Кето и некоторые аутоиммунные заболевания

Кето – высоко жировая и низко-углеводная диета, имитирующая положительные эффекты голодания (активация оси NAD+ > Sirt1 > PGC-1α) без катаболической части. Я довольно много касался метаболической составляющей вопроса, неврологической и даже клеточных механизмов, а вот до иммунологии не доходило.

Немного о CD4+ клетках

Т помощники (T helpers, Th далее) – это клетки адаптивной иммунной системы. Не менее корректный термин CD4+ (CD4 positive). Th активируются антиген презентующими клетками в во вторичных лимфоидных органах и помогают организму выработать ответ, специфичный патогену.

Патогены бывают разными, поэтому у CD4+ клеток есть свои подтипы, вырабатывающие свои клеточные химические сигналы:

Th1, основной цитокин интерферон гамма (IFN-γ), эти клетки связаны противодействием интрамолекулярным бактериям (например, Mycobacterium tuberculosis), которые умело противодействуют деградации и фагоцитозу, будучи внутри макрофагов; IFN-γ в том числе активирует функцию фагоцитоза, помогая «переварить» патоген;

Th2, основные цитокины: IL-4, IL-5, IL-13; Интерлейкин-5 активирует эозинофилы (гранулоциты), которые выпускают гранулы, помогающие уничтожать паразитов. IL-4 и IL-13 действуют на кишечник, увеличивая выработку мукуза (слизи) и увеличивают мотильность кишеника.

Th17, основной цитокин: IL-17; этот цитокин помогает сражаться с экстраклеточными патогенами (грибками, бактериями), привлекая в воспаленные ткани нейтрофилы и моноциты (в будущем макрофаги), которые их фагоцитируют. Также Th17 стимулирует клетки эпителия выделять так называемые дефенданты, естественные антибиотики, которые связываются с бактериями снаружи кожных покровов.

Все перечисленные выше цитокины – про-воспалительные и могут быть связаны с иммунными проблемами: будь то аутоиммунные заболевания (Th1, Th17) или аллергии (Th1, Th2).

Treg – это СD4+ клетки, регулирующие силу и продолжительность иммунного ответа. Чрезмерная активность Th1 может привести к образованию гранулём (куча МФ, окруженных Тh1 кольцом). Чрезмерная активность Th17 может привести к урону тканям, например.

Th17, IL-17 и аутоиммунные заболевания

Первое же заболевание, которое ассоциируется с IL-17 – это, конечно же, псориаз. Другие заболевания, которые ассоциируются с IL-17: ревматоидный артрит, анкилозирующий спондилит (болезнь Бехтерева), болезнь Крона, рассеянный склероз и некоторые другие.

Довольно много шума наделал не так давно секукинумаб компании Новартис, моноклональное антитело к IL-17 (он же IL-17A). «Маб» в конце действующего вещества обозначает monoclonal antibody (моноклональное антитело), молекулы, связывающиеся с профильными антителами и влияющие на секрецию цитокинов.

С моноклональными антителами есть 2 большие проблемы:

  • Цена (разработка нового лекарства обходится фарме в среднем в 2-5 млрд долларов), за что фарма попросит заплатить потребителя;
  • Недостаточная изящность работы. Мы подавляем основной цитокин Th17, что равно большему шансу экстраклеточных инфекций (бактериальных, кандидоза итд). Что подтверждается исследованиями самой Novartis.

Кето, IL-17 и псориаз

Довольно часто оказывается, что среда, образ жизни и даже диета могут быть регуляторами иммунного ответа.

Давно не секрет, что летом шанс на ремиссию псориаза увеличивается. Витамин D подавляет производство IL-17 клетками Th17.

У кето есть схожий эффект, размеру на анализе статьи The effects of ketogenic diet on the Th17/Treg cells imbalance in patients with intractable childhood epilepsy.

Исследователи взяли 28 детей с эпилепсией неясной формы + контрольную группу.

До и после замеряли интересные маркеры воспаления.

После кето снизилось количество Th17 клеток и повысилось количество Treg.

кето

С более детальными маркерами не менее интересно:

IL-17A. Основной про-воспалительный цитокин Th17, его концентрация на кето у детей-эпилептиков заметно снизилась. Самый важный результат, позволяющий говорить о кето как о противовоспалительной диете.

Foxp3. Основной оркестрирующий белок Treg. Его рост на кето говорить об увеличении функции Treg.

RORγt. Транскрипторный фактор, важный для дифференциации Th17. Его снижение на кето – в большей части случаев можно расценивать противовоспалительный эффект.

GITR. Белок, который выражают Treg, растет на кето.

CTLA-4. Белок Т-клеток, связывающийся с дендритными клетками таким образом, чтобы те, не могли активировать Т-клетки. Подробнее в профильной заметке. Больше CTLA-4 – больше деактивации и анергии Т-клеток.

Подавление IL-17A, RORγt – цели фармакологический терапий для аутоиммунных заболеваний.

Выводы

  • Кето подавляет функцию Th17 и усиливает функцию Treg, что может быть полезно при псориазе, ревматоидном артрите, болезни Бехтерева, болезни Крона и некоторых других аутоиммунных заболеваниях.
  • При этом мы ничего не блокируем моноклональными антителами, оставляя организму простор для саморегуляции;
  • Эффект иммуннодепрессанта – это всё это обоюдоострый меч. Вероятно даже с кето.
Поделиться:

Дендритные клетки иммунной системы

Дендритные клетки – часть иммунной системы организма. Их сооткрывателем и открывателем ряда их ключевых функций был Ральф Штейнман [1,2], за что в 2011 году он получил Нобелевскую премию. По воле случая получилось так, что доктор Штейнман был единственным, кому Нобелевская премия досталась посмертно (сама по себе премия присуждается живым людям). Казус заключался в том, что смерть господина Штейнмана и объявление о присуждении ему премии произошли в один день (в пятницу), но о смерти было объявлено только в понедельник. Комитет Нобелевской премии решил, что технически на момент объявления победителя доктор Штейнман был жив, и ситуацию не стали «переигрывать».

Дендритные клетки (Dendritic cells, DCs) получили свое название за внешнюю схожесть с дендритами нейронов. Они являются частью врожденного иммунитета и играют важную роль в активации адаптивного иммунитета.

Цель заметки – раскрыть базовые принципы активации Т-клеток дендритными клетками и познакомить читателя с необходимой терминологией.

Содержание заметки:

  • Врожденная и адаптивная иммунная система;
  • Общие принципы функционирования врожденной иммунной системы;
  • Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) и pattern recognition receptors (PRRs);
    • Небольшой фокус на дендритных клетках и интерфероне I типа.
  • Коротко о разных видах клеток адаптивной иммунной системы;
  • Дендритные клетки и их функции:
    • Antigen presenting cells и активация Т-клеток;
    • MHC-белки и пептидные «сигнатуры» микробов;
    • Разница MHC I и MHC II;
    • Активация дендритных клеток молекулярными паттернами микробов;
    • CCR7 (рецептор хемокина 7) и миграция в дендритных клеток в лимфоузлы;
    • Циркуляция наивных Т-клеток и попадание их в лимфоузлы;
    • Презентация антигена дендритными клетками и принцип «двойного рукопожатия»;
    • Активация, экспансия и деактивация Т-клеток.

Рассказ не хочется ограничивать исключительно нюансами функций DCs. Хочется, чтобы эта информация накладывалась на какую-то базу о работе иммунной системы. При этом попытки охватить все и сразу не будет. Комплиментарная система, подробности создания и работы антигенов, активация B-клеток и многого-много другого в заметке не будет.

Врожденная иммунная система

Innate immune system (врожденный иммунитет) – мгновенно реагирует на заранее определенное и небольшое количество патогенных паттернов;

Adaptive immune system (адаптивный иммунитет) с задержкой реагирует, но на любое антитело. В последствии запоминая антитело, и в последующие разы реактивно на него реагируя.

Основной клеточный состав врожденной иммунной системы:

  • Циркулирующие в крови клетки:
    • Нейтрофилы, фагоцитируют бактерии, но быстро погибают (в течение часа), секретируют цитокины итд;
    • Моноциты, преобразовываются в макрофаги при попадании в ткани;
  • Дозорные клетки (sentinel cells):
    • Маркофаги, фагоцитоз микробов и мертвых клеток (в основном нейтрофилов), секретируют цитокины, несколько месяцев жизни итд;
    • Тучные клетки (mast cells), секретируют цитокины, гистамины итд;
    • Дендритные клетки, запускают антивирусный ответ, активируют Т клетки итд.

Дозорные клетки находятся в тканях и реагируют на микробы после пересечения последними эпителиальных барьеров кожи и кишечника.

Циркулирующие клетки иммунной системы находятся в крови. И при воспалении попадают в нужные ткани.

