Противосахарная терапия при старении

Тот факт, что КПГ-сшивки часто являются результатом взаимодействия с белками глюкозы, играющей роль склеивающего их агента, сразу же подсказал возможное решение проблемы: понизив в крови уровень сахара, затруднить образование шиффовых оснований, а в результате уменьшить количество конечных продуктов гликирования (КПГ) в организме.

Естественно, этот подход уже давно был одним из главных направлений лечения диабетиков, и в 1990-х два широкомасштабных и широко цитируемых проекта - Испытание контролирования диабета и его осложнений (ИКДО) и Британское перспективное изучение диабета (БПИД) - признавались убедительнейшим доказательством его эффективности, разумеется, в определенных пределах.

Оба этих исследования продемонстрировали, что строгий контроль уровня сахара в крови (интенсивное применение гипогликемических средств и частая проверка уровня глюкозы) существенно снижает риск основных диабетических осложнений. В частности, согласно результатам ИКДО, при таком жестком контроле - по сравнению с стандартными на тот момент методами лечения - вероятность развития невропатии падает почти на две трети, нефропатии - примерно наполовину, а ретинопатии - на целых три четверти.

Результаты: ИКДО и БПИД широко рекламировались во всем мире - правительственными спонсорами названных проектов, организациями пациентов и фармацевтическими фирмами, заинтересованными в увеличении продаж своих сахароснижающих медикаментов. Цель этой кампании была очевидна: врачей побуждали назначать гипогликемические средства пациентам, у которых контроль за уровнем глюкозы считался достаточным по прежним меркам, но теперь признавался неадекватным, а также увеличивать дозы подобных лекарств в случаях хуже контролируемого диабета.

Польза такого усиленного потребления сахаропонижающих медикаментов казалось несомненной: в результате резкого снижения риска слепоты, нервных расстройств и почечной недостаточности у больных должны были существенно возрасти качество и продолжительность жизни. Однако, когда специалисты реально оценили общее состояние людей, проходивших такое интенсивное лечение в клинических испытаниях, выводы оказались на удивление мрачными. Несмотря на снижение риска основных диабетических осложнений, "суммарное" самочувствие таких пациентов по сравнению с контрольными группами, получавших стандартную терапию, не улучшилось.

Вероятно, отсутствие явной пользы агрессивного гипогликемического подхода объясняется многими факторами. Хотя диабетические осложнения, несомненно, существенно снижают качество жизни, сахароснижающие средства тоже дают свои побочные эффекты, которые до поры до времени замалчивались. В частности, они способствуют набору веса, а это ухудшает состояние людей - как непосредственно, так и косвенно, повышая риск других заболеваний, например остеоартрита. Кроме того, многие пациенты находят, что жесткий режим инъекций и частое взятие крови из пальца (для потенциальной корректировки доз) накладывает на их жизнь серьезные ограничения, которые, по данным ряда исследований, чреваты депрессией, фрустрацией, изоляцией и служебными трудностями.

Наконец, постоянные попытки загнать сахар крови в "нормальные" рамки создают опасность того, что его уровень упадет слишком низко - вплоть до "гипогликемического криза", грозящего широким спектром осложнений, от головокружения до комы. Этот момент особенно важен, когда речь идет о нормальном старении. Если польза от снижения уровня сахара сомнительна в случае диабетиков, она тем более спорна как способ борьбы с КПГ у остальных людей: содержание глюкозы в их крови по определению ниже, а значит, вероятность развития гипогликемического криза намного выше. Иными словами, минусы такого подхода, судя по всему, перевешивают его потенциальные плюсы.

Даже если бы мы нашли способ безопасного снижения уровня сахара до физиологически допустимого минимума, это отнюдь не стало бы окончательным решением проблемы накопления конечных продуктов гликирования. Всем нам необходимо в крови определенное количество глюкозы - нашего главного энергоресурса. А какой-то процент этой глюкозы будет всегда реагировать с тканевыми белками, приводя к образованию между ними пресловутых сшивок.

