Чинг Чанг Ванг

В общенаучном смысле термин "паразит" распространяется на всех известных возбудителей инфекционных заболеваний: бактерии, грибы, простейшие и гельминты. В данной и двух последующих главах этот термин используется для обозначения простейших и гельминтов. Подсчитано, что в мире паразитарными заболеваниями страдает три миллиарда человек и гораздо большее количество домашних и диких животных. Несмотря на повсеместную распространенность этих заболеваний, их лечению не уделяется достаточного внимания.

Теоретически лечение паразитарных инфекций должно быть относительно простым, поскольку почти во всех случаях известны этиологические факторы. Кроме того, недавние достижения в области разработки методов клеточных культур сделали возможным культивирование in vitro многих распространенных паразитов. Эти методы не только опровергли традиционные представления о том, что выживание паразитов однозначно зависит от жизнедеятельности организма хозяина, но также позволили изучить возбудителей паразитарных инфекций с использованием подходов, которые применяются при исследованиях бактерий, включая биохимические, молекулярно-биологические и иммунофармакологические. Однако прежде чем станут доступными эффективные химиотерапевтические средства для лечения большинства паразитарных заболеваний, необходимо решить еще многие проблемы.

Цели химиотерапевтического воздействия

Рациональный подход к противопаразитарной химиотерапии требует сравнительных биохимических и физиологических исследований хозяина и паразита для выявления различий в процессах, существенных для этих организмов, что позволит избирательно угнетать жизнедеятельность паразита, но не хозяина. Можно было бы ожидать, что в организме паразита в связи с приспособлением к паразитическому образу жизни отсутствуют многие метаболические процессы, присущие организму хозяина. Действительно, это предположение оказывается верным для многих возбудителей паразитарных заболеваний. Для выживания паразита обычно необходимо наличие сверхупрощенных метаболических путей, что и является его “уязвимым местом”. Однако это не единственная точка приложения лекарственного воздействия. Хотя паразит живет в метаболически комфортных условиях и может стать “ленивым”, его окружение не вполне дружественно, что вынуждает его иметь механизмы защиты для выживания, например защиту против иммунологического нападения, протеолитического переваривания хозяином и т. п. В некоторых случаях необходимые паразиту питательные вещества не поступают от хозяина, хотя последний получает их с пищей. В такой ситуации у паразита вырабатывается необходимая для выживания способность синтезировать эти продукты. Наконец, большая эволюционная дистанция между хозяином и паразитом часто определяет существенные индивидуальные различия их ферментов и метаболических путей, что делает возможным достаточно избирательное угнетающее воздействие на паразита. Итак, имеются три основные мишени для химиотерапии паразитарных заболеваний: 1) уникальные ферменты, найденные только у паразита; 2) ферменты, имеющиеся как у хозяина, так и у паразита, но являющиеся жизненно необходимыми только для паразита; 3) общие

Мишень

Паразиты

Ингибиторы

Уникальные паразитарные ферменты

Ферменты синтеза дигидроптероата Пируват:ферродоксиноксидоредуктаза Нуклеозидфосфотрансфераза Трипанотионредуктаза

Класс Споровики Анаэробные простейшие Жгутиковые простейшие Кинетопластиды

Сульфоны и сульфаниламиды Нитроимидазолы

Аллопуринола рибозид и формицин В Меларсопрол В и нифуртимокс

Жизненно необходимые для паразитов

Пуринфосфорибозилтрансфераза Орнитиндекарбоксилаза Гликолитические ферменты

ферменты

Простейшие

Простейшие

Кинетопластиды

Аллопуринол а-Дифторметилорнитин Глицерин + салицилгидроксамовая кислота и сурамин

Общие биохимические механизмы, различающиеся фармакологической чувствительностью

Транспортер тиамина

Кокцидии

Ампролиум

Митохондриальный транспортер электронов

Кокцидии

4-Гидроксихинолины

Микротрубочки

Гельминты

Бензимидазолы

Нервная синаптическая передача

Гельминты и эктопаразиты

Левамизол, пиперазин, милбемици-ны, авермектины

для хозяина и паразита биохимические процессы, которые, однако, различаются по чувствительности к фармакологическим препаратам. Примеры специфических мишеней и действующих на них препаратов представлены в табл. 53-1. В данной главе обсуждаются механизмы противопаразитарного действия указанных средств, а также приводится основополагающая информация по препаратам, описанным в главах 54 и 55.

Ферменты, имеющиеся только у паразитов

На первый взгляд, эти ферменты должны быть самыми подходящими мишенями для действия химиотерапевтических средств. Как в случае ферментов, участвующих в синтезе клеточной стенки бактерий (глава 42), их угнетение не должно оказывать никакого влияния на организм хозяина. К сожалению, у паразитических простейших обнаружено лишь несколько таких ферментов. Кроме того, возможность направленного химиотерапевтического воздействия иногда ограничивается развитием лекарственной устойчивости возбудителя. Рассмотрим подробнее примеры наиболее важных ферментов-мишеней.

Ферменты синтеза дигидроптероата

Такие внутриклеточные спорозоитобразующие паразиты, как Plasmodium, Toxoplasma и Eimeria, длительное время считались чувствительными к сульфаниламидам и сульфонам. В связи с этим предполагали, что их спорозоиты для выживания должны синтезировать свой собственный фолат. В бесклеточных экстрактах возбудителя малярии грызунов Plasmodium chabaudi была воспроизведена реакция связывания 2-амино-4-гидрокси-6-гид-роксиметилдигидроптеридина дифосфата ир-шк-нобензоата с образованием 7,8-дигидроптероата. Идентифицированы, изолированы и очищены также 2-амино-4-гидрокси-6-гидроксиметилдигидро-птеридинпирофосфокиназа и 7,8-дигидроптероат-синтетаза. В качестве конкурентных ингибиторов р-аминобензоата в этой реакции выступают суль-фатиазол, сульфагуанидин и сульфаниламид. Выявить наличие дигидрофолатсинтетазной активности у возбудителя малярии не удалось, что позволило сделать предположение о замещении у него роли дигидрофолата 7,8-дигидроптероатом. Подобным образом было установлено отсутствие системы распознавания фолата как субстрата для дигидрофолатредуктазы у паразита цыплят, Eimeria tenella.

Однако невозможность утилизации экзогенного фолата не может полностью объяснить обязательный характер синтеза 7,8-дигидроптероата у Plasmodium, Toxoplasma и Eimeria. Известно, что большинство молекул фолата в цитоплазме клеток млекопитающих связано с полиглутаматами и с трудом проходит через клеточные мембраны. Этот дополнительный фактор может затруднять получение паразитом 7,8-дигидроптероата или дигидрофолата и делает все ферменты, участвующие в их синтезе, потенциальными мишенями противоспорозо-итной химиотерапии.

Сульфоны и сульфаниламиды обладают синергизмом по отношению к ингибиторам дигидрофолатредуктазы, их комбинации оказываются эффективными для лечения малярии, токсоплазмоза и кокцидиоза. Несмотря на встречающиеся случаи лекарственной устойчивости, особенно среди кок-цидий, эти комбинации с успехом применяют при малярии и токсоплазмозе. Фансидар, представляющий собой комбинацию сульфадоксина и пири-метамина, успешно используют для лечения малярии, вызванной некоторыми разновидностями хло-рохинрезистентных штаммов Plasmodium falciparum (глава 54).

Фармакологические свойства паразитарных 7,8-дигидроптероатсинтетаз могут отличаться от свойств бактериальных ферментов. Так, метахло-ридин и 2-этокси-/?-аминобензоат неэффективны в отношении чувствительных к сульфаниламидам бактерий, но первый препарат обладает противомалярийной активностью, а второй эффективен при инфекции цыплят, вызываемой Eimeria acervulina. В обоих случаях действие обратимо с помощью р-аминобензоата.

Пируват:ферредоксиноксидоредуктаза

Некоторые анаэробные паразитические простейшие не имеют митохондрий и митохондриального синтеза АТФ. Вместо этого они обладают ферре-доксин- или флаводоксинподобными белками транспорта электронов с низким редокс-потенциа-лом, участвующими в превращении пирувата в аце-тил-КоА. У трихомонад и паразитических инфузорий рубца жвачных животных этот процесс протекает в окруженной мембраной органелле, называемой гидрогеносомой. Там под действием пиру-ватгферредоксиноксидоредуктазы и гидрогеназы в анаэробных условиях образуется Н2, который яв ляется главным переносчиком электронов. Хотя Entamoeba spp. и Giardia lamblia не имеют гидроге-носом, из Entamoeba histolytica был выделен ферре-доксин, ay G. lamblia методом электронного парамагнитного резонанса обнаружены железосеросодержащие и флавиновые центры.

У млекопитающих пируват:ферредоксиноксидо-редуктаза не найдена. В отличие от характерного для них пируватдегидрогеназного комплекса, пиру-ват:ферредоксиноксидоредуктаза из-за низкого окислительно-восстановительного потенциала

(приблизительно -400 мВ) не способна восстанавливать пиридиновые нуклеотиды. Однако его достаточно для перемещения электронов от пирувата к нитрогруппам метронидазола и других производных 5-нитроимидазола, что приводит к образованию цитотоксических восстановленных соединений, связывающихся с ДНК и белками. Это явление, очевидно, объясняет высокую чувствительность анаэробных видов простейших к препаратам типа метронидазола. Несмотря на появившиеся недавно сообщения о лекарственной устойчивости у Trichomonas vaginalis и на вероятность канцерогенного действия метронидазола (глава 54), он остается препаратом выбора для лечения анаэробных протозойных паразитарных инфекций.

Нуклеозидфосфотрансферазы

Все протозойные паразиты, изученные к настоящему времени, не способны синтезировать пуриновые нуклеотиды de novo. Для выживания и роста в их метаболизме используются различные обходные пути пуринового обмена. У видов Leishmama был идентифицирован уникальный фермент - фос-фотрансфераза пуриновых нуклеозидов (пурин-нуклеозидфосфотрансфераза), который может переносить фосфатную группу от различных монофосфатных эфйров, включая /7-нитрофенилфосфат, в положение 5' пуриновых нуклеозидов. Этот фермент фосфорилирует и такие аналоги пуриновых нуклеозидов, как аллопуринола рибозид, форми-цин В, 9-деазаинозин и тиопуринола рибозид, превращая их в соответствующие нуклеотиды. Нуклеотиды в дальнейшем преобразуются в трифос-фаты и в конечном итоге включаются в нуклеиновую кислоту Leishmama (рис. 53-1) или ингибируют другие ферменты, участвующие в метаболизме пуринов. В соответствии с этим аллопуринола ри-бозид, формицин В, 9-деазаинозин и тиопуринола рибозид действуют как мощные противолейшма-ннозные агенты как in vitro, так и in vivo. Особенно интересен аллопуринола рибозид, поскольку он практически не оказывает токсического действия на хозяев паразитарной инфекции - млекопитающих. В настоящее время это вещество проходит клинические испытания как средство для лечения лейшманиоза (Saenz, 1989).

У трихомонад обнаружен недостаток синтеза de novo и пуринов, и пиримидинов, поэтому необходимы источники пополнения и тех, и других соединений. Для Trichomonas foetus (паразит коров), Т. vaginalis и G. lamblia характерна также недостаточность дигидрофолатредуктазной и тимидилат-синтетазной активности, что позволяет им нормально расти в присутствии 0.5 ммоль/л метотрексата, являющегося наиболее мощным антифолатным препаратом. Такой метаболический дефицит компенсируется появлением пути получения тимидин-б'-монофосфата (ТМФ), обособленного от синтеза остальных пиримидиновых рибонуклеотидов. ТМФ образуется из экзогенного тимидина при участии тимидинфосфотрансферазы (рис. 53-2).

Активность этого фермента не изменяется ингибиторами тимидинкиназы типа ацикловира, но снижается под действием гуанозина или 5-фторде-зоксиуридина. Оба эти вещества угнетают рост паразитов in vitro. Таким образом, тимидинфосфо-трансфераза может служить объектом химиотерапевтического воздействия при анаэробных прото-зойных инфекциях. Возможно, определенную перспективу имеет использование не только ингибиторов тимидинфосфотрансферазы, но и ложных субстратов; в обоих случаях должно происходить угнетение синтеза ДНК паразитов.

Трипанотионредуктаза

Необычным свойством некоторых простейших (кинетопластид) является то обстоятельство, что значительная часть их внутриклеточного сперми-дина и глутатиона представлена в виде уникального конъюгата Ы‘-Ы8-(глутатионил)спермидина, который называется трипанотионом. Кинетопласти-ды не имеют ни глутатионредуктазы, ни глутатион-пероксидазы для поддержания внутриклеточных тиолов в восстановленном состоянии и удаления перекиси водорода, поэтому трипанотион играет главную роль в защите этих паразитов от окислительного повреждения, а трипанотионредуктаза является одним из необходимых ферментов для их выживания. Мощным ингибитором трипанотион-редукгазы является нифуртимокс (производное нитрофурана), эффективный при болезни Шагаса, вызываемой Trypanosoma cruzi. В настоящее время изучаются и другие ингибиторы (Jockers-Scherubl, 1989). Соединения трехвалентного мышьяка, оказывающие противотрипаносомное действие, захватываются возбудителем африканского трипаносомоза Trypanosoma brucei и секвестируют трипано-тион, что также эффективно блокирует активность трипанотионредуктазы.

Ферменты,
жизненно необходимые только для паразитов

Поскольку для паразитов характерно отсутствие многих метаболических процессов, у них имеются ферменты, необходимые только для их выживания и не являющиеся таковыми для хозяина. Наличие альтернативных метаболических процессов в организме хозяина (множественность путей) открывает возможности для противопаразитарной химиотерапии.

Пуринфосфорибозилтрансферазы

Отсутствие у протозойных паразитов и у трематоды Schistosoma mansoni синтеза пуриновых нуклеотидов de novo делает незаменимой гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазу для их жизнедеятельности. У четырех разновидностей Leishmania, Plasmodium berghei, E. tenella, T. foetus, S. mansoni, Crithidia fasciculata и, возможно, у других организмов для синтеза пуриновых нуклеотидов необходим гипоксантин. Паразитарная гуанин(гипоксантин)-фосфорибозилтрансфераза обладает необычной субстратной специфичностью (рис. 53-1). Leishmania donovani и Trypanosoma cruzi MOiyT использовать в качестве субстрата аллопуринол (глава 35) для образования аллопуринола рибозида, который после аминирования и превращения в трифосфат включается в состав РНК. Такая аномальная РНК неспособна поддерживать нормальный рост паразита (рис. 53-1). Так как аллопуринол не является подходящим субстратом для гуанин(гипоксантин)-фосфорибозилтрансферазы млекопитающих, in vivo он оказывает избирательное противолейшманиоз-


Метаболизм пиримидинов у Trichomonas vaginalis (А) и у человека (Б)

Рис. 53-2. Метаболизм пиримидинов у Trichomonas vaginalis (А) и у человека (Б). Обратите внимание на то, что у человека имеются множественные источники тимидинмонофосфата (ТМФ) - важного предшественника в синтезе ДНК. Паразит же имеет только один источник. (УТФ, УДФ, УМФ, ЦТФ и т. п. - соответственно уридинтрифосфат, уридиндифосфат, уридинмонофосфат, цитидин трифосфат и т. п.; PRPP - фосфорибозилпирофосфат; Pi - неорганический фосфат.)

ное и противотрипаносомное действие. Еще один специфичный для L. donovani фермент, а именно ксантинфосфорибозилтрансфераза, отсутствующий у млекопитающих, также может быть мишенью для противолейшманиозной химиотерапии.

G. lamblia имеет чрезвычайно простую систему обеспечения пуринами. Этот паразит обладает только двумя основными ферментами - аденин- и гуанинфосфорибозилтрансферазами, которые превращают экзогенные аденин и гуанин в соответствующие нуклеотиды. У него нет никаких обходных путей для использования гипоксантина, ксантина или пуриновых нуклеозидов, а также возможностей взаимной конверсии между адениловыми и гуа-ниловыми нуклеотидами. Поэтому для выживания и развития G. lamblia весьма существенны функции двух фосфорибозилтрансфераз (рис. 53-3). Гуанин-фосфорибозилтрансфераза настолько специфична, что не может использовать гипоксантин, ксантин или аденин в качестве субстрата. Высокая субстратная специфичность отличает фермент Giardia от фермента млекопитающих, катализирующего также превращение гипоксантина в ИМФ, и бактериального фермента, который может использовать как субстрат ксантин. Это позволяет создать высокоспецифичный ингибитор фермента G. lamblia.

Орнитиндекарбоксилаза

Полиамины, имеющиеся почти во всех живых организмах, необходимы для клеточной пролиферации и дифференциации. Орнитиндекарбокси-лаза - фермент, катализирующий образование полиамина путресцина во многих эукариотических клетках - характеризуется быстрой индукцией и очень коротким временем полусуществования. У многих видов трипаносом основной пул плиами-нов формируют путресцин и спермидин, которые быстро синтезируются из орнитина. При инфицировании животных возбудителем африканского трипаносомоза хороший терапевтический эффект давал а-дифторметилорнитин (ДФМО), обладающий противоопухолевой активностью и являющийся, вероятно, ингибитором орнитиндекарбоксила-зы. Это соединение в настоящее время стало доступным для клинического применения; выявлено его положительное лечебное действие при инфекции, вызванной Trypanosoma brucei gambiense.

ДФМО опустошает внутриклеточные запасы полиаминов у Т brucei, а его действие устраняется путресцином, что объясняется характером влияния препарата на орнитиндекарбоксилазу паразита. Так как в крови млекопитающих полиамины содержатся в небольшом количестве (благодаря высокой активности полиаминоксидазы), действие ДФМО на циркулирующие там трипаносомы необратимо. Таким образом, избирательность токсического эффекта Д Ф МО в отношении возбудителя африканского трипаносомоза определяется прежде всего тем, что он паразитирует в крови млекопитающих. Физиологическим следствием этого действия является изменение формы паразитарной клетки: длинная и тонкая Т. brucei превращается в короткую и толстую, потерявшую способость к делению. Эта неделящаяся форма, очевидно, не может изменять конфигурацию своей гликопротеидной клеточной оболочки и в конечном счете элиминируется иммунной системой хозяина. Несмотря на более высокий аффинитет препарата к орнитиндекарбоксилазе млекопитающих, он менее токсичен для хозяина, что обусловлено более быстрым кругооборотом и восполнением у млекопитающих необратимо ингибированного фермента.

Гликолитические ферменты

У циркулирующей в крови Тгурапоюта Ьгие brucei единственная митохондрия редуцирована до так называемого “периферического канала”, не имеющего ни цитохрома, ни функциональных ферментов цикла Кребса. Единственным источником АТФ для нее является гликолиз. В аэробных условиях одна молекула глюкозы может образовывать только две молекулы АТФ, выделяя в качестве конечного продукта две молекулы пирува-та в кровоток хозяина. Этот низкий энергетический выход обусловливает чрезвычайную активность гликолиза у Т Ь. Ьгие для обеспечения деления трипаносомы с частотой один раз каждые 7 часов. Высокая скорость гликоза, которая в 50 раз превышает скорость этого процесса у млекопитающих, определяется не только возможностью избыточной поставки глюкозы из крови хозяина, но и концентрированием большинства гликолитических ферментов паразита в окруженных мембраной микротельцах (органеллах), гликосомах (рис. 53-4). Так как у паразита нет лактатдегидрогеназы, регенерация НАД из НАДН в гликосоме при гликолизе зависит от работы челночного механизма дигидроксиацетонфосфат:глицерол-3-

фосфат + глицерол-3-фосфатоксидаза. В анаэроб-

Метаболизм пуринов у Giardia lamblia (А) и у человека (Б)

Рис. 53-3. Метаболизм пуринов у Giardia lamblia (А) и у человека (Б). G. lamblia не имеет ферментов для синтеза de novo необходимых пуриновых нуклеотидов и для их взаимного превращения. (АМФ, ГМФ, ИМФ и т. п. - аденозинмонофосфат, гуанозинмонофосфат, инозинмонофосфат и т. п.; ФРП-фосфат - фосфорибозилпирофосфат)

Гликолитические пути у циркулирующей в крови формы Tripanosoma brucei brucei (длинной, тонкой)

Рис. 53-4. Гликолитические пути у циркулирующей в крови формы Tripanosoma brucei brucei (длинной, тонкой). Главная точка ингибирующего действия трипаноцидных препаратов указана жирной стрелкой. (Из: Fairlamb А. Biochemistry of trypanosomiasis and rational approaches to chemotherapy. TrendsBiochem. Sci. 1982; 7:249.)

ных условиях глицерол-3-фосфат не может снова окисляться в дигидроксиацетонфосфат и накапливается внутри гликосомы. Это накопление вместе с накоплением АДФ из-за истощения пула НАД в конечном итоге приводит к обращению глицерол-киназной реакции в гликосоме и к наработке глицерина и АТФ. Таким образом, при отсутствии кислорода Т. b. brucei производит только одну молекулу АТФ из каждой молекулы глюкозы и в качестве конечных продуктов выделяет эквимолярное количество пирувата и глицерина.

Эта сбалансированная и жизненно необходимая для паразита гликолитическая система является привлекательной целью для антитрипаносомной химиотерапии. Выявлено, что паразитарную глице-рол-3-фосфатоксидазу может угнетать салицилгид-роксамовая кислота, переводя Т. b. brucei в анаэробные условия. Далее гликолиз можно заблокировать ингибированием обратимой глицеролкиназной реакции при добавлении глицерина. Эта комбинация (салицилгидроксамовая кислота + глицерин) вызывает лизис циркулирующей в крови формы африканской трипаносомы in vitro в пределах несколь ких минут и очень эффективно устраняет парази-темию у инфицированных животных.

Мишенями для противотрипаносомной терапии могут также являться системы, участвующие в гли-косомном биогенезе. Препарат сурамин (мол. м. 1429) содержит шесть отрицательно заряженных сульфонильных групп. Благодаря их наличию препарат легко связывается с некоторыми основными аминокислотами, входящими в состав нескольких важных гликосомальных ферментов, что нарушает транспорт ферментов в гликосому и функции гликосомы.

Общие биохимические функции у паразита и хозяина с разным ответом на фармакологическое воздействие

В паразите эти функции достаточно дифференцированы, чтобы послужить возможными мишенями противопаразитарной химиотерапии, но не в результате самой природы паразитического существо вания, а скорее, как следствие длинной эволюционной дистанции, разделяющей паразита и хозяина. Поэтому такие мишени трудно выявить, изучая метаболические дефициты паразита или его специфические питательные запросы. Они обычно обнаруживаются при исследовании механизмов действия уже известных противопаразитарных средств. Мишенью для таких препаратов, как правило, является не отдельный строго определенный фермент, а специфические процессы, существенные для выживания паразита, например транспортные вещества, рецепторы, структурные компоненты клеток и т. п.

Транспортер тиамина

У кокцидий главным источником энергии является обмен углеводов. Недостаточное поступление тиамина, рибофлавина или никотиновой кислоты (основных кофакторов углеводного обмена) приводит к подавлению паразитарной инвазии цыплят Е. teneUa и Е. шхгж1та Аналог тиамина ампроли-ум(1-[(4-амино-2-пропил-5-пиримидинил)метил]-

2-пиколиниум хлорид) длительное время используется как эффективное и относительно низкотоксичное для хозяина противококцидийное средство у цыплят и рогатого скота. Противопаразитарная активность ампролиума, как сейчас установлено, обусловлена угнетением транспорта тиамина в паразите и устраняется тиамином. К сожалению, ам-прол иум имеет довольно узкий спектр действия; он малоэффективен при родственной паразитарной инфекции - токсоплазмозе.

Митохондриальный транспортер электронов

В митохондрии Е. teneUa в качестве конечной ок-сидазы выступает не цитохром с, а цитохром о-а-цитохромоксидаза, характерная для бактериальной дыхательной цепи. Обнаружено, что такие производные 4-гидроксихинолина, как бихинолат, де-кохинат и метилбензокват, которые длительное время рассматривались как относительно малотоксичные и эффективные противококцидиозные средства, угнетают митохондриальное дыхание. Прямое исследование на изолированной интактной митохондрии Е. teneUa показало, что 4-гидроксихи-нолины не влияют на активность Н АДН-оксидазы или сукциноксидазы, но являются очень сильными ингибиторами НАДН- или сукцинатиндуцированного митохондриального дыхания. С другой стороны, аскорбатиндуцированное митохондриальное дыхание E. tenella абсолютно нечувствительно к 4-гидроксихинолинам. Следовательно, точка приложения действия этих противококцидиозных средств находится между оксидазами и цитохромом b в цепи транспорта электронов. Какой-то из компонентов этого участка цепи, участвующий в передаче электронов, по-видимому, высокочувствителен к 4-гидроксихинолинам. Этот компонент является потенциальной высокоспецифичной мишенью химиотерапевтического воздействия у Eimeria spp., так как 4-гидроксихинолины не влияют на печень цыпленка и митохондриальное дыхание млекопитающих, а также не действуют ни на каких других паразитов, кроме Eimeria.

Микротрубочки

Микротрубочки, являющиеся важной частью цитоскелета и митотического веретена, состоят га а- и Р-тубулиновых белковых субъединиц. Недавно проведенное сравнение а- и Р-тубулинов нескольких видов паразитических нематод выявило присутствие множественных изоформ этих белков с различными изоэлектрическими точками. Эти вариации интересны не только для установления эволюционных отношений между эукариотическими клетками; их изучение позволяет также классифицировать тубулины паразитов с целью определения потенциальных мишеней противопаразитарной химиотерапии. Долгое время в качестве высокоэффективных противогельминтных средств используется группа производных бензимидазола. Один из первых препаратов этого ряда - мебендазол, который действует прежде всего за счет угнетения транспорта секреторных гранул и нарушения перемещения других субклеточных органелл в паразитической нематоде Ascaris lumbricoides. Эти процессы сопровождаются исчезновением цитоплазматических микротрубочек из клеток кишечника червя. Микротубулярные системы клеток хозяина при лечении не страдают. Мебендазол и еще один противогельмин-тный бензимидазол - фенбендазол конкурируют также с колхицином за связывание с эмбриональными зародышевыми тубулинами A. lumbricoides в 250-400 раз более активно, чем с тубулинами мозга быка. Эти отличия аффинитета по связыванию могут объяснять избирательную токсичность бензимидазолов для паразитических нематод.

Синаптическая передача

Нервная система гельминтов и членистоногих существенно отличается от нервной системы позвоночных. Например, мотонейроны беспозвоночных немиелинизированные и, следовательно, более восприимчивы к повреждению мембран, чем миелини-зированные соматические моторные волокна позвоночных. Мышечные волокна членистоногих иннервируются возбуждающими синапсами, в которых нейромедиатором является L-глутаминовая кислота, а также тормозными нервами, где трансмиттер-ную функцию выполняет у-аминомасляная кислота (ГАМК). В центральной нервной системе членистоногих имеется большое количество холинергических нейронов. У свободноживущих видов нематод, например С. е1в^т, а также у паразитирующих в желудочно-кишечном тракте видов, например у А. ШтЬгкоЫев, строение нервной системы и синаптическая передача идентичны: и в нервно-мышечных соединениях, и в центральном вентральном нервном стволе обнаружены холинергические возбуждающие и ГАМКергические тормозные синапсы. У млекопитающих же никотиновые рецепторы расположены в основном в нервно-мышечных соединениях (глава 6, том 1), а локализация ГАМКер-гических нейронов ограничена, как правило, центральной нервной системой, защищенной гематоэнцефалическим барьером (глава 20).

Чтобы достигнуть нервной системы паразитирующих у млекопитающих нематод, нейротоксические противогельминтные препараты необходимо вводить системно, но при этом они не должны оказывать токсического действия на нервную систему хозяина. Кроме того, для проявления эффекта эти средства должны проникнуть через толстую кутикулу нематод, что существенно затрудняет их поиск. Тем не менее большинство использующихся в настоящее время противогельминтных препаратов действует именно на нервную систему круглых червей. Существуют две группы этих лекарственных средств: 1) действующие как агонисты никотиновых холинергических рецепторов в ганглиях и 2) действующие как прямые или непрямые агонисты ГАМК. К первой группе относятся левамизол, пи-рантела памоат, эксантела памоат и бефениум. Аце-тилхолиновые рецепторы в нервно-мышечных соединениях нематод относятся к рецепторам никотинового типа; указанные агонисты весьма эффективно вызывают сокращение мускулатуры червей. В

эксперименте антагонист ганглионарных никотиновых рецепторов мекамиламин полностью устраняет действие этих противогельминтных препаратов.

Вторая группа состоит только из одного препарата - пиперазина, который является наиболее старым противогельминтным веществом. Он действует в нервно-мышечном соединении как ГАМК-аго-нист и вызывает у нематод периферический паралич.

Представители важного семейства соединений природного происхождения - милбемицины и авермектины оказывают непрямое ГАМК-потенци-рующее действие на интернейроны вентрального нервного ствола и мотонейроны нематод, вызывая их иммобилизацию, а также на нервно-мышечные соединения членистоногих, парализуя их. В связи с этим, милбемицины и авермектины являются сильными противогельминтными, инсектицидными и противоэктопаразитарными средствами. Особенно важно, что для них не характерна перекрестная резистентность с веществами, действующими на холинергические системы. Все физиологические эффекты этих препаратов устраняет специфический блокатор хлорного канала, регулируемого постсинаптическим связыванием ГАМК, пикротоксин (см. главу 20).

Ивермектин, легко получаемый из смеси авер-мектина В)аи авермектина В, успешно используют как противогельминтный препарат у домашних животных. Он также эффективен при лечении он-хоцеркоза, поскольку губительно действует на мик-рофилярии. В настоящее время этот препарат широко применяют в Западной Африке. Так как авер-мектины плохо проникают через гематоэнцефалический барьер, они оказывают незначительное действие на центральную нервную систему млекопитающих. Однако на модели изолированных синап-тосом и синаптических мембран головного мозга млекопитающих были обнаружены специфические высокоаффинные места связывания для авермек-тинов в ГАМКергических нейронах. Связывание препарата стимулирует высвобождение ГАМК из пресинаптического окончания ГАМКергического нерва и усиливает постсинаптическое связывание медиатора. Авермектины увеличивают также связывание бензодиазепинов с их рецептором и усугубляют миорелаксирующий эффект диазепама in vivo. Наиболее вероятно, что милбемицины и авер-мектины действуют на ассоциированные с ГАМК-рецепторами хлорные каналы и усиливают эффект ГАМК. Таким образом, ГАМКергические нейроны

ТАБЛИЦА 53-2. Некоторые важные противопаразитарные препараты

_с окончательно не аыясненным механизмом действия_

Препарат

Эффекты, связанные, вероятно, с механизмом действия

Противоамебные средства

Дилоксанида фуроат

Неизвестны

Эметин

Ингибирование синтеза белка зукариот

Галогенсодержащие гидроксихинолины

Неизвестны

Паромомицин

Ингибирование синтеза белка прокариот

Противофасциолезные средства

Битионол

Разобщение окислительного фосфорилирования

Рафоксанид

Разобщение окислительного фосфорилирования

Противофиляриозные средства

Диэтилкарбамазин

Ингибирование липооксигеназы

Противолейшманиозные средства

Амфотерицин В

Образование потенциалзависимых каналов в клеточной мембране

Соединения пятивалентной сурьмы

Неизвестны

Противомалярийные средства

Хпорохин

Связывание ДНК, нейтрализация лизосом, связывание гемато-порфирина

Примахин

Его хинолиновый хиноновый метаболит является оксидантом

Хинакрин

Связывание ДНК и ингибирование флавоновых ферментов

Хинин

Связывание ДНК и связывание с мембраной

Противошистосомные средства

Празиквантел

Открытие Сал-каналов

Гикантон

Связывание ДНК

Метрифонат

Ингибирование ацетилхолинзстеразы

Ниридазол

Метаболиты связываются с ДНК

Оксамнихин

Связывание ДНК

Соединения трехвалентной сурьмы

Ингибирование фосфофруктокиназы

Препараты для лечения ленточных гельминтозов

Никлозамид

Разобщение окислительного фосфорилирования

Противотрипаносомные средства

Меларсен оксид

Ингибирование трипанотионредуктазы

Ароматические диамидины

Транспорт может блокироваться полиаминами; связывание ДНК

беспозвоночных являются привлекательной мишенью для химиотерапевтического воздействия.

Об особенностях функционирования нервной системы у цестод и трематод известно немного, за исключением того, что милбемицины и авермекти-ны не парализуют ее. Однако обнаружено, что высокоэффективный противошистосомный и проти-воцестодный препарат празиквантел (глава 55) увеличивает вход Са2+ и вызывает мышечное сокращение у этих паразитов, но не у нематод или насекомых. Некоторые бензодиазепиновые производные дают сходные с празиквантелом эффекты, не связанные с механизмом анксиолитического действия бензодиазепинов на центральную нервную систему млекопитающих. Таким образом, нервы и мышцы шистосом и плоских червей представляют собой интересный объект изучения для будущих разработок в области химиотерапии соответствующих паразитарных заболеваний.

Препараты с окончательно не выясненным механизмом действия

Несмотря на значительный прогресс в области изучения механизмов действия рассмотренных здесь препаратов, в понимании механизмов действия других важных противопаразитарных средств все еше имеются существенные пробелы. К таким веществам относятся препараты, представленные в табл. 53-2. Оказалось, что многие из них могут связывать ДНК, а некоторые - разобщать окислительное фосфорилирование у млекопитающих. Эти эффекты, которые являются токсическими для хозяина, но участвуют в реализации противопаразитарного действия, могут служить критериями оценки при скрининговом отборе новых противопаразитарных средств.

Избранная литература

Blair К. L., Bennett J. L., Pax R. A. Praziquantel: Physiological evidence for its site(s) of action in magnetism-paralysed Schistosoma mansoni. Parasitology, 1992; 104 (Part 1): 59.

Hedstrom L., Cheung K. S., Wang Q C. A novel machanism of mechophenolic acid resistance in the protozoan parasite Trichomonas foetus. Biochem. Pharmacol. 1990; 39:151.

Holden-Dye L., Walker R. J. Avermactin and aver-mactin derivatives and antagonists at the 4-aminobutyric acid (GABA) receptor on the somatic muscle cells of Ascaris; is this the site of anthelmintic action? Parasitology, 1990; 101

(Part 2): 265.

Мы благодарны автору и издательствам, которые не противодействует, а способствует образованию медицинских работников.
В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, напиши нам и материалы будут незамедлительно удалены!