Примерный порядок активации врожденного иммунитета:

  • Микробы пересекают эпителиальные барьеры;
  • Рецепторы дозорных клеток опознают «непрошенных гостей»;
  • Дозорные клетки секретируют провоспалительные цитокины;
  • Цитокины связывают на рецепторах эндотелия;
  • Что активирует молекулы адгезии внутри сосудов;
  • Различные молекулы адгезии с разной аффинитивностью связываются с соответствующими лигандами на поверхности циркулирующих иммунных клеток:
    • Например, e-selectin связывается с низкой аффинитивностью с лингадом e-selectin на нейтрофилах, что затормаживает их движение;
    • I-CAM связывается с высокой аффинтивностью с LFA-1 белком иммунной клетки, что останавливает иммунную клетку;
  • После полной остановки иммунные клетки просачиваются с воспаленную ткань и начинают все доступными им способами уничтожать микробы;
  • Первыми приходят нейтрофилы, фагоцитируют бактерии и через пару часов погибают сами; За ними приходят моноциты, превращаются в макрофаги и «подъедают» остатки трупов как микробов, так и нейтрофилов.

Остается вопрос: как дозорные клетки врожденного иммунитета опознают микробы?

PAMPs (Pathogen-associated molecular patterns) – паттерны молекулярных патогенов;

PPRs (Pattern recognition receptors) – рецепторы, опознающие паттеры.PAMPs:

  • Вирусные (находятся внутри клетки):
    • ДНК;
    • Односпиральные РНК;
    • Двуспиральные РНК
  • Бактериальные (в большей степени на поверхности клетки):
    • Паттерны Грам-отрицательные паттерны:
      • Липополисахариды (LPS) клеточной стенки;
      • Флагеллины («жгутики» для перемещения);
    • Паттерны Грам-положительных бактерий:
      • Флагеллины;
      • Тейхоивые кислоты;
      • Пептидогликаны

Бактерии уничтожаются при помощи фагоцитоза и разрушения их клеточной стенки.

Цепочка будет такой: бактерия связывается с PPRs на поверхности клетки (так называемые TLRs toll like receptors) → димеризация рецепторов и запуск цепочки внутриклеточных сигналов ˧ деактивация ингибитора Nf-Kb → выраженность транскрипторного фактора Nf-Kb  → клеточные изменения, в частности секреция цитокинов TNFα и IL-1.

Плазмоцитоидные дендритные клетки и антивирусный ответ

С вирусами ситуация чуть интересней, и тут к нам возвращаются дендритные клетки.

Дендритные клетки реагируют на вирусные PAMPs секретированием интерферонов 1 типа. INF type 1 приводят клетки (например, эпителия) в противо-вирусное состояние. Которое заключается в большей подверженности апоптозу зараженными клетками, выраженности белков/ферментов, которые мешают вирусу размножаться и которые могут наносить урон ДНК/РНК вируса.

Сами клетки в противовирусном состоянии также способны секретировать INF type 1.

Дендритные клетки

Необходимые вводные закончились, пора приступить к antigen presenting cells. К антиген презентующим клеткам относятся дендритные клетки, макрофаги и B-клетки.

В дальнейшем речь будет идти о том, как DCs активируют Т-клетки адаптивной иммунной системы.

Т-клетки, MHC I и MHCII

Т клетки своими рецепторами могут воспринимать только пептиды, представленные им на MHC белках антиген презентующих клеток.

MHC II

  • Отвечает за бактерии;
  • Дендритные клетки интернализируют бактерии, уничтожают их в лизосомах, в итоге мы получаем пептидную «сигнатуру» бактерии;
  • MHC с пептидом отправляется к мембране;
  • MHC II связываются с рецепторами CD4+ клеток (T helpers, которые активируют B-клетки и клетки врожденной иммунной системы;
  • MHC II есть у антиген презентующих клеток.

MHC I

  • Отвечает за вирусы (тему опухолей пропустим);
  • Вирусный белок проходит юбиквинацию и становится доступных протеазам;
  • Протеаза «расщепляет» вирусный белок до пептидов;
  • Вирусный пептид с помощью транспортера TAP попадает в эндоплазматический ретикулум, откуда с MHC I комплексом попадает на мембрану;
  • MHC I активирует CD8+ клетки (цитотоксичные T клетки, которые уничтожают зараженные вирусы;
  • MHC I есть у большинства клеток, что объясняется особенностью вирусов.

Дендритные клетки. Активация и миграция в лимфоузлы

Для активации дендритных клеток должно произойти 2 события:

  • MHC белок с пептидом микроба на поверхности клетки (значит он был так или иначе интернализирован и расщеплен до пептидов);
  • PAMP рецепторы дендритных клеток должны быть активированными микробами;

При выполнении двух этих условий дендритные клетки выражают CD80/CD86 (подробнее чуть позже) и CCR7 (хемокин рецептор 7), выраженность которого приводит к тому, что DCs мигрируют в лимфососуды и по ним попадают во вторичные лимфо-органы. В частности, в лифмоузлы, где в межмембранном пространстве встречаются с Т-клетками.

Дендритные клетки активируют Т клетки

Т-лимфоциты путешествуют по крови по попадают с мемфоликулярное пространоство лимфоузлов при помощи кровотока и так называемых High endothelial venules (HEV).

Дело в том, что Т-клеток, аффинитивных определенному антигену, очень немного. Поэтому они путешествуют по организму, заходя ненадолго в лимфоузлы, куда активированные дендритные клетки попадают из тканей.

Для активации Т-клеток должно пройти 2 сигнала:

Сигнал 1. Антиген должен связаться с рецептором Т-клетки (нужна Т клетка с необходимой аффинитивностью рецептора;

Сигнал 2. Костимулирующие молекулы должны соединиться. Это B7-1 (CD80) и B7-2 (СD86) на стороне DCs и CD-28 на стороне Т-клеток.

Сигнал 1 без сигнала 2 приведет к апоптозу или анергии (угасание активной иммунной функции) Т-клетки.

После активация Т клетки проходят clonal expansion, активно делятся, их становятся десятки тысяч в случае с CD4+ и даже сотни тысяч в случае CD8+. Плюс Т-клетки после активации приобретают некоторые полезные фукнции.

Я опущу вопрос активации B-клеток Т-клетками, вопрос более глубокой функции T helpers и T killers. Остановлюсь только на активации Т клеток. В ткани они попадают примерно также, как циркулирующие в кроки клетки врожденной иммунной системы (см выше).

дендритные клетки

Деактивация Т-клеток

Любое воспаление (особенно цитотоксичное) чревато последствиями для организма. И этот процесс на уметь «тормозить».

В лимфоузлах это за это отвечает белок CTLA4 на Т-клетках, который связывается вместо CD28 с B7-1/B7-2. Это приводит к тому, что во время активации у нас будет только сигнал 1 и Т клетка будет неактивной.

Ткани (и опухоли) выражают PD-1 лиганд (PD-1, programmed death), который связывается с PD-1 белком Т-клеток, что приводит к их exhaustion (истощению), то есть деактивации.

Моноклональные антитела, подавляющие функции CTLA-4 и PD-1, одно из последних слов в борьбе с раковыми заболеваниями.

Выводы:

  • Дендритные клетки активируются двумя сигналами:
    • MHC белком на мембране, на котором будет пептидный антиген;
    • PAMPs микробов связывается с рецепторами DCs;
  • Активированные дендритные клетки выражают CCR7, что позволяет им мигрировать через лимфо-сосуды в лимфоузлы и «искать» в междфоликулярном пространстве нужную Т-клетку;
  • Активация Т-клеток включает в себя 2 сигнала:
    • Сигнал 1 MHC с пептидом (антигеном) связываются с нужным TCR (T cell receptor);
    • Сигнал 2, костимуляция CD86/CD80 DCs с CD28 Т-клеток;
  • При наличии только сигнала 1 Т-клетки подвергаются апоптозу или анергии;
  • После активации начинается экспансия и дифференциация Т-клеток, которая является одним из компонентов ответа иммунной системы.

Источники:

  1. The road to the discovery of dendritic cells, a tribute to Ralph Steinman;
  2. Ralph Steinman (1943–2011). Immunologist and cheerleader for dendritic-cell biology;
  3. Торможение лейкоцитов молекулами адгезии [видео];

P.S. Это было писать скучно, в виду пересказа без моего вклада, но необходимо для ряда последующих заметок.

Словарь по итогам заметки:

  • Врожденная иммунная система:
    • Дозорные клетки (тучные, макрофаги, дендритные – это только основные, есть и другие);
    • Циркулирующие клетки (моноциты, нейтрофилы);
    • Также врожденная иммунная система включает в себя барьеры (эпителий, муцин), белки и молекулы (комплименты, агглутинины);
  • Адаптивная иммунная система: B-клетки, T-помощники, цитотоксичные Т-клетки;
  • Дендритные клетки:
    • MHC I,
    • MHC II
    • CCR7
    • B7-1 (CD80)
    • B7-2 (CD86)
  • Т-клетки:
    • CD28
    • CTLA4
    • PD-1
  • Клональная селекция;
  • Клональная экспансия
  • Антиген-презентующие клетки (DCs, макрофаги, B-клетки);
  • Анергия
Поделиться:

Кломифен. Необходимое дополнение

Кломифен как анти-возрастное лекарство — эта относительно недавняя моя заметка требует важных уточнений.

