ИСТОРИЯ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПГ
История ПГ начинается с 1913 г. Именно в том году Batter и Boulet получили экстракт из свежей человеческой простаты, который при введении собакам вызывал сильнейшее понижение артериального давления. Это позволило ученым высказать предположение о наличии в простате каких-то очень активных в биологическом отношении веществ. Однако начало исследований, связанных с ПГ, относится к 1930 г., когда Kurzrok сообщил, что семенная жидкость человека оказывает воздействие на мускулатуру матки. Позднее, независимо друг от друга, Goldblatt (1933) в Англии и Euler (1939) в Швеции открыли, что вытяжка из половых желез барана, а также из семенной жидкости человека может стимулировать сокращение мышечной ткани, а также существенно снижать артериальное давление. Полагая, что вещества, вызывающие эти эффекты, продуцируются предстательной железой, Euler дал им название «простагландины». В дальнейшем оказалось, что предстательная железа не является местом образования этих веществ, но термин «простагландины» сохранился и прочно вошел в научную литературу.
Технические средства того времени не позволили выполнить точный анализ ПГ, которые к тому же было трудно выделить, идентифицировать, да и содержались они в тканях и органах в незначительных количествах. Поэтому о них как бы забыли, свойства этих соединений оставались мало изученными в течение 20—25 последующих лет. Только Эйлер установил, что неизвестные БАВ принадлежат к кислотам жирного ряда.
И лишь в начале 60-х годов Бергстрем с сотр. сумел очистить и выкристаллизовать два первых ПГ, расшифровать их структуру и пространственную конфигурацию. Оказалось, что эти соединения относятся к классу жирных кислот и в основе их строения лежит гипотетическая простаноевая кислота, состоящая из 20-членной углеродной цепи, часть которой образует цикл пентановое кольцо. Из открытых до настоящего времени 14 природных ПГ 13 найдено в семенной жидкости человека, однако они содержатся и во многих органах и тканях: в крови, легких, мозгу, зобной, щитовидной, поджелудочной и других железах, почках, кишечнике, радужной оболочке глаза, матке, пуповине, менструальной крови и др.
Известные в настоящее время природные ПГ делят на 4 группы, или типа, Е, F, А, В. ПГЕ характеризуются наличием в положении С9 кетогруппы и в положении Си — гидроксила.
/
nrF содержат в тех же положениях два гидроксила. ПГ труп- { пы Е и F рассматриваются как первичные. ПГ группы А и В являются продуктами дегидратации ПГ групп Е и F; вместе с первичными ПГ^ они и продукты их гидроксшшрования (в положении 19) найдены в тканях организма. Характерной особенностью всех природных ПГ является наличие гидроксила в положении Cis и транс-двойной связи между С13 и Си. ПГ групп Ei и Fi имеют только эту двойную связь, а ПГ других групп, кроме того,— одну или две цис-двойные связи между С5—Се или С5—С6 и С17 Cig. Цифры 1, 2, 3, прибавленные к обозначению ПГ, показывают, что это соединение содержит 1, 2 или 3 двойные связи в боковых цепях. По пространственной конфигурации ПГ — гримерные соединения. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты являются предшественниками ПГ.
^ При инкубации in vitro дигомо-у-линоленовой, арахидоно- вой и других аналогичных ненасыщенных жирных кислот с гомогенатами семенных пузырьков барана или других тканей (источник фермента) происходит биосинтез ПГ. В организме исходным продуктом биосинтеза ПГ служит дигомо-у-линоле- новая и арахидоновая кислоты, которые являются составной частью липидов клеточных мембран.
ПГ образуются в организме в весьма небольших количествах. Организм человека синтезирует в сутки около 100 мкг основных ПГ. Содержание ПГ в отдельных органах и тканях исчисляется в долях мкг на 1 г ткани. Значительно выше их содержание в семенных пузырьках и семенной жидкости (до 100—300 мкг в 1 мл).
Для экспериментальных и клинических исследований ПГ получают в настоящее время как методом биосинтеза, так и синтетическим путем. Биосинтез основан на инкубировании (в определенных условиях) ненасыщенных жирных кислот с гомогенатами тканей (семенных везикулярных желез барана и др.). Методы полного синтеза ПГ являются пока довольно сложными (16 стадии), предпринимаются, однако, попытки их упрощения. В одном из видов кораллов Plexaura homomalla обнаружены относительно большие количества соединений, изомерных ПГ, которые могут быть источником получения природных ПГ.
Первичные ПГ представляют собой кристаллические вещества белого цвета, хорошо растворимые в органических растворителях и характеризующиеся в зависимости от строения различными физико-химическими константами. Структура и физико-химические свойства различных аналогов и антагонистов ПГ характеризуются еще большими различиями.
Фармакологические исследования показали, что ПГ обладают широким спектром действия, причем эффекты могут быть количественно и даже качественно различными в зависимости от химического строения того или иного ПГ, вида животного,
которому он вводится, способа применения и других условий. По силе действия ПГ относятся к наиболее активным биогенным веществам. Фармакологические эффекты ПГ наблюдаются обычно при дозах и концентрациях, близких тем, которые обнаруживаются в организме.
Одно из характерных проявлений действия ПГ на организм — стимулирующее влияние их на гладкие мышцы, особенно на мускулатуру матки. ПГ группы Е — наиболее биологически активны. Они оказывают выраженное стимулирующее действие на гладкую мускулатуру беременной матки. Это привело к мысли использовать ПГ для регулирования беременности и родов. ПГЕ1 и ПГЕ2 оказывают сильное бронхорасширяющее действие у экспериментальных животных и вызывают расслаб_- ление мускулатуры изолированных легких у человека. Сильный бронхолитический эффект обнаружен у больных бронхиальной астмой. ПГГ, особенно ПГР2, являются бронхоконстрикторами; ПГЕ2 быстро и полностью снимает спазм, вызваннын ПГг2к.
ПГЕ1 и ПГЕ2 вызывают сокращение изолированных отрезков желудка и кишечника разных экспериментальных животных и на этом основан один из методов их биологического тестирования.
Одной из особенностей действия ПГ является угнетение секреции желудочного сока с уменьшением содержания в нем соляной кислоты и пепсина. Эта особенность ПГ указывает на использование в качестве защитных агентов против образования язв, вызываемых стероидными и нестероидными противовоспалительными средствами, а также для лечения язвенной болезни желудка.
Гипотензивный эффект ПГ группы Е у человека обусловливается их прямым сосудорасширяющим эффектом. Известен еще ряд физиологических их активностей»— антилиполитйческое действие, активация центральной нервной системы, диуретическое действие, антитромболитическое и др.
В организме ПГ подвергаются различным метаболическим превращениям. Это сводится преимущественно к восстановлению двойной связи в 13—14 положениях молекулы и конверсии гидроксила при С15 в кетогруппу. Последняя реакция ведет к практически полной биологической инактивации ПГ.
Для определения ПГ и их метаболитов в биологических объектах применяют химические методы исследования, в основе которых лежат тонкослойная и газовая хроматография, но наиболее распространены различные варианты биологического тестирования. Биотестирование может быть проведено на тонком кишечнике кролика или морской свинки, дне желудка и матке крысы. Систему для биотестирования выбирают по виду субстанции, подвергаемой оценке, и количеству тестируемого материала. Наиболее специфичным и чувствительным биологическим методом определения ПГ в настоящее время считает-
ся энзиматический. Энзиматический метод определения ПГ основан на использовании зависимости 15-ПГ-дегидрогеназы от никотин-амид-динуклеотида. Определение проводят, измеряя количество образовавшегося восстановленного никотин-амид- динуклеотида или, в случае ПГ типов А и Е, спектрофотометрией продуктов окисления последних. Хотя метод высокочувствителен, он пригоден только для определения первичных ПГ и не пригоден для определения неактивных метаболитов. С другой стороны, некоторые вещества непростагландиновой структуры могут имитировать активность ПГ.
Принцип спектрофотометрирования основан на наличии у ПГ типа В интенсивного максимума поглощения в УФ-области при 278 нм (е=28 650). ПГ типов А и Е и их метаболиты, сохранившие 13, 14 двойную связь, легко и количественно превращаются в тип В при обработке щелочью и также могут быть определены спектрофотометрией. Таким образом, этот метод пригоден только для ПГ типов А, В и Е и не пригоден для nrF или гидрированных метаболитов и, хотя и прост в исполнении, мало чувствителен.
Более универсальны методы с применением газовой хроматографии. Использование пламенно-ионизационного детектора, чувствительного ко всем углеродсодержащим веществам, и детектора электронного захвата, обладающего высокой чувствительностью к галоидсодержащим веществам, позволяет определять любые типы ПГ с высокой селективностью.
Методом, в котором высокая чувствительность и селективность сочетаются с полной универсальностью, является хромато-масс-спектрометрическое определение ПГ и их метаболитов.
Все более широкое применение находит интенсивно развивающийся в последние годы радиоиммунологический метод определения ПГ, основанный на использовании свойств ПГ как неполных антигенов (гаптенов). Благодаря своей относительной простоте радиоиммунологический метод используется в основном ,в работах, не требующих очень четкой идентификации определяемых ПГ. Клиническое применение ПГ еще мало разработано и пока не получило достаточного освещения в литературе. Наибольшее число сообщений касается акушерской практики. Karim et al. (1969) в 1968 г. применили ПГ внутривенно сначала у 10, а затем у 29 женщин со слабой родовой деятельностью и получили хороший лечебный эффект. В 1970 г. те же авторы сообщили о непрерывном капельном внутривенном введении ПГЕ2 50 женщинам при родах. Эффект также оказался положительным. Благоприятный результат был получен и Embrey у 25 женщин при использовании ПГЕ1 и ПГЕг. Однако было отмечено, что предпочтительнее фракционное введение препарата, -притом в умеренной дозе, так как большие дозы (до 1000 мкг) при длительной инфузии вызвали тахикардию и стеснение в груди.
Внутривенное введение ПГЕга, ПГЕ1 и ПГЕг использовано для прерывания беременности по медицинским показаниям от ¦9 до 22 недель. В качестве побочных явлений при таком применении ПГ в ряде случаев отмечаются тошнота, рвота, диарея, повышение артериального давления.
Новый метод введения ПГ разработал шведский ученый Н. Виквист. Он предложил вводить ПГ непосредственно в матку через зонд. Таким образом удается избежать нежелательных побочных явлений. Но при этом расход ПГ весьма существенен.
В НИИ акушерства и гинекологии М3 СССР применили П1Т2и для родовозбуждения и для стимуляции родовой деятельности. Вводили ПГ в 5%-ном растворе глюкозы капельно в вену. Хороший эффект наблюдался как в смысле возбуждения маточной мускулатуры, так и стимуляции родовой деятельности.
Помимо индукции родовых схваток с целью аборта и в качестве нестероидных противозачаточных средств ПГ перспективны при ряде терапевтических заболеваний.
С 1970 г. под руководством профессора И. С. Ажгихина начались работы по выделению ПГ в нашей стране (В. Г. Ган- дель, В. М. Печенников, Н. В. Серебрянников, Г. Ш. Орлова). Их первая публикация датирована 1972 г. Были разработаны методики изолирования ПГ из богатого ими сырья, способы получения ПГ путем биосинтеза с использованием в качестве предшественников полиненасыщенных высших жирных кислот, созданы их лекарственные формы. С 1972 г. работы проводятся совместно с профессорами Р. П. Евстигнеевой, И. К. Сарычевой, Н. 3. Жильцовым, В. С. Голубем. Полученные авторами ПГ в течение трех сезонов применялись в хозяйствах Ставропольского края при искусственном осеменении овец. В результате более чем вдвое увеличился процент ягнения.
Разнообразие физиологических эффектов, одновременно возникающих при введении в организм природных ПГ, создает одну из трудностей их широкого практического использования. Время жизни ПГ в организме исчисляется немногими минутами и для получения клинических эффектов от введения ПГ приходится применять либо инъекции больших доз ПГ каждые 0,5—1 ч, либо многочасовую внутривенную инфузию, либо аналогичные малоприятные для пациента процедуры.
Технические средства того времени не позволили выполнить точный анализ ПГ, которые к тому же было трудно выделить, идентифицировать, да и содержались они в тканях и органах в незначительных количествах. Поэтому о них как бы забыли, свойства этих соединений оставались мало изученными в течение 20—25 последующих лет. Только Эйлер установил, что неизвестные БАВ принадлежат к кислотам жирного ряда.
И лишь в начале 60-х годов Бергстрем с сотр. сумел очистить и выкристаллизовать два первых ПГ, расшифровать их структуру и пространственную конфигурацию. Оказалось, что эти соединения относятся к классу жирных кислот и в основе их строения лежит гипотетическая простаноевая кислота, состоящая из 20-членной углеродной цепи, часть которой образует цикл пентановое кольцо. Из открытых до настоящего времени 14 природных ПГ 13 найдено в семенной жидкости человека, однако они содержатся и во многих органах и тканях: в крови, легких, мозгу, зобной, щитовидной, поджелудочной и других железах, почках, кишечнике, радужной оболочке глаза, матке, пуповине, менструальной крови и др.
Известные в настоящее время природные ПГ делят на 4 группы, или типа, Е, F, А, В. ПГЕ характеризуются наличием в положении С9 кетогруппы и в положении Си — гидроксила.
/
nrF содержат в тех же положениях два гидроксила. ПГ труп- { пы Е и F рассматриваются как первичные. ПГ группы А и В являются продуктами дегидратации ПГ групп Е и F; вместе с первичными ПГ^ они и продукты их гидроксшшрования (в положении 19) найдены в тканях организма. Характерной особенностью всех природных ПГ является наличие гидроксила в положении Cis и транс-двойной связи между С13 и Си. ПГ групп Ei и Fi имеют только эту двойную связь, а ПГ других групп, кроме того,— одну или две цис-двойные связи между С5—Се или С5—С6 и С17 Cig. Цифры 1, 2, 3, прибавленные к обозначению ПГ, показывают, что это соединение содержит 1, 2 или 3 двойные связи в боковых цепях. По пространственной конфигурации ПГ — гримерные соединения. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты являются предшественниками ПГ.
^ При инкубации in vitro дигомо-у-линоленовой, арахидоно- вой и других аналогичных ненасыщенных жирных кислот с гомогенатами семенных пузырьков барана или других тканей (источник фермента) происходит биосинтез ПГ. В организме исходным продуктом биосинтеза ПГ служит дигомо-у-линоле- новая и арахидоновая кислоты, которые являются составной частью липидов клеточных мембран.
ПГ образуются в организме в весьма небольших количествах. Организм человека синтезирует в сутки около 100 мкг основных ПГ. Содержание ПГ в отдельных органах и тканях исчисляется в долях мкг на 1 г ткани. Значительно выше их содержание в семенных пузырьках и семенной жидкости (до 100—300 мкг в 1 мл).
Для экспериментальных и клинических исследований ПГ получают в настоящее время как методом биосинтеза, так и синтетическим путем. Биосинтез основан на инкубировании (в определенных условиях) ненасыщенных жирных кислот с гомогенатами тканей (семенных везикулярных желез барана и др.). Методы полного синтеза ПГ являются пока довольно сложными (16 стадии), предпринимаются, однако, попытки их упрощения. В одном из видов кораллов Plexaura homomalla обнаружены относительно большие количества соединений, изомерных ПГ, которые могут быть источником получения природных ПГ.
Первичные ПГ представляют собой кристаллические вещества белого цвета, хорошо растворимые в органических растворителях и характеризующиеся в зависимости от строения различными физико-химическими константами. Структура и физико-химические свойства различных аналогов и антагонистов ПГ характеризуются еще большими различиями.
Фармакологические исследования показали, что ПГ обладают широким спектром действия, причем эффекты могут быть количественно и даже качественно различными в зависимости от химического строения того или иного ПГ, вида животного,
которому он вводится, способа применения и других условий. По силе действия ПГ относятся к наиболее активным биогенным веществам. Фармакологические эффекты ПГ наблюдаются обычно при дозах и концентрациях, близких тем, которые обнаруживаются в организме.
Одно из характерных проявлений действия ПГ на организм — стимулирующее влияние их на гладкие мышцы, особенно на мускулатуру матки. ПГ группы Е — наиболее биологически активны. Они оказывают выраженное стимулирующее действие на гладкую мускулатуру беременной матки. Это привело к мысли использовать ПГ для регулирования беременности и родов. ПГЕ1 и ПГЕ2 оказывают сильное бронхорасширяющее действие у экспериментальных животных и вызывают расслаб_- ление мускулатуры изолированных легких у человека. Сильный бронхолитический эффект обнаружен у больных бронхиальной астмой. ПГГ, особенно ПГР2, являются бронхоконстрикторами; ПГЕ2 быстро и полностью снимает спазм, вызваннын ПГг2к.
ПГЕ1 и ПГЕ2 вызывают сокращение изолированных отрезков желудка и кишечника разных экспериментальных животных и на этом основан один из методов их биологического тестирования.
Одной из особенностей действия ПГ является угнетение секреции желудочного сока с уменьшением содержания в нем соляной кислоты и пепсина. Эта особенность ПГ указывает на использование в качестве защитных агентов против образования язв, вызываемых стероидными и нестероидными противовоспалительными средствами, а также для лечения язвенной болезни желудка.
Гипотензивный эффект ПГ группы Е у человека обусловливается их прямым сосудорасширяющим эффектом. Известен еще ряд физиологических их активностей»— антилиполитйческое действие, активация центральной нервной системы, диуретическое действие, антитромболитическое и др.
В организме ПГ подвергаются различным метаболическим превращениям. Это сводится преимущественно к восстановлению двойной связи в 13—14 положениях молекулы и конверсии гидроксила при С15 в кетогруппу. Последняя реакция ведет к практически полной биологической инактивации ПГ.
Для определения ПГ и их метаболитов в биологических объектах применяют химические методы исследования, в основе которых лежат тонкослойная и газовая хроматография, но наиболее распространены различные варианты биологического тестирования. Биотестирование может быть проведено на тонком кишечнике кролика или морской свинки, дне желудка и матке крысы. Систему для биотестирования выбирают по виду субстанции, подвергаемой оценке, и количеству тестируемого материала. Наиболее специфичным и чувствительным биологическим методом определения ПГ в настоящее время считает-
ся энзиматический. Энзиматический метод определения ПГ основан на использовании зависимости 15-ПГ-дегидрогеназы от никотин-амид-динуклеотида. Определение проводят, измеряя количество образовавшегося восстановленного никотин-амид- динуклеотида или, в случае ПГ типов А и Е, спектрофотометрией продуктов окисления последних. Хотя метод высокочувствителен, он пригоден только для определения первичных ПГ и не пригоден для определения неактивных метаболитов. С другой стороны, некоторые вещества непростагландиновой структуры могут имитировать активность ПГ.
Принцип спектрофотометрирования основан на наличии у ПГ типа В интенсивного максимума поглощения в УФ-области при 278 нм (е=28 650). ПГ типов А и Е и их метаболиты, сохранившие 13, 14 двойную связь, легко и количественно превращаются в тип В при обработке щелочью и также могут быть определены спектрофотометрией. Таким образом, этот метод пригоден только для ПГ типов А, В и Е и не пригоден для nrF или гидрированных метаболитов и, хотя и прост в исполнении, мало чувствителен.
Более универсальны методы с применением газовой хроматографии. Использование пламенно-ионизационного детектора, чувствительного ко всем углеродсодержащим веществам, и детектора электронного захвата, обладающего высокой чувствительностью к галоидсодержащим веществам, позволяет определять любые типы ПГ с высокой селективностью.
Методом, в котором высокая чувствительность и селективность сочетаются с полной универсальностью, является хромато-масс-спектрометрическое определение ПГ и их метаболитов.
Все более широкое применение находит интенсивно развивающийся в последние годы радиоиммунологический метод определения ПГ, основанный на использовании свойств ПГ как неполных антигенов (гаптенов). Благодаря своей относительной простоте радиоиммунологический метод используется в основном ,в работах, не требующих очень четкой идентификации определяемых ПГ. Клиническое применение ПГ еще мало разработано и пока не получило достаточного освещения в литературе. Наибольшее число сообщений касается акушерской практики. Karim et al. (1969) в 1968 г. применили ПГ внутривенно сначала у 10, а затем у 29 женщин со слабой родовой деятельностью и получили хороший лечебный эффект. В 1970 г. те же авторы сообщили о непрерывном капельном внутривенном введении ПГЕ2 50 женщинам при родах. Эффект также оказался положительным. Благоприятный результат был получен и Embrey у 25 женщин при использовании ПГЕ1 и ПГЕг. Однако было отмечено, что предпочтительнее фракционное введение препарата, -притом в умеренной дозе, так как большие дозы (до 1000 мкг) при длительной инфузии вызвали тахикардию и стеснение в груди.
Внутривенное введение ПГЕга, ПГЕ1 и ПГЕг использовано для прерывания беременности по медицинским показаниям от ¦9 до 22 недель. В качестве побочных явлений при таком применении ПГ в ряде случаев отмечаются тошнота, рвота, диарея, повышение артериального давления.
Новый метод введения ПГ разработал шведский ученый Н. Виквист. Он предложил вводить ПГ непосредственно в матку через зонд. Таким образом удается избежать нежелательных побочных явлений. Но при этом расход ПГ весьма существенен.
В НИИ акушерства и гинекологии М3 СССР применили П1Т2и для родовозбуждения и для стимуляции родовой деятельности. Вводили ПГ в 5%-ном растворе глюкозы капельно в вену. Хороший эффект наблюдался как в смысле возбуждения маточной мускулатуры, так и стимуляции родовой деятельности.
Помимо индукции родовых схваток с целью аборта и в качестве нестероидных противозачаточных средств ПГ перспективны при ряде терапевтических заболеваний.
С 1970 г. под руководством профессора И. С. Ажгихина начались работы по выделению ПГ в нашей стране (В. Г. Ган- дель, В. М. Печенников, Н. В. Серебрянников, Г. Ш. Орлова). Их первая публикация датирована 1972 г. Были разработаны методики изолирования ПГ из богатого ими сырья, способы получения ПГ путем биосинтеза с использованием в качестве предшественников полиненасыщенных высших жирных кислот, созданы их лекарственные формы. С 1972 г. работы проводятся совместно с профессорами Р. П. Евстигнеевой, И. К. Сарычевой, Н. 3. Жильцовым, В. С. Голубем. Полученные авторами ПГ в течение трех сезонов применялись в хозяйствах Ставропольского края при искусственном осеменении овец. В результате более чем вдвое увеличился процент ягнения.
Разнообразие физиологических эффектов, одновременно возникающих при введении в организм природных ПГ, создает одну из трудностей их широкого практического использования. Время жизни ПГ в организме исчисляется немногими минутами и для получения клинических эффектов от введения ПГ приходится применять либо инъекции больших доз ПГ каждые 0,5—1 ч, либо многочасовую внутривенную инфузию, либо аналогичные малоприятные для пациента процедуры.