Более того, не все КПГ являются производными глюкозы. Присутствие в крови жиров (триглицеридов) тоже ведет к сшиванию белков, особенно при сильном окислительном стрессе. Именно этот процесс вызывает побурение кожи жареной индейки, даже если не поливать ее поверхность ничем сладким. У диабетиков уровень в крови триглицеридов, как и сахара, обычно тоже повышен, причем снизить его было бы полезно и многим другим людям. Однако этот жир, как и глюкоза, тоже необходим для нормальной работы нашего организма, так что опять же бороться с ним можно лишь в определенных рамках.
Чем меньше, тем хуже
И это еще не все. Попытки контролировать - даже нефармакологическими способами - уровни обоих этих ранних предшественников КПГ чреваты парадоксальными метаболическими последствиями.

Например, один из четко установленных эффектов низкоуглеводных диет (типа "диеты Аткинса") - снижение в крови уровня триглицеридов и ослабление общего воздействия на организм углеводов. Естественно, была высказана гипотеза, что такое питание замедляет образование КПГ. К сожалению, индуцируемое такими диетами метаболическое состояние (печально известный кетоз) дает весьма нежелательный побочный результат - скачкообразно увеличивает образование оксоальдегида (кетоальдегида) метилглиоксаля, одного из главных предшественников конечных продуктов гликирования, который, по иронии судьбы, вырабатывается и в клетках диабетиков, когда они потребляют больше глюкозы, чем могут сразу же переработать.

В одном недавнем исследовании была проведена количественная оценка этого эффекта у здоровых людей, которые в течение месяца успешно выдержали две фазы диеты Аткинса - соблюдение ее подтверждалось присутствием в их моче кетонов. Уровень метилглиоксаля у них удвоился, став даже выше, чем при плохо контролируемом диабете. А, как и прочие оксоальдегиды, метилглиоксаль химически гораздо активнее сахара крови (в 400 000 раз, если точнее) и дает в организме широкий спектр давно известных нежелательных реакций, среди которых образование КПГ, возможно, не самая опасная. Значит, диета Аткинса потенциально ускоряет сшивание белков, а не замедляет его.
"Радикальное" предложение - скромные результаты
Еще до появления неожиданных результатов ИКДО было очевидно, что сахароснижающая стратегия не способна окончательно решить проблему конечных продуктов гликирования. Организм нуждается в сахаре и жире крови как в клеточном топливе, и никакой их уровень не может быть достаточно низок для предупреждения межбелковых сшивок. Снижение концентраций глюкозы и триглицеридов в лучшем случае затормозило бы неминуемое гликирование. В результате некоторые исследователи обратили свое внимание на другие индукторы белкового сшивания, чья роль в нашем организме менее многогранна.

Одна из таких профилактических стратегий заключается в использовании высоких доз антиоксидантов для снижения уровня свободных радикалов. Они могут ускорять превращение некоторых предшественников КПГ в специфические прочно сшитые продукты. Это называется гликоксидацией. Результаты добавления свободных радикалов к белкам и сахарам в пробирочных экспериментах продемонстрировали, что гликоксидация представляет двойную опасность для диабетиков: у них не только повышены в крови уровни глюкозы и триглицеридов, но и - в силу связанных с болезнью метаболических нарушений - происходит усиленное образование свободных радикалов в клетках.

Потенциально эти процессы ведут к синергетическому отрицательному эффекту. Важность свободных радикалов для образования конечных продуктов гликирования подчеркивается и тем фактом, что уровень глюкозы в крови птиц удивительно высок: он убил бы человека, однако пернатые в среднем живут примерно вдесятеро дольше млекопитающих такого же размера. Вероятно, частично это объясняется их способностью эффективно справляться с окислительным стрессом.

Если гликоксидация, действительно, является одной из главных причин повышенного уровня КПГ у диабетиков, значит, нейтрализация у них избытка свободных радикалов антиоксидантами могла бы существенно затормозить сшивание тканевых белков, что привело бы к увеличению продолжительности жизни и снижению риска инвалидизирующих осложнений. Многие исследования на лабораторных грызунах подтвердили это предположение: различные антиоксиданты, как правило, заметно уменьшают количество сшивок в их тканях, параллельно снижая распространенность и тяжесть диабетического поражения почек, нервов и даже сетчатки.
Результаты испытаний
Однако результаты испытаний антиоксидантной анти-КПГ-терапии на людях оказались неутешительными. Ее влияние на уровень конечных продуктов гликирования и симптоматику было минимальным или вообще отсутствовали. А если положительный эффект и наблюдался, то почти исключительно в самых тяжелых случаях болезни, тогда как более "типичные" диабетики облегчения не испытывали.