Заметка была написана исходя из того, что кломифен — эффективный блокатор эстрогеновых рецепторов, что позволяет простимулировать ось гипоталамус-гипофиз-гонады и как следствие повысить уровень ЛГ / тестостерона / некоторых параметров спермы.

Две новых вводные:

  • личный опыт;
  • уточнение научных данных;

Кломифен. Личный опыт

Я употреблял Клостилбегит компании EGIS по 25 мг (полтаблетки) через день, 3 употребления до отмены. Как оказалось, можно и нужно было начинать с 12,5 мг (четверти таблетки).

Общий уровень сил и жизнерадостности повысился. Не очень сильно, но достаточно, чтобы я это заметил. Девушки стали гораздо притягательнее и так далее. Традиционный набор субъективных изменений, характерных для повышения уровня тестостерона.

Незамеченным вначале минусом оказалась слабость эрекции. Либидо (желание) было повышенным, утренние эрекции были стабильными, чувствовал себя прекрасно. Но как «дошло до дела» — столкнулся с «полувялой» эрекцией и сниженной чувствительностью полового органа.

Моя личная особенность в том, что я очень чутко ощущаю всё, что влияет на потенцию, эрекцию, ощущения от полового акта. Например, у многих моих знакомых основной эффект каберголина ноотропный. Для меня же каберголин был ознаменован «чудовищными» (в хорошем смысле) эрекцией и оргазмами.

Симптомы «вялой» эрекции хорошо бьются с нарушением баланса эстрогенов в организме. Анекдотические данные из интернета косвенно подтвердили то, что у части мужчин реакция на кломифен, подобная моей.

Кломифен и его изомеры

Самая общая литература по эндокринологии несколько невнятно описывала ситуацию: кломифен может быть как агонистом, так и антагонистом эстрогеновых рецепторов.

Более специфическая литература (например, Differential effects of isomers of clomiphene citrate on reproductive tissues in male mice) показала, что кломифен обладает двумя активными изомерами:

Энкломифен, Т 1/2 = 7 часов, мощный антагонист эстрогеновых рецепторов, как раз стимулирует ось ГГГ по вышеописанной схеме;

Зукломифен, Т 1/2 = 14 дней, агонист (а не антагонист) эстрогеновых рецепторов, повреждает тестикулярную ткань, вредит производству спермы. Как раз может вызывать симптомы подобные мне.

кломифен

Эта картинка отлично бьется и с моими симптомами, и с тем, что после отмены препарата качество спермы может снизиться ниже изначального уровня, а затем восстановиться.

Я отменил кломифен, добавил 30 мг цинка в день (200% нормы, слабый ингибитор ароматазы). Через неделю вернулся в норму.

Кломифен. Обновленные выводы:

  • У кломифена есть 2 активных изомера, действие которых нужно учитывать при терапии:
    • Энкломифен — антагонист рецепторов эстрогена, связан с положительными эффектами кломифена;
    • Зукломифен — агонист рецепторов эстроген, связан с эстрогено-подобными возможными нежелательными явлениями;
  • Эстрогены мужчины получают из тестостерона. Повышение уровня тестостерона за счет стимуляции ГГГ само по себе может сместить баланс тестостерона/эстрогена, что может (как в моем случае) отразиться на силе эрекции.
    • Можно ли было в моем случае смодулировать ситуацию ингибиторами ароматазы — вопрос без ответа. Лично мне придется искать другой путь борьбы с возрастным снижением тестостерона.
Поделиться:

Стволовые клетки и митохондрии

Стволовые клетки справедливо вызывают большой интерес. Jesaul поднимал интересный вопрос: как «заставить» ткани регенерироваться, то есть стволовые клетки дифференциироваться. Конкретных ответов не будет, но более общие закономерности рассмотрим на примере статьи Mitochondria and the dynamic control of stem cell homeostasis.

Логика довольно простая:

  • Митохондрия – «энергостанция клетки» с высоко мутагенным и небольшим набором ДНК (мтДНК), кодирующим белки дыхательной цепи, которые создают АТФ;
  • Митохондрия – это сенсор окружающей среды, позволяющий организму чутко реагировать на изменения в окружающей среде;
  • Плурипотентные стволовые клетки (PSCs) – это предки как зрелых стволовых клеток (hematopoietic stem cells, HSCs, mesenchymal stem cells, MSCs, neural stem cells, NSCs итд), так и предки всех клеток в принципе;
  • Стволовые клетки могут быть в двух состояниях:
    • Самовоспроизведение;
    • Дифференциация (сначала в зрелые подвиды, затем в клетки).
  • Как несложно догадаться, митохондриальные сигналы играют очень важную роль в дифференциации (и смерти) стволовых клеток;
  • Одновременно с этим функции митохондрий могут подчиняться общим задачам клетки.

Давайте договоримся, что если не указано иное, то речь идет о PSCs, самом общем предке всех стволовых клеток.

Стволовые клетки и глюкоза

Митохондрия дает нам возможность окислительного метаболизма, который позволил существовать всему многообразию сложной многоклеточной жизни.

Нюанс в том, что стволовые клетки полагаются на гликолиз как на основной источник энергии. И практически не используют окислительный метаболизм. Объяснить это очень легко. Окислительный метаболизм всегда подразумевает реактивные виды кислорода, который могут нанести урон ДНК стволовой клетки. Нарушение целостности ДНК (допустим, разрыв двойной спирали и инверсионная «склейка», задом наоборот) PSCs может привести патологии клеток, получаемых в результате дифференциации.

Также в заметке о глюкозе я писал, что пути метаболизма глюкозы не ограничиваются гликолизом (анаэробный процесс, с продуктами в виде пирувата, АТФ и NADH). Альтернативный путь метаболизма глюкозы – пентозо-фосфатный путь (PPP), в ходе которого мы получаем пяти-углеродные (C:5) сахара, которые являются структурными компонентами ДНК/РНК, а также получаем NADPH, который тратится в реакциях восстановления.

Стволовые клетки

В итоге получаем, что упор на глюкозу дает нам поддержание целостности ДНК за счет: отсутствия реактивных видов кислорода, пентозо-фосфатному пути. И не надо забывать, что углеродные основы пирувата (C:3) могут быть утилизированы самым широким образом (синтез амино-кислот, ацетил-коА, липидов итд).

Стволовые клетки и смерть

Напрашивается очевидная параллель между клетками рака и стволовыми клетками. Разница в том, что раковые клетки «отказываются» умирать и стараются выжить, а ошибка в ДНК стволовых клеток может быть плачевной для организма. Поэтому стволовые клетки очень чувствительными к сигналам клеточной смерти, запускающих апоптоз.

Сигналы апоптоза могут быть внешними (что-то связывается с рецепторами мембраны клеток) и внутренними (высвобождение цитохрома ц митохондриями). Стволовые клетки занимаются митохондриальными праймингом. Приоритизируют сигналы апоптоза, исходящие от митохондрий.

На морфологии митохондрий подобные задачи также отражаются. Форма не такая вытянутая, как у зрелых митохондрий, почти нет крист с дыхательными комплексами для окислительного фосфорилирования, сильнее выражены белки, связанные с апоптозом.

Отличия от раковых клеток очевидны: стволовые клетки могут дать богатое потомство или воспроизводить себя – им важно убедиться в том, что клеточное потомство будет здоровым, ради чего готовы погибнуть в любой момент. Раковые клетки хотят лишь выжить любой ценой и к сигналам клеточной смерти они стараются быть нечувствительными.

Митохондрии и стволовые клетки

Мы уже разобрались с тем, что митохондрии важны для PSCs, хочется теперь понять какие клеточные сигналы, связанные с митохондриями, могут повлиять на стволовые клетки.

Кислород – это очевидные ответ. Кислород (и реактивные виды кислорода) играет важную роль в самообновлении и клеточной дифференциации. Например, реактивные виды кислорода могут активировать nucleus respiratory factor 2, что вызовет дифференциацию стволовых клеток. Даже для активации HIF-1a (состояния гипоксии) митохондрии кластеризуются вблизи ядра.

Кальций – второй очевидный ответ. Кальций способствует выработке АТФ в процессе OXPHOS. Его эффлюкс может привести к метаболическому кризису и разбуханию митохондрий, а его избыток может привести к открытию пор митохондрий и высвобождению смертоносного цитохрома Ц.

Метаболиты цикла Кребса – куда менее очевидные ответ.

Цитрат может покинуть митохондрию, быть восстановлен до ацетил-коА в цитозоле и влиять на ацетилирование гистонов ДНК. Соответственно, и на выраженность генов.

α-кетоглюкорат, попадая в ряд, используется Ten-Eleven Translocation белками для метилирования ДНК (а значит и для подавления транскрипции участка). Также α-кетоглюкорат используется для деметилирования гистонов. Гипометилирование ДНК – известные признак PSCs, это необходимо для поддержания плурипотентности клетки.

NAD+ > Сиртуины. Известная нам по кето метаболическая ось приводит к деацетилированию ДНК и silencing транскрипции ДНК.

AMPK – Аденозин монофосфат протеин киназа. Фермент, который активирует избыток АМФ, он же недостаток АТФ. АМПК также способствует плурипотентности PSCs.

Итог. Я не обещал конкретных решений. Хотя для особо увлекающих темой ЗОЖ направления уже могут быть понятны.

Поделиться:

Тадалафил. За пределами эрективной дисфункции

Тадалафил (Сиалис) – лекарство от эрективной дисфункции и доброкачественной гиперплазии предстательной железы (ДГПЖ). Рынок ФДЭ-5 ингибиторов основан на трех китах: силденафил (Виагра), тадалафил (Сиалис), варденафил (Левитра). Тадалафил отличен долгим периодом полувыведения (Т ½) – в среднем 17,5 часов [8], полный клиренс в течение в среднем 5 дней [8].

Фосфодиэстеразы. Необходимая вводная

Фосфодиэстеразы – это ферменты, катализирующий гидролиз цАМФ и цГМФ. Это “second messenger” молекулы, играющие критичную роль в физиологии мочевого пузыря и мочеполовой системы в целом [9]. цАМФ, если помните физиологию глюконеогенеза, помогает печени «переключаться» с гликолиза на глюконеогенез.

Рисунок выше. Схематическое изображение сигнальных путей циклических нуклеотидов. Стимул растяжения или высвобождение ацетилхолина приводит к росту внутриклеточной концентрации Ca2+ в NOS-эндотелиальных клетках. Синтаза оксида азота (NOS) создает оксида азота (NO), который модулирует клетки детрузора (гладкую мышечную оболочку мочевого пузыря). NO (при посредстве циклических молекул) приводит к расслаблению мышц и снижению активности афферентных нервов мочевого пузыря [5, 9].

Фосфодиэсрераза-5 (ФДЭ-5, PDE-5) катализирует гидролиз цГМФ. Соответственно подавление этого фермента приводит к расслаблению гладкой мускулатуры (и полового члена, и простаты, и мочевого пузыря). В плане эрекции, нам будет проще ее достичь при наличии стимула, так как пенису проще стать наполненным кровью.

Тадалафил и простатит / LUTS [1, 3, 4]

LUTS – lower urinary tract symptoms, по сути симптомы простатита. Субъективно воспринимаемый дискомфорт в области нижнего мочевого тракта, различные симптомы мочеиспускания (слабое, частое, ночное итд) и другие симптомы простатита.

Тадалафил

Тадалафил, как видите, обладает довольно многогранной ролью в этом процессе. Пункты на рисунке выше на самом деле довольно сильно накладываются друг на друга, поэтому невозможно разбить повествование по этим же пунктам.

Тадалафил и эффекты подавления Rho-associated protein kinase (ROCK) [2]:

  • Снижение вреда хронической гипертонии;
  • Возможно, активация рецепторов, активируемых пероксисомными пролифераторами (PPARs), что способствует утилизация жировых кислоты, окислительному метаболизму в целом;
  • Повышение целостности гемато-энцефалического барьера;
  • Активация эндотелиальной синтазы оксида азота (endothelial nitric oxide synthase, eNOS), снижение ишемии тканей;

Важно понимать, что эти эффекты распространяются за пределы мочеполовой системы, я неслучайно привел в пример исследование с болезнью Альцгеймера [2].

Тадалафил и NO (оксид азота)

Мне кажется, что подавления гидролиза цГМФ, а соответственно и усиление действия оксида азота, это самое очевидное свойство ФДЭ-5-блокаторов.

Тадалафил и противовоспалительный эффект

Тадалафил (но не другие ФДЭ-5 ингибиторы) потенциально имеют противовоспалительный эффект на клетки эндотелия [7].

Пролиферация гладких мышечных волокон эндотелия простаты – это хронический простатит согласно текущей догме. Тадалафил снижает пролиферацию этих клеток [1], снижая объем простаты.

Также тадалафил способствует насыщению кислородом (читайте энергий) простаты [1, 6]. Речь идет о снижении ишемии данной ткани.

Применение в клинической практике [1, 4]

Очевидно, что препарат применяется далеко не всегда и не во всех случаях.

Критерии назначения:

  • Нет показания к операции;
  • Исключена неврологическая этиология;
  • Есть беспокоящие симптомы (с или без ухудшения потенции);
  • Нет частого ночного мочеиспускания;
  • Нет огромного количества остаточной мочи (Post Void Residual, PVR); и этих проблем как основной симптоматики.

Если мы говорим об итоге, то вне общего облечения мы получаем:

  • Потенциально рост тестостерона (возможно, за счет ожидания секса и лучшей жизни) [10];
  • Снижение количества остаточной мочи [1];
  • Улучшение анализов урофлоуметрии;
  • Улучшение результата опросников по эрективной дисфункции и простатиту;
  • Улучшение качества жизни пациента

Выводы:

  • Сиалис способствует расслаблению гладких мышц эпителия простаты, полового члена и мочевого пузыря; что не только усиливает эрекцию, но и заметно снижает симптомы простатита;
  • Тадалафил способствует укреплению целостности ГЭБ;
  • Тадалафил потенциально снижает воспаление и ишемию простаты (можно экстраполировать на другие ткани);
  • Препарат усиливает действие оксида азота (NO);
  • Эффект системный, а не только локализован ниже пояса;
  • Для ежедневного приема применяются дозировки 2,5 мг и 5 мг;

Источники:

  1. A review of the use of tadalafil in the treatment of benign prostatic hyperplasia in men with and without erectile dysfunction;
  2. Rho-associated protein kinases as therapeutic targets for both vascular and parenchymal pathologies in Alzheimer’s disease;
  3. Tadalafil for lower urinary tract symptoms secondary to benign prostatic hyperplasia: a review of clinical data in Asian men and an update on the mechanism of action;
  4. EAU guidelines on the treatment and follow-up of non-neurogenic male lower urinary tract symptoms including benign prostatic obstruction;
  5. Afferent Nerve Regulation of Bladder Function in Health and Disease;
  6. Phosphodiesterase type 5 expression in human and rat lower urinary tract tissues and the effect of tadalafil on prostate gland oxygenation in spontaneously hypertensive rats;
  7. Effects of phosphodiesterase inhibitors on the inflammatory response of endothelial cells stimulated by myeloperoxidase-modified low-density lipoprotein or tumor necrosis factor alpha;
  8. TADALAFIL (ТАДАЛАФИЛ);
  9. The role of phosphodiesterases in bladder pathophysiology;
  10. Effects of taking tadalafil 5 mg once daily on erectile function and total testosterone levels in patients with metabolic syndrome
Поделиться:

Кломифен как анти-возрастное лекарство

Кломифен (среди прочих показаний) – лекарство от вторичного гипогонадизма и в какой-то мере эрективной дисфункции.

Уровень тестостерона снижается у зрелых мужчин каждый год на 10-15% [1]. Интервенционная эндокринология – медицина будущего и настоящего. Однако, гормон-заместительная терапия имеет некоторые известные побочные эффекты: частичная или полная стерильность с тестикулярной атрофией. Тестикулам не нужно вырабатывать эндогенный тестостерон при избытках экзогенного.

Когда мы говорим о сниженном тестостероне, речь не только о сниженной потенции, но и о больших рисках сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, остеопороза – у организма меньше ресурса «починки».

Существует 2 вида гипогонадизма:

  • Первичный. Нарушение выработки половых гормонов яичками;
  • Вторичный. Нарушение работы оси Гипоталамус-Гипофиз-Гонады (ГГГ ось / HPG axis).

Если нам еще нужна фертильность, то тестостерон заместительная терапия нам не подойдет. Тогда у нас останется по крайней мере два варианта:

  • Кломифен;
  • Хорионический гонадотропин

О первом варианте и поговорим.

Кломифен. Механизм действия

Кломифен

Кломифен – селективный модулятор рецепторов эстрогена. Он является слабым антагонистом эстрогена на уровне гипоталамуса, чем стимулирует секрецию гонадолиберина (ГнРГ, GnRH), который воздействуют на гипофиз, который высвобождает лютеинизирующий гормон и фоликулостимулирующий гормон. Последние стимулируют тестикулы синтезировать больше тестостерона и больше спермы. Таким образом кломифен эффективно стимулирует ось ГГГ [1, 4, 5]

В официальных показаниях в России как раз обозначено лечение олигоспермии [4] (один из несильно обсуждаемых бичей современного Мира).

Кломифен. Эффект в течение трех лет [1]

К исследованиям есть типичные претензии: мало человек, недостаточно долго, методологические ошибки (и допущение). Последнее зачастую неизбежно при раздувании числа пациентов в исследовании. Тем не менее многолетнее наблюдение группы людей с «чистой» методологической частью – один из золотых стандартов клинических исследований. Что мы и видим в случае с работой Moskovic et al [1]

Moscovic et al выбрали 46 пациентов (в среднем 44 года) в двумя последовательными тестами утреннего тестостерона (до 10 утра) ниже 300 нг/дЛ (для России это 10,3 нмоль/дл).

У них изменяли раз в год: Общий тестостерон, Лютеинизирующий гормон, эстрадиол, ADAM опросник [3], Индекс массы тела.

Целевыми значениями тестостерона были 550 +- нг/дЛ (19,1 нмоль/дЛ).

Пациентов, естественно, выбирали не только по общему тестостерону, а по совмещение симптоматики гипогонадизма с подтверждением этого в анализах. Кроме низкого тестостерона, соответствующих результатов опросника, у пациентов должен был быть низкий ЛГ. В следующих блоках я более подробно коснусь критериев диагностики.

Изначально пациенты получали 25 мг кломифена через день, при необходимости дозировку поднимали до 50 мг, исходя из целевых значений тестостерона.

Как видим у пациентов в течение трех лет был прирост ЛГ и тестостерона. Эстрадиол вырос, масса тела упала, но для научного пуризма P value хотелось бы поменьше.

Прошу вас также обратить внимание на проседание тестостерона в середине первого года. Дозу для повышения общего результата не регулировали.

Побочных эффектов в течение 3 лет не было.

Авторы уходят в дебри сравнения терапии кломифеном с экзогенным тестостероном. Для меня очевидно, что терапия была эффективной. 75% пациентов так и оставались на дозировке 25 мг (полтаблетки) через день, остальным 50% дозировку увеличили до 50 мг через день.

Кому и когда стоит назначать кломифен?

Разобраться с этим вопросом нам поможет исследование Guay et al [2].

По их данным 52% мужчин США от 40 до 70 лет сталкиваются с эрективной дисфункцией. От 18 до 59% мужчин эта проблема касается 31% пациентов.

Острая болезнь может снизить работу оси ГГГ и выработку тестостерона, независимо от возраста. Хронические болезни также могут стать причиной гипогонадизма.

По информации от Guay et al [2], на 1000 с проблемой эрективной дисфункции:

  • 6% с первичным гипогонадизмом;
  • 30% со вторичным гипогонадизмом.

Авторы пишут о том, что смотреть надо свободный тестостерон, а не общий. ГСПГ с возрастом растёт, что приводит к ложно-высоким результатам общего тестостерона у пожилых мужчин.

Guy at al не забывают упоминать, что гипогонадизм и эрективная дисфунция – два разных заболевания.

В этом исследовании пациенты получили 50 мг кломифена каждые понедельник, среду и пятницу в течение 4 месяцев.

По итогам мы получили увеличение ЛГ на 100%, и тестостерона не менее, чем на 75%.

Авторы пытались анализировать какие заболевания способствовали лучшему отклику на кломифен как средство борьбы с эрективной дисфункцией, какие мешали. Если придираться к P value и требоваться не 5%, а 0,05%, то выводы сделать сложно. Но вроде бы те, у кого ЛГ-тесто падали от стресса и тревоги лучше реагировали на лечение. А пациенты с диабетом, сердечной недостаточностью и молодые пациенты с высоким давлением хуже реагировали на кломифен как лекарство от эрективной дисфункции. Возможно из-за комбинации лекарств. Тестостерон и ЛГ росли у всех.

Нежелательных явлений не упомянуто (значит значимых не было).

Кломифен. Выводы

  • Кломифен – эффективное средство лечения вторичного гипогонадизма:
    • Повышает ЛГ;
    • Повышает тестостерон;
    • Повышает сперматогенез
  • В отличие от анаболических стероидов не угнетает сперматогенез и не приводит к тестикулярной атрофии;
  • Критерии диагностики вторичного гипогонадизма:
    • Симптомы (ADAM score [4];
    • Сниженный тестостерон;
    • Сниженный и реже нормальный ЛГ (в первичном гипогонадизма будет по-другому);
  • Если эрективная дисфункция вызвана вторичным гипогонадизмом (30% случаев, если верить [2]), то кломифен может помочь с этой проблемой;
  • В перспективе 3 лет препарат не терял эффективности и не требовал увеличений дозировки;
  • Эффективными дозировками были: 25 мг через день, 50 мг через день, 50 мг 3 раза в неделю;
  • Хотя в инструкции указаны нежелательные явления, в исследованиях [1,2] их не было (в том числе в трехлетнем).
  • Если мы двигается от меньшей инвазивности к большей, то кломифен, на мой взгляд, первый этап поддержания уровня тестостерона на подобающем активному мужчине уровне. При этом препарат не только сохраняет, но и усиливает фертильность, что будет очень важно для молодых пациентов со вторичным гипогонадизмом.

Источники:

  1. Clomiphene citrate is safe and effective for long-term management of hypogonadism
  2. Clomiphene increases free testosterone levels in men with both secondary hypogonadism and erectile dysfunction: who does and does not benefit?
  3. The quantitative ADAM questionnaire: a new tool in quantifying the severity of hypogonadism
  4. КЛОМИФЕН (CLOMIFENE) инструкция по применению
  5. Switch to restoration therapy in a testosterone treated central hypogonadism with erythrocytosis

P.S. Если после известных проблем, мой уровень ЛГ и тестостерона не оживут и не начнут бодро возвращаться от начала референса к середине, то буду употреблять. Возможно и быстрее, так как мои результаты после отпуска тоже не особо впечатляли (ЛГ 3,8, общий Т 17,5).

Поделиться:

D-рибоза или сахар на борьбе с усталостью

D-рибоза – это пятиуглеродный моносахарид. Очень простое и эффективное средства поддержания общего уровня «энергии».

В заметки про глюкозу и мозг я упоминал, 3 принципиальных пути расхода глюкозы (еще точнее глюкозы-6-фосфата):

Гликолиз (синтез пирувата с выделением АТФ и NADH):

Синтез различных амино-кислот и белков;

Синтез ацетил Кофермента А:

Окисление ацетил КоА в цикле Кребса;

Синтез жировых кислот из ацетил КоА для запасания энергии;

Синтез гликогена в печени и мышцах;

Пентозо-фосфатный путь:

                Синтез 5-углеродных сахаров;

                Синтез NADPH;

D-рибоза, роль в клетке

D-рибоза

 

D-рибоза и Деокси-D-рибоза являются структурными компонентами нуклеодитов РНК и ДНК соответственно.

Заметка для увлеченных. Как интересный варианта «размятия мозгов» на почве рибозы [11 и подобные статьи в помощь]:

  • Почему в ДНК деокси-рибоза, а в РНК D-рибоза?
  • Почему именно D-рибоза является неотъемлемой частью нуклеодитов (а не C6 глюкоза/фруктоза/галактозу и не C4 эритроза, например)?
  • Что наличие рибозы в нуклеотидах говорит нам об эволюционном прошлом генетического аппарата?

К счастью или к сожалению данные вопросы в рамках этой заметки не требуют фокуса.

Одна важная нуклеиновая кислота, частью которой является D-рибоза, это АТФ, аденозин-трифосфат, энергетическая «валюта» всего организма.

Также важно упомянуть NADPH – мощный клеточный восстановитель. Дегидрогеназы, ферменты, катализирующие реакции окисления/восстановления используют NADPH как кофермент реакций восстановления. Фермент окисляет NADPH, чтобы восстановить какую-либо нужную молекулу.

Восстановление NADPH происходит в ходе пентозо-фосфатного пути и с использованием 5-углеродных моносахаридов.

D-рибоза и синтез АТФ

С экзогенной рибозой мы сразу получаем структурный компонент пентозо-фосфатного пути.

Восстановление АТФ зависит от количества фосфорибосил-пирофостафа (PRPP на картинке выше) и D-рибоза напрямую способствует восстановлению PRPP и уровня АТФ.

Данные [1, 5] говорят о том, что D-рибоза способствовала ускоренному восстановлению уровня АТФ при обратимой ишемии миокарда.

Вся статья [1] о рибозе и сердечно-сосудистых заболеваниях построена на логике: ишемия (недостаток кровоснабжения и, как следствие, питания клеток) миокарда – сниженное количество АТФ, которое помогает восстанавливать D-рибоза.

