Агонисты NK2R — новый класс препаратов от ожирения

Несмотря на значительные успехи в области терапии ожирения, в настоящее время недостает препаратов, которые бы не только снижали аппетит, но и ускоряли потребление энергии, при этом не вызывая неприятных побочных эффектов — например, тошноту. К тому же, некоторые препараты помогают при ожирении, но их эффективность снижается при сопутствующем диабете 2-го типа. Желая решить эту проблему, международный коллектив ученых представил новый класс препаратов от ожирения — селективные агонисты рецептора нейрокинина A 2 подтипа (NK2R).

Первоначально исследователи провели генетический скрининг в поисках рецепторов, сопряженных с G-белком (GPCR), на которые можно было бы воздействовать для лечения ожирения. Для этого ученые воспользовались базой данных HugeAMP Type 2 Diabetes Knowledge Portal, в которой собраны генетические данные из более чем 350 исследований. Они отобрали те GPCR, которые так или иначе связаны с уровнем гликированного гемоглобина HbA1C — этот показатель отражает среднее содержание глюкозы в крови за последние несколько месяцев. Наиболее ассоциирован с ним был ген NK2R, который кодирует рецептор 2 нейрокинина A. Оказалось, что некоторые варианты гена NK2R коррелируют со сниженным уровнем HbA1C в европейских популяциях. В частности, некодирующий вариант rs139900276 ассоциирован со сниженным индексом массы тела (ИМТ), массой тела, соотношением талии и бедер (waist-hip ratio) и содержанием жира в организме. Все это указало на то, что сигналинг через рецептор NK2R может регулировать процессы, связанные с расходом энергии.

Чтобы проверить, как сигналинг через этот рецептор влияет на метаболизм мышей с ожирением, животным подкожно вводили лиганд NK2R — нейрокинин А. Он отличается довольно маленьким периодом полувыведения — всего несколько минут, — поэтому его приходилось вводить мышам дважды в день. В результате в тканях животных повышалось потребление кислорода, а на девятые сутки снизилось потребление пищи, масса тела и доля белого жира, в то время как результаты тестов на инсулинотолерантность улучшились.

Маленький период полувыведения нейрокинина А помешал бы его терапевтическому применению, поэтому ученые поставили перед собой задачу разработать его аналог длительного действия. Сначала они получили модифицированный пептид EB0014 — нейрокинин А с присоединенной к нему жирной кислотой из 16 атомов углерода. Эта модификация позволила увеличить период полувыведения до нескольких часов, вероятно, благодаря тому, что такая молекула лучше связывалась с альбумином в крови. Введение EB0014 мышам с ожирением также усиливало потребление кислорода в тканях, снижало потребление пищи, уменьшало массу тела и долю белого жира. Единственным побочным эффектом стал жидкий стул у животных, которым вводили препарат в самой высокой дозе.

Нейрокинин А отличается низкой специфичностью к NK2R и может воздействовать также на другие рецепторы — NK1R и NK3R. При этом сигналинг через NK1R связан с воспалением, болезнями центральной нервной системы, болями и нарушением работы сердца и легких, что могло бы привести к нежелательным побочным эффектам. Из-за этого ученые отказались от пептида EB0014 на основе нейрокинина А и разработали его более селективные аналоги с более высоким периодом полувыведения — EB1001 (период полувыведения — 5,5 ч) и его усовершенствованная версия EB1002 (период полувыведения — 10,3 ч).

Введение EB1002 мышам с ожирением повышало потребление кислорода в тканях и стимулировало окисление жирных кислот, вместе с тем снижалось потребление пищи, что в итоге приводило к снижению массы тела без побочных эффектов или изменений в физической активности животных. Потеря веса при этом была вызвана только потерей жировой ткани, но не мышц. Что интересно, если препарат вводили мышам через день, то он так же хорошо справлялся с потерей массы тела, как если бы его вводили ежедневно. Вместе с тем через 21 день масса тела животных снова начинала расти, что ученые связали с явлением десенситизации рецептора, когда после продолжительного воздействия на него он перестает быть восприимчивым к стимулам и интернализуется. Решением этой проблемы стала временная отмена препарата, который потом снова ввели однократно. Это привело к потере 10–15% массы тела в течение недели после этой инъекции.

Эффективность EB1002 была нулевой при введении препарата мышей с нокаутом по Nk2r или с фармакологически заблокированным NK2R, что доказало селективность действия препарата. Даже при значительном повышении дозировки препарата вплоть до 7 500 нмоль/кг (более чем в 20 раз выше, чем в обычных экспериментах) не наблюдалось негативных эффектов со стороны печени, и единственным побочным эффектом оставался жидкий стул.

Препарат EB1002 также улучшал метаболизм глюкозы у мышей с ожирением. Через 24 часа после введения единственной дозы пептида у мышей улучшалась толерантность к глюкозе и чувствительность к инсулину. Такое действие агониста NK2R объяснялось фосфорилированием AKT, спровоцированным инсулином, в печени, мышцах и буром жире.

Вскоре после начала приема EB1002 в кале мышей повышалось содержание триглицеридов и холестерина. Это может объясняться либо сниженной абсорбцией липидов, либо их высвобождением в кишечнике. Пытаясь понять механизм действия препарата, ученые также оценили его влияние на уровни гормонов, регулирующих аппетит, в крови. Единственная инъекция EB1002 не влияла на уровни GLP-1, лептина, глюкагона или пептида YY. Однако спустя неделю ежедневных инъекций значительно снижались концентрации лептина и глюкагона, но повышался уровень пептида YY, который подавляет чувство голода.

Ученые также выявили мишени EB1002 в мозге. Препарат воздействовал на нейроны дорсального вагального комплекса, которые могут блокировать активность AgRP+ нейронов — они, в свою очередь, отвечают за возобновление кормления. В частности, в ответ на агонист NKR2 активировались нейроны одиночного пучка и заднего поля (area postrema) — эти участки могут ограничивать потребление пищи не только из-за самого ее приема, но и из-за появления отвращения к пище. Однако тест с использованием подсластителя показал, что животные не испытывали отвращения к пище после введения EB1002, в то время как семаглутид вызывает его. Более подробный анализ нейронов с помощью секвенирования РНК отдельных ядер показал, что в ответ на агонист NKR2 в дорсальном вагальном комплексе активируются в основном глутаматергические нейроны одиночного пучка, экспрессирующие галанин и рецептор лептина.

Чтобы проверить, можно ли транслировать полученные на мышей результаты далее, в том числе на людей, ученые провели аналогичные эксперименты на приматах (резусных макаках) с ожирением. Им ежедневно вводили пептид EB1001 (на момент проведения исследования усовершенствованный EB1002 еще не был разработан) в течение восьми недель, постепенно увеличивая дозу. За этим следовало две недели перерыва. У макак не наблюдалось значимых побочных эффектов, в том числе тошноты, рвоты или диареи, но при самой высокой дозировке в 480 нмоль/кг был жидкий стул. Вместе с тем у животных не возникало тревожности или токсических эффектов со стороны сердечно-сосудистой системы, легких, печени или почек.

Даже неусовершенствованный вариант агониста NK2R — EB1001 — показал свою эффективность на макаках. У всех приматов, несмотря на различную степень инсулинорезистетности, за курс приема препарата значительно снизилась масса тела, при этом примерно на четверть сократился прием пищи. У них также снижались уровни глюкозы и инсулина в крови, что помогало скорректировать инсулинорезистентность. Эти эффекты сохранялись даже после прекращения приема EB1001. Таким образом, ученые доказали, что предложенные ими препараты — агонисты NK2R — эффективны и безопасны не только для мышей, но и для приматов.

Новое соединение эффективнее семаглутида снижает вес в опытах на грызунах