Телефон: +7 (383)-235-94-57

МЕЛИТТИН, ПЕПТИД ПЧЕЛИНОГО ЯДА, КАК ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ АПИТОКСИНОТЕРАПИИ

Опубликовано в журнале: Медицина и фармацевтика №1(1)

Автор(ы): Дударев Сергей Витальевич

Рубрика журнала: Нервные болезни

Статус статьи: Опубликована 28 декабря

DOI статьи: 10.32743/2658-4093.2019.1.1.7

Библиографическое описание

Дударев С.В. МЕЛИТТИН, ПЕПТИД ПЧЕЛИНОГО ЯДА, КАК ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ АПИТОКСИНОТЕРАПИИ // Медицина и фармацевтика: эл.научный журнал. –2018 – №1(1). URL: https://journalmed.org/archive/1/7 (дата обращения: 20.11.2019). DOI: 10.32743/2658-4093.2019.1.1.7

Дударев Сергей Витальевич
доктор холистической медицины Литовская ассоциация апитерапии,
Литва, г. Вильнюс

 

MELITTIN, A PEPTIDE OF BEE VENOM, AS ONE OF THE MAIN COMPONENTS OF APITOXIN THERAPY

 

Sergey Dudarev

doctor of Holistic Medicine (HMD) Lithuanian Apitherapy Association,

Lithuania, Vilnius

 

АННОТАЦИЯ

Литические пептиды представляют собой небольшие белки, которые воздействуют на клетки, нарушая барьерную функцию липидных мембран. Эти пептиды вызывают большой интерес из-за их потенциального фармацевтического применения, например, в качестве лекарств. Эта статья посвящена современным знаниям о терапевтическом эффекте мелиттина при лечении болезни Паркинсона, а также будущие перспективы  использования мелиттина.  

ABSTRACT

 Lytic peptides are small proteins  that affect cells by disrupting the barrier function of lipid membranes. There is much interest in these peptides because of their potential pharmaceutical applications, for example  as drugs. This article is devoted  to the current knowledge on the therapeutic effects of melittin  in the treatment of Parkinson's disease, its adverse effects as well as future prospects regarding the use of melittin.

 

Ключевые слова: Мелиттин, болезнь Паркинсона, практическая  апитоксинотерапия, Китайская традиционная медицина .

Keywords: Melittin, Parkinson's disease, practical apitoxin therapy, Chinese traditional medicine.

 

Считается, что первые описания применения пчелиного яда в качестве лекарственного средства относятся к историческим эпохам Древнего Египта, Греции, Китая, Индии. Многие авторы ссылаются на труды Гиппократа, Плиния, Галена и других великих врачей прошлого. По данным PubMed, последние  публикации о применении пчелиного яда в таких авторитетных научных журналах  «Scientific reports» (London), «Explore» (New York, N.Y.) датируются ноябрем 2018 года.  Примечательным является и тот факт, что обе статьи  посвящены использованию пчелиного яда и его компонентов, в качестве терапевтических средств при лечении тяжелых заболеваний: болезни Альцгеймера [7] и болезни Паркинсона [8]  соответственно.  

На протяжении тысячелетий люди исследуют и используют пчелиный яд для лечения различных заболеваний. Терапия пчелиным ядом основана на том, что  апитоксин обладает широким спектром фармакологически активных молекул. Этот пул химических соединений состоит из биогенных аминов, ферментов (фосфолипаза А2, гиалуронидаза), основных пептидов (мелиттин и апамин) и смеси водорастворимых и азотсодержащих веществ [15]. Последние годы интерес к исследованию пчелиного яда обусловлен в первую очередь изучением терапевтических свойств основного пептида апитоксина - мелиттина. По некоторым оценкам мелиттин составляет примерно 40 - 60% сухого вещества яда. Однако эта цифра может меняться в зависимости от вида пчел. Японские ученые  проанализировали содержание пептидов яда у различных видов пчел.

Таблица 1.

Относительный состав пептидов в яде европейской и японской пчелы   (Х. Инуэ,1985).

Пептиды

Европейская пчела –

Apis mellifera

Японская пчела, по некоторым данным разновидность - Apis indica

Мелиттин

310

108

Апамин

6,8

1,0

    

Линейный полипептид мелиттин, образованный 26 остатками 12-ти аминокислот  – основной физиологически нестабильный компонент пчелиного яда.   Остатки 2-11 и 13-23 образуют  спиральные области, остальные - неструктурированную С-терминальную область. В водной среде мелиттин формирует тетрамер, который состоит из двух димеров. И, что представляется особенно важным при создании препаратов на основе пчелиного яда  – «В водных растворах молекулярная масса мелиттина изменяется от 2840 (мономер мелиттина) до 11200 (тетрамер мелиттина), при этом изменяется и объем молекулы» [6, с.11]. В литературе описываются разные токсические дозы введения мелиттина при подкожном инъецировании и внутривенном введении [5, с.12]. Токсическая доза при внутривенном введении в 15-20 раз меньше, возможно, что это связано со способностью мелиттина  связываться с белками, липидами и мукополисахаридами кожи и соединительной ткани, при подкожном введении.   Изоэлектрическая точка мелиттина лежит в щелочной области.

Рисунок 1. Мелиттин химический состав. (A) Молекулярная структура и (B) Аминокислотные последовательности двух изоформ Mellitin, Apis mellifera (Медоносная пчела) и Apis cerana (Китайская восковая пчела)

 

Начало молекулы (с 1 по 20 аминокислоты) обуславливает гидрофобность мелиттина, а гидрофильная сильно щелочная часть представлена остатками 21-26. Гидрофобная N-концевая область и гидрофильный С- конец определяют амфифильные свойства мелиттина. Амфифильность мелиттина обуславливает его способность снижать поверхностное натяжение растворов. А благодаря электростатическим взаимодействиям молекула мелиттина взаимодействует с биослоем липидов мембраны.. Мелиттин может связываться в течение миллисекунд с липидными мембранами (как природными, так и синтетическими) и принимать амфипатическую α-спиральную конформацию, ориентированную либо параллельно, либо перпендикулярно плоскости мембраны. Считается, что при низких концентрациях он связываясь с мембраной, образует амфипатическую α-спираль, ориентированную параллельно мембране, при более высоких концентрациях изменение ориентация спирали на перпендикулярную вызывает образование пор (каналов) [15]. При этом наблюдается накопление Na+, Са2+ и утечка К+.  Однако процесс перехода от параллельной ориентации α-спирали к перпендикулярной ориентации в настоящее время нельзя считать достаточно изученным. Есть понимание, что этот процесс требует достаточной «энергии перехода» и зависит не от абсолютной концентрации мелиттина, а от соотношения мелиттина и молекул липидов.

 

Рисунок 2. Модели формирования пор мелиттином в мембранах, состоящих из цвиттер-ионных липидов фосфатидилхолина (ПК). А, существующая модель

Шаг 1: При низких концентрациях мелиттин () связывается с мембраной и образует амфипатическую α-спираль, ориентированную параллельно мембране. Шаг 2: Если концентрация мелиттина достигает определенного порогового значения, мелиттин вставляется в мембрану и ориентация смещается в основном перпендикулярно, вызывая образование пор. Б, новая модель. Мелиттин () связывает и образует амфипатическую α-спираль и может быть ориентирован либо параллельно (шаг 1), либо перпендикулярно ( шаг 2) к плоскости мембраны. Перпендикулярная ориентация приводит к вставке мембраны и образованию пор, тогда как параллельная ориентация неактивна и не позволяет другим молекулам мелиттина образовывать поры, следовательно, защищает мембрану (пунктирная линия). [10, 15]

 

Исследования взаимодействия мелиттина с липосомами показали, что мелиттин вызывает различные деформации, увеличение площади мембраны, поэтапную усадку и солюбилизацию липосом, а также образование пор и слияние, в зависимости от условий. Концентрация кислых фосфолипидов, включенных в мембрану, и молекулярное соотношение между липосомой и мелиттином важны для определения структуры и активности мелиттина. Вторичная структура мелиттина была оценена как α-спираль, β-подобная структура или неупорядоченная структура для условий, где наблюдается увеличение площади мембраны, поэтапная усадка или солюбилизация соответственно. Когда происходило увеличение площади мембраны или поэтапная усадка, почти весь мелиттин связывался с мембранами, и мелиттин достигал более гидрофобных участков мембраны по сравнению с тем, что наблюдалось при солюбилизации. Эти результаты показывают, что мелиттин проявляет множество эффектов, поскольку этот пептид может принимать различные структуры и мембраносвязывающие состояния в зависимости от условий [10, 16].

