Ученые раскрыли тайну эффективности пептидных биорегуляторов в новых научных исследованиях. В статье «Пептиды компании Peptides: как проникают в клетки? Эффективность применения на коже, в каплях и капсулах» представлены уникальные данные о механизмах действия этих мощных биологических регуляторов.
Исследования показали, что ультракороткие пептиды (УКП) обладают удивительной устойчивостью к ферментам желудочно-кишечного тракта. Благодаря молекулярной массе менее 500 Дальтон, эти биологически активные вещества способны проникать через кожу, слизистые оболочки и клеточные мембраны, взаимодействуя напрямую с ДНК.
Особенно интересны результаты по трем способам доставки пептидов:
Статья представляет особую ценность, поскольку объединяет результаты исследований белков-транспортеров LAT и PEPT, которые доставляют пептиды внутрь клеток, где те регулируют экспрессию генов.
Для тех, кто интересуется современными методами продления активного долголетия и биорегуляции, эта публикация станет настоящим открытием, подкрепленным серьезной научной базой.
Классификация пептидов по количеству входящих в них аминокислот. Пептиды представляют собой молекулы, которые содержат от 2 до 100 остатков аминокислот, соединенных между собой амидными (пептидными) связями. По числу аминокислотных остатков существует условное разделение пептидов на полипептиды и олигопептиды. Так, полипептиды содержат в молекуле до 100 аминокислотных остатков, а олигопептиды (короткие пептиды) — не более 10. Макромолекулы с числом аминокислотных остатков, превышающим 100, называют белками. Однако, согласно классификации Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) короткие пептиды состоят из 10-20 аминокислотных остатков, а полипептиды — из 20 и более аминокислотных остатков. В соответствии с другой классификацией к коротким пептидам относят соединения длиной до 40 аминокислотных остатков. Кроме того, выделяют группу ультракоротких пептидов, состоящих, по одним данным, из 2-4 аминокислотных остатков, по другим — из 3-7 аминокислот [Hoffknecht B.C. et al., 2015; Ni M. et al., 2020; Khavinson V.Kh. et al., 2021].
Физиологическая роль ультракоротких пептидов (УКП) в регуляции гомеостаза клеток, органов и тканей. Метаболизм УКП можно разделить на 3 основных этапа: всасывание в кровь в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), взаимодействие с таргетными мишенями различных органов и тканей и элиминация/резорбция в почках, как показано на рисунке 1 [Тутельян В.А. и др., 2014].
Белковые молекулы, поступающие в организм с пищей, под действием ферментов ЖКТ (пепсин, реннин, гастриксин, аминопептидазы, энтеропептидазы) расщепляются до УКП, преимущественно до ди- и трипептидов. В тонком кишечнике УКП всасываются в кровь, а некоторые из них повышают активность ферментов ЖКТ. Из крови УКП попадают в различные органы и ткани. Там они проникают через цитоплазматическую мембрану клеток в ядро и ядрышко, связываются с нуклеосомой (комплекс ДНК с белками) и регулируют экспрессию генов и синтез белков [Федореева Л.И. и др., 2011; Khavinson V.Kh. et al., 2021].
Этот механизм пептидной биорегуляции един для всего живого. Физиологическая активность полипептидов и УКП изучена на 17 видах организмов, включая растения, бактерии, насекомых, земноводных, грызунов, приматов и человека [Khavinson V.Kh. et al., 2021].
Транспортеры ультракоротких пептидов PEPT, LAT. Физиологические функции и транспорт УКП. PEPT1 и PEPT2 — известны в научной литературе как белки — транспортеры ди- и трипептидов. PEPT1 локализован преимущественно на щеточной кайме тонкой кишки и в меньшей степени в почечных эпителиальных клетках. PEPT2 широко распространен в тканях организма с наибольшей локализацией в почечных эпителиальных клетках. PEPT1 является мишенью для доставки пролекарств. LAT1 и LAT2 изначально описаны как белки — транспортеры аминокислот. Они активируют транспорт гормонов щитовидной железы T3, T4, S-нитрозотиолов, препаратов, действующих на ЦНС и противоопухолевых лекарств.
В совместном исследовании Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Петербургского института ядерной физики и Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии с помощью методов молекулярного моделирования установлено, что белки LAT1, LAT2, PEPT1 и PEPT2 могут транспортировать 26 биологически активных ди-, три- и тетрапептидов в клетку. Среди этих 26 УКП были Хонлутен, Пинеалон, Кристаген, а также УКП — активные начала Эндолутена, Владоникса, Таксореста, Визолутена и Тестолутена [Khavinson V.Kh. et al., 2023].
Доказательство устойчивости ди- и тетрапептидов к гидролизу ферментами органов ЖКТ. В лаборатории физиологии питания Института физиологии им. И.П. Павлова было проведено исследование гидролиза пептидов эпифиза (AEDG), тимуса (KE), поджелудочной железы (KEDW) и печени (KEDA) в виде таблеток в физиологическом растворе, растворе Ринтгера, соляной кислоте, в гомогенатах желудка, тонкого и толстого кишечника, в других органах (печень, почки, селезенка) крыс линии Вистар. Гидролиз в гомогенатах тканей оценивали по отщеплению концевой аминокислоты (измеряли количество этой аминокислоты) каждого пептида с помощью L-аминопептидазы. Установлено, что пептиды эпифиза (AEDG), тимуса (KE), поджелудочной железы (KEDW) и печени (KEDA) устойчивы к гидролизу в течение 3-4 ч. в физиологическом растворе, растворе Ринтгера, соляной кислоте и в гомогенатах тканей крыс. Для пептида эпифиза остается неясным, отщепляется ли только конечная аминокислота, или оставшийся трипептид тоже расщепляется.
Было показано, что пептиды AEDG и KЕ мало гидролизуемы в органах ЖКТ, селезенке и крови (таблица 1). Это доказывает эффективность применения пептидных биорегуляторов в капсