Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

BIOLOGICAL EFFECTS OF THE TRIPEPTIDE GLY-HIS-LYS

Chernysheva O.I. 1 Bobyntsev I.I. 1
1 Kursk State Medical University
This review presents systematized data about the biological effects of the tripeptide Gly-His-Lys, previously known as the hepatic cell growth factor and its complex with copper (Gly-His-Lys-Cu). The peptide enhances the healing process of cutaneous wounds by stimulating the synthesis of collagen by fibroblasts, extracellular accumulation of the substance of the connective tissue, growth of new blood vessels, increased level of antioxidant enzymes, reduction of the proinflammatory cytokine TNF wich attracts immune and endothelial cells into the focus of inflammation. The complex Gly-His-Lys-Cu is also able to adjust the remodeling of the skin. The peptide has immunostimulating and reparative influence on fractures and various kinds of toxic hepatopathy. The Gly-His-Lys was proved to be highly active peptide and its new physiological effects need to be found.
peptide Gly-His-Lys
regeneration
inflammation
antioxidants
immunotropic action

Одним из актуальных вопросов в современной науке является изучение физиологических эффектов регуляторных пептидов, к числу которых относится Gly-His-Lys (GHL). Человеческий пептид GHL был выделен в 1973 году как активное вещество в плазме человека, которое активизировало в старой человеческой ткани печени синтез белков, характерный для молодой ткани [14], поэтому в некоторых ранних работах его называли «печеночным фактором роста». Корригирующий эффект пептида в отношении функций печени установлен и в условиях хронической тетрахлорметановой гепатопатии [4]. В плазме человека GHL присутствует в количестве около 200 мкг/л у мужчин в возрасте 20–25 лет, но снижается до 80 мкг/л к возрасту 60–80 лет[14].

Последующие исследования установили, что это вещество является трипептидом с аминокислотной последовательностью, глицил-L-гистидил-L-лизин с сильным сродством к меди, с образованием комплекса Gly-His-Lys – Cu (GHL-Cu). Поскольку GHL-Cu способствует росту клеток, было предложено, что GHL действует путем предоставления меди, необходимой для клеточных функций [15].

В дальнейшем внимание исследователей сосредоточилось на его ранозаживляющих свойствах. Полученные данные во многом позволили прояснить механизм обновляющего и ремоделирующего действия трипептида. В частности, удалось установить, что он стимулирует синтез ключевых белков кожи коллагена и эластина, увеличивает синтез гликозаминогликанов внеклеточного матрикса дермы, а также модулирует структурную перестройку кожи, влияя как на активность протеолитических ферментов, так и их ингибиторов [21].

Известен стимулирующий эффект GHL на синтез коллагена фибробластами in vitro, который начинал проявляться при концентрациях пептида 10-12 и 10-11 м, достигал максимальных значений при 10-9 м и не зависел от количества клеток в культуре. Можно предположить, что GHL освобождается из коллагена под влиянием протеаз, поскольку такая же аминокислотная последовательность присутствует в α2-цепи коллагена I типа. Также пептид дозозависимо стимулировал синтез сульфатированных гликозаминогликанов – внеклеточного дерматансульфата и связанного с клеточным монослоем гепарансульфата [7]. При высоких концентрациях пептида скорость их синтеза возвращалась до уровня контроля. При этом не было отмечено стимулирующего влияния GHL на синтез гиалуроновой кислоты. При этом пептид повышает накопление межклеточного вещества соединительной ткани и тем самым ускоряет ее образование [25]. Вероятно, что все эти эффекты, оказывающие стимулирующее влияние на рост соединительной ткани, объясняют ускоренное заживление ран и язв под влиянием GHL.

В экспериментах на крысах также показано стимулирующее действие пептида на регенерацию кожи при внутрибрюшинном введении в дозах 0,5 и 1,5 мкг/кг. Репаративное действие GHL подтверждалось морфологическими исследованиями раневых срезов. По сравнению с контрольной группой животных, у крыс, получавших пептид в дозе 0,5 мкг/кг, отмечается уменьшение отека в области раны, выраженное снижение плотности клеточного инфильтрата за счет меньшего количества лимфоцитов и макрофагов в, а также преобладание зрелых фибробластов над незрелыми, что свидетельствует о более благоприятном течении процессов регенерации под влиянием пептида. При этом пептид оказывал преимущественно супрессивное влияние на кислородзависимые механизмы защиты нейтрофилов крови, снижая их функциональный резерв. Важно отметить, что проявление репаративного эффекта GHL зависит от его дозы. Тот факт, что повышение дозы GHL не только не усиливало эффекты пептида, но даже ослабляло их, может быть следствием механизма обратной отрицательной связи. Результатом этого может быть существенное снижение экспрессии рецепторов сигнальных молекул при длительном воздействии их агонистов. Учитывая тот факт, что по большинству показателей выраженной иммуностимулирующей активности GHL в условиях кожных ран не выявлено, можно предположить, что его репаративные эффекты реализуются не через иммунную систему и, вероятно, связаны с непосредственным действием пептида на клетки кожи и проявляются преимущественно в малых дозах (0,5 и 1,5 мкг/кг). Следует отметить, что аналогичная GHL последовательность аминокислот обнаружена в молекуле коллагена. В связи с этим сделано предположение о возможности образования пептида под влиянием протеаз в месте повреждения и стимуляции в нем восстановительных процессов. Подобный механизм действия характерен для пептидов, образующихся в результате частичного протеолиза соответствующих белков и осуществляющих аутокринную или паракринную регуляцию [2].

Необходимо отметить, что не только пептид GHL, но и комбинация составляющих его аминокислот (глицин + гистидин + лизин), стимулировали заживление кожных ран. При введении аминокислот по отдельности было установлено, что глицин и гистидин не влияли на заживление кожных ран, тогда как введение лизина повышало регенерацию. Репаративное действие комбинации аминокислот и лизина подтверждалось морфологическими исследованиями раневых срезов. По сравнению с контрольной группой животных, у крыс, получавших комбинацию аминокислот и лизин, отмечается уменьшение отека в области раны, выражено снижение плотности клеточного инфильтрата за счет меньшего количества лимфоцитов и макрофагов, а так же преобладание зрелых фибробластов над незрелыми, что свидетельствует о более благоприятном течении процессов регенерации под влиянием аминокислот и лизина. Полученные данные показывают, что эффекты GHL могут быть связаны с лизином, образующимся в результате возможного протеолиза пептида [1].

Известно, что в кожной ране GHK-Сu одновременно усиливает синтез коллагена I типа и распад старого коллагена [22]. Также было установлено, что GHL-Cu регулирует перестройку структуры кожи (ее ремоделирование), активируя металлопротеиназы – ферменты, отвечающие за разрушение компонентов внеклеточного матрикса дермы. Кроме того, GHL-Cu не только модулирует активность различных дермальных металлопротеиназ, но и меняет активность антипротеиназ. Ускорению заживления ран может способствовать и способность GHL-Cu привлекать в область ранения иммунные и эндотелиальные клетки [17].

Введение GHL-Cu в область раны стимулирует синтез коллагена и гликозаминогликанов (дерматансульфата и хондроитинсульфата) и повышает уровня двух небольших протеогликанов – биглюкана и декорина, который выполняет функцию регулировщика сборки молекул коллагена, обеспечивая формирование однородных упругих фибрилл. Способность GHL-Cu повышать продукцию декорина была подтверждена и в экспериментах in vitro на культуре фибробластов [21].

В экспериментах на животных было подтверждено влияние GHL-Cu на заживление разных видов ранений и повреждений кожи. Например, у кроликов GHL-Cu ускорял заживление ран и стимулировал рост новых кровеносных сосудов. В сочетании со светом гелийнеонового лазера GHL-Cu также повышал уровень антиоксидантных ферментов в коже [19].

Выраженным ранозаживляющим эффектом также обладает комплекс GHL-Cu с биотином, встроенным в коллагеновые листы. Такие листы ускоряли заживление ран у крыс как по сравнению с контрольными (необработанными) ранами, так и ранами, которые были накрыты коллагеновыми листами без GHL-Cu. При этом пептид также вызывал увеличение пролиферации клеток и повышение уровня антиоксидантных ферментов [23].

Важно, что GHL значительно улучшает заживление осложненных ран, например, диабетических язв у крыс: здесь также было отмечено повышение уровня антиоксидантов (глутатиона и аскорбиновой кислоты) и синтеза коллагена [15]. GHL-Cu также ускорял заживление ишемических ран у крыс, в которых наблюдалось снижение уровня провоспалительного цитокина ФНО [9].

Эксперименты на животных также показали, что GHL-Cu способен значительно улучшать состояние кожи, обеспечивая при этом быстрое заживление повреждений, снижение выраженности воспалительной реакции, улучшение кровоснабжении и повышение уровня антиоксидантов. Данные свойства позволили рекомендовать его для ухода за кожей до и после пластических операций, особенно у людей пожилого возраста.

В современной косметологии биологически активные пептиды стали весьма популярными ингредиентами, однако далеко не всегда имеются научные обоснования их эффективности. Важно отметить, что некоторые пептиды не могут проникать через неповрежденный роговой слой кожи и остаются на ее поверхности, тогда как GHL-Cu проникает через барьерные структуры рогового слоя. В исследовании, проведенном на 20 женщинах, ежедневно в течение одного месяца на кожу бедра наносили крем, содержащий витамин С или ретиноевую кислоту, либо GHL-Cu. Уровень коллагена определяли иммуногистологическим анализом биопсийного материала. По результатам исследования оказалось, что в коже, обработанной препаратом с GHL-Cu, уровень коллагена увеличивался на 70 % по сравнению с исходным показателем. Для витамина С и ретиноевой кислоты увеличение составило 50 и 40 % соответственно [6].

В ходе самых первых экспериментов п изучению эффектов трипептида было отмечено, что по периферии ран, обработанных GHL-Cu, появляются увеличенные волосяные фолликулы. Тогда это было лишь интересным наблюдением, однако в свете новых знаний о стволовых клетках кожи оно становится не просто любопытным фактом, т.к. в настоящее время известно, что фолликулы волос являются одним из источников стволовых клеток, участвующих в восстановлении кожи [24].

Способность GHL-Cu уменьшать симптомы фотостарения, ускорять заживление ран и улучшать рост волос в очередной раз свидетельствует о его важной роли в процессе обновления кожи и согласуется с данными о том, что GHL способен влиять на стволовые клетки кожи [16]. На многослойных эквивалентах кожи установлено, что GHL-Cu в концентрации 0,1–10х10–6 М повышает пролиферативный потенциал базальных кератиноцитов и экспрессию специфических маркеров стволовых клеток кожи – интегринов и белка р63. При этом базальные кератиноциты приобретали более кубовидную форму. По мнению авторов исследования, эти изменения в клетках свидетельствуют о том, что они становятся «более стволовыми», т.е. большей степени способными дифференцироваться в клетки, нужные для восстановления кожи [12]. Поэтому не исключено, что способность трипептида GHL улучшать состояние стареющей кожи во многом объясняется восстановлением ее «золотого запаса» – стволовых клеток. Благодаря своей способности переносить ионы меди GHL может снабжать ими зависимые от меди антиоксидантные ферменты, например, СОД. Антиоксидантная и противовоспалительная активность GHL делает его перспективным ингредиентом в солнцезащитной косметике – подавляя воспаление и уменьшая окислительный стресс, этот трипептид может защищать кожу от УФ-индуцированного старения [10].

Одним из известных механизмов омолаживающего и репаративного воздействия GHL является его влияние на восстановление функционального состояния поврежденных клеток кожи, в частности, фибробластов [16]. Это свойство было обнаружено в эксперименте на человеческих фибробластах, часть из которых была подвергнута радиоактивному излучению (5000 рад). Добавление в культуру клеток GHL-Cu стимулировало размножение облученных клеток, синтез белков и факторов роста. В результате облученные клетки не только не отставали в росте от нормальных клеток, но даже обгоняли их. Облученные клетки, к которым не добавляли GHL, росли медленнее нормальных клеток и вырабатывали меньше ростовых факторов [22].

Важным свойством пептида является его способность к синергичному с другими пептидами влиянию на ряд процессов в организме. Так, в условиях экспериментального перелома бедренной кости у крыс сочетанное внутрибрюшинное в течение 10 дней использование GHL с даларгином и тимогеном сопровождалось повышением антиоксидантной активности в виде снижения уровня малонового диальдегида и повышения активности каталазы в крови. Пептиды обладали синергичным антиоксидантным и репаративным действием, поскольку при комбинированном (парном) введении препаратов наблюдалось существенное усиление антиоксидантного (активность каталазы) и репаративного эффектов по сравнению с использованием препаратов по отдельности. Более выраженные репаративные изменения были выявлены в группе комбинированного введения пептидов GHL + даларгин, что подтверждалось гистологическими и рентгенологическими исследованиями. У животных этой группы через 10 дней линия перелома практически не прослеживалась [5].

Синергичные с другими пептидами эффекты GHL в условиях экспериментальных переломов у крыс были выявлены в отношении функциональной активности нейтрофилов крови. Так, внутрибрюшинное в течение 10 дней введение в эквимолярных дозах пептидов GHL, даларгина и тимогена сопровождалось стимулирующим действием на функцию нейтрофилов крови и репаративные процессы в кости. При комбинированном введении препаратов наблюдалась более выраженная активация функции нейтрофилов и репаративной регенерации костей по сравнению с использованием препаратов по отдельности. Комбинация GHL + даларгин корригировала как поглотительную стадию фагоцитоза нейтрофилов, так и их кислородзависимую активность, что сопровождалось выраженной активацией восстановительных процессов [3].

К настоящему времени наряду с репаративным действием пептида на кожу, кости и гепатоциты установлен целый ряд новых биологических эффектов. В частности, в условиях хронической тетрахлорметановой гепатопатии установлен корригирующий эффект пептида в отношении ряда показателей функционального состояния иммунной системы [4]. Отдельный интерес представляет исследование влияния 1309 биологически активных веществ на уровень экспрессии генов, способствующих метастазированию рака толстого кишечника. Из всего массива протестированных соединений только два – GHL и растительный алкалоид секуринин – оказались способными уменьшать экспрессию данных генов и уменьшать риск метастазирования. Оба вещества были активны в очень низких концентрациях – 1х10–6 M для GHL и 18х10–6 М для секуринина [11].

Показана способность GHL подавлять токсичные продукты перекисного окисления липидов – жирные кислоты, которые играют важную роль в патогенез нескольких возрастных патологий, включая болезнь Альцгеймера, нейропатии и ретинопатии. Пептид также ослаблял действие акролеина – токсичного продукта перекисного окисления липидов, участвующего в развитии многих возрастных дегенеративных заболеваний, что предполагает возможность его использования для профилактики некоторых форм возрастной патологии нервной системы, в том числе болезни Альцгеймера [17, 18].

Важно отметить, что существует доказательства увеличения продукции нейротрофических факторов под влиянием GHL. В частности, GHL стимулировал разрастание культивируемых нервов [13, 20]. В нервных корешках, помещенных в коллагеновую трубку, пропитанную GHL, повышалась выработка факторов роста нервов и нейротрофинов NT-3 и NT-4, увеличивалась миграция клеток в коллагеновой трубке и ускорялась регенерации нервных волокон. При этом увеличивались количество аксонов и пролиферация шванновских клеток [7].

Таким образом, трипептид GHL обладает достаточно широким спектром биологической активности, включающим в себя влияние на процессы регенерации ткани, антиоксидантные, иммунотропные, противовоспалительные и нейротропные эффекты. Вышеперечисленные эффекты пептида свидетельствует о его полифункциональности, которая хорошо известна для коротких регуляторных пептидов. Особо актуальным и перспективным представляется изучение влияние пептида на процессы регенерации и трофики в нервной ткани при ее возрастной патологии. При этом следует отметить одно достаточно важное обстоятельство. Известно, что многие короткие регуляторные пептиды обладают и высокой нейротропной активностью, оказывая значительное влияние на высшие функции мозга. Поэтому, учитывая перспективность клинического применения препаратов на основе GHL, представляется необходимым проведение экспериментальных доклнических исследований в данном направлении.