Считается, что именно эти биологические функции мелиттина (способность вызывать различные изменения в мембранах) определяют его терапевтический эффект, и позволяют рассматривать мелиттин как потенциальное фармакологическое средство, в первую очередь при неврологических заболеваниях.

По классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к неврологическим заболеваниям относят эпилепсию, болезнь Альцгеймера (AD) и другие деменции, болезнь Паркинсона (БП), рассеянный склероз (РС), мигрень, цереброваскулярные заболевания, полиомиелит, столбняк, менингит и японский энцефалит, и другие. Считается, что примерно 12% всех смертей обусловлены этими заболеваниями [10].

К основным клиническим проявлениям паркинсонизма можно отнести различные двигательные нарушения в виде дрожания, скованности, ригидности мышц, бедности движений наряду с вегетативными расстройствами и изменениями в эмоциональнопсихической сфере Считается  что в основе двигательных нарушений лежат два центральных механизма: нейрогенный и нейрохимический. Нейрогенный  механизм - это  поражение различных структур мозга: стриатума и паллидума, красных ядер и черной субстанции (ЧС), ретикулярной формации, ядер мозжечка и нигро-стриатных связей. Нейрохимический механизм предполагает достаточно сложный нейромедиаторный сдвиг в мозговой ткани в виде дефицита дофамина в стриатуме, снижения активности декарбоксилазы, увеличения содержания ацетилхолина и нарушения метаболизма серотонина [ 6, с.124, 14].

Этиология болезни Паркинсона  в настоящее время не изучена. В литературе описаны различные точки зрения на патогенез этого заболевания, однако, практически все они отмечают  активацию микроглии, как основу нейрогенного механизма [4,14]. Микроглия, как известно - это популяция клеток макрофагов в головном мозге, которые играют важную роль в иммунной защите и восстановлении тканей ЦНС, и играют жизненно важную роль в контроле нормальных гомеостатических функций в мозге.  Микроглия составляет примерно 10–15% всех клеток в мозге.  Микроглия может быть отдыхающей и активированной.   Некоторые авторы предполагают наличие еще и некого промежуточного состояния. Считается, что в спокойном состоянии клетки микроглии иммунологически неактивны (имеют очень низкую концентрацию молекул МНС I / II на своей поверхности). Каждая клетка имеет свою микротерриторию, которую она постоянно  сканирует на предмет повреждений.   В патогенных условиях микроглия  быстро активируется и мигрирует в пораженные участки ЦНС. Клетки становятся подвижными, и используя амебоподобные движения и немедленно окружают место повреждения (расчетная скорость примерно 1,5 мкм / мин). Активированные клетки микроглии могут продуцировать воспалительные цитокины, глутамат, хинолиновую кислоту, супероксидные радикалы и оксид азота (NO), подрывая церебральный гомеостаз. Установлено, что уровень отдельных цитокинов (TNF-a, IL-ХР и IFN-у) в черной субстанции при БП может повышаться в 7-15 раз [4].

 

Рисунок 3. Черная субстанция, как известно, одна из структур среднего мозга.

 

На микрофотографии иммуногистохимическим методом окрашены нейроны черной субстанции, светлые ядра и темная сеть отростков. Окрашенные клетки содержат тирозингидроксилазу — фермент синтеза дофамина. Дофамин — нейромедиатор участвующий в регуляции движения, эмоций, памяти, функциях подкрепления. При всей важности дофамина, синтезирующих его клеток в мозге относительно немного и значительная их часть расположена в черной субстанции, часть в гипоталамусе и вентральной покрышке. Область черной субстанции на срезе мозга действительно выглядит темной за счет накопления в клетках меланина — пигмента связанного с обменом дофамина.

Именно в контексте подавление активации микроглии и с учетом нейропротекторного действие пчелиного яда проводились исследования in vivo у мышей, а также в клинические испытания.   Chung и коллеги (2012) подтвердили результаты, ранее зарегистрированные для дофаминергической нейропротекции, и наблюдали уменьшение инфильтрации клеток CD4T и дезактивации микроглии на модели мышей с PD-индуцированной MPTP [11]. Кроме того, мелиттин подавлял нейровоспалительные реакции MAC-1 и iNOS, активацию микроглии и потерю нейронов в ЧС в той же мышиной модели. MPTP имитирует БП у грызунов, включая прогрессирующую потерю нейронов в ЧС и вызывая поведенческие изменения, типичные для БП, что делает его наиболее широко используемой моделью для изучения заболевания.  Экспрессию NO и iNOS  мелиттин подавляет путем блокирования индуцированной LPS активации NF-κB в линии клеток микроглии BV2  [11,12,13].

В клинических испытаниях пациенты с болезнью Паркинсона, получавшие иглоукалывание пчелиного яда, получили положительные результаты в идиопатических тестах по шкале оценки болезни Паркинсона [11]. В исследованиях участвовало 43 человека, ужаления пчелиным ядом проводились дважды в неделю, в течение 8 недель, стимуляции подвергались 10 точек акупунктуры.

Лудянский описывает лечение паркинсонизма в Вологодской клинике. В группе наблюдалось 34 пациента больных паркинсонизмом. Улучшения и   значительные улучшения были отмечены у 23 человек, катамнез в течение 2 лет показал стойкость результатов у 14 из 23 пациентов [3, с.230].

Из опыта практической частной апитоксинотерапии можно обратить внимание  на следующие аспекты:

  1. В соответствии с общепринятой практикой, целесообразно считать, что оптимальный срок терапии пчелиным ядом при БП составляет 12-24 недели. Сеансы проводятся 3 раза в неделю, через каждые 4 недели целесообразно делать 5-7-ми дневный перерыв. При этом лечение может продолжаться лишь в том случае, когда наблюдается положительная динамика, начиная с 3-5 сеансов [17].
  2. Апитоксин вводится непосредственно, через ужаления живой пчелой, либо туберкулиновым шприцом, например, как немецко-американский клиницист Дитрих Клингхардт [5]. Количество ужалений  увеличивается постепенно и может достигать 15-20 пчел за один сеанс [3, с.230]. Число ужалений, либо инъекций туберкулиновым шприцом, на каждом сеансе определяется с учетом самочувствия и индивидуальных особенностей пациента.
  3. Для подкожного введения пчелиного яда, как правило используются, точки различных меридианов (каналов) чжэньцзю-терапии традиционной китайской медицины (ТКМ). Помимо точек каналов непосредственно связанных с центральной нервной системой (ЦНС): канала Ду-май ( 督脈穴) и канала мочевого пузыря  на голове   ( 足太陽膀胱經穴) [1, с.361], целесообразно воздействовать и на меридианы связанные с периферической нервной системой. Для того, чтобы избавиться от тремора достаточно эффективными являются пчелоужаления в точки канала Сань-цзяо (手少陽三焦經穴) на руках [1, с.281]. При этом полезным будет работа пациента над восстановлением мелкой моторики. Многие авторы отмечают важность самостоятельного одевания, требующего мелкой моторики (застегивание и расстегивание пуговиц и крючков, завязывание и развязывание шнурков) [2, с.42]. Будет способствовать улучшению моторики и такая деятельность, как рукоделие, пациент может перебирать четки, писать (переписывать) тексты [2, с.41]. Для нормализации походки (как правило при болезни Паркинсона это шаркающая, семенящая походка) эффективными являются ужаления по каналу  мочевого пузыря  (足太陽膀胱經穴), на задней поверхности бедра и голени [1, с.176].
  4. Необходимо отметить, что терапия пчелиным ядом болезни Паркинсона, является достаточно индивидуальным процессом.

 

Выводы:

Последние десятилетия позволили существенно расширить область знаний об основном пептиде пчелиного яда – мелиттине. Несмотря на токсичность технические разработки смогут превратить этот пептид в безопасный терапевтический агент По мнению многих исследователей, применение мелиттина пчелиного яда в качестве адъювантной терапии при болезни Паркинсона дает обнадеживающие результаты, подтверждающиеся опросником качества жизни по болезни Паркинсона, шкалы баланса Берга.

 

Список литературы:

  1. Белоусов П.Н. Акупунктурные точки китайской чжэньцзю-терапии. —  Алматы. 2010. – 450 с. — ISBN 9965-9452-5-X
  2. Болезнь Паркинсона: Книга для больных и их семей III / Пилле Таба  [и др.] . —  Eesti haigekassa, 2007. — 106 с. — ISBN 978-9949-19-978-5
  3. Лудянский, Э.В. Апитерапия: Руководство по апитерапии (лечение пчелиным ядом, медом, прополисом, цветочной пыльцой и другими продуктами пчеловодства) для врачей, студентов медицинских вузов и пчеловодов. — Вологда: «Полиграфист», 1994. — 462 с. — ISBN 5-86402-015-X
  4. Кучеряну В.Г., Бочаров Е.В., Крыжановский Г.Н., Бочарова О.А., Полещук В.В. Механизмы нейродегенерации при болезни Паркинсона. Активация микроглии // Патогенез. - 2012. - Т. 10, №3. - С. 30-34
  5. Селютина И. В., Дударев С.В. Ретроспективный обзор некоторых методов апитерапии / И.В. Селютина, С.В. Дударев // Научный медицинский журнал «Авиценна». — 2018. —   № 25. – С. 27 - 31
  6. Хомутов А.Е., Гиноян Р.В., Лушникова О.В., Пурсанов К.А. Апитерапия. Монография. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ. 2014. - 442 с. [124]
  7. Hyunjung Baek, Chan-ju Lee, Da Bin Choi, Nam-sik Kim, Yong-Suk Kim, Young Jun Ye, Youn-Sub Kim, Jin Su Kim, Insop Shim & Hyunsu Bae. «Bee venom phospholipase A2 ameliorates Alzheimer's disease pathology in Aβ vaccination treatment without inducing neuro-inflammation in a 3xTg-AD mouse model». // «Scientific reports». – 2018 6 November. - Article number: 17369
  8. Ostrovsky DA, Ehrlich A. «Bee venom acupuncture in addition to anti-Parkinsonian medications may improve activities of daily living and motor symptoms more than medication alone in idiopathic Parkinson's disease» // Explore (NY). – 2018 Nov 2. - pii: S1550-8307(18)30439-7.
  9. Flávia Gomes, Juliana Silva, Victoria Monge-Fuentes, , Kamila Lopes, Lilian dos Anjos, Gabriel Campos, Claudia Arenas. Pharmacological Alternatives for the Treatment of Neurodegenerative Disorders: Wasp and Bee Venoms and Their Components as New Neuroactive Tools. // Toxins (Basel). - 2015 Aug; 7(8): 3179–3209, doi:  [10.3390/toxins7083179]
  10. Geert van den Bogaart, Jeanette Velásquez Guzmán, Jacek T. Mika. On the Mechanism of Pore Formation by Melittin // The Journal of Biological Chemistry. - September 25 2008. - doi: 0.1074/jbc.M805171200
  11. Moon D.O., Park S.Y., Lee K.J., Heo M.S., Kim K.C., Kim M.O., Lee J.D., Choi Y.H., Kim G.Y. Bee venom and melittin reduce proinflammatory mediators in lipopolysaccharide-stimulated BV2 microglia. //  Int. Immunopharmacol.-2007; 7:1092–1101. doi: 10.1016/j.intimp.2007.04.005.
  12.  Hung A.Y., Schwarzschild M.A. Treatment of Parkinson’s Disease: What’s in the non-dopaminergic pipeline? // Neurotherapeutics. - 2014.-11:34–46. doi: 10.1007/s13311-013-0239-9.
  13. Tansey M.G., McCoy M.K., Frank-Cannon T.C. Neuroinflammatory mechanisms in Parkinson’s Disease: Potential environmental triggers, pathways, and targets for early therapeutic intervention. //  Exp. Neurol. - 2007;208:1–25. doi: 10.1016/j.expneurol.2007.07.004
  14.   Raghuraman H., Chattopadhyay A. Melittin: A membrane-active peptide with diverse functions. // Biosci. Rep.- 2007;27:189–223. doi: 10.1007/s10540-006-9030-z
  15.  Dantas C.G., Nunes T.L.G.M., Paixão A.O., Reis F.P., Júnior W.L., Cardoso J.C., Gramacho K.P., Gomes M.Z. Pharmacological evaluation of bee venom and Melittin. // Rev. Bras. Farmacogn. - 2014;24:67–72. doi: 10.1590/0102-695X20142413365
  16.  Santos L.D., Pieroni M., Menegasso A.R.S., Pinto J.R.A.S., Palma M.S. A new scenario of bioprospecting of Hymenoptera venoms through proteomic approach. J. Venom. Anim. //  Toxins Incl. Trop. Dis. – 2011.-17:364–377.
  17.  Doo KH; Lee JH; Cho SY; Jung WS; Moon SK; Park JM1; Ko CN; Kim H; Park HJ; Park SU.  A Prospective Open-Label Study of Combined Treatment for Idiopathic Parkinson's Disease Using Acupuncture and Bee Venom Acupuncture as an Adjunctive Treatment. // J Alternat Complement Med. - 201521: 598-603.