Сейчас известно несколько главных причин этого. Во-первых, у человека диабет ведет к гораздо меньшему, чем у подопытных грызунов, усилению окислительного стресса. Это подтверждается сравнением уровней поврежденных свободными радикалами молекул в коже соответствующих видов. А более низкая свободнорадикальная нагрузка означает меньшую роль гликоксидации в образовании КПГ у людей-диабетиков, что в свою очередь ослабляет потенциальную пользу борьбы с данным фактором.

Однако существует и другая, более общая причина неэффективности антиоксидантной анти-КПГ-терапии - простая химическая "неразборчивость" высокореактивных предшественников сшивающих белки агентов. Этот момент наглядно иллюстрируется следующим исследованием на животных. Диабетических грызунов сажали на диеты, обогащенные различные антиоксидантными добавками (витаминами или экстрактами зеленого чая). Их влияние на уровень конечных продуктов гликирования оценивалось путем сравнения подопытных животных со здоровыми и с получавшими стандартный рацион диабетиками.

Для выявления роли связанных с образованием КПГ биохимических процессов измерялись уровни веществ, возникающих на разных этапах их формирования - от начала гликирования до формирования специфических сшивок, которые являются результатом как глиоксидации, так и реакций, проходящих без участия свободных радикалов.

Как и в более ранних опытах с грызунами, антиоксиданты, действительно, несколько ослабляли диабетические осложнения. Не менее ожидаемым было отсутствие их влияния на начальное гликирование белков, поскольку свободные радикалы вмешиваются в формирование КПГ на более поздних этапах этого процесса. Однако исследователей ждал сюрприз, когда они определили природу конкретных сшивок. Естественно, добавки антиоксидантов не влияли на уровни конечных продуктов гликирования, образующихся без участия свободных радикалов, однако, как ни странно, они повышали количества двух КПГ, считающихся результатом глиоксидации: в результате у диабетических животных, получавших экстракты зеленого чая, возникало в целом больше сшивок, чем у тех, кто просто страдал от "естественного" хода этой болезни.

Такой парадоксальный результат лишний раз иллюстрирует ошеломляющую сложность запутанного клубка, называемого метаболизмом. В отсутствие свободнорадикальной атаки предшественники неожиданных сшивок не исчезают бесследно: при существенном ослаблении окислительного стресса антиоксидантными добавками эти вещества продолжают накапливаться, пока не находят альтернативный путь, приводящий к тем же конечных продуктов гликирования, которые обычно являются результатом глиоксидации. Это можно сравнить с автомобильной пробкой, перекрывшей главную транспортную артерию: некоторые водители просто разворачиваются и возвращаются домой, однако большинство устремляется на боковые улицы, создавая оживленное движение в остававшихся прежде сонными окружающих кварталах.
Побочный вред пользы
Наиболее изученные способы образования КПГ - события в принципе случайные, не особо отличающиеся от процессов, происходящих при побурении жареной пищи или в экспериментальных пробирках. Метаболическое топливо, растворенное в крови или внутриклеточной жидкости, неупорядоченно сталкиваются с тканевыми белками. В зависимости от различных факторов, включая температуру, концентрацию реагентов, присутствие переходных металлов и свободных радикалов, возможны разнообразные химические взаимодействия. В некоторых случаях они ведут к образованию того или иного типа сшивок.

Однако некоторые конечные продукты гликирования формируются организмом более целенаправленно, в результате регулируемых метаболических процессов. Недавно обнаруженный пример этого связан с ферментом миелопероксидазой, который используется макрофагами для уничтожения бактерий с помощью токсичной хлорноватистой кислоты. Показано, что в присутствии белковой аминокислоты серина она может индуцировать сшивку КПГ-типа, независимую от метаболизма обычного клеточного топлива - жиров и углеводов.

Если бы миелопероксидаза активировалась только для уничтожения бактерий, этот путь образования КПГ не имел бы особого значения, по крайней мере, у жителей развитых стран, редко страдающих от хронических инфекций (хотя число таких людей, на самом деле, гораздо больше, чем обычно считается). Однако макрофаги атакуют не только микробов: в частности, они также возбуждаются - и усиливают активность своей миелопероксидазы - стараясь очистить стенки артерий от застрявшего в них холестерина. Некоторые ученые считают, что работа этого фермента может быть одной из главных причин высокого уровня конечных продуктов гликирования, наблюдаемого в пенистых клетках не страдающих диабетом атеросклеротиков.

Вероятно, подавление избыточной миелопероксидазной активности в атеросклеротических бляшках было бы весьма желательно, однако ее фармакологическое ослабление, скорее всего, плохо сказалось бы на нашей способности защищаться от бактерий. Как хорошо известно больным СПИДом, угнетение иммунной системы не только повышает риск сравнительно редких инфекций типа туберкулеза: оно заставляет человека тяжело страдать от микробов, проникновение которых в свой организм большинство людей переносит практически бессимптомно.

Более того, как ни удивительно, одно исследование показало, что у животных, специально выведенных для моделирования патологии типа нашего атеросклероза и лишенных способности вырабатывать миелопероксидазу, артерии поражались бляшками сильнее, чем у особей с нормальной активностью этого фермента. Еще одна иллюстрация обескураживающей запутанности метаболических процессов.
Несбывшаяся надежда
Итак, попытки понизить уровни исходных предшественников КПГ - глюкозы или жира - практически трудны и, кроме того, небезопасны, поскольку речь идет о главном биологическом топливе. Нейтрализация свободных радикалов и переходных металлов не дает достаточного эффекта, так как не устраняет альтернативных путей образования межбелковых сшивок.

Однако анализ наводит на мысль о более привлекательной терапевтической мишени - оксоальдегидах (кетоальдегидах). С одной стороны, концентрация этих высокореактивных веществ гораздо ниже, чем у глюкозы или триглицеридов крови. Следовательно, для достижения существенного положительного эффекта достаточно избавиться от сравнительно небольшого количества их молекул (по сравнению с глюкозой метилглиоксаля в крови, например, в несколько тысяч раз меньше). Кроме того, оксоальдегиды очень активны химически (как уже упоминалось, вероятность поражения тканевых белков метилглиоксалем в 40 000 раз выше, чем при воздействии на них глюкозой).

Значит, очистка крови от этих молекул - гораздо более надежный способ профилактики образования КПГ-сшивок. Далее, оксоальдегиды начинают участвовать в сшивании белков на поздней стадии этого процесса, т.е. в их отсутствие альтернативных путей его протекания остается намного меньше. Наконец, в отличие от необходимых организму сахаров, концентрацию которых в крови можно без риска для жизни понижать лишь до определенного минимума, оксоальдегиды - в принципе токсичны. Иными словами, теоретически мы могли бы полностью от них избавиться без всякого вреда для здоровья.

Таким образом, если попытки затормозить образование конечных продуктов гликирования антиоксидантами или сахароснижающими средствами можно сравнить с переворачиванием вверх дном всего криминализированного района, атака на оксоальдегиды больше похожа на тщательно спланированный полицейский рейд по отлову выслеженных членов банды.

Довольно долго медикаментом, способным справиться с этой задачей, революционизировать лечение диабета и, возможно, нанести первый серьезный удар такому Майку Тайсону, как биологическое старение в целом, казался аминогуанидин, который фирма-производитель окрестила Пимагидином. Он широко обсуждался в специальной литературе по диабету и даже упоминался как продляющее жизнь средство в популярных журналах и на интернет-форумах именно потому, что самым понятным механизмом его действия является как раз нейтрализация оксоальдегидов.

Годами шло тестирование аминогуанидина - сначала в пробирках с предшественниками КПГ и смесями катализаторов, потом в клеточных культурах и, наконец, на подопытных животных. Почти с каждым экспериментом надежды на новое лекарство крепли. У диабетических крыс оно замедляло образование конечных продуктов гликирования в клетках сетчатки и разрастание питающих их кровеносных сосудов. У собак оно предупреждало потерю клеток этих сосудов и их отмирание с ухудшением кровоснабжения сетчатки. Кроме того, у обоих видов аминогуанидин поддерживал эластичность сердца и кровеносных сосудов.

Менее убедительными, но все же обнадеживающими были перспективы его использования для профилактики других диабетических осложнений. Оно уменьшало в почках общий уровень ткани, настолько прочно сшитой, что ее не расщепляли даже крепкие кислоты, и в значительной степени предупреждало ослабление почечной фильтрации, наблюдаемое при диабете у крыс, хотя у собак на развитие этой патологии не действовало. Далее, у получавших это лекарство диабетических грызунов (но не у павианов) меньше страдало кровоснабжение нервов и улучшалась их способность проводить импульсы.

Но самое главное - с точки зрения роли КПГ в дегенеративных процессах старения - аминогуанидин, похоже, снижал их уровни в сердце и почках (параллельно замедляя ухудшение их функции) у животных без диабета, страдавших чисто возрастным накоплением межбелковых сшивок.

После нескольких предварительных исследований на людях, как будто продемонстрировавших отсутствие у этого медикамента явной токсичности, компания, которая запатентовала его как потенциальное антидиабетическое средство, привлекла внимание биотехнологического гиганта "Дженетек", ставшего ее партнером в организации двух широкомасштабных клинических испытаний. Каждое из них охватывало порядка 600 человек с начальной стадией диабетической нефропатии, наблюдавшихся в медицинских центрах по всей Северной Америке.

Для первого испытания (АКЦИЯ I) набрали пациентов с диабетом 1-го (аутоиммунного) типа, а для второго (АКЦИЯ II) - с его гораздо более распространенным 2-ым (возрастным) типом, обычно развивающимся при нездоровом образе жизни, который, впрочем, иногда накладывается на генетическую предрасположенность. Уровень сахара в крови и артериальное давление у участников испытаний эффективно контролировались медикаментами, так что дальнейшая разница между экспериментальной и контрольной группами, очевидно, отражала бы только результаты действия на образование конечных продуктов гликирования тестируемого аминогуанидина.

Когда в 1996 АКЦИЯ I завершилась, его результаты точнее всего было бы назвать неутешительными. С одной стороны, у получавших лекарство снизились показатели, относящиеся к факторам риска, включая артериальное давление, уровни в крови "плохого" холестерина (ЛПНП) и триглицеридов. С некоторой натяжкой можно было бы говорить и о способности аминогуанидина улучшать определенные стороны почечной функции. Кроме того, в крошечной подгруппе, тестировавшейся до и после испытания, диабетическое поражение сетчатки у людей, получавших лекарство, казалось менее серьезным, чем в случае плацебо-контроля, хотя эти наблюдения не вполне корректны, поскольку сделаны не в ходе эксперимента, а по его завершении.

Однако целью исследования было продемонстрировать непосредственное улучшение медикаментом работы почек, оцениваемой стандартными лабораторными тестами. А данных в пользу именно такого вывода оказалось явно недостаточно. Хотя сами по себе цифры, полученные при использовании аминогуанидина, выглядели лучше, чем в плацебо-контроле, разница эта относительно количества испытуемых столь мала, что ее вполне можно объяснить статистической погрешностью. Ситуацию можно сравнить с выпадением, скажем, семи "орлов" при десятикратном подбрасывании монетки, хотя математическая вероятность такого ее положения составляет ровно 50, а не 70%.

Хуже того, если польза аминогуанидина выглядела сомнительной, опасность его применения казалась бесспорной. Помимо признаков гиперактивности (и, возможно, поражения) печени и странных гриппоподобных симптомов, проходивших после прекращения испытания, у некоторых его участников анализ крови указал на развитие аутоиммунного расстройства. У трех пациентов, получавших повышенную дозу лекарства, они сочетались с тяжелым воспалением почек, которое за считанные недели или месяцы ведет к полному их отказу.

У двух из этих людей эта болезнь прогрессировала до конечной стадии почечной недостаточности. К счастью, такой предполагаемый побочный эффект обнаружился достаточно быстро, после чего была сразу же начата программа мониторинга, не позволившая развиться клиническим признакам почечной патологии ни у одного из остальных пациентов.

Ди Грей Обри

medbe.ru