Наше тело пронизано нервной сетью, через которую нейропептиды передают сигналы органам и тканям, регулируя их функции. Такой способ, называемый объемной передачей, помогает организму заживлять раны, управлять движением мышц и другими важными процессами.
В отличие от других соединений-передатчиков – нейротрансмиттеров, которые выделяются в синапсах — местах соединения нервных клеток, нейропептиды формируются в клеточных телах из пептидов-предшественников. Как они работают, пока до конца не изучено, но такие соединения уже применяют в медицине и косметологии для ускорения заживления ран и восстановления кожи после чисток и пилингов.
Почему ученые изучают ранозаживляющие свойства нейропептидов
Раной называется повреждение тканей, затрагивающее кожу, подкожную клетчатку, сухожилия, мышцы, сосуды, нервы, кости и другие ткани. Научные исследования показывают, что 15% ранений не заживают в течение года, а 3500 жителей из каждого миллиона страдают от незаживающих ран. Затраты на их лечение составляют около 3% от общемирового бюджета здравоохранения. Ученые ищут способ помочь в такой ситуации.
Заживление кожных ран — сложный процесс, включающий деление клеток и перестройку тканей. Важную роль в этом играют нейропептиды, поэтому на них и сделана ставка. Возможно, в результате научных исследований появится новый препарат, способный справиться с плохо заживающими повреждениями.
Как происходит заживление ран
Заживление раны происходит в несколько этапов. Рассмотрим каждый по отдельности, чтобы понять роль пептидов в этом процессе.
Воспаление – первый этап ранозаживления
Сразу после травмы на месте повреждения образуется пробка из белка фибрина, которая держится несколько часов. Её задачи: прекратить кровотечение, прикрыть повреждённую поверхность и запустить процесс восстановления. Кровяной сгусток содержит много клеток крови — тромбоцитов, которые посылают сигналы клеткам — полиморфноядерным лейкоцитам (ПМЯЛ), запускающим воспалительную реакцию.
Возникшее воспаление привлекает клетки, активизирует биохимические процессы и привлекает клетки-макрофаги. Эти клеточные элементы, как мусорщики, убивают и утилизируют патогенные микроорганизмы, попавшие в рану, мусор, выделяют факторы роста, хемокины и цитокины, участвующие в процессе заживления.
В ране образуется грануляционная ткань, содержащая кровеносные сосуды и фибробласты — клетки, которые производят коллаген. Грануляции заполняют рану, создавая каркас для дальнейшего восстановления. Воспалительная фаза длится от нескольких часов до суток и более.
Пролиферация — рост ткани, заполняющей рану
На следующем этапе происходит восстановление тканей, в том числе реэпителизация – восстановление поверхностного слоя кожи – эпителия, и неоваскуляризация – образование новых кровеносных сосудов. Клетки-фибробласты вырабатывают коллаген III типа, который временно закрывает рану. Процесс стимулируется макрофагами, которые выделяют факторы роста TGF-1 и PDGF.
Длительность этого этапа зависит от размера, глубины раны и особенностей организма. Иногда раны заживают медленно. Возникают хронические незаживающие язвы, которые не затягиваются больше месяца. Это происходит из-за плохого кровообращения, инфекций или сопутствующих заболеваний, например, диабета. Именно таким больным в первую очередь должны помочь заживающие препараты с нейропептидами.
Ремоделирование – перестройка и восстановление тканей
Финальная стадия заживления — ремоделирование, в ходе которой рубец созревает. Коллаген III типа заменяется на коллаген I типа, делающий рубцовую ткань прочнее. Этот этап может длиться от нескольких дней до месяца и более в зависимости от глубины раны и особенностей организма.
На месте повреждения образуется рубец, который со временем становится менее заметным. Но иногда появляются неэстетичные деформирующие келоидные рубцовые разрастания, для устранения которых используют лазерную шлифовку и другие косметологические методы. Предполагается, что препараты, содержащие пептиды, снизят риск образования келоидов.
Какие нейропептиды участвуют в заживлении ран
В процессе заживления участвуют несколько нейропептидов. У каждого из них свой механизм действия на разных этапах восстановления тканей.
Вещество SP. Пептид из семейства тахикининов
Это вещество, состоящее из 11 аминокислот, образуется в ганглиях задних корешков спинного мозга, тучных клетках, макрофагах и фибробластах. Оттуда оно попадает в центральную нервную систему и периферические нервы, присутствующие в коже, мышцах, костях, суставах, кровеносных сосудах и внутренних органах.
SP связывается с G-белком и запускает каскад реакций, направленных на восстановление тканей. Увеличивается внутриклеточный уровень кальция, активируются ферменты и белки, участвующие в сигнальных путях. Повышается концентрация факторов роста и выработка коллагена. Всё это способствует скорейшему заживлению.
На разных стадиях заживления SP выполняет свои функции:
- Воспалительная стадия: SP-нейропептид активизирует полиморфноядерные лейкоциты, которые выделяют медиаторы воспаления. Это привлекает клетки-макрофаги, очищающие ткани и помогающие бороться с раневой инфекцией.
- Пролиферация. SP стимулирует клетки-фибробласты, которые вырабатывают коллаген и восстанавливают поврежденную ткань.
- Ремоделирование. SP влияет на структуру раны, регулируя синтез белков, формирующих внеклеточный матрикс. Нейропептид помогает раневой поверхности окончательно зажить, предотвращает образование бесформенных келоидных рубцов.
Научные исследования показали способность этого вещества ускорять восстановление сосудов и других тканей после ран и ожогов. Поэтому на нейропептид ученые возлагают особые надежды.
Пептид, связанный с геном кальцитонина CGRP
CGRP — пептид из 37 аминокислот, встречающийся в нервной ткани, особенно часто — в периферических чувствительных нервах. Действует через рецептор CGRPR — белок, присутствующий в клетках кожи кератиноцитах и меланоцитах.
Этот нейропептид участвуете во всех стадия заживления:
- Воспаление. На этом этапе нейропептид регулирует функции иммунных клеток. CGRP стимулирует миграцию белых кровяных телец – лейкоцитов, уничтожающих болезнетворные микроорганизмы в очаге повреждения, и усиливает активность клеток-макрофагов, очищающих поврежденные ткани.
- Пролиферация. На этом этапе CGRP стимулирует размножение и миграцию клеток-фибробластов, вырабатывающих белки. Эксперименты показывают, что пептид увеличивает экспрессию коллагена I, изменяет соотношение коллагена I к коллагену III и способствует росту клеток верхнего слоя кожи – кератиноцитов.
- Ремоделирование. CGRP способствует восстановлению сосудов и образованию прочной, но эластичной рубцовой ткани. Нейропептид обладает большим потенциалом для использования в качестве средства, ускоряющего заживление язв у больных диабетом.
CGRP обладает полезными свойствами, не связанными с ранозаживлением: укрепляет иммунитет, поддерживает плотность костей, нормализует кроветворение и даже подавляет аппетит. Есть версия, что он может замедлять развитие вирусов, включая возбудителей ВИЧ.
Но CGRP обладает и существенным недостатком. Высвобождаясь из тройничного нерва, он вызывает резкое расширение мозговых сосудов и провоцирует приступы мигрени. Есть гипотеза, что это основной триггер мигренозных головных болей. Поэтому больные, страдающие приступами мигрени, могут использовать только наружные препараты с пептидом CGRP.
Нейропептид Y (NPY)
Пептид NPY, состоящий из 36 аминокислот, вырабатывается в нервных клетках, печени, селезенке, костном мозге и стенках сосудов. Играет ключевую роль в заживлении ран. Исследования показывают, что это соединение стимулирует иммунные клетки, регулирует восстановление сосудов и синтез коллагена.
Вещество увеличивает приток к ране крови, снабжающей ее питательными веществами и кислородом. Стимулирует клетки-фибробласты вырабатывать больше коллагена для восстановления и выравнивает коллагеновые волокна. В результате рана затягивается с образованием прочного эластичного рубца.
Вазоактивный интестинальный пептид (ВИП)
ВИП своим действием напоминает гормон роста и гормоны глюкагон и секретин, регулирующие работу желудочно-кишечного тракта. Все эти вещества действуют через семейство ВИП-рецепторов VPAC1 и VPAC2, присутствующих в центральной и периферической нервной системе. Этот нейропептидный гормон выделяется различными клетками, включая эпителий кишечника, нейроны и клетки кожи.
При взаимодействии с рецепторами ВИП запускает процесс заживления, а затем ускоряет образование новых клеток кожи – реэпителизацию. Пептид обладает мощным противовоспалительным действием – тормозит выработку провоспалительных цитокинов IL и TNF-α. В результате воспаление не становится слишком сильным, а остается в пределах, необходимых для восстановления кожи. ВИП играет ключевую роль в пролиферации клеток на стадии заживления ран. Это вещество через свои рецепторы отслеживает качество новых клеточных элементов и запускает процесс гибели неправильно развитых клеток. Ученые предполагают, этот нейропептид предупреждает развитие келоидных рубцов и опухолей, которые могут возникнуть на месте повреждения.
Лечение ран нейропептидами
Ранозаживляющие нейропептиды выпускаются в нескольких формах:
- Кремах и мазях. Такие уходовые средства после пилинга, ультразвуковых и механических чисток для ускорения заживления кожи. Их применение уменьшает раздражение, стимулирует рост клеток и восстанавливает верхний слой кожи – эпидермис.
- Повязках с нанесенными молекулами нейропептидов. Такой материал прикладывают к ране, чтобы она быстрее заживала.
- Препаратах для приема внутрь. Для этой цели используется пептид SP, который принимают в виде отдельного вещества либо в составе комплексной биодобавки, чаще всего вместе с куркумином. Такие препараты ускоряют заживление ран любой локализации, даже расположенных на роговице глаза.
- Гидрогелях. Нейропептиды включают в состав полимерных сетей, содержащих большие объемы воды. Материал, наложенный на раневую поверхность, постепенно выпускает пептиды, оказывающие полезное на кожу. Нейропептиды в виде гидрогеля защищены от действий ферментов – протеаз, расщепляющих белки и пептиды, поэтому долго остаются в ране. Состав таких гидрогелей чаще всего включают молекулы нейропептида SP вместе с другими лечебными соединениями, ускоряющими заживление. В ходе научных экспериментов такая методика помогла за 16 дней заживить 98% ран даже после однократного применения гидрогеля.
- Растворах для физиопроцедур. Во время физиолечения пептиды попадают внутрь кожи под действием постоянного электротока. Такой метод позволяет доставлять соединение непосредственно к поврежденному месту. Ток дополнительно стимулирует обменные процессы, увеличивает скорость заживления раны, помогает рассасывать рубцы.
Нейропептиды играют важную роль в заживлении ран, в том числе труднозаживающих. Эти вещества хорошо сочетаются с биодобавками для приема внутрь, содержащими витамины, микроэлементы и аминокислоты. В этом случае ткани получают все необходимое для создания новых тканей, которые появятся на месте разрушенных.
