4-Methylumbelliferone, an hyaluronan synthase inhibitor, prevents the development of oncological, inflammatory, degenerative and autoimmune disorders

Full Text

«Самая плодотворная основа для открытия нового лекарства – начать со старого лекарства»

Сэр Джеймс Блэк, лауреат Нобелевской премии 1988 года в области медицины

Принятые сокращения: ГК – гиалуроновая кислота; ВКМ – внеклеточный матрикс; 4-МУ – 4-метилумбеллиферон; 4-МУГ – 4-метилумбеллиферон-бета-Д-глюкуронид; HAS – гиалуронан-синтаза.

ВВЕДЕНИЕ

В постгеномную эру создание новых терапевтических препаратов опирается на детальное знание сигнальных путей и участвующих в них ключевых эффекторов, или фармакологических мишеней: ферментов, рецепторов, транскрипционных факторов. При этом по-прежнему важную роль в выявлении и валидации фармакологических мишеней играют физиологически активные вещества. К настоящему времени накопилось большое количество экспериментальных данных, подтверждающих терапевтическое действие 4-метилумбеллиферон (4-МУ), природного соединения кумаринового ряда, в животных моделях онкологических, аутоиммунных, дегенеративных и гиперпролиферативных заболеваний. Данный обзор посвящен валидации гиалуронан-синтазы как главной фармакологической мишени 4-МУ, что является необходимым этапом при создании новых в классе лекарственных препаратов – ингибиторов синтеза гиалуроновой кислоты (ГК).

РОЛЬ ВНЕКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Внеклеточный матрикс (ВКМ), составляющий основу соединительной ткани, является высокоорганизованной внеклеточной структурой, обеспечивающей механическую целостность и межклеточное взаимодействие.

ВКМ состоит из полимерных углеводов – гликозаминогликанов (ГАГ) и различных белков (в основном фибриллярных) и протеогликанов (ПГ). ВКМ является одновременно барьером и депо для пептидных гормонов и цитокинов. Он также непосредственно генерирует химические и механические сигналы, необходимые для поддержания гомеостаза тканей. Патологические процессы при ряде системных заболеваний приводят к перестройке ВКМ, изменениям в его структуре, что в конечном итоге способствует изменению тканевой архитектуры и способствует развитию таких заболеваний, как фиброз, остеоартрит и рак [1, 2].

ГК, полимер, состоящий из остатков D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединенных поочередно β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями; он является основным по массе компонентом внеклеточного матрикса. Гомеостаз ГК поддерживается синтетической активностью гиалуронан-синтаз (HAS) и распадом под действием гиалуронидаз и химической деградации в основном под действием активных форм кислорода. Известны три изоформы фермента гиалуронан-синтазы: HAS1, активная в эмбриогенезе; HAS2, основная изоформа как в эмбриогенезе, так и в большинстве тканей в постнатальном периоде, синтезирующая высокомолекулярные формы (ВМФ) размером 1000–6000 кДа; HAS3, синтезирующая низкомолекулярные формы ГК (НМФ), менее 250 кДа. ГК с высокой молекулярной массой обычно ассоциируется с противовоспалительными, антиангиогенными и противораковыми свойствами. Напротив, низкомолекулярные фракции ГК проявляют провоспалительные и проангиогенные эффекты и способствуют клеточной адгезии. Хотя эти свойства ГК общепризнаны, механизмы, лежащие в их основе, не полностью понятны и остаются предметом исследований [3].

Кроме того, в организме человека существуют различные типы гиалуронидаз, расщепляющих ГК. Наиболее подробно охарактеризованными являются HYAL-1 и HYAL-2. HYAL-2 расщепляет ГК на фрагменты длиной приблизительно в 50 мономеров (≈20 кДа), в то время как HYAL-1 расщепляет ГК на тетрасахаридные фрагменты (≈1600 Да), которые впоследствии подвергаются дальнейшему разложению в лизосомах [4]. Патологические процессы, такие как нарушение метаболических путей ГК, рак, повреждение и воспаление тканей, могут изменить этот баланс, увеличивая концентрацию НМФ ГК. Существует множество убедительных доказательств вовлечения ГК в патологические процессы развития хронического воспаления, свойственного таким заболеваниям, как диабет 2-го типа, цирроз печени, астма, а также в процессы прогрессии и метастазирования рака. Так, ГК увеличивает адгезию и подвижность метастазирующих клеток меланомы [5], увеличивает подвижность клеток рака поджелудочной железы [6] и простаты [7], затрудняет доставку лекарств к опухолям [8–10], способствует развитию устойчивости к лекарствам [11], усиливает клеточное деление [12] и действует как фактор регуляции иммунитета [13]. Увеличение экспрессии ГК в строме опухоли является негативным прогностическим признаком [14–18].

Уровень ГК в крови является маркером фиброза печени. Синтез ГК в фиброзной печени осуществляется фибробластами, происходящими из активированных звездчатых клеток. В норме звездчатые клетки не экспрессируют основной фермент, продуцирующий ГК во взрослых тканях, гиалуронан-синтазы 2-го типа (HAS2), и не синтезируют ГК, но поражение печени приводит к выработке TGF-β, запускающего трансдифференциацию звездчатых клеток в миофибробласты и драматически увеличивающего экспрессию HAS2 в них [19]. Накопление ГК в паренхиме вызывает активацию Notch1-сигнального пути в звездчатых клетках, что приводит к их активации, повышенному синтезу межклеточного матрикса и развитию фиброза [20]. Таким образом, HAS2 и HAS3 являются важной фармакологической мишенью в терапии заболеваний, связанных с патологической активацией синтеза ГК, в частности, фиброза печени.

Молекулярные механизмы синтеза ГК гиалуронан-синтазами млекопитающих приобретают важное значение в связи с целенаправленным поиском специфических ингибиторов – потенциальных лекарственных препаратов. Наиболее полно эти механизмы рассмотрены в обзоре DeAngelis и Zimmer [21]. В течение нескольких лет после открытия бактериального фермента из стрептококка, SpHAS, были открыты три изоформы HAS позвоночных (изоферменты HAS1, -2, -3) и вирусная HAS (CvHAS вируса хлореллы Paramecium bursaria, PBCV-1). CvHAS демонстрирует сходство в общей архитектуре трансмембранных (ТМ) доменов, с двумя TM-спиралями на N-конце и четырьмя – на С-конце, и цитоплазматического домена с активным центром фермента. Все эти ферменты относятся к первому классу гликозилтрансфераз, однако HAS позвоночных и вирусная CvHAS добавляют сахара с невосстанавливающего конца (рис. 1), в отличие от SpHAS, у которой рост цепи осуществляется с восстанавливающего конца.

 

Рис. 1. Схема синтеза ГК с участием гиалуронан-синтазы. UDP-GlcNAc – уридин-5′-дифосфат-N-ацетилглюкозамин; GlcA – глюкуроновая кислота

 

Ферменты позвоночных, CvHAS и SpHAS, имеют гликозилтрансферазный домен второго типа (GT-2), позволяющий осуществлять реакции с обоими мономерами: как с уридин-5′-дифосфат-глюкуроновой кислотой (UDP-GlcA), так и с уридин-5′-дифосфат-N-ацетилглюкозамином (UDP-GlcNAc). Методом электронной криомикроскопии установлена трехмерная структура вирусного фермента CvHAS [22]. Повсеместно применяющимся и единственным хорошо охарактеризованным ингибитором синтеза ГК является 4-МУ, способный значительно снижать экспрессию гиалуронан-синтаз HAS2/HAS3 [1]. В клинической медицине 4-МУ известен под торговым названием «Гимекромон» или «Одестон». Этот препарат одобрен к применению в странах Европы и Азии и рутинно используется в качестве гепатопротектора и для лечения спазмов и дискинезии желчных протоков. Так, в Италии препарат распространяется под названием «Cantabilin» и авторизован агентством лекарственных средств Италии (Italian Medicines Agency; AIC no. 02130002).

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ 4-МУ НА СИНТЕЗ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Данные о конкурентном ингибировании или даже о прямом взаимодействии 4-МУ с ферментом отсутствуют. 4-МУ не влияет на ферментативную активность солюбилизированного фермента [23]. Наиболее распространенная гипотеза постулирует, что 4-МУ является конкурентным субстратом для уридин-5′-дифосфат-глюкуранозилтрансферазы (UGT), таким образом, истощая клеточный пул уридин-5′-дифосфат-глюкуроновой кислоты (UDP-GlcA), необходимой для синтеза ГК [24–26] (рис. 2).

 

Рис. 2. Предполагаемый механизм действия 4-МУ на синтез ГК. а – Схема представляет нормальный путь синтеза ГК. б – Схема показывает замещение UDP пулом 4-МУ, вследствие чего HAS не может синтезировать ГК. GlcNAc – N-ацетилглюкозамин; GlcA – глюкуроновая кислота; 4-МУ – 4-метилумбеллиферон; UDP – уридин-5′-дифосфат; UGT – уридин-5′-дифосфат-глюкуранозилтрансфераза; UDP-GlcNAc – уридин-5′-дифосфат-N-ацетилглюкозамин; UDP-GlcA – уридин-5′-дифосфат-глюкуроновая кислота; HAS – гиалуронан-синтаза; GlcNAc-β(1,4)-GlcA – N-ацетил-глюкозамин-β(1,4)-глюкуроновая кислота. Рисунок заимствован из статьи Nagy et al., 2015 [26]

 

Эта гипотеза также не подтверждена экспериментально. Против нее свидетельствует то, что 4-МУ не влияет на синтез других гликозаминогликанов, в состав которых входят те же мономеры, что и в ГК. Кроме того, кумарины с алкилированным гидроксилом 7, которые не могут быть субстратом для UGT, все равно обладают высокой ингибирующей способностью в исследованиях in vitro [27]. Показано, что 4-МУ снижает уровень экспрессии мРНК HAS2 [25, 28, 29] и одновременно повышает уровень экспрессии гиалуронидазы 1 (Hyal1) [30], а также снижает уровни фосфорилазы и дегидрогеназы уридин-5′-дифосфат-глюкозы [31]. При этом неизвестно, как именно осуществляется транскрипционная регуляция синтеза ГК и насколько механизм избирателен для этих мРНК (рис. 3).

 

Рис. 3. Схематическое представление путей ингибирования синтеза ГК 4-МУ. Действие 4-МУ осуществляется несколькими способами: либо истощением предшественника ГК, UDP-глюкуроновой кислоты; либо ингибированием экспрессии гена, кодирующего HAS2 в ядре; либо опосредованным ингибированием активности гиалуронан-синтазы. 4-МУ – 4-метилумбеллиферон; HAS2 – гиалуронан-синтаза. Рисунок заимствован из обзора Vitale et al. [1]

 

4-МУ, как было показано нами и другими исследователями [32, 33], имеет множественные мишени, не связанные прямо с метаболизмом ГК. Не исключено, что снижение накопления ГК в среде при исследованиях in vitro является кумулятивным действием нескольких параллельных процессов, включая возможное истощение субстрата, a также экспериментально показанным снижением экспрессии HAS2 и увеличением экспрессии Hyal1 [30]. Известно также, что экспрессия HAS2 регулируется ядерными рецепторами, в частности, глюкокортикоидным рецептором, и экспрессия HAS2 практически полностью подавляется дексаметазоном [34]. Исследования выявили изменения клеточного цикла и р53-пути при воздействии 4-МУ [35, 36].

ДЕЙСТВИЕ 4-МУ НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ РАКА, АУТОИММУННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОЦЕССЫ ВОСПАЛЕНИЯ

4-МУ оказывает действие на такие связанные с прогрессией опухоли процессы, как миграция, пролиферация, инвазия раковых клеток и ангиогенез. Клетки микроокружения опухоли, представленные эндотелиальными клетками, клетками иммунной системы и фибробластами, также испытывают влияние 4-МУ. Все эти процессы сопряжены с активными изменениями в строении и составе межклеточного матрикса, основным компонентом которого является ГК. Эти работы обосновывают разработку лекарств, направленных на изменение свойств межклеточного матрикса. Такой подход является многообещающим в лечении различных видов рака, а 4-МУ представляет собой уже допущенный к применению препарат, который может быть использован в новом качестве.

На мышиной модели фиброза печени, вызванном четыреххлористым углеродом, нами было показано, что образованию коллагеновых тяжей предшествует синтез ГК вдоль границ печеночных долек. 4-МУ препятствовал первоначальному образованию тяжей ГК и приводил к значительному уменьшению коллагеновых фибриллярных образований вокруг печеночных долек [30]. Показательно, что в нашей последующей работе нокдаун гена, кодирующего HAS2, при помощи специфичной siRNA воспроизводил действие 4-МУ на ряд сигнальных путей и транскрипцию ряда ключевых генов, приводя к подавлению фиброза печени [37].

Отдельный интерес представляет возможность применения 4-МУ для лечения заболеваний головного мозга. ВКМ злокачественных глиом, а также глиобластом отличается повышенным содержанием ГК, стимулирующей адгезивные и инвазивные процессы опухоли [38]. 4-МУ является малой молекулой, способной преодолевать гематоэнцефалический барьер и ингибировать синтез главного компонента внеклеточного матрикса, ГК, что создало предпосылки для исследования этого вещества для терапии глиом и глиобластом. Так, на мышиных моделях было показано, что высокие дозы 4-МУ снижали синтез ГК, одновременно усиливая апоптоз и снижая пролиферацию и миграцию клеток глиобластомы [39–41]. Действие 4-МУ на клетки глиомы заключалось в снижении пролиферации in vitro и in vivo путем регуляции процессов аутофагии [42]. Кроме того, в работе Chistyakov et al. [43] доказана способность 4-МУ ингибировать воспалительный ответ астроцитов. Пероральный прием 4-МУ приводил к значимому снижению ГК в спинном и головном мозге мышей, снижению синаптической стабильности и реактивации нейропластичности, что приводило к улучшению памяти [44].

Данные по доклиническим исследованиям 4-МУ для лечения различных типов заболеваний приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Доклинические исследования действия 4-МУ на различные заболевания

Орган/система	Исследуемая болезнь	Год	Тип исследования	Ссылка
Воспаление	острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС)	2013	in vitro	[45]
		2015	in vitro	[46]
	аллергическое воспаление	2022	in vitro	[47]
	аллергический ринит	2022	in vitro/in vivo	[48]
	воспаление	2022	in vitro	[49]
Голова и шея	плоскоклеточный рак полости рта	2022	in vitro	[50]
Желчевыводящие пути	дискинезия желчных протоков	1984	in vivo	[51]
	желчные колики	1995	in vivo	[52]
Иммунный ответ	орбитопатия Грейвса	2020	in vitro	[53]
	отторжение трансплантата	2021	in vitro/in vivo	[54]
	аутоиммунный ответ на трансплантированные островки Лангерганса	2020	in vitro/in vivo	[55]
	острое отторжение аллотрансплантата легкого	2021	in vitro/in vivo	[56]
Костный мозг	хронический миелоидный лейкоз	2013	in vitro	[57]
		2016	in vitro	[58]
		2017	in vitro	[59]
Легкие	мезотелиома плевры	2017	in vitro/in vivo	[60]
	фиброз легких и легочная гипертензия	2017	in vivo	[61]
Молочные железы	рак молочной железы	2019	in vitro	[62]
		2022	in vitro	[63]
Мочевой пузырь	рак мочевого пузыря	2017	in vitro/in vivo	[64]
Периферическая нервная система	злокачественная опухоль оболочки периферического нерва	2017	in vitro/in vivo	[65]
Печень	гепатоцеллюлярная карцинома	2012	in vitro/in vivo	[66]
		2015	in vitro/in vivo	[67]
		2019	in vitro/in vivo	[29]
		2021	in vitro/in vivo	[68]
		2022	in vitro/in vivo	[69]
	метастазирование меланомы в печень	2005	in vitro/in vivo	[70]
	фиброз печени	2019	in vivo	[30]
	стеатогепатит	2021	in vitro/in vivo	[71]
Поджелудочная железа	рак поджелудочной железы	2006	in vitro/in vivo	[72]
		2016	in vitro/in vivo	[73]
		2017	in vitro/in vivo	[74]
		2018	in vitro/in vivo	[75, 76]
	аденокарцинома протоков поджелудочной железы	2019	in vitro	[77, 78]
Почки	почечно-клеточная карцинома	2013	in vitro	[79]
	ишемически-реперфузионное повреждение почек	2013	in vivo	[80]
	метастатический почечно-клеточный рак	2020	in vitro	[81]
	диабетическая болезнь почек	2021	in vivo	[82]
	прогрессирующая почечно-клеточная карцинома	2022	in vitro/in vivo	[83]
Простата	рак предстательной железы	2010	in vitro	[84]
		2015	in vitro/in vivo	[85]
Соединительная ткань	фибросаркома	2017	in vitro	[86]
		2019	in vitro	[87]
		2020	in vitro	[88]
		2021	in vitro	[89]
Толстый кишечник	колоректальная карцинома	2015	in vitro/in vivo	[90]
Центральная нервная система	глиобластома	2021	in vitro	[39, 40]
		2022	in vitro/in vivo	[91]
Эндометрий	эндометриоз	2016	in vitro/in vivo	[92]
		2020	in vitro	[93]
		2023	in vivo	[94]
Яичники	рак яичников	2014	in vitro	[95]
		2019	in vitro/in vivo	[96]
		2020	in vitro	[97]

 

ПЕРСПЕКТИВА ЛЕЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ КОМБИНАЦИЯМИ С 4-МУ. ДЕЙСТВИЕ НА ФИЗИЧЕСКИЙ БАРЬЕР ОПУХОЛИ. ПРИМЕНЕНИЕ 4-МУ В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРА СИНТЕЗА ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Окружающий клетки ВКМ, богатый ГК, составляет биологический барьер микроокружения опухоли. Этот барьер регулирует работу иммунных эффекторов [13, 98], ингибирует диффузию лекарственных препаратов [99], затрудняет поглощение ДНК-трансгенных комплексов при проведении генной терапии [100] и играет важную роль в приобретении резистентности к противораковым препаратам [1, 11, 101].

Возможность изменения свойств микроокружения опухоли с целью улучшения результата различных противоопухолевых терапий в настоящее время активно исследуется. Патологичное микроокружение опухоли характеризуется гипоксией и высоким внутритканевым давлением жидкости, приводящим к прогрессии опухоли и развитию устойчивости к проводимому лечению [102]. Повышение внутритканевого давления рассматривается как наиболее важный барьер для эффективного распределения лекарственного препарата внутри опухоли. Причины повышения внутритканевого давления опухоли многочисленны и включают в себя наличие в опухоли развитой сети кровеносных сосудов, недостаточное развитие лимфатических сосудов, изменение компонентов внеклеточного матрикса и давление, создаваемое постоянно делящимися клетками опухоли [103, 104]. Повышенное содержание в окружающих опухоль тканях ГК способствует увеличению объема внеклеточного матрикса и, как следствие, повышению давления внутри опухоли [105, 106]. Высокое содержание ГК в микроокружении опухоли создает физический барьер, ограничивающий доступ моноклональных антител и иммунных клеток к опухолевой ткани. Это один из механизмов возникновения устойчивости опухолевых тканей к проводимой иммунотерапии [107].

Способность 4-МУ ингибировать синтез ГК создает предпосылки для его использования в качестве адъювантной терапии при лечении рака в комбинации с первичной терапией. На различных моделях показано, что использование 4-МУ в качестве сопутствующей терапии различных видов рака повышает эффективность лечения, снижает токсичность противоопухолевых препаратов и помогает преодолеть возникшую химиорезистентность (табл. 2).

 

Таблица 2. Доклинические исследования эффективности лечения различных видов рака комбинациями лекарств с 4-МУ

Исследуемая болезнь	Основное лечение	Тип исследования	Год	Ссылка
Гепатоцеллюлярная карцинома	иммунотерапия: аденовирус, кодирующий IL-12 (AdIL-12)	in vitro	2018	[111]
Глиобластома	темозоломид	in vitro	2023	[41]
Злокачественная мезотелиома плевры	траметиниб	in vitro/in vivo	2017	[60]
Колоректальная карцинома	циклофосфамид с иммунотерапией (AdIL-12)	in vitro/in vivo	2015	[90]
Меланома	вемурафениб	in vitro	2021	[109]
Плоскоклеточный рак пищевода	дихлоруксусная кислота	in vitro/in vivo	2019	[108]
Плоскоклеточный рак полости рта	радиотерапия	in vitro	2022	[50]
Почечно-клеточная карцинома	сорафениб	in vitro	2013	[79]
Прогрессирующая почечно-клеточная карцинома	сорафениб	in vitro/in vivo	2022	[83]
Рак поджелудочной железы	5-фторурацил	in vitro/in vivo	2018	[76]
Рак поджелудочной железы	гемцитабин	in vitro/in vivo	2006	[72]
Рак яичника	карбоплатин	in vitro/in vivo	2019	[96]
Уротелиальная карцинома мочевого пузыря	цисплатин или доксорубицин	in vivo	2019	[110]
Фибросаркома	радиотерапия	in vitro	2021	[89]
		in vitro	2019	[87]
		in vitro	2017	[86]
Хронический миелоидный лейкоз	иматиниб	in vitro	2017	[59]
Хронический миелоидный лейкоз	доксорубицин	in vitro	2016	[58]

 

Согласно имеющимся данным по исследованию 4-МУ в качестве добавки к основной терапии, 4-МУ повышает радиочувствительность устойчивых к облучению клеток плоскоклеточного рака полости рта [50] и фибросаркомы [86–89]. Сорафениб в комбинации с 4-МУ эффективнее ингибирует пролиферацию, инвазию, формирование капилляров и индуцирует апоптоз клеток карциномы почек и эндотелиальных клеток [79, 83]. 4-МУ повышает эффективность 5-флюороурацила [68] и гемцитабина [72] в отношении рака поджелудочной железы, ингибируя пролиферацию клеток и приводя к уменьшению размеров первичных опухолей и метастазов, а также увеличивая выживаемость больных животных. 4-МУ повышает чувствительность клеток глиобластомы к темозоломиду, усиливая действие препарата на клеточную гибель [41]. 4-МУ повышает цитотоксический эффект карбоплатина на клетки химиорезистентного рака яичников [96]. При совместном применении дихлорацетата и 4-МУ на модели плоскоклеточного рака пищевода происходит усиление апоптоза и ингибирования роста опухоли [108]. Клетки миелоидной лейкемии при обработке 4-МУ становились более чувствительными к доксирубицину [58] и увеличивали скорость старения [59]. На клетках меланомы показано, что комбинация вемурафениба с 4-МУ более эффективно снижала выживаемость раковых клеток по сравнению с монотерапией вемурафенибом [109]. 4-МУ повышает химиочувствительность клеток уротелиальной карциномы мочевого пузыря к доксирубицину и цисплатину [110]. 4-МУ значительно снижает внутритканевое давление опухоли и улучшает ее перфузию, способствуя более эффективной экспрессии аденовирусного трансгена при проведении иммунотерапии IL-12 (AdIL-12) для лечения колоректального рака [90]. При исследовании на модели рака печени 4-МУ в комбинации с AdIL-12 привел к более выраженному ингибированию роста опухоли и повышению выживаемости мышей по сравнению с монотерапией [111].

ПРИМЕНЕНИЕ 4-МУ В КАЧЕСТВЕ ГЕПАТОПРОТЕКТОРА И ХОЛЕСТАТИКА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ГЕПАТОТОКСИЧНОСТИ ПЕРВИЧНОЙ ТЕРАПИИ

Ингибиторы иммунных чекпойнтов, цитокины и антитела к ним, используются в качестве иммуномодуляторов для усиления иммунологического ответа организма в ответ на опухоли и очаги хронического воспаления при ревматоидных, аутоиммунных и воспалительных заболеваниях [112, 113]. Эти препараты успешно прошли клинические испытания и одобрены к применению европейским и американским агентствами по лекарственным средствам [114]. Однако до 17% пациентов, получающих подобную иммунотерапию, страдают от осложнений, связанных с повреждением печени и желчевыводящих протоков [115–119].

Для лечения возникшей гепатотоксичности, в зависимости от ее тяжести, рекомендуется прекратить прием ингибиторов иммунных чекпойнтов, в некоторых случаях показано применение кортикостероидов, а в более тяжелых случаях – применение иммуносупрессии [120–123]. В случае развития холестатической формы гепатотоксичности, когда кортикостероиды оказываются неэффективны, улучшить показатели печени помогает урсодеоксихолиевая кислота [124–127]. Она обладает доказанными гепатопротекторными и желчегонными свойствами и считается стандартом терапии холестатических заболеваний печени с аутоиммунным компонентом, таких, например, как первичный билиарный цирроз, первичный склерозирующий холангит [128–130]. В настоящее время опубликованных данных о влиянии 4-МУ на риск развития гепатотоксичности в ответ на иммунотерапию не обнаружено, но, как и в случае с урсодеоксихолиевой кислотой, доказанные холестатические и гепатопротекторные свойства 4-МУ делают его многообещающим кандидатом на проведение таких исследований.

Представленные данные создают предпосылки и указывают на необходимость проведения полноценных клинических испытаний 4-МУ в качестве адъювантной/дополнительной противоопухолевой терапии, которая способствует снижению содержания ГК, оказывает действие на ВКМ и микроокружение опухоли, снижает внутритканевое давление, улучшает перфузию опухоли, облегчает доступ лекарственных препаратов и оказывает гепатопротекторное и холестатическое действие, уменьшая таким образом риски развития гепатотоксичности при проведении иммунотерапии.

ТОПИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ 4-МУ В КАЧЕСТВЕ ВЕЩЕСТВА, ПРЕПЯТСТВУЮЩЕГО ОБРАЗОВАНИЮ РАСТЯЖЕК, ШРАМОВ, КЕЛОИДНЫХ РУБЦОВ, СОЛНЕЧНЫХ ОЖОГОВ И ОЧАГОВ ГИПОПИГМЕНТАЦИИ

Топическое нанесение 4-МУ приводит к эффективному ингибированию синтеза ГК в коже [131]. Показано, что 4-МУ предотвращает активацию кератиноцитов, снижает эпидермальную гиперпролиферацию [132] и скорость миграции келоидных кератиноцитов, уменьшая вероятность образования келоидных рубцов [133].

4-МУ усиливает процессы меланогенеза, что делает его перспективным кандидатом для лечения состояний кожи, связанных с гипопигментацией, а также применения в качестве косметического средства для создания естественного загара [134].

МЕТАБОЛИЗМ 4-МУ. ТОКСИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

4-МУ, как и все кумарины, слабо растворим в воде. Он является неполярной молекулой, и поэтому легко преодолевает липидный барьер в кишечнике, практически полностью абсорбируется при оральном приеме и выводится с мочой и желчью [26]. Метильная группа в позиции 4 обеспечивает низкую токсичность препарата, предотвращая его метаболизм в кумарин-3,4-эпоксид под воздействием цитохрома Р450, и слабые антикоагуляционные свойства по сравнению с другими кумаринами, такими как дикумарин и варфарин [135].

При поступлении в организм 4-МУ очень быстро и почти полностью метаболизируется в печени и тонком кишечнике в 4-метилумбеллиферон-бета-Д-глюкуронид (4-МУГ), что до настоящего времени ограничивало его применение для лечение только желчевыводящих протоков [1, 136–138]. При оральном приеме 4-МУ менее 3% исходной дозы лекарства достигает системного уровня в неизменном виде. При внутривенном введении 4-МУ его концентрация в крови в 10–30 раз выше [26, 139]. Время полужизни 4-МУ при оральном приеме составляет всего 28 минут для человека и 3 минуты – для мышей [140, 141]. При этом медианная концентрация 4-МУГ в плазме выше концентрации 4-МУ более чем в 3000 раз [26, 141]. Можно говорить, что при приеме лекарства большая его часть находится в организме в виде его метаболита 4-МУГ. Но несмотря на низкую биодоступность и короткое время полужизни препарата, 4-МУ оказывает эффективное ингибирующее влияние на синтез ГК при оральном приеме. Оказалось, что 4-МУГ так же эффективно, как и 4-МУ, ингибирует синтез ГК, а внутри клетки он гидролизуется обратно до 4-МУ [137]. Поэтому для оценки фармакодинамики препарата необходимо принимать в расчет действие его метаболита, 4-МУГ. Эти данные создают предпосылки применения 4-МУ для лечения заболеваний далеко за пределами желчевыводящих путей. Так, являясь малой неполярной молекулой, 4-МУ способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и эффективно ингибировать деление клеток глиомы [42].

Типичный режим дозирования 4-МУ для взрослого человека составляет 900–2400 мг/день [26]. При этом никаких мутагенных или генотоксических эффектов не обнаружено [1, 142, 143]. Клинические испытания в США на пациентах с хроническими гепатитами В и С (NCT00225537), а также на здоровых людях и на пациентах с заболеваниями дыхательной системы (NCT02780752) [144] доказали безопасность 4-МУ (см. табл. 3).

 

Таблица 3. Клинические исследования 4-МУ в терапии различных заболеваний

Исследуемое заболевание/ цель исследования	Статус	Год	Ссылка/ идентификатор clinicaltrials.gov
Интерстициальные заболевания легких (The SOLID Study)	фаза II; набор участников не начат	2024	NCT06325696
Первичный склерозирующий холангит	фаза II; идет набор участников	2022	NCT05295680
COVID-19	неизвестно	2022	NCT05386420
Легочная гипертензия, включая интерстициальные заболевания легких (The SATURN Study)	фаза II; завершен	2021	NCT05128929
Здоровые участники; исследование влияния 4-МУ на синтез ГК	фаза I; завершен	2016	[144]/ NCT02780752
Билиарный сладж 2 стадии	нет информации	2016	[145]
Хронический вирус гепатита C и гепатита В	неизвестно	2005	NCT00225537
Дискинезия желчных протоков	нет информации	2005	[146]
Дискинезия желчных протоков	нет информации	2001	[147]
Дискинезия желчных протоков	нет информации	1995	[52]
Исследование биодоступности 4-МУ	нет информации	1993	[141]
Симптомы после операции на желчных протоках	нет информации	1988	[148]
Дискинезия желчных протоков после холецистэктомии	нет информации	1984	[51]

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на множество экспериментальных работ, демонстрирующих эффективность 4-МУ в различных животных моделях онкологических, иммунных и дегенеративных заболеваний, необходимо признать, что достоверные молекулярные механизмы действия остаются гипотетическими. Тем не менее существует доказательство того, что по крайней мере в модели фиброза печени нокдаун гена, кодирующего HAS2, приводит не только к подавлению фиброза, но и к изменениям транскриптома, схожим с воздействием орального применения 4-МУ [37]. При этом нельзя исключить, что некоторые из механизмов действия 4-МУ могут быть независимыми от ингибирования синтеза ГК. Так, описаны независимые от ГК эффекты действия 4-МУ [62, 149]. Также 4-МУ может обладать различными противоопухолевыми механизмами в зависимости от типа рака. Однако, в совокупности, рассмотренные нами множественные данные об эффективности 4-МУ доказывают необходимость перехода к подробному изучению фармакокинетических и фармакодинамических аспектов, определяющих схему лечения (способ введения, дозы, влияющие на его биодоступность, время интервала между ними и график приема). Первые токсикологические исследования в фазе I клинических исследований уже проведены [144], что позволяет уже сейчас перейти к клиническим исследованиям эффективности препарата (фаза IIa). Подобная тенденция наблюдается в мире. Так, в настоящее время планируется проведение клинических испытаний 4-МУ по лечению интерстициальных заболеваний легких и холангита (см. табл. 3).

При клинических испытаниях 4-МУ необходимо подобрать дозы с учетом конкретной патологии, скорости выведения его метаболитов и биодоступности. Создание новых форм, например, наночастиц, содержащих 4-МУ, является важным фактором, который не только позволит повысить биодоступность, но также создаст предпосылки для патентной защиты нового лекарственного средства.

И, наконец, если принять наши доводы о том, что главной фармакологической мишенью 4-МУ является гиалуронан-синтаза, разработка новых химических соединений с использованием 3Д-моделей HAS2/HAS3 и докинга потенциальных лигандов с привлечением подходов искусственного интеллекта должна неизбежно привести к созданию оригинальных первых в классе таргетных лекарственных препаратов на основе ингибиторов гиалуронан-синтазы.

Вклад авторов. Ю.В. Котелевцев принимал участие в формулировании общей концепции обзора, подбору основных статей и руководил собственными экспериментальными работами, отраженными в обзоре. А. Цитрина и Н. Халимани предоставили основные выводы из своих экспериментальных статей и участвовали в обсуждении текста обзора, вносили изменения. В.В. Федорова осуществляла сбор, анализ литературы и написала основной текст обзора.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм. Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов.

About the authors

V. V. Fedorova

Skolkovo Institute of Science and Technology

Email: y.kotelevtsev@skoltech.ru
Russian Federation, 121205 Moscow

A. Tsitrina

Ben-Gurion University of the Negev

Email: y.kotelevtsev@skoltech.ru
Israel, 8410501 Be’er Sheva

N. Halimani

Skolkovo Institute of Science and Technology

Email: y.kotelevtsev@skoltech.ru
Russian Federation, 121205 Moscow

Y. V. Kotelevtsev

Skolkovo Institute of Science and Technology

Author for correspondence.
Email: y.kotelevtsev@skoltech.ru
Russian Federation, 121205 Moscow

References

Supplementary files