Другие области применения рибозы

D-рибоза не смогла ничего добавить спортивным результатам здоровых и/или тренированных людей [2, 4]. Проблема в том, что наши спортивные достижения физиологически ограничиваются способностью организма доставлять кислород и способностью клеток его утилизировать. Это работа сердечно-сосудистой системы, митохондрии, а у элитных спортсменов уже и возможность легких может стать «бутылочным горлышком». Не очень понятно, как 5-углеродные основы должны были улучшить результаты тренировок. Мне кажется, что путаница между восстановлением уровнем АТФ и спортивной физиологией в целом.

Зато D-рибоза показала неплохие результаты у людей с хронической усталостью и фибромиалгией [8, 9].

D-рибоза. Безопасность применения

У молекулы высокая абсорбция в ЖКТ (88-100%) [1]. За биодоступность беспокоиться не приходится.

Перорально побочные эффекты (со стороны ЖКТ: тошнота, жидкий стул итд) были при повышении дозировки в 200 мг на 1 кг веса (обычная дозировка всего 2 грамма) [1].

Внутривенно не было побочных эффектов даже при дозировке в 222 мг на 1 кг веса [1, 10].

Возможные побочные эффекты:

  • Заметная стимуляция со сложностью уснуть (у меня этой проблемы нет при принятии даже в 21-22);
  • Легкая временная гипогликемия через некоторое время после принятия (не ощущал, но при приеме с декстрозой [1] эта проблема устранялась);
  • Давайте оставить возможность дистресса ЖКТ для особо чувствительных

В одном из исследований [9] рибоза поднимала уровень гликизированного гемоглобина в 3 раза выше, чем глюкоза. Но это in vitro (пробирочное) исследование. У моносахаридов в пробирке не было возможности абсорбироваться иначе.

D-рибоза. Личный опыт

D-рибоза обладает для меня явным тонизирующим эффектом. Влияния на результаты тренировок нет. Но ощущения прилива сил помогают, конечно же, настроиться на тренировки.

Для меня в паре с Ежовиком (Lion’s Mane) на текущий момент — это стандартная комбинация, когда я хочу морально и физически взбодриться перед важным заданием. Не физическим, скорее интеллектуальным.

Jarrow Formulas, Порошок D-рибозы, 200 г – применяю порошок от Jarrow (в ссылке кодов нет, не аффилирован); этот производитель есть в cGMP списках (независимый контроль всех этапов производства) FDA. Можно быть уверенным в содержимом.

D-рибоза. Выводы

  • D-рибоза – это 5-углеродный моносахарид, который мы синтезируем из глюкозы в процессе пентозо-фостатного пути;
  • D-рибоза позволяет:
    • (с некоторой степенью спекуляции) поддерживать целостность ДНК/РНК, так как это структурный компонент нуклеиновых кислот;
    • Наличие рибозы может быть rate-limiting step в восстановлении уровня АТФ, D-рибоза ускоряет восстановление уровня АТФ, что может помочь тканям с ишемией; кардиология, неврология;
    • Восстанавливать NADPH, который “тратят” дегидрогеназы во время реакций восстановления;
  • С практической точки зрения:
    • Явный тонизирующий эффект;
    • Высокая биодоступность, в рекомендованных дозировках почти полное отсутствие нежелательных явлений;
    • На спортивные результаты не повлияет, но для каждодневной жизни даст дополнительный приток сил.

Источники:

  1. The patented uses of D-ribose in cardiovascular diseases;
  2. The influence of D-ribose ingestion and fitness level on performance and recovery;
  3. Adenosine: A Key Link between Metabolism and Brain Activity (книга);
  4. Effects of oral administration of caffeine and D-ribose on mental fatigue (нет эффекта);
  5. D-Ribose as a supplement for cardiac energy metabolism;
  6. The Adenosine triphosphate (слайды);
  7. d-Ribose as a Contributor to Glycated Haemoglobin
  8. The use of D-ribose in chronic fatigue syndrome and fibromyalgia: a pilot study
  9. D-Ribose: Energize Your Heart, Save Your Life
  10. Serum levels of glucose, insulin, and C-peptide during long-term D-ribose administration in man
  11. Why ribose was selected as the sugar component of nucleic acids
Поделиться:

Иммунная система и агонисты серотониновых рецепторов

Иммунная система – непочатая поляна в рамках этого блога. Есть огромный пласт заболеваний, требующих модуляции ответа иммунной системы: от ревматоидного артрита до ALS и с рядом оговорок даже рака.

Серотонин – энигма нейротрансмиттеров, с чем мы успешно ознакомились еще в прошлый раз. Он много где задействован, но сложно вычленить его точную роль.

Клетки иммунной системы обладают рецепторами нейтротрансмиттеров, в том числе серотонина.

Иммунная система и серотонин. Действующие лица

Аббревиатуры на английском языке.

MAPK (митоген-активируемая протеин киназа) – комплексный клеточный «сигнальный путь», связанный с реакцией клетки на ряд факторов, в том числе провоспалительные цитокины. Влекущий за собой изменение выраженности ген, пролиферацию, митоз, выживание клетки, апоптоз и так далее.

NF-κB (эн-эф-каппа-би) – комплексный транскрипционный фактор, связанный с выработкой цитокинов, транскрипцией ДНК и выживанием клетки.

RIG-1 подобный рецепторы (RLRs) – внутриклеточные рецепторы, которые определяют паттерны поведения вирусов, запуская соответствующую реакцию клетки.

Толл-подобные рецепторы (TLRs) – рецепторы клеток иммунной системы, позволяющие им обнаруживать вредоносных «гостей».

Классические психоделики: ЛСД, псилоцибин, DMT, МДМА и ряд других – в представлении не нуждаются, но запрещены законом. Это одни из самых изученных агонистов 5HT-рецепторов 2-го типа, поэтому разговор про серотонин неизбежно перерастает в разговор в том числе про эти молекулы.

Sigma-1 receptor (σ1R) – тип рецепторов эндоплазматического ретикулума. Модулируют высвобождение Ca2+ и ряд более общих функций. На эти рецепторы могут воздействовать некоторые амины, в том числе некоторые психоделики, в том числе эндогенный DMT.

Если очень коротко и простыми словами, то это всё про активацию иммунной системы и возможность модулировать этот ответ за счет воздействия на рецепторы серотонина. Легенда выше может немного помочь рассматривать рисунок ниже.

За счёт вышеназванных сигнальных путей и рецепторов иммунная система может быть смодулирована на уровне транскрипции отдельных генов (IFN type I) и комплексных сигнальных путей (NF-kB, MAPK). В том числе это повлияет на концентрацию про-воспалительных и противовоспалительных цитокинов.

Более интересующиеся молекулярными деталями серотониновой модуляции советую статью Psychedelics and Immunomodulation: Novel Approaches and Therapeutic Opportunities. Я же позволю себе ограничиться общими моментами.

Рецепторы серотонина 5-HT1 и 5-HT2 групп сильно выражены в лимфоидной ткани млекопитающих и задействованы в ряде иммунных процессов. В том числе противовирусных и противоопухолевых ответах организма. Нейроэндокринная регуляция воспаления при помощи серотонина – важный фактор регуляции иммунного гомеостаза.

Иммунная система. Распознание и действие

Специфические рецепторы опознания паттернов (PRRs) опознают вредное воздействие на клетку и вызывают ответ иммунной системы и ядра клетки. На текущий момент известно пять классов PRRs, как минимум два из них связаны с серотонергическим модулированием:

  • Толл-подобные рецепторы, выраженные на мембранах клеток;
  • RIG-1 подобный рецепторы, находящиеся в цитозоле;

Присоединения лиганда к этим рецепторам приводит к каскадам сигналов с противовирусным и противоопухолевым эффектом. Меняется экспрессия некоторых генов и снижается концентрация воспалительных цитокинов и белков: IL-1β, IL-6, TNF-α. Активация генов и цитокинов важна для борьбы организма с непрошенными гостями, но может быть причиной нежелательного аутоиммунного воспаления.

Многие классические психоделики могут подавлять воспалительные ответы и антигены за счет специфичной регуляции функции и пролиферации некоторых типов лимфоцитов, например, цитотоксичных Т-лимфоцитов (CTLs) и NK-клеток (естественных убийц).

Психоделики (рецепторы серотонина) и иммунная система взаимодействуют на разных уровнях.

Внутриклеточное взаимодействие за счет воздействия на концентрацию цитокинов. Активация 5-HT рецепторов приводит к снижению секреции TNF-α и росту секреции IL-1β периферийными мононуклеарными клетками, дендритными клетками и моноцитами.

Серотонин стимулирует производство про-воспалительных IL-16, IFNγ, активируя цитотоксичные Т-лимфоциты и естественных убийц (NK-клетки). Таким образом агонизм рецепторам серотонина контролирует воспалением воздействием на концентрацию цитокинов. Негативной обратной связью (negative feedback) является стимул синтеза противовоспалительных IL-10 и TGFβ.

Другим уровнем регуляции является влияние активации 5-HT рецепторов на выраженность генов и транскрипцию ДНК, задействуя NFkB, type I IFN и MAPK пути. Рецепторы серотонина – это рецепторы, сопряжённые с G-белком, (G-protein-coupled receptors, GPCRs), которые связаны в том числе с этими комплексными сигнальными путями, точно настраивающими воспаление.

Например, серотониновые сигналы связаны с тип-I IFN вызванной депрессией у больных гепатитом C.

Иммунная система

Иммунная система и триптамины

Триптамины – это моноамины с индольным кольцом, родственники аминокислоты триптофана. В принципе серотонин – это 5-гидрокси-триптофан, отсюда и сокращение до 5-HT.

Триптаминовые галлюциногены – это подкласс серотонергических галлюциногенов. Псилоцибин, псилоцин, DMT, 5-Meo-DMT воздействуют как на рецепторы серотонина, так и на иммунную систему.

Например, DMT (синтезируется в том числе эндогенно) вызывал значительную цитотоксичность для клеток глиомы. DMT и 5-Meo-DMT способны снижать концентрацию про-воспалительных цитокинов IL-1β, IL-6, TNF-α и хемокина IL-8/CXCL8. В то же время эти молекулы повышали секрецию противовоспалительного IL-10. Вместе  этим повышая противовисурный эффект за счет увеличения NK-клеток.

Иммунная система и лизергамиды

ЛСД снижала производство антител у кроликов. Также ЛСД приводит к повышенной концентрации триптофана, вероятно воздействия на трансляцию.

100 мкг ЛСД in vitro значительно снижали пролиферацию IL-2, IL-4, IL-6 и активировати CTL, одновременно снижая активность NK-клеток. Также ЛСД активирует противоопухолевые эффекты.

Иммунная система и фенэтиламины

Фенэтиламины – разношерстная группа веществ, родственных одноименной молекуле.

DOI блокировал секрецию TNFα и IL-1β PBMC-клетками. Небезызвестный David E. Nichols показал, что DOI является мощным ингибитором TNFα.

МДМА в низких концентрациях in vitro повышал активность NK-клеток и Т-помощников. Также снижая производство TNFα, и повышая концентрацию IL-10.

МДМА показывало себя как иммунодепрессант, снижая концентрацию Т-лимфоцитов, параллельно усиливая функцию NK-клеток. Хотя долгосрочное потребление МДМА ассоциируется со снижением общего числа лимфоцитов.

Иммунная система и рецепторы серотонина. Выводы

  • Иммунная система может быть тонко смодулирована воздействием на серотониновые рецепторы иммунных клеток:
    • В одной плоскости у нас есть специфическое воздействие на про-воспалительные и противовоспалительные цитокины и хемокины;
    • В другой – влияние на ряд комплексных сигнальных путей, связанных с воздействием на гены и транскрипцию ДНК клетки.
  • Как обычно с серотонином мы имеем двоякий эффект:
    • Про-воспалительный эффект характеризуется увеличением естественных убийц (NK-клеток) и цитотоксичных лимфоцитов (CTLs), что позволяет говорить противоопухолевом и противовирусном эффекте воздействия на 5-HT рецепторы;
    • Противовоспалительный эффект характеризуется снижением концентрации TNFα и повышением концентрации IL-10 и TGFβ, что может быть крайне полезно при аутоиммунных заболеваниях.
  • Агонисты 5-HT рецепторов типа 2 – потенциально очень мощные инструменты воздействия на иммунную систему.
Поделиться:

Серотонин. История двух рецепторов

Серотонин (5HT) – это загадка среди нейромедиаторов, он очень много где участвует, но ни за что не отвечает (Перефразирование Барри Якобса, исследователя серотонина. В заметке про каберголин мы уже сталкивались с тем, что серотонин одновременно замедляет наступление оргазма, с другой – оргазм без него невозможен.

Попытался пролить свет на серотониновую загадку небезызвестный нам Кархарт-Харрис в одноименной заметке Serotonin and brain function: a tale of two receptors.

Основная идея Кархарта-Харриса построена на антагонизме роли различных типов 5-HT рецепторов: 1A-рецепторы (далее 5HT-1AR, 1AR) отвечают за пассивную кооперацию со внешним раздражением, а 2А-рецепторы (далее 5HT-2AR, 2AR) отвечают за активную кооперацию со «стрессом».

Серотонин

Рисунок выше. ПЭТ снимки здоровых людей. 1AR (слева) и 2AR (справа) с использованием радио-лигандов, селективных для каждого вида рецепторов.

Мы знаем 14 видов рецептора 5HT, но для целей противопоставления ограничимся двумя.

5HT-2A рецепторы наиболее выражены в ассоциативной части коры, так называемой Default Mode Network, также известной как сеть пассивного режима работы мозга. В рамках структурной локализации 2А-рецепторы наиболее выражены на дендритах возбуждающих глутаматергических пирамидальных нейронов.

5HT-1A рецепторы наиболее выражены в среднем мозге, лимбической системе и корковой области. Агонизм 1А-рецепторам вызывает гиперполяризацию клетки (тормозящая функция).

Только структурный анализ показал нам, что:

5HT-2A – кора, Default Mode Network, возбуждающая роль;

5HT-1A – в основном лимбическая система, тормозящая роль.

Серотонин, импульсивность и агрессия

Точная роль 5НТ нам пока неизвестна, но мы определенно можем связать дефицит/избыток этого нейромедиатора с различными психическими отклонениями и патологиями.

Серотонин в низкой концентрации тесно связан в исследованиях с импульсивностью, агрессией, суицидальным поведением. Все субстраты, после которых серотонин усиливают свою функцию (триптофан, МДМА, фенфлурамин итд), снижают проявление подобной симптоматики.

1А агонисты снижают агрессию и импульсивность, на счет 2А-агонистов исследований меньше, но применение псилоцибина или ЛСД (2А-агонисты) не связано с агрессивным поведением.

В данном случае рецепторы дополняют друг друга.

Тревожные расстройства, серотонин и стресс

На текущий момент распространена гипотеза, что серотонин смягчает нежелательные психические состояния, способствует терпению – негативно модулирует тревогу. Снижение 5НТ в переднем мозге усиливало тревожное поведение, хронический прием СИОЗС снижает общую тревожность.

5HT-1AR сконцентрированы в основном в лимбической системе, преимущественно в гиппокампе. Стимуляция этих рецепторов оказывает тормозящее воздействие на пирамидальные нейроны. Негативная регуляция активации 1А рецепторов вполне объясняет применение СИОЗС и прямых 1А агонистов (как буспирон) как анксиолитических лекарств.

Сюда же хочется добавить наказание. Самый эффективный способ высвободить серотонин – наказание. Серотонин смягчает психологический дистресс в подобных обстоятельствах, способствует релизиентности (способности вынести стресс). Можно утверждать, что серотонин с 1А рецепторными сигналами снижает гиперактивность связанных со стрессом «цепей» во время незначительного и умеренного стресса, таким образом обеспечивая пассивную кооперацию.

Активация 2А рецепторов, напротив, имеет возбуждающее воздействие: усиливает пластичность, эмоциональную и психическую вовлеченность в стрессовой ситуации. Окно пластичности, эмоциональной вовлеченности в окружающий мир открывает значительные возможности для поведенческих терапий и работы с пациентом.

Экстрафармакологическую модель антагонизма 1А и 2А рецепторов можно продемонстрировать на примере поедания кактуса. Для чистоты аналогии допустим, что чем дольше едим, тем больнее колются иголки. Вначале стресс неприятен, но терпим, — организм пытается «собрать волю в кулак» «малой кровью», активируя в основном лимбическую систему и тормозя нашу панику и тревогу. Когда процесс становится воистину нестерпимым, то активируется серотонин в коре с 2А рецепторами, и мы можем прийти к мысли, что были созданы для поедания кактуса, параллельно активно минимизируя урон за счет усилившейся когнитивной функции и пластичности.

Серотонин и обучение

Есть (хоть и несколько противоречивые) сведенья, что хронический прием СИОЗС усиливает нейрогенез в гиппокампе и способность к обучению. С другой стороны, довольно много доказательств, что активация 1А рецепторов снижает когнитивные способности и ухудшает обучение. «За уши» это можно притянуть за счет основной нозологии СИОЗС – депрессии. Пациент, которому СИОЗС снимают симптомы депрессии, будет учиться лучше аналогичного пациента без курса лечения.

Активация 2А рецепторов связана с повышенной способностью к обучению, с когнитивной гибкостью. Серототиновые нейроны коры активируются у животных в фазе активного обучения, когда их предположение о причинно-следственных связях оказывается неверным, и им приходится оперативно «переучиваться» на месте. Что говорит о роли 2А рецептов в познании окружающего мира, вовлечения в него, если хотите.

Настроение, депрессия и серотонин

Серотонин был открыт в 40-ые (в кишечнике), в мозге был найден в 50-ые. Воздействие на серотонин и его рецепторы было значительным фармакологическим прорывом в лечении депрессии. Текущая парадигма предполагает дисбаланс (как правило снижение) серотонина у больных депрессий. Не смотря на критику этих устоев, психофармакология прошла по пути: МАО-ингибиторы > Трициклические антидепрессанты > Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина – то есть была связана с увеличением концентрации 5HT и разрабатывала агонисты его рецепторов.

Большой нюанс антидепрессантов заключается в том, что они воздействуют в основном на 1A рецепторы (лимбическую систему), помогая тем самым более безболезненно продолжать «есть кактус». Что снижает стресс, агрессию, тревогу, но и оказывает общий тормозящий эффект. Отсюда мы получаем аноргазмии, роботизированность общения людей на антидепрессантах.

Активация же 2А рецепторов дает нам эмоциональную лабильность, пластичность и когнитивную гибкость, которые позволяют нам переоценить факторы стресса и с наибольшей выгодой для себя изменить свое поведение в стрессовой ситуации.

Из последнего факта и выходит терапевтический потенциал серотонергических психоделиков и более чем впечатляющие результаты текущих исследований в депрессии, где псилоцибин добрался в США уже до 3-ей клинической стадии.

Серотонин и 2 его рецептора. Итоги:

5HT-1А рецепторы:

  • в основном лимбическая система;
  • тормозящая функция;
  • функция пассивной кооперации: повышается способность противостоять незначительному и среднему стрессу;

5HT-2А рецепторы:

  • в основном в коре, особенно агрегирующей Default Mode Network;
  • возбуждающая функция;
  • функция активной кооперации: усиливается пластичность, когнитивная гибкость, эмоциональная лабильность – повышается способность к активной адаптации в неблагоприятной ситуации.
Поделиться:

Баланс pH, углекислый газ и диета

Баланс pH – очень важный элемент гомеостаза организма в целом.

Функцию белков (в том числе ферментов) определяет их конформация. Конформация (положение в пространстве) белка зависит не только от последовательности аминокислот в полипептидной цепи, но и от факторов среды: давление, температура, баланс pH и другое.

pH определяется по формуле –log(H+) и показывает концентрацию Н+ протонов. 7 – нейтральный pH, 0 — крайне кислотный, 14 – крайне щелочной. Кислота –донор H+, основание – акцептор Н+.

N (+) и C (-) терминалы всех белков/аминокислот обладают зарядами, R-группы зачастую тоже. Полярность аминокислоты обуславливает возможность аминокислот объединяться в полипептидную цепь.

CO(-) и NH(+) остовы (а как следствие водородные связи) определяют вторичную структуру белка (α-спирали и β-листы). Взаимодействие R-групп определяет третичную структуру белка. Везде мы видим полярные связи (притяжение + и -) как основу конформационных связей белков.

Кислотность (концентрация протонов) приводит к более закрытой или свернутой конформации. Щелочная среда способствует более развернутой конформации белков, где полипептидные остовы могут образовывать связи с полярными и несущими заряд молекулами (например, ионами).

баланс pH

Created with GIMP on a Mac

Баланс pH крови в норме – 7.36 – 7.44. Как мы уже разобрались, этот слегка щелочной pH нужен для поддержания нормальной конформации и функции белков.

Дыхание и баланс pH

Углекислый газ – конечный продукт окисления ацетил Ко-А в цикле Кребса и побочный продукт других метаболических реакций. Мы не используем CO2 как источник углерода, а банально избавляемся от избытков во время выдыхания.

Парциальное давление углекислого газа находится в значении 35-45 mmHg. В воздухе его почти нет. Поэтому нашим легким не стоит труда избавляться от CO2.

Кислотность тут вот причем, нужно хорошо запомнить формулу ниже:

H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-

Вода + углекислый газ ↔ угольная кислота ↔ протон+ + бикарбонат-

Протон – это повышение кислотности или сниженный баланс pH.

Рост парциального давления углекислого газа в крови будет означать снижение pH. Организм с этим борется выдыханием. И невозможность выведения CO2 убьет нас за считанные минуты.

Буфером кислотности в крови служат эритроциты и гемоглобин.

При повышенной концентрации углекислого газа он при помощи диффузии попадает в эритроциты. Там по формуле выше превращается в итоге в протон, который связывают белки гемоглобина, и бикарбонат, который покидает эритроцит.

Рядом с альвеолами происходит обратная реакция и углекислый газ успешно покидает легкие.

Важно! Легкие выдыхают 15 000 ммоль «кислоты» в день. Являясь, таким образом, основным инструментом, поддерживающим баланс pH в организме.

pH крови очень легко изменить за счет дыхательных техник. Например, холотропного дыхания, пранаям или метода Вима Хофа.

Подобные техники контролируемой гипервентиляции приводят к тому, что баланс pH сдвигается сильнее в щелочную сторону (до 7.75 у Хофа[2]). Белки в более развернутой конформации, им проще реагировать с ионами кальция (Ca+). Соединение свободного кальция с белками и дает нам ощущение покалывания в конечностях.

Баланс pH и почки

Вы смело можете заметить, что H+ может быть продуктом не только цикла Кребса, но и метаболизма аминокислот (амино-группа NH3), жировых кислот (тоже много водорода), и даже продуктов ферментации (лактат).

Метаболические кислоты кислоты можно разделить на 2 части, водород и анион:

Например, молочная кислота → Н+ + лактат-

Почки выводят метаболические кислоты следующим образом:

Анионы отфильтровываются в клубочках нефронов;

Водород ждёт куда более интересное приключение:

  • Водород соединяется с бикарбонатом с образованием угольной кислоты: H+ + HCO3- → H2CO3;
  • Угольная кислота катализируется до воды и CO2 + H2CO3 → H2O + CO2;
  • Углекислый газ попадает в клетки почечных канальцев;
  • Внутри происходит обратная реакция, в результате которое бикарбонат возвращается в кровь, а протон выводится с мочой.

Важно! Почки фильтруют 60-70 ммоль «кислоты» в день. Против 15 000 ммоль легких.

Легкие – история минут, почки – недель.

Функцию почек по выведение кислоты проверяют по так называемому anion gap.

Na+ + K+ — CL- — HCO3-, в норме 16-20 mEq/L, без калия 12-16.

Высокий anion gap – признак метаболического ацидоза.

И в принципе высокое количество бикарбоната (HCO3-) означает большое количество CO2 и проблемы с pH.

Баланс pH и диета

Если верить учебникам [3, например], то максимальная способность почек вывода кислоты (протонов) – 700 ммоль в день (в 10-11 раз больше нормального метаболического объема).

Для наглядности возьмём это исследование [4], где увеличение потребления белка на 48% (с 88 грамм до 128 грамм белка на 1.73 м2) привело к увеличению выведения кислоты почками на 45% (с 64 до 95 ммоль/день).

Учитывая эту простую математику, несложно подсчитать сколько нужно было бы есть белка, чтобы заставить почки выводить кислоту на полную. При линейном сохранении пропорций для достижения пикового выведения кислоты в день в 700 ммоль, необходимо употреблять более 930 грамм белка в день. В исследовании это примерно 80 кг мужского веса. Это более 11,5 грамм белка на 1 кг веса. Или 4+ кг куриных грудок в день в течение минимум 5 дней.

Вы можете пересчитать это на любой нужный вам продукт, чтобы увидеть, что диета почти неспособна повлиять на баланс pH крови. Кислотно-щелочные диеты можно забыть, как странное предположение. Экзогенные кислоты, нарушение функции почек, генетические дефекты ключевых ферментов почек – более вероятные признаки ацидоза. Никак не еда.

Выводы:

  • Баланс pH среди прочих факторов влияет на конформацию белков: щелочной – развернутая, кислотный – свернутая;
  • Основной способ борьбы со снижением pH – выдыхание углекислого газа;
  • При помощи несложных манипуляций с дыханием легко изменить баланс pH крови;
  • Почки вносят свой вклад в вывод метаболических кислот из организма;
  • Их «запас прочности» в плане выведения кислоты в 10-11 раз превышает нормальный метаболизм.
  • Диетой практически невозможно влиять на баланс pH крови;
  • Дефекты почек и экзогенные молекулы (лекарства, яды, токсины итд), с другой стороны, могут привести к high anion gap метаболическому ацидозу;
  • Здоровые почки на кето-диете лишними не будут. И прибегая к кето-диете, стоит учитывать нагрузку на почки со стороны уже принимаемых лекарств.

Источники:

  1. pH-Dependent Conformational Changes in Proteins and Their Effect on Experimental pKas: The Case of Nitrophorin 4;
  2. Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans
  3. 4 Renal Regulation of Acid-Base Balance (continued)
  4. Effects of a high protein intake on renal acid excretion in bodybuilders
Поделиться: