Мелатонин в патогенезе и лечении метаболических заболеваний печени

Полный текст

Актуальность

Считается, что наиболее распространенной хронической патологией печени являются метаболические нарушения, которые приводят к развитию так называемой неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП) (с 2020 года – метаболически ассоциированная жировая болезнь печени (МАЖБП) с последующим её прогрессированием от стеатоза, стеатогепатита, фиброза, до цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы. Заболевание чаще встречается в развитых странах, и, по некоторым оценкам, наблюдается у 1/3 населения планеты. МАЖБП признана во всем мире основной причиной хронических заболеваний печени. МАЖБП, как правило, сочетается с ожирением, сахарным диабетом 2 типа (СД2), дислипидемией и атеросклерозом.  К её многочисленным патогенетическим факторам можно отнести окислительный стресс с последующим апоптозом гепатоцитов, резистентность к инсулину, цитокиновый дисбаланс, митохондриальную дисфункцию, нарушение аутофагии и другие нарушения, которые провоцируют развитие воспалительных процессов. Сложный патогенез заболевания остается не изучен до конца, а выдвинутые в настоящее время гипотезы не могут полностью прояснить взаимосвязи между отдельными патогенетическими механизмами заболевания. Достаточно сложной представляется и проблема лечения МАЖБП, которая направлена на устранение инсулинорезистентности, гепатопротекцию и купирование рисков прогрессирования сопутствующей патологии. До сих пор не было разработано единых специфических медикаментозных стратегий для лечения МАЖБП. Именно с фармакотерапевтических позиций в последние годы привлекает к себе внимание мелатонин, у которого показана способность устранять большинство проявлений метаболического синдрома.

В обзоре обобщены экспериментальные данные и результаты клинического опыта использования мелатонина (МТ) (индольное соединение, синтезирующееся в эпифизе) для коррекции метаболических нарушений функции печени. МТ способен контролировать многие физиологические функции в печеночной ткани как за счет влияния на собственные специфические рецепторы, так и за счет вмешательства во внутриклеточные процессы, обеспечивая модулирующий эффект. В экспериментальных условиях на различных видах животных доказано выраженное гепатопротективное действие вещества при моделировании печеночной патологии. Полученные факты уже позволили начать внедрение МТ в клиническую практику и предполагают расширение спектра использования его в гепатологии.

МТ и функция печени в норме

Анализ современного литературного материала позволяет констатировать, что МТ способен оказывать модулирующее влияние на работу печени. В пользу подобного заявления свидетельствует ряд фактов. Прежде всего это наличие в печеночной ткани большого количества мелатониновых рецепторов. Можно рассматривать два основных источника гормона в печеночной ткани. Прежде всего это МТ, синтезирующийся непосредственно пинеалоцитами в эпифизе и поступающий в печень с кровью. Однако, очень важную, а может и основную роль может играть МТ, образующийся непосредственно в печени, где присутствует полный набор предшественников и ферментов для синтеза индола. Этот внеэпифизарный МТ присутствует в большинстве тканей организма, где, по современным представлениям, способен модулировать и координировать функции тканей как на системном, так и на клеточном уровне. Такие возможности МТ, синтезирующегося на периферии, всё больше привлекают интерес исследователей. Применительно к печени особое внимание следует обратить на ряд моментов, связанных с информацией о роли МТ в физиологии и патологии данного органа.

Энтерохромаффинные клетки, широко представленные в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), содержащие большое количество серотонина, служат источником МТ в различных периферических органах и тканях. Примечательно, что содержание гормона в структурах ЖКТ может на порядок превышать его содержание в плазме крови [1, 2].

. Аналогично процессам, характерным для пинеалоцитов, МТ синтезируется на месте из аминокислоты триптофана, проходя все этапы синтеза при участии специфических ферментов (N-ацетилтрансфераза, гидроксииндол-О-метилтрансфераза) и воздействует на специфические, идентифицированные в печени, мелатониновые рецепторы разных типов (МР1 и МР2) [3, 4]. Весьма показательным является тот факт, что триптофановая нагрузка приводит к повышению концентрации МТ в крови как у интактных, так и у эпифзэктомированных животных. При этом синтез и интенсивность выработки МТ в ЖКТ регулируется в основном периодичностью приема пищи в то время, как в самом эпифизе эти процессы напрямую зависят от состояния освещенности и циркадианной ритмики [5].

Печень играет важную роль в защите от токсических агентов и обеспечении различных метаболических реакций. Это такие виды обмена как белковый, углеводный, липидный. Важным представляется участие органа в регуляции углеводного обмена с образованием гликогена из неуглеводистых продуктов с последующим образованием гликогена, который и депонируется в печеночной ткани. Достаточно подробно изучена способность МТ влиять на метаболизм углеводов в печени, что, несомненно, обеспечивает его способность поддерживать энергетический потенциал организма. Это же обстоятельство определяет его возможную важную роль в патогенезе сахарного диабета.

Современные данные приведены в достаточно объёмных обзорных работах, посвященных терапевтическому потенциалу МТ как в условиях эксперимента, так и в клинических исследованиях. Несмотря на большой объем сведений, остается открытым вопрос о направленности эффекта МТ на уровень гликемии. Экспериментальные и эпидемиологические данные свидетельствуют о выраженном влиянии МТ на метаболизм посредством ресинхронизации циркадных ритмов. Как хронобиотик, он лечит бессонницу и нарушения сна, вызванные сменной работой или изменением часовых поясов. Антагонистическая связь между МТ и инсулином подчеркивает его влияние на регуляцию секреции последнего. Лечение МТ улучшает гомеостаз глюкозы, энергетический баланс и общее состояние здоровья при сахарном диабете. Цитопротекторная роль МТ как антиоксиданта и поглотителя свободных радикалов доказала свою рациональность в борьбе с окислительным стрессом, сохранении функции β-клеток и торможение развития осложнений диабета [6].

Сниженный уровень МТ и функциональная связь между МТ и инсулином вовлечены в патогенез сахарного диабета СД2. Кроме того, геномные исследования показали, что редкие варианты недавно обнаруженного рецептора МТ 1B (MTNR1B) также связаны с нарушением толерантности к глюкозе и повышенным риском развития СД2. Более того, применение экзогенного МТ в клеточных линиях, на моделях грызунов и у пациентов с сахарным диабетом продемонстрировало влияние на контроль гликемии и осложнений, связанных с ним [7].

Следует, очевидно, подробнее остановиться на сведениях о подтипе рецепторов МТ 1B (MTNR1B). Согласно результатам, нескольких общегеномных исследований, аллель rs10830963 (G) гена рецептора МТ 1B (MTNR1B) имеет наиболее сильную генетическую связь с СД2. Аллель MTNR1B rs10830963 G также связан с нарушением циркадных фенотипов и измененной секрецией МТ, что может повысить риск развития диабета [8]. Была установлена важная роль генетических вариаций в локусе MTNR1B в регуляции уровня глюкозы в плазме крови натощак и во влиянии на риск развития СД2 и ожирения [9]. Немаловажным является и тот факт, что МТ не только устранял метаболические нарушения, характерные для СД2 и ожирения (повышение концентрации глюкозы в крови натощак, гликозилированного гемоглобина, инсулина, общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, улучшение толерантности к глюкозе и функции печени и поджелудочной железы), но и снижал выраженность нервно-психических нарушений, подобных болезни Альцгеймера, у мышей с HFD/STZ-индуцированной моделью. Более того, лечение МТ также улучшало гиперактивацию астроцитов и микроглии в гиппокампе мышей, что сопровождалось снижением экспрессии интерлейкина 1β (IL-1β), интерлейкина 6 (IL-6), фактора некроза опухоли (TNF-α), Aβ и p-Тау и повышением экспрессии клеток головного мозга - производных нейротрофического фактора (BDNF), синапсина I, синаптотагмина I, мелатонинового рецептора 1B (MTNR1B), мышечного arnt-подобного белка 1 (Bmal1), циркадных двигательных циклов kaput (часы) и криптохрома 2 (Cry2) [10].

Сходным образом МТ влиял и на липидный обмен. В опытах на крысах, получавших обычный рацион и рацион с высоким содержанием холестерина (1% холестерина, 0,5% холевой кислоты) МТ (внутрибрюшинно 4 мг 10-27 дней) не оказывал существенного влияния на уровень липидов и липопротеидов в плазме крови крыс, получавших обычную диету, но снижал влияние диеты с высоким содержанием холестерина на эти показатели. МТ также уменьшал жировую инфильтрацию в печени животных, получавших гиперхолестериновую диету [11]. В другом исследовании продемонстрировано, что добавление МТ в питьевую воду (3 месяца) не влияло на уровни холестерина или триглицеридов у крыс, которых кормили обычной пищей. Однако повышение уровня общего холестерина и холестерина липопротеидов низкой плотности ХС-ЛПНП), вызванное диетой, обогащенной холестерином, было значительно снижено при приеме МТ [12]. Данные такого рода весьма немногочисленны, и, видимо, требуются дальнейшие исследования в данном направлении.

Если говорить об антитоксической (защитной) роли МТ для работы печени и организма в целом, то она непосредственно связана с влиянием индола на процессы секреции и выведения желчи.

Её образование зависит от согласованной работы клеток паренхимы печени (гепатоцитов) и клеток эпителия в желчных канальцах (холангиоцитов). Оба эти процесса, в итоге, приводят к биотрансформации и выведению разного рода ксенобиотиков из организма. Необходимо признать, что к изучению функции холангиоцитов в настоящее время отмечается высокий интерес, потому что их альтерация и пролиферация могут приводить к холангиопатиями и склерозированию ткани печени. Функционирование этих клеток контролируется большим числом гуморальных и гормональных агентов, среди которых, очевидно, существенную роль может играть МТ.

Влияние МТ на желчеобразующую функцию печени подтверждается рядом фактов. Прежде всего это большое количество МТ непосредственно в желчи, на 2-3 порядка превышающее его содержание в плазме крови у животных, ведущих дневной образ жизни, причем в нетипичный для него светлый период суток [13, 14]. Кроме того, высокая плотность специфических МТ-рецепторов в клеточных элементах печени (гепатоцитах и холангиоцитах) определяет способность МТ реализовывать свои антиоксидантные свойства в отношении структурных элементов печени именно через эти рецепторы [15, 16, 17].

И наконец нельзя сбрасывать со счетов тот факт, что МТ выполняет в организме ритморганизующую функцию, определяя периодичность работы центральных и периферических структур. Это в полной мере относится и к процессам, происходящим в печени, определяя, во многом, его гепатотропные свойства. Как уже упоминалось выше, ритмичность синтеза гормона в ЖКТ в большей степени, чем традиционный для гормона суточный периодизм с максимумом его продукции непосредственно в эпифизе в ночные часы, определяется частотой приема и характером пищи. Циркадианный или околосуточный ритм характерен для работы всех органов и систем, в том числе и ЖКТ. Циркадианные колебания секреторных процессов в печени существенно видоизменяются как после эпифзэктомии, так и после применения экзогенного МТ. Это определяется модификацией околосуточной динамики экспрессии как собственно МТ-рецепторов, так и «часовых генов», локализованных на мембранах клеточных элементов печени [18, 19].

Приведенные выше сведения не претендуют на исчерпывающий анализ современных фактов, а лишь свидетельствуют о возможном участи МТ в регуляции работы печени. Однако даже такая информация даёт основание для оценки роли гормона в генезе гепатологической патологии. Приводимые ниже факты можно разделить на экспериментальные (опыты на животных) и клинические (наблюдения за пациентами, у которых в комплекс терапевтических мероприятий были добавлены МТ, либо метатонинсодержащие препараты).

МТ и метаболические нарушения в печени (экспериментальные данные)

Оценка литературного материала свидетельствует о выраженном гепатопротекторном эффекте МТ при разных видах печеночной патологии. К таковым можно отнести различные дефекты жирового и углеводного обмена, МАЖБП, стеатоз, фиброз и ряд других состояний. Однако большинство авторов сходится во мнении, что в основе таких позитивных сдвигов при использовании МТ как в эксперименте, так и в клинических условиях лежит его выраженные антиоксидантные свойства [20, 21].

Сахарный диабет. Противодиабетические свойства МТ при нарушениях углеводного обмена в печени, как уже отмечалось выше, проявляются только при достаточно выраженных его дефектах. У здоровых животных такой эффект отсутствовал, о чем свидетельствует большое количество уже приводимых ранее экспериментальных данных (in vivо и in vitro). Судя по приведенным сведениям, имеют место конкурентные антагонистические взаимоотношения с инсулином. Такая активность обусловлена влиянием МТ на специфические рецепторы (МР1, МР2, MTNR1B), которые локализованы на мембранах гепатоцитов и некоторых клеток поджелудочной железы. Такой протективный эффект формируется, по всей видимости, на двух уровнях: клеточном (выраженная антиоксидантная активность) и системном (модификация ритмических процессов в органе и хронотропное действие) [6, 7, 8, 9, 10].

Изучение взаимодействия МТ и инсулина на крысах с сахарным диабетом выявило обратную зависимость между этими двумя гормонами. Как у крыс с СД2, так и у пациентов наблюдается снижение уровня МТ и незначительное повышение уровня инсулина, тогда как у крыс с сахарным диабетом 1 типа (СД1) наблюдается крайне низкий уровень инсулина или его отсутствие, но статистически значимое повышение уровня МТ. Таким образом, повышение уровня МТ приводит к снижению стимулированной секреции инсулина и наоборот. Уровни МТ в плазме крови, а также активность ключевого фермента синтеза МТ N-ацетилтрансферазы в шишковидной железе, ниже у крыс с СД2 по сравнению с контролем. Напротив, концентрации мРНК МТ и N-ацетилтрансферазы шишковидной железы повышены, а мРНК рецептора инсулина снижена у крыс с СД1, что также указывает на тесную взаимосвязь между инсулином и МТ. В качестве объяснения была выдвинута гипотеза, что катехоламины, которые снижают уровень инсулина и стимулируют синтез МТ, контролируют взаимодействие инсулина и МТ. Такое предположение основано на сведениях о том, что уровень катехоламинов повышается при СД1, но снижается при СД2. В этом контексте еще одно важное направление исследований связано с тем фактом, что МТ защищает β-клетки от функциональной перегрузки и, следовательно, препятствует развитию СД2 [22].

Подтверждением могут служить данные ещё одного исследования, согласно которому у здоровых крыс длительное введение МТ (в дозе 10 мг/кг; 18 дней) не вызывало существенного изменения уровня гликемии при слабых сдвигах в активности антиоксидантных ферментов, то у особей с моделью стрептозотоцинового диабета (60 мг/кг внутривенно; 25 дней).  одновременно с ограничением гипергликемии МТ восстанавливалась активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и транслоказы в ткани печени с одновременным снижением содержания закиси азота в крови [23]. По другим сведениям, хроническое применение МТ (5 мг/кг; 15 дней) при той же модели диабета нормализовало содержание глюкозы и холестерина в плазме крови, улучшило пероральный тест на толерантность к глюкозе и повышало специфическую активность печеночной глюкокиназы, гексокиназы и глюкозо-6-Р дегидрогеназы до уровней, наблюдаемых у нормальных крыс [24].

Нельзя обойти вниманием и ещё одну форму нарушений обмена глюкозы, а именно сахарный диабет 3 типа, первое описание которого появилось в 1975 году. Такое понятие объединяет в себе признаки диабета как 1, так и 2 типа, однако имеет кардинальные отличия. Обнаружены механизмы, общие как для диабета, так и для болезни Альцгеймера. Заболевание сопровождается нарушением обмена глюкозы и эффектов инсулина в головном мозге. С 2011 года его принято рассматривать в качестве отдельного диагноза, однако он до сих пор не вошел в международную классификацию болезней (МКБ-10 и 11), поскольку не имеет типичной клинической картины. Также его проявления типичны при некоторых видах печеночной патологии, генерализованных нарушениях эндокринной системы, как следствие лечения препаратами стероидной структуры и распространено у лиц пожилого возраста. Факторы риска, связанные с болезнью Альцгеймера, включают в себя генетические мутации, старение, резистентность к инсулину и окислительный стресс. На сегодняшний день несколько исследований, продемонстрировавших связь между болезнью Альцгеймера и сахарным диабетом, показали, что общие факторы риска включают резистентность к инсулину, нарушения сна, нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и гомеостаза глюкозы. Многие исследователи обнаружили, что существуют механизмы, общие как для диабета, так и для болезни Альцгеймера. Известно, что МТ, синтезируемый как шишковидной железой, так и внеэпифизарный индол, способствует формированию циркадных ритмов, резистентности к инсулину, защите ГЭБ и механизмам выживания клеток. Предполагается, что МТ может нормализовать течение всех перечисленные процессов [25, 26].

Нарушения обмена липидов. На жировой обмен печень влияет двумя способами – расщепление жиров в просвете кишечника желчью, участвуя в процессе пищеварения, и обеспечивая синтез холестерина. По современным литературным данным, МТ способен оказывать влияние на оба эти процесса. Особый интерес к гормону в последнее время объясняется тем обстоятельством, что он, как выяснилось, способен частично нивелировать симптом жировой болезни печени (алкогольной и неалкогольной). Причина такого интереса вполне понятна. МАЖБП наиболее распространенная хроническая патология печени, которая встречается в развитых странах, и, по некоторым оценкам, встречается приблизительно у 30% населения планеты. Заболевание больше распространено в экономически развитых странах, в том числе и в Российской Федерации, и её иногда называют «болезнь XXI века». Однако, несмотря на многочисленные исследования, патогенез МАЖБП до конца не изучен до настоящего времени. Среди патогенетических факторов заболевания выделяют окислительный стресс и апоптоз гепатоцитов с последующей инициацией воспалительных процессов Прогрессирование заболевания приводит, в итоге, к развитию таких состояний, как стеатогепатит, фиброз и цирроз печени [27, 28, 29].

МАЖБП, стеатоз. Предпосылками для таких экспериментальных исследований послужили данные о том, что эндогенный МТ, синтезируемый шишковидной железой в основном ночью, является мощным хронобиотиком, который регулирует метаболические процессы и обладает антиоксидантным, противовоспалительным и геномным действием. Экстрапинеальный МТ был обнаружен в различных тканях и органах, включая печень, поджелудочную железу и желудочно-кишечный тракт, где он, вероятно, поддерживает клеточный гомеостаз. Мелатонин может оказывает свое действие на МАЖБП на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях, воздействуя на многочисленные сигнальные пути и снижая содержание триглицеридов в сыворотке крови и печени, предотвращал накопление липидов в гепатоцитах, вызванное введением липополисахаридов у мышей [30, 31]. В опытах на хомяках-самцах с дислипидемией, вызванной диетой с высоким содержанием жиров, продемонстрировано, что использование МТ (10 мг/кг; 8 недель) значимо снижался уровень холестерина и триглицеридов в печени, содержание холестерина, триглицеридов и холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) в плазме крови и повышался уровень холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) в плазме крови. Кроме того, у этих животных МТ снижал активность печеночных липогенных ферментов, ацетил-КоА карбоксилазы (ACC) и синтазы жирных кислот (FAS), и повышал относительную экспрессию печеночной карнитинпальмитоилтрансферазы-1α у хомяков с гиперлипидемией, что свидетельствует об ограничении липогенеза в печени [32].

Одной из распространённых моделей для изучения протективной активности МТ при МАЖБП была так называемая «мышиная модель», когда животные (мыши и крысы) получали диету с высоким содержанием жиров. Такой тип питания вызывал все признаки МАЖБП и ожирение, развивалась резистентность к инсулину, происходило накопление липидов в печени, стеатогепатит и фиброз. Использование МТ значительно подавляло активацию сигнального пути киназы 1, регулирующей сигнал апоптоза (ASK1) и фосфорилирование ASK1. Эти результаты демонстрируют способность МТ ограничивать развитие МАЖБП, устраняя активацию ASK1 путем ингибирования деубиквитинации ASK1 [33].

У мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров и дефицитом холина, а также диету с дефицитом метионина/холина (MCD) МТ ограничивал выраженность стеатоза печени, воспаления долек и очагового некроза печени. Секвенирование одноклеточной РНК показало, что МТ избирательно ингибирует провоспалительные CCR3+ моноцитарные макрофаги (MOMF) и усиливает противовоспалительные CD206+ MOMF у мышей с МАЖБП. Использование МТ у человека регулирует выживаемость CCR3+ MoMF и CD206+ MoMF и ограничивает признаки воспаления in vitro. Кроме того, монотерапия антителами, снижающими уровень CCR3, подавляет воспаление печени и улучшает течение МАЖБП у мышей. Таким образом, терапия, направленная на CCR3+ MoMFs, может оптимизировать лечение МАЖБП [34].

Добавление в питьевую воду МТ (8 недель) приводило к ограничению гликемии, судя по снижению экспрессии субъединицы RBP4 ДНК-направленной РНК-полимеразы в печени, трансформации макростеатоза в микростеатоз в перицентральной зоне печени, улучшению морфологии и организации митохондрий в печени мышей ob/ob. Кроме того, частично восстанавливалась экспрессия β-катенина в мембранах гепатоцитов. Введение МТ мышам ob/ob с избыточным весом улучшало морфологические, ультраструктурные и метаболические нарушения печени, возникающие в результате МАЖБП [35].

В аналогичном исследовании определяли индексы окислительного стресса и мембранный потенциал митохондрий (ММП) с помощью патологического анализа тканей печени и количественного ПЦР-анализа в реальном времени. МТ значительно снижал уровень глюкозы в крови, уровень инсулина в сыворотке крови, массу тела, связанную с этим массу печени, уровень липидов в сыворотке крови и печеночных ферментов у мышей db/db. МТ заметно корректировал фенотипы МАЖБП, включая накопление липидов, стеатогепатит, фиброз и уровень окислительного стресса [36, 37, 38]. На модели, сочетающей ожирение и с хронической перемежающейся гипоксией МТ подавлял повреждения печени, усиливая аутофагию [39]. МТ также значительно снижал всасывание углеводов и липидов в кишечнике, синтез холестерина в печени мышей. Эти эффекты приводили и к снижению уровня общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови [40, 41, 42]. Очень важным представляется вопрос о дозах МТ, которые были использованы. Например, пероральное введение МТ в дозах 5 мг/кг, 10 мг/кг и 30 мг/кг продемонстрировало, что лишь средняя из них (10 мг/кг) снижала массу тела, индекс ожирения, окислительное повреждение и воспаление в ткани печени [43].

Аналогичные методики были использованы в опытах на крупных животных (свиньи) со стеатозом, вызванным измененным рационом питания. Были проанализированы параметры окислительного стресса: малоновый диальдегид (MDA), 4-гидроксиалкеналы (4-HDA) и карбонилы, степень жировой инфильтрации (оценивались патологоанатомом при непосредственном наблюдении и с помощью компьютерной программы обработки изображений), а также серологические показатели липидного обмена и повреждение печени при использовании МТ в дозе 10 мг/кг/день. Было обнаружено несколько признаков улучшения состояния печени (уровень липидного обмена и показатели окислительного стресса) при гистологическом анализе образца печени животных с помощью программы обработки изображений. Было подтверждено, что MDA значительно снижается в группе животных, получавших МТ. Одновременно снижались уровни общего холестерина и холестерина ЛПНП и повышался уровень холестерина ЛПВП, что свидетельствует об улучшении функции печени при стеатозе [44].

Стеатогепатит (НАСГ). Более тяжелое состояние – неалкогольный стеатогепатит (НАСГ) моделировали у мышей, получавших диету с дефицитом метионина и холина. У таких животных введение МТ подавляло накопление липидов и перекисное окисление, улучшало чувствительность к инсулину и ослабляло воспаление и фиброгенез в печени. В частности, МТ снижал экспрессию провоспалительных цитокинов и активацию воспалительного сигнала и ослаблял поляризацию макрофагов в печени мышей с НАСГ. Снижение провоспалительного ответа на МТ также наблюдалось в клетках, стимулированных липополисахаридом. Кроме того, МТ усиливал β-окисление жирных кислот в печени, что приводило к снижению накопления липидов, и восстанавливал первичные гепатоциты, насыщенные олеатом. Наконец, МТ ослаблял активацию звездчатых клеток печени (HSC) и фиброгенез в печени мышей [45]. В другом аналогичном исследовании НАСГ моделировали такой диетой в течение 4-х недель. В последние 2 недели животным вводился МТ (20 мг/кг). Определяли уровни аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ), печеночная ткань подвергалась гистологическому анализу, иммуногистохимическими методами оценивали уровни липопероксидации, супероксиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ) и глутатионпероксидазы (GPx), а также ядерного фактора-эритроида 2 (Nrf2), некроза опухоли экспрессия фактора альфа (TNF-α), индуцируемой синтазы оксида азота (iNOS) и трансформирующего фактора роста бета (TGF-β). МТ снижал АСТ и АЛТ, воспалительные процессы в печени, ее вздутие и фиброз у мышей с НАСГ, ограничивал уровень TNF-α, iNOS и TGF-β, а также окислительный стресс, что проявлялось в уменьшении уровня липопероксидации и усилении экспрессии Nrf2. Активность SOD и GPx была повышена, в то время как хлорамфниколацетилтрансферазы снижалась при лечении МТ. Хотя частота образования микроядер у мышей с NASH не увеличивалась, при обработке MT в крови и тканях печени с помощью анализа Comet наблюдалось его защитное действие на ДНК. Был сделан вывод, что МТ замедляет прогрессирование НАСГ, снижая окислительный стресс в печени и воспалительные процессы, ингибируя повреждение ДНК за счет противовоспалительного и антиоксидантного действия [46]. МТ (10 и 20 мг/кг) модулировал воспалительные реакции при НАСГ, ингибируя активацию инфламмасомы NLRP3, которая участвует в патогенезе различных воспалительных заболеваний. Активация инфламмасомы NLRP3 усугубляет окислительный стресс и дисфункцию тканей, а NLRP3 и его нижестоящих компонентов значительно снижает выраженность воспалительной реакции. Для оценки физических и молекулярных изменений при лечении МТ были проведены гистологические, биохимические анализы, ИФА, FACS-анализ, вестерн-блоттинг и уровень интерферона (ИФН). Применение МТ снижало выраженность НАСГ, спровоцированного диетой с высоким содержанием жиров. МТ последовательно восстанавливал морфологическую структуру печени и другие патофизиологические особенности. Более того, применение MT подавляло индуцированную диетой активацию инфламмасомы и передачу сигналов TLR4/NF-κB. МТ значительно подавлял экспрессию пуриновых рецепторов (P2X7R) и приток кальция вместе с инфламмасомой как in vitro, так и in vivo. Исследование докинга выявило высокую аффинность связывания MT с P2X7R. Более того, результаты также показали, что уровень Nrf2 был повышен, что может нормализовать экспрессию антиоксидантных белков, обеспечивающих защиту от окислительного повреждения, вызванного воспалением [47].

Фиброз печени (ФП). Это заболевание, которое может развиваться как исход разного рода печеночной патологии (МАЖБП, стеатогепатит, токсические поражения и др.), при котором имеет место аномальная гипертрофия соединительной ткани в паренхиме с последующим рубцеванием. Защитный механизм, который лежит в основе ФП, связан с регенерацией пораженного органа, попытках изолировать пораженный участок от общего кровотока и здоровых тканей, а проявления могут повторять в гипертрофированной форме симптомы основного заболевания. ФП, при отсутствии адекватного лечения может трансформироваться в цирроз печени с уже необратимыми последствиями. Как выяснилось, МТ может оказаться ценным средством для замедления развития фиброза печени и его возможного прогрессирования до цирроза печени и гепатокарциномы [48, 49]. Подтверждением такого заявления могут служить результаты ряда экспериментальных исследований, и пока немногочисленных клинических наблюдений.

Активация звездчатых клеток печени может быть ключевой характеристикой развития ФП. Так, на культуре звездчатых клеток печени человека LX-2 и мышей in vivo МТ подавлял экспрессию трансформирующего фактора роста (TGF)-β1-индуцированных маркеров фиброза и продукцию активных форм кислорода в клетках LX-2. МТ также повышал экспрессию ядерного транслокатора-подобного 1 (BMAL1) арилуглеводородного рецептора, отвечающего за циркадные часы.  Предположительно, эффект реализовывался через МР2, поскольку селективные антагонисты такого типа рецепторов устраняли оптимизирующие свойства индола [50]. В другом исследовании МТ (2.5, 5.0, and 10.0 мг/кг) демонстрировал ограничение аутофагии клеточной линии звездчатых клеток печени (HSC)-T6, экспрессии альфа-гладкомышечного актина (α-SMA) и LC3-ассоциированный фагоцитоз при ФП, вызванном четыреххлористым углеродом у крыс [51]. Для повышения эффективности МТ его подвергали специальной обработке для получения наночастиц вещества путем добавления молочно-ко-гликолевой кислоты (PLGA). Мембраны тромбоцитов (PM) и активированные мембраны звездчатых клеток печени (HSCM) с высокой экспрессией рецептора тромбоцитарного фактора роста (PDGFR) экстрагировали для получения наносомальных форм МТ (PM@PLGA@мелатонина и HSCM@PLGA@мелатонина), которые впоследствии использовали для лечения мышей с ФП. Результаты продемонстрировали значительное усиление терапевтических эффектов двух наночастиц на ФП [52].

Отдельно следует сказать о способность МТ ограничивать проявления ФП, развивающегося в результате воздействия различных загрязнителях окружающей среды (Кадмий (Cd), Никель (Ni), мелкодисперсные твердые частицы и ряд других токсикантов). МТ в исследованиях на лабораторных животных продемонстрировал способность эффективно подавляет ФП, вызванный такого рода токсическими веществами, за счет активации Nrf2 и ингибирования митофагии и воспаления и ограничивая продукцию активных форм кислорода (АФК) [53, 54, 55, 56].

В последние годы начинает набирать популярность метод лечения острых и хронических заболеваний печени мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), культивированных из жировой ткани, костного мозга, пульпы зуба и других тканей. С целью повышения терапевтического потенциала МСК их сочетали с МТ для ограничения признаков ФП, вызванного CCl4 — четырёххлористым углеродом (тетрахлорметан) у крыс и мышей. Результаты, полученные морфологическими, гистопатологическими и иммуногистохимическими методами, продемонстрировали, что комбинирование МСК и МТ оказывает гораздо более выраженный терапевтический эффект на индуцированный ФП, по сравнению с изолированным использованием МСК и МТ. После комбинации препаратов наблюдалось значительное улучшение функции гепатоцитов за счет снижения сывороточных уровней АЛТ, АСТ, щелочной фосфатазы и общего билирубина. Кроме того, изменения в гепатоцеллюлярной архитектуре, включая гепатоциты, синусоиды печени, центральные вены, воротные вены, желчные протоки и печеночные артерии, показали уменьшение повреждения гепатоцитов и холестаза при уменьшении воспаления, апоптоза и некроза печеночных клеток. Эти результаты были дополнены анализом экспрессии провоспалительных цитокинов TNFα и IL-1β, антифиброгенного фактора NF-κβ, апоптотического фактора каспазы-3, а также антигена Ki-67 и ядерного антигена пролиферирующих клеток (PCNA) [57, 58, 59].

Ферроптоз. Ещё одним состоянием, при котором МТ демонстрирует свои протективные свойства, является ферроптоз. Это понятие было введено сравнительно недавно, в 2012 году, для характеристики одного из сценариев гибели гепатоцитов. В его основе – избыточное накопление клеткой молекулярного железа с последующей активацией образования АФК, способного повреждать внутриклеточные липиды и белки. В итоге запускается программа гибели клетки из-за невозможности усвоения железа и кислорода. На уже описанной выше модели (диета с избытком жиров у мышей), животным вводили МТ. Гепатоциты in vitro обрабатывали свободными жирными кислотами (FFA) для индуцирования состояния ферроптоза. МТ восстанавливал ферроптозное состояние паренхимы печени за счет повышения уровня глутатиона, снижения уровня активных форм кислорода (АФК) и малонового диальдегида (MDA), повышения уровня Nrf2, что свидетельствовало о защите клеток от окислительного стресса [60]. Исследователи считают, что реализация эффекта МТ осуществляется через МР2 [61].

Такого рода сведения позволяют считать МТ в качестве потенциального эффективного и малотоксичного средства в лечении метаболического синдрома [62, 63, 64, 65]. При этом доказана и его профилактическая ценность при МАЖБП и ожирении, например, у женщин в менопаузе, которые склонны к ожирению. Показано, что в опытах у самок крыс с удаленными яичниками развивается стеатоз и активируются процессы окислительного стресса. Данные сдвиги отсутствовали в тех случаях, когда животные длительно (около 3-х недель) получали МТ (10 мг/кг/день) с пищей [66].

Достаточно обширные экспериментальные данные о влиянии МТ на метаболические процессы в печени в норме и патологии, приведенные выше, не включают в себя сведения о влиянии МТ на ряд других заболеваний и состояний. Эти вопросы, учитывая современный объем приводимых литературных сведений, должны, очевидно, явиться предметами отдельного анализа и обсуждения. К таковым можно отнести эффекты МТ при нарушениях продукции и экскреции желчи [67, 68, 69], ишеми/реперфузии при трансплантации печени [70, 71, 72, 73, 74], токсических [75, 76], канцерогенных [77, 78] и ряда других поражений.

Таким образом, экспериментально доказанное наличие у МТ выраженного оптимизирующего влияния на патологически изменённые метаболические процессы в печени, дают право ставить вопрос об использовании его в клинике.

 

МТ и метаболические нарушения в печени (данные клинических исследований)

Такого рода сведения ожидаемо немногочисленны, однако и их анализ свидетельствует о выраженном улучшении МТ состояния пациентов с МАЖБП, стеатозом и фиброзом печени. В качестве предпосылки можно рассматривать исследование у 97 пациентов с МАЖББ (фиброз + стеатоз) с подтвержденным диагнозом при помощи ультразвукового исследования и эластометрии. Оценивали взаимосвязь между сывороточными уровнями мелатонина и концентрациями фактора некроза опухоли (TNF)-a, интерлейкинами (IL-6, IL-1B, IL-18 и IL-33) в сыворотке крови у пациентов с различной степенью МАЖБП. Уровни МТ и интерлейкинов в сыворотке крови повышались в зависимости от прогрессирования МАЖБП, что подтверждалось на модели множественной линейной регрессии и при однофакторном анализе. МТ был достоверно связан с уровнем интерлейкинов после корректировки на другие переменные, и значения достоверно коррелировали с развитием стеатоза и ФП, что свидетельствует о тесной связи индола с этими цитокинами и участвует в прогрессировании МАЖБП. Сходные картина отмечалась и у пациентов с обструктивным холестазом и первичным билиарным холангитом. Такие сведения дают основания предположить, что терапевтический подход, влияющий на эту связь, может оказаться продуктивным [79, 80, 81, 82].

Сведения о применении МТ для лечения пациентов с МАЖБП обобщены в ряде обзорных публикаций. Авторы сходятся во мнении, что МТ способен замедлять прогрессирование МАЖБП и улучшать показатели функции печени. Это проявляется в достоверном снижении уровня триглицеридов и холестерина, АСТ, АЛТ, щелочной фосфатазы гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ) [83, 84, 85].

Весьма актуальным представляется вопрос о длительности использования МТ и его дозировка. 42 пациента с гистологически подтвержденной МАЖБП (30 получали МТ в дозе 2х5 мг ежедневно, 12 пациентов контрольной группы с плацебо) проходили12-недельное лечение с последующим 12-недельным периодом наблюдения. У пациентов проводили биохимические исследования каждые шесть недель в течение всего периода лечения МТ и повторно через 12 недель наблюдения. Значительно снижался медианный уровень АЛТ между исходным уровнем и 18-й и 24-й неделями наблюдения в обеих группах. Уровни АСТ, АЛТ, ГГТ достоверно снижались только в группе с МТ [86, 87]. В сходном плацебо-контролируемом исследовании с участием 24 пациентов с МАЖБП принимали МТ 6 мг за 1 час до сна. Было отмечено значимое снижение массы тела (р = 0,043), окружности талии (р = 0,027), окружности живота (р = 0,043), систолического (р = 0,039) и диастолического (р = 0,015) артериального давления, уровня лептина в сыворотке крови (р = 0,032), hs-CRP (р = 0,024), АЛТ (р = 0,011), АСТ (р = 0,034), а также степени ожирения печени (р = 0,020) [88]. Следовательно, только достаточно длительный (не менее 12 недель) прием МТ в диапазоне доз от 6 до 10 мг/сутки оказывает надежное терапевтическое действие. Эффект индола по влиянию на состояние печени сопоставим с классическими гепатопротекторами и даже способен усиливать последствия использования последних. Так МТ (2 х 5 мг/сут; 14 месяцев) при совместном приеме с Эссенциале форте (1 таблетка х 3 раза в сутки) у 74 пациентов с МАЖБП значимо, по сравнению с изолированным применением гепатопротектора, ограничивал уровни ГГТ, уровней триглицеридов и холестерина ЛПНП IL-1, IL-6 и TNF-α по результатам биопсии печени [89].

Важной представляется и хронотропная активность МТ, который способен влиять на регуляцию циркадианного ритма. Установлено, что патогенез МАЖБП и других метаболических нарушений тесно связан с периодическими колебаниями гормонального гомеостаза. К этому можно добавить и достаточно часто наблюдаемые при метаболическом синдроме нарушения сна. Возникает «порочный круг, при котором ухудшение качества сна может еще больше способствовать прогрессированию заболевания печени.  МТ, нормализуя цикл сон-бодрствование именно за счет своих хронотропных свойств, способен ограничивать развитие патологии [90, 91, 92].

Нельзя обойти вниманием и способность МТ ограничивать выраженность эмоциональных нарушений, всегда аккомпанирующих соматической патологии. У препарата уже достаточно давно выявлена и подробно изучена психотропная активность. Он обладает анксиолитическим, антидепрессивным, снотворным, адаптогенным и рядом других эффектов. Не вдаваясь в детали, можно apriori констатировать ценность препарата и с позиций его способности купировать целый ряд психосоматических нарушений, сопутствующих метаболическому синдрому. Тем более, что в некоторых наших ранее проведенных исследованиях были предложены методы количественной оценки выраженности нарушений в эмоциональной сфере и психотропного эффекта [4, 5, 93, 94, 95, 96].

 

Заключение

МТ - индольное вещество, секретируемое в эпифизе и во многих периферических тканях, в том числе и в органах желудочно-кишечного тракта, обладает большим набором клинически значимых фармакологических свойств. Его участие в регуляции печеночных функций осуществляется как за счет влияния на специфические мелатониновые рецепторы разных типов, локализованных в печени, так и за счет метаболических эффектов. Он демонстрирует отчетливые гепатопротективные свойства, обеспечивая защиту органа от окислительного повреждения и других молекулярных механизмов. Получены экспериментальные доказательства рациональности использования МТ при метаболических нарушениях в печени (МАЖБП, стеатоз, стеатогепатит, фиброз и ряда других состояний), холангиопатий, токсических повреждений, устранения последствий ишемии-реперфузии и ещё целого ряда расстройств. Находки экспериментаторов в настоящее время активно внедряются в клиническую практику для лечения, в том числе, и метаболических заболеваний печени, тем более что препарат, имея естественное происхождение, практически не обладает побочными эффектами. В настоящее время имеются все предпосылки для широкого использования мелатонинсодержащих препаратов в рутинной практике врача-гастроэнтеролога как надежного и безопасного в применении средства терапии. Однако, необходимо отметить, что препарат не входит в клинические рекомендации МЗ по НАЖБП и требуется дополнительные хорошо спланированные исследования для широкого внедрения данной стратегии лечения в клиническую практику.

Об авторах

Карэн Борисович Ованесов

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ovanesov2007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7325-8027
SPIN-код: 1598-9971
Scopus Author ID: 7004494851
ResearcherId: HIR-4141-2022

Доктор медицинских наук, профессор кафедры внутренних болезней, нефрологии, общей и клинической фармакологии с курсом фармации 

Россия, 191015, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Наталья Валерьевна Бакулина

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова

Email: Natalya.Bakulina@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4075-4096
SPIN-код: 9503-8950
Scopus Author ID: 57200249161

Доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой внутренних болезней, нефрологии, общей и клинической фармакологии с курсом фармации 

Россия, 191015, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Список литературы