Поиск новых средств, способствующих заживлению ран, является актуальной задачей медицинской науки. Важно, чтобы в составе таких препаратов присутствовали вещества, проявляющие ранозаживляющую активность, и компоненты, препятствующие развитию раневой инфекции. В литературе имеются сведения о соединениях пептидной природы, представляющих собой производные различных белков внеклеточного матрикса (протеолитические фрагменты коллагена, эластина и др.) и обладающие способностью стимулировать регенерацию кожи, модулируя ряд ключевых сигнальных каскадов в клетках кожи. К таким веществам относятся матрикины – фрагменты коллагена, которые ускоряют процесс ремоделирования белков внеклеточного матрикса [48].Некоторые из таких пептидов уже используются в качестве косметических средств, для которых заявлено свойство стимуляции регенерации кожи. К подобным соединениям относится пептид KTTKS и являющийся частью коллагена IV и, по данным литературы, обладающий способностью стимулировать восстановительные процессы в тканях и заживление ран, а также его пальмитоилированная форма - Pal-KTTKS [46]. Остаток пальмитиновой кислоты был внесен создателями данного препарата для повышения растворимости пептида в липидных компонентах косметических кремов, а также для облегчения его проникновения с поверхности кожи в более глубокие слои. Нами был выбран этот пептид в качестве объекта исследования как вещества с ранозаживляющей активностью, которое могло бы стать компонентом препарата, применяемого в медицине для обработки ран. Поскольку данный пептид имеет общий положительный заряд молекулы и амфипатические свойства, что присуще природным антимикробным пептидам, имело смысл проверить, обладает ли он антимикробной активностью. Кроме того, нами была предпринята попытка разработать новые структурные модификации пептида с «улучшенными» свойствами – более выраженной способностью стимулировать заживление ран и обладающие антимикробной активностью.
Для этого исследования необходимо было отработать процедуру химического синтеза пептидов, их пальмитоилирования, а также провести дизайн новых пептидов, опираясь на имеющиеся в литературе подходы. Кроме оценки желаемых свойств – антимикробной активности, ранозаживляющих эффектов, необходимо оценивать и потенциальную токсичность новых соединений в отношении нормальных клеток человека. Предполагалось, что полученные пептиды могут стать в перспективе компонентами лекарственных средств для терапии инфицированных ран.
Целью исследования является разработка, химический синтез и характеристика биологической активности структурных модификаций пептида-матрикинаPal-KTTKS (антимикробной активности, возможной токсичности для клеток, ранозаживляющих свойств).
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. На основании литературных данных разработать две структурные модификации пептида Pal-KTTKS, провести их химический синтез и очистку;
2. Оценить антимикробную активность полученных соединений в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, характерных для инфицированных ран;
3. Установить, проявляют ли пептиды цитотоксическую активность в отношении клеток человека (эритроциты, фибробласты);
4. Охарактеризовать эффекты пептидов на динамику заживления полнослойной кожной раны у мышей.
Полученные результаты могут внести вклад в создание основы для получения новых ранозаживляющих препаратов, показывая проблемы и перспективные подходы в данном направлении.
Хотя в использованных дозах пептиды не проявили ожидаемого ранозаживляющего действия, получены значимые данные о их биологических свойствах: показано наличие гемолитической активности, что вероятно обусловлено присутствием остатка пальмитиновой кислоты; внесение дополнительного остатка лизина приводит к существенному повышению антимикробной активности. Замена остатка лизина на орнитин не влияет на антимикробную активность, но несколько усиливает гемолитическую активность, при этом, не оказывая негативного эффекта на процесс заживления кожной раны у экспериментальных животных.
Полученные данные предоставляют информацию, которую важно учитывать при разработке новых препаратов с ранозаживляющими свойствами; обращают внимание на некоторые побочные эффекты при использовании пальмитоилированных пептидов, необходимость тщательного подбора нетоксических доз пептидов, в частности матрикинов и их производных, при использовании в медицине и косметологии.
Также необходимы дальнейшие исследования для выяснения основных механизмов, с помощью которых пальмитоилгексапептид способствует заживлению ран, и подбору оптимальных доз (после защиты магистерской диссертации).
