого течения болезни [14]. При уровне IL-6 в крови менее 1,7 пг/мл заболевание протекало легко, тогда как превышение этого уровня приводило к тяжелому течению болезни. В том же анализе было отмечено, что у невыживших пациентов уровень IL-6 в крови был выше 4,6 пг/мл [14]. Пока существует только ограниченное понимание того, какую роль играет «цитокиновый шторм» в тяжелом течении заболевания у пациентов с COVID-19. По одной из версий [15], высокие концентрации цитокинов, и особенно IL-6, негативно влияют на выживание и пролиферацию Т-клеток, выполняющих основную работу по удалению инфицированных вирусом клеток и снижению вирусной нагрузки. Высокие концентрации IL-6, TNF-α и IL-10 в сыворотке достоверно коррелируют с пониженным количеством CD4+ и CD8+ Т-клеток [15, 16], а снижение концентраций IL-6, IL-10 и TNF-α у выздоравливающих пациентов сопровождается восстановлением пула CD4+ и CD8+  Т-клеток [15]. Предположительно, высокие концентрации IL-6 играют роль триггера апоптоза Т-клеток в селезенке и лимфатических узлах, что объясняет связь между «цитокиновым штормом» и снижением пула Т-клеток пациентов с COVID-19 [17]. В поддержку этой гипотезы свидетельствует тот факт, что тоцилизумаб, антагонист рецептора IL-6, повышал абсолютное число циркулирующих лимфоцитов у пациентов с COVID-19 в течение первых 24 ч после введения [18]. С учетом вклада «цитокинового шторма» в тяжелое течение и неблагоприятный прогноз при COVID-19 блокирование сигнальных систем цитокинов рассматривается как потенциально эффективный подход к снижению тяжести  и летальности COVID-19 .

Следует отметить, что наряду с успешной разработкой вакцин и эффективным  вакцинированием сохраняется интерес к созданию новых фармакологических средств , большие надежды возлагаются на вещества  белково — пептидной природы. На стадии клинических испытаний находятся специфические моноклональные антитела к интерферону-γ (эмапалумаб), TNF-α (адалимумаб), интерлейкину-6 (силтуксимаб) и рецептору интерлейкина-6 (тоцилизумаб и сарилумаб). Однако в синдром высвобождения цитокинов вовлечено множество сигнальных путей и широкий спектр цитокинов. Поэтому, несмотря на высокую эффективность моноклональных антител в блокировании отдельных сигнальных путей, существует необходимость в разработке универсальных средств, способных подавлять или модулировать несколько, а в идеальном случае — большинство сигнальных путей, приводящих к «цитокиновому шторму» при COVID-19. Активация транскрипционного ядерного фактора каппа B (NF-κB) является общим сигнальным событием, следующим за активацией рецепторов, распознающих патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, в т. ч. toll-подобных рецепторов TLR3, TLR8, TLR9 и RIGI-подобных рецепторов, распознающих вирусную одноцепочечную РНК (ssRNA) и двухцепочечную РНК (dsRNA) [11]. NF-κB запускает транскрипцию генов, кодирующих цитокины, хемокины и дополнительные медиаторы воспаления в различных типах врожденных иммунных клеток. Поэтому NF-κB представляет собой фармакологическую мишень в контексте подавления «цитокинового шторма» при COVID-19 [10].   Динорфин 1-17 — это гептадекапептид из класса эндогенных опиоидных пептидов, который производится многими клетками, в т. ч. лейкоцитами. При высвобождении из лейкоцитов в месте воспаления динорфин 1-17 подвергается быстрой биотрансформации с образованием набора фрагментов. Фрагмент динорфина 1-6 обладает способностью ингибировать активацию NF-κB и таким образом подавлять транскрипционную активацию NF-κB-зависимых генов, как было показано для цитокинов IL-1β и TNF-α [6]. Однако динорфин 1-6 живет менее одной минуты in vivo из-за действия пептидаз, что ограничивает возможность его использования в качестве средства лечения синдрома высвобождения цитокинов. В качестве противоковидного средства предложен гексапептид Лейтрагин представляющий  собой сравнительно короткий искусственный пептид,  имеющий аминокислотную последовательность Tyr-DAla-Gly-Phe-Leu-Arg, соответствующую структуре фрагмента динорфина 1-6, в котором остаток Gly во втором положении заменен на D-Ala для повышения устойчивости пептида к действию эндогенных пептидаз. [ 10 ] .

Синтетический гексапептид, аналог лейцинэнкефалина — тирозил-D-аланил-глицил- фенилаланил-лейцил-аргинин, известный как препарат Даларгин (Тирозил- D-аланил-глицил- фенилаланил-лейцил-аргипина диацетат ),     который    показан   при   язвенной    болезни    желудка,  двенадцатиперстной кишки в фазе обострения, при  панкреатите.  Подавляет протеолиз и способствует заживлению язв желудка и двенадцатиперстной кишки. Обладает умеренным  анальгетическим действием и антисекреторной активностью, снижает кислотность желудочного сока.  В качестве антистрессорных препаратов в клинической практике применяются синтетические аналоги эндогенных опиоидных пептидов, например, аналоги лейэнкефалина даларгин (Tyr-D-Ala-Gly-Phe-Ley-Arg), который используется в качестве противоязвенного препарата [22-24]. Этот гексапептид как неселективный агонист µ- и δ-опиатных рецепторов обладает широким спектром биологической активности (анальгетическая, иммуномодулирующая, антиоксидантная и т. д.) [25- 32]. В таком же качестве  противоковидного средства исследуются Орвидал и другие опиоидные олигопептиды.

Установлено, что молекулярной  мишенью SARS-CoV-2 или входными воротами ковидвируса  являются рецепторы ангиотензин-превращаюшего фермента второго типа (АПФ2), находящиеся на поверхности клеток легочного альвеолярного эпителия. АПФ2 регулирует водно-электролитный обмен в легочной ткани [33, 34].

В настоящее время разрабатываются лекарства, способные заблокировать этот рецептор и не дать вирусу вступить во взаимодействие с ним, тогда он не сможет проникнуть в клетки. В Китае уже апробируют такие препараты на основе олиго- и полипептидов — bkb короткоцепочечных белков. Кроме того в качестве перспективных кандидатов рассматривается класс пептидных соединений, но возможно и нуклеопротеиодов природы  —  так называемые  Трансфер Факторы (ТФ) или  Факторы Переноса (ФП ) [35]. Структура трансфер-факторов активно изучается  , но остается неизвестной — в ряде исследований обнаруживается полипептидная природа ТФ, однако показано, что  чувствительность к некоторым протеолитическим ферментам и РНК-азе, расщепляющей двухцепочечную РНК, свидетельствует о  нуклеопротеиодной природе ТФ. Имеется обоснованное мнение, что трансфер-факторы могут быть отнесены к цитокинам.  Исследованные ТФ по своему строению являются пептидами, состоящими из 44 аминокислот и имеющими среднюю массу 5 кДа. Утверждают, что эти молекулы, которых насчитывается более сотни,  биохимически и физиологически универсальны для всех позвоночных животных, но в то же время комбинация аминокислот в их составе определяет специфичность записанной в них информации. Трансфер Факторы изучены пока недостаточно, в последнее время их относят к цитокинам, как факторам переноса информации им отводится роль агентов межклеточного взаимодействия в пределах иммунной системы. Как все цитокины, Трансфер Факторы вероятно являются  пептидными полифункциональными молекулами , синтезируемыми в самой иммунной системе для её интегральной  настройки, управления и межклеточного контроля. Предполагается,  что  оригинальная аминокислотная последовательность заложенная в структуре олиго — или полипептидов  ТФ кодирует определённую сигнальную информацию важную для формирования определённой иммунной реакции. В молекулярном множестве трансфер факторов по функциональным свойствам выделяют три фракции сигнальных молекул: индукторы, супрессоры и антиген-специфичные факторы переноса, выполняющие соответственно усилительную, подавляющую и информационную функции в процессе формирования иммунного ответа. Таким образом, по современным представлениям, трансфер факторы являются основными модуляторами звеньев иммунной системы организма, механизмы действия которых активно изучаются.

На сегодняшний день ,  как безрецептурное средство, способствующее повышению эффективности работы иммунной системы Трансфер Факторы имеют статус БАД и не являются лекарственными средствами, но БАДы  на основе  трансфер факторов допущены к вспомогательному лечению таких заболеваний, как гепатит В, сахарный диабет. Ряд  БАДов   импортного и отечественного изготовления, содержащих ТФ, широко внедряются в медицинскую практику  и меню спортивного и функционального  питания. В связи с этим представляется важным отметить , что термин  Трансфер Фактор ( Transfer Factor ) не корректно предлагать в качестве наименования конкретного лекарственного средства (препарата) , БАДа или торговой марки поскольку словосочетание Трасфер Факторы (трансферфактор , трансферфакторы) — это научный термин для обозначения сравнительно большого класса веществ  пептидной природы,  а не к-л отдельная субстанция, какой-либо ингредиент (например пищевой)  ,  или торговая марка. На сегодняшний день научная классификация термина приближает нас к определению  ТФ — как вещества пептидной  (олигопептиды, полипептиды, белки) природы с  определённым разбросом молекулярной массы,   числом аминокислотных остатков и пространственной конфигурации.  Вместе с тем , дальнейшие разносторонние экспериментальные физические, биохимические и физико-химические исследования факторов переноса, не исключают вероятность   расширения представлений о молекулярном составе (например нуклеопротеидной природы)   трансфер факторов человека .