Пептидная регуляция жизнедеятельности

Сегодня наш разговор пойдет о новом направлении в медицине - пептидной регуляции жизнедеятельности.

У нас в гостях Кашаба Игорь Викторович - врач-педиатр, иммуногенетик, специалист по соединительнотканной и интегративной медицине, эксперт компании VEROVER PHARMA (Веровер Фарма).

Первый вопрос доктору: что такое пептидная регуляция? Вообще, что такое пептиды?

Начнем с того, что все живые организмы, кроме растений, в своем составе имеют белки, жиры и углеводы. Человек на 19,6 % состоит из белка. Именно употребление в пищу белка обеспечивает наши внутренние органы, кожу, кости, суставы строительным материалом - соединительной тканью.

Под воздействием ферментов желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы белковая пища расщепляется на определенные вещества.

Раньше считалось, что конечным этапом этого расщепления являются аминокислоты - минимальные белковые структуры, из которых собирается белковая молекула, например, молекула коллагена. Но оказалось, что остаются короткие цепочки из аминокислот, от 2х до 5и аминокислот. Они то есть те самые короткие пептиды, которые, через клетки кишечного эпителия попадают в кровь. Выяснилось, что определенные последовательности аминокислот обладают регуляторным воздействием, причем адресным, и вызывают определенную реакцию клеток щитовидной железы, поджелудочной железы, нервных клеток центральной нервной системы и так далее.

Безусловно, это стало открытием, которое сравнимо с фундаментальными открытиями в области биологии и медицины.

Тот факт, что пептиды, поступающие с пищей, активизируют рецепторы сигнальных путей, связывающих кишечник с другими органами и тканями в организме, позволил нам воздействовать на них небольшими цепочками и получать желаемый результат. Причем, хорошо переносится для организма, ведь пептидные комплексы являются его естественными метаболитами. Именно это и обусловливает пищевую регуляцию жизнедеятельности и пищевую регуляцию биологических систем.

Существует такой термин - тканеспецифическая пептидная регуляция функции клеток. Это очень важный момент. Воздействуя пептидами на клетки органов и тканей, мы можем восстанавливать их функцию. Например, соединительной ткани сердечно-сосудистой системы, чего невозможно добиться, применяя фармацевтические препараты.

Нужно понимать, из чего сделан пептид, синтетический он или из крупного рогатого скота. И насколько он по своему механизму и по технологии производства соответствует требованиям безопасности и эффективности применения, прежде всего для человека.

Здесь мы подходим к тому, что есть разновидность пептидной регуляции и препаратов на ее основе. Они представлены компанией «Ideal Pharma». И здесь очень интересно сырье, из которого производятся пептиды. Им являются белковые субстраты глубоководных рыб или морских гадов, например, морского ежа или трепанга. Этим организмам больше 200 миллионов лет, но с точки зрения своей биологической активности действие трепанга в китайской народной медицине сравнимо с действием женьшеня, его так и называют - морской женьшень.

С моей точки зрения, производство пептидов из такого сырья обладает уникальными свойствами. Во-первых, это экологически безопасное сырье. Трепанги и морские ежи живут только в исключительно чистой воде. Во-вторых, само по себе это биологическое сырье, активные вещества которого обладают максимальным биологическим эффектом для организма.

Есть целая линейка продуктов, производимых компанией «VEROVER PHARMA» по технологиям компании «Ideal Pharma». В основе их производства лежит то самое выделение последовательностей аминокислот, которые нам нужны для решения совершенно конкретных задач. На одном из препаратов компании сделаю акцент. Это препарат Венапепт, воздействующий на сосуды - производные соединительной ткани.

Венапепт позволяет влиять на соединительную ткань самым естественным, природным образом. Нормализация состояния сосудистой системы организма и, в частности, сердечно-сосудистой системы - чрезвычайно актуальная задача. Если взять совокупность всех сосудов в нашем организме: капилляров, вен, артерий, то их длина составит 100 тысяч километров, это 2,5 оборота вокруг земного шара!

Представили себе масштабы сосудистой системы, которую важно поддерживать в рабочем состоянии? Это с одной стороны.

С другой, причиной крупных проблем в виде варикозного расширения вен, узлов изначально является нарушением капиллярного кровообращения. Глубокие процессы нарушения обменных процессов, прежде всего в соединительной ткани и в мелких сосудах, приводят к нарушению прочностных характеристик вен.

Поэтому очень важно иметь препараты, которые восстанавливали бы активность эпителиальных клеток именно сосудов, их функциональных свойств. При коронавирусе прежде всего поражались клетки сосудов. Поэтому профилактика и реабилитация после болезни были направлены на восстановление эпителиальных клеток сосудов.

Проблемы в сосудистой системе становятся триггером, который запускает патологические процессы в почках, в печени, в головном мозге, сердце, легких. Нарушение капиллярного кровообращения, в итоге, «бьет» по всем внутренним органам. Воздействие через пептидный комплекс на эпителий сосудистой стенки позволяет решить эти проблемы.

И таким пептидом является уже упомянутый мной Венапепт. Входящий в его состав пептидный комплекс IPH AVN - это сигнальная молекула по своему механизму действия, способствующая поддержанию активности работы ДНК-клетки. Она запускает процессы деления и роста новых клеток - тех самых эпителиальных клеток сосудов. Таким образом восстанавливается их метаболизм и защита сосудов кровеносной системы от повреждения.

Очень важным фактом является то, что Венапепт рассматривают как источник поддержания нормальной проницаемости стенки сосудов и естественного состояния вен. Это доказанный клинический факт, который определен в результате клинических исследований.

Чем короткий пептид отличается от длинного

Пептид - это цепочка аминокислот, соединённых пептидной связью. Проще всего их разделять по длине цепи:

• Дипептиды - два аминокислотных остатка.
• Трипептиды - три.
• Олигопептиды - от 4 до 20 остатков.
• Полипептиды - от 21 до 50 остатков.

Цепочки длиннее 50 остатков относят уже к белкам. Граница эта условная: жёсткого рубежа между длинным полипептидом и небольшим белком биохимия не проводит.

Что пептиды делают в организме

Если раскладывать по функциям, картина получается такая:

• Гормональные - инсулин, глюкагон, окситоцин, вазопрессин, кортикотропин.
• Пищеварительные - гастрин.
• Регулирующие аппетит - лептин, нейропептид Y.
• Антиоксидантные - глутатион, карнозин.
• Эндорфины и энкефалины - участвуют в передаче сигналов в нервной системе.
• Антимикробные пептиды - часть врождённого иммунитета.

Список нужен вот зачем. Пептид - не экзотика и не «добавка» по определению. Это рабочий инструмент, которым организм пользуется постоянно, задолго до того, как о пептидах заговорила индустрия.

Пептидные пулы и пептидомика

Во всех тканях присутствует пул коротких пептидов: постоянно обновляемый набор фрагментов, которые остаются при расщеплении более крупных белков. Значительная доля этого пула - фрагменты гемоглобина.

Изучает такие пулы отдельное направление, пептидомика. Она описывает, какие именно короткие цепочки присутствуют в ткани или биологической жидкости и как их состав меняется. Именно поэтому разговор о пептидах шире, чем разговор о баночке с капсулами: речь о системе биорегуляции, которая работает в организме постоянно.

Кто и когда изучал пептидную биорегуляцию

Направление это в России не новое. Систематически пептидной биорегуляцией занимаются с 1970-х годов; наиболее известна школа В. Х. Хавинсона и Санкт-Петербургского НИЦ «Институт биорегуляции и геронтологии». Работы этой школы и смежных групп посвящены тому, как короткие пептиды участвуют в регуляции клеточных процессов.

Подборка публикаций для самостоятельного чтения:

• Стимулирующее влияние коротких пептидов на клеточную пролиферацию в органотипической культуре тканей - журнал «Интегративная физиология», КиберЛенинка.
• Пептидомика в молочной промышленности: систематический обзор - обзор по методам пептидомики, КиберЛенинка.
• Протеины казеинового комплекса молока как предшественники биологически активных пептидов - о пептидах пищевого происхождения, КиберЛенинка.
• Классификация и характеристика нового антимикробного пептида - КиберЛенинка.

Из чего делают пептиды и почему важна чистота сырья

Про трепанга и морского ежа сказано выше, но сырьё стоит отделить от технологии. Белковые субстраты гидробионтов - это исходный материал, из которого выделяют нужные последовательности аминокислот. К такому сырью предъявляют требования по чистоте: происхождение и район промысла, отсутствие посторонних примесей и тяжёлых металлов, контроль микробиологии.

Отсюда практический смысл вопроса «из чего сделано». Пептид природного происхождения выделяют из белкового субстрата, синтетический собирают химически. Это разница в составе и технологии получения, а не обещание разного результата.

Материал носит справочный характер и не заменяет консультацию врача.

Частые вопросы

Что такое пептидная регуляция жизнедеятельности?
Согласно статье, пептидная регуляция жизнедеятельности представлена как новое направление в медицине.

Кто является экспертом, комментирующим тему пептидов?
Тему комментирует Игорь Викторович Кашаба - врач-педиатр, иммуногенетик, специалист по соединительнотканной и интегративной медицине, эксперт компании VEROVER PHARMA.

Какие основные вопросы поднимаются в начале статьи о пептидах?
В начале статьи ставятся вопросы: что такое пептидная регуляция и что такое пептиды.

Что такое пептидная регуляция и зачем она организму?

Коротко: Пептидная регуляция - это процесс, при котором короткие цепочки аминокислот, пептиды, передают клеткам сигналы и помогают согласовывать работу органов и систем. Такие сигнальные молекулы участвуют в обмене веществ, восстановлении тканей и поддержании общего тонуса, а пептидные комплексы в составе БАД рассматриваются как способ дополнительной поддержки организма.

Молекулярная логика пептидной регуляции: от белка-предшественника до тканевого ответа

Как пептиды связаны с белками и аминокислотами

Пептиды образуются из белка-предшественника: ферменты разрезают его молекулу в точных местах, высвобождая фрагмент с определённым количеством аминокислот. Число остатков и положение свободной аминогруппы определяют функцию молекулы. Регуляторный пептид участвует в узком круге процессов и обладает высокой избирательностью: взаимодействует лишь с клетками тканей и органов, для которых предназначен сигнал.

Где работают регуляторные пептиды

Такие молекулы изучают не только применительно к головному мозгу, но и в связи с периферической нервной системой, откуда поступает часть сигналов. Отдельное направление касается состояний, при которых нарушено мозговое кровообращение: исследователи рассматривают роль коротких пептидов в поддержании обменных процессов нервной ткани. Обсуждается их участие в антиоксидантной защите клеток - один из механизмов общей регуляции жизнедеятельности.

Пептидная регуляция в живой природе: от простейших организмов до человека

Пептидная регуляция - не уникальное свойство человеческого организма, а универсальный механизм, который природа отрабатывала на протяжении всей истории развития жизни на Земле. Короткие молекулы из аминокислот встречаются у бактерий, растений, беспозвоночных и позвоночных животных, выполняя схожие сигнальные функции.

Пептиды у животных и человека: общие принципы работы

Сравнительная физиология показывает, что у самых разных видов животных пептидные молекулы участвуют в передаче сигналов между клетками, регуляции роста тканей и адаптации к меняющимся условиям среды. Такое сходство объясняется общим эволюционным происхождением регуляторных систем: по мере усложнения организмов пептидный аппарат не исчезал, а достраивался новыми уровнями контроля.

Как менялась сложность пептидных систем в ходе эволюции

Развитие многоклеточных организмов потребовало более тонкой координации между органами и тканями, и пептидные молекулы оказались удобным инструментом для этой задачи благодаря небольшому размеру и способности быстро включаться и выключаться. У человека, в отличие от более простых животных, количество известных пептидных регуляторов измеряется тысячами, а их сети пересекаются с гормональной и нервной системами, формируя многоуровневую архитектуру контроля жизнедеятельности.

Гомеостаз и пептидные регуляторы: что удерживает внутреннюю среду в равновесии

Гомеостаз - это способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды, и пептидные регуляторы рассматриваются исследователями как один из факторов, участвующих в этом процессе наряду с гормонами, ферментами и нервными импульсами.

Какие факторы влияют на работу пептидных регуляторов

На активность пептидных молекул влияет множество различных факторов: возраст, режим питания, уровень физической нагрузки, качество сна, экологическая обстановка и сопутствующие изменения обмена веществ. Каждый из этих факторов способен смещать баланс синтеза и распада пептидов, из-за чего эффективность регуляторных процессов может меняться со временем.

Почему согласованность разных пептидных сигналов важна для равновесия

Отдельный пептид редко действует изолированно - как правило, требуется согласованная работа целой группы молекул, чтобы система пришла к устойчивому состоянию. Если различные регуляторные сигналы рассогласованы, организму сложнее компенсировать внешние изменения, поэтому современная биология рассматривает гомеостаз не как статичное состояние, а как динамическое равновесие, которое постоянно перенастраивается.

Пептидные гормоны и обмен веществ: справочный контекст изучения сахарного диабета

Инсулин - один из самых изученных пептидных гормонов, и именно на его примере наука десятилетиями исследует, как пептидные молекулы связаны с обменом углеводов и развитием сахарного диабета.

Инсулин как модельный пептидный гормон

Инсулин синтезируется особыми клетками поджелудочной железы и относится к пептидным гормонам, регулирующим уровень глюкозы в крови. Изучение его строения и механизма действия во многом сформировало современные представления о пептидной биорегуляции в целом и стало отправной точкой для описания других пептидных гормонов.

Пептиды и изменения углеводного обмена: что изучает наука

При нарушениях углеводного обмена, включая сахарный диабет, уровень отдельных пептидов в крови может повышаться или понижаться, что используется в лабораторной диагностике как один из справочных показателей состояния обмена веществ. Такие данные остаются предметом научных исследований и не заменяют консультацию врача: интерпретировать динамику пептидных показателей и ставить диагноз может только специалист.

Биологически активные вещества пептидной природы: качество и современные методы изучения

Биологически активные вещества пептидной природы - обширная группа соединений, чья способность к регуляции напрямую зависит от точности структуры молекулы, поэтому качество изучения таких веществ имеет принципиальное значение для науки.

Как современная наука оценивает качество пептидных молекул

Современные методы анализа - масс-спектрометрия, хроматография, методы секвенирования - позволяют определить точную последовательность аминокислот и оценить, насколько структура молекулы соответствует заявленным характеристикам. Именно такой подход дает возможность отличать полноценно изученные биологически активные вещества от малоохарактеризованных соединений.

Почему способность пептида к регуляции связана с его структурой

Малейшее изменение в последовательности аминокислот способно повлиять на способность молекулы взаимодействовать с клеточными рецепторами, поэтому различные пептидные регуляторы, даже близкие по составу, могут существенно отличаться по направленности действия. Это одна из причин, почему специалисты уделяют такое внимание методам контроля структуры при изучении пептидных соединений.

Пептиды как лиганды: механизм узнавания мишени

Короткий ответ: в организме пептид действует как лиганд - молекула, которая находит на поверхности клетки специфический рецептор и временно связывается с ним, запуская дальнейший биохимический ответ. Именно эта пара «лиганд-рецептор» лежит в основе большинства известных науке сигнальных путей.

Специфический контакт молекулы и рецептора

Чтобы связывание состоялось, форма пептида-лиганда должна соответствовать участку рецептора почти так же точно, как ключ подходит к замку. Эту специфичность изучают методами структурной биологии: получают кристаллы комплекса «лиганд-рецептор», выявляют контактные аминокислотные остатки и устанавливают, какие именно фрагменты цепи отвечают за узнавание. Замена даже одной аминокислоты способна снизить сродство молекулы к мишени в десятки раз - это показывает, насколько тонко настроен такой контакт.

Что происходит после активации

После связывания рецептор меняет конформацию, и это состояние принято называть активацией. Активация запускает каскад внутриклеточных реакций - от изменения проницаемости мембраны до включения генетических программ синтеза белка. В лабораторных моделях именно скорость и обратимость активации служат ключевым параметром при сравнении разных пептидных лигандов между собой.

Структурная организация пептидной молекулы и её функциональные особенности

Прямой вывод: функция пептида определяется не только последовательностью аминокислот, но и тем, как цепь укладывается в пространстве - эту укладку называют структурной организацией молекулы, и её нарушение обычно ведёт к потере биологической активности.

Из чего складывается структура

Различают первичную структуру - линейную последовательность аминокислотных остатков, и вторичную - локальные укладки цепи в спирали или складчатые участки. У более длинных пептидов и белков добавляется третичная структура - объёмная пространственная конфигурация, которая и создаёт тот самый рельеф поверхности, что распознаёт рецептор-мишень. Организация этих уровней друг относительно друга формирует итоговую молекулярную архитектуру.

Как особенности строения определяют функцию

Исследователи описывают структурные особенности каждого класса пептидов: наличие дисульфидных связей, устойчивость к определённым ферментам, склонность к агрегации в растворе. Эти особенности напрямую влияют на то, как долго молекула сохраняет активную форму вне клетки и насколько предсказуемо она ведёт себя в экспериментальных условиях. Изучение подобных структурных параметров остаётся отдельным направлением биохимии пептидов.

Как в исследованиях выявляют и устанавливают эффективные параметры введения

Короткий ответ: прежде чем сделать вывод о роли пептида, исследователи выявляют диапазон концентраций, при которых молекула вообще проявляет активность, а затем на модельных системах устанавливают, какой способ и режим введения даёт наиболее эффективный и воспроизводимый отклик.

Путь от лабораторной модели до вывода

Типичная схема эксперимента выглядит так: получить очищенный пептид, подтвердить его подлинность физико-химическими методами, затем протестировать серию доз на клеточной культуре или модельном организме. Только после того как получен устойчивый, повторяемый результат в нескольких независимых сериях, исследователи фиксируют выявленную закономерность как предварительный научный вывод, а не как случайное наблюдение.

Физиологический отклик как критерий оценки

Ключевым индикатором служит физиологический ответ модельной системы - изменение активности ферментов, электрической проводимости мембраны или иного измеримого параметра. Именно по совокупности таких откликов делают заключение о том, какая концентрация и режим введения физиологически обоснованы для данной модели, и насколько устойчиво воспроизводится эффект при повторных сериях опытов.

Кора головного мозга и пептидные системы регуляции

Прямой вывод: отдельные зоны коры головного мозга насыщены рецепторами к регуляторным пептидам, и это одна из причин, по которой пептидную биорегуляцию рассматривают не только как локальный, но и как системный процесс, затрагивающий высшие отделы нервной системы.

Зоны коры, чувствительные к пептидным сигналам

В нейрофизиологических работах описано, что кора головного мозга неоднородна по плотности рецепторов к разным классам пептидных молекул: в одних участках концентрация выше, в других - минимальна. Такая неравномерная организация рецепторного поля объясняет, почему один и тот же пептидный сигнал может по-разному влиять на разные функциональные зоны коры.

Что показывает изучение влияния пептидов на работу мозга

Влияние пептидов на активность коры изучают методами электрофизиологии и нейровизуализации, сопоставляя введение исследуемой молекулы с изменением электрической активности нейронов. Эти данные помогают выявить, какие именно пептидные системы участвуют в регуляции корковых процессов, однако подобные исследования остаются предметом лабораторной науки и не являются основанием для практических рекомендаций.

Пептиды как факторы роста и участники клеточной сигнализации

Часть пептидов в организме выполняет функцию факторов роста: они связываются с белками-рецепторами на поверхности клетки и запускают внутриклеточный каскад, который оказывает влияние на экспрессию генов, деление и созревание клеток. Именно поэтому пептидную сигнализацию рассматривают как один из ключевых механизмов, через который организм координирует рост и обновление тканей.

Роль факторов роста в делении и обновлении клеток

Фактор роста - это сигнальная молекула пептидной природы, необходимый элемент для запуска и поддержания клеточного цикла. Когда такой пептид достигает целевой ткани, он инициирует создание новых клеточных структур: активируются ферменты, ускоряется синтез белков, а клетка получает команду к делению или дифференцировке. Важную роль здесь играет не только сам пептид, но и концентрация сигнала: избыток или дефицит факторов роста способен сместить баланс между обновлением и старением ткани, поэтому наука рассматривает их количественную регуляцию как отдельный предмет изучения.

Белок-рецептор и экспрессия генов: как передаётся сигнал

Чтобы пептидный сигнал был распознан, на мембране клетки должен присутствовать специфичный белок-рецептор, способный связать именно эту молекулу. После связывания рецептор оказывает влияние на работу внутриклеточных посредников, а те, в свою очередь, воздействуют на экспрессию генов - включают или выключают синтез конкретных белков. Исследователи отмечают, что отдельные пептиды повышают активность ферментных систем, отвечающих за метаболизм клетки, и именно поэтому пептидные молекулы широко применяются в лабораторных работах при изучении клеточных культур и моделей тканевого обновления.

Эндогенный синтез пептидов и баланс клеточного обновления

Организм человека способен к эндогенному синтезу пептидов - собственному производству регуляторных молекул без внешнего источника. Этот процесс тесно связан с апоптозом, то есть управляемой гибелью клеток: вместе эти два механизма формируют динамическое равновесие между появлением новых клеток и удалением отработавших.

Эндогенный синтез пептидов как часть внутреннего равновесия

Клетки желёз внутренней секреции, нервной ткани и других органов постоянно синтезируют короткие пептидные молекулы, которые затем высвобождаются в межклеточное пространство или кровоток. Эндогенный синтез пептидов регулируется по принципу обратной связи: как только концентрация определённого пептида достигает нужного уровня, дальнейшее производство замедляется. Такая саморегуляция позволяет организму гибко реагировать на меняющиеся условия - от физической нагрузки до суточных ритмов - без постоянного внешнего вмешательства.

Апоптоз и пептидные сигналы: баланс образования и удаления клеток

Апоптоз клетки - естественный запрограммированный процесс, который удаляет повреждённые или отслужившие клетки, освобождая место для новых. Отдельные пептидные молекулы участвуют в запуске или, напротив, в сдерживании апоптоза, взаимодействуя с теми же белками-рецепторами, что и факторы роста. Нарушение этого баланса - предмет активного научного интереса, поскольку избыточный апоптоз ускоряет разрушение ткани, а его недостаточность связан с накоплением нефункциональных клеток. Понимание этого механизма остаётся одной из фундаментальных задач современной пептидомики.

Информация в этом разделе носит справочно-просветительский характер и не является инструкцией к применению. Материал не является лекарственным средством и не заменяет консультацию врача. Перед изменением рациона или образа жизни, а также при наличии хронических заболеваний, включая сахарный диабет, необходимо проконсультироваться со специалистом; следует также учитывать возможные противопоказания и индивидуальную непереносимость отдельных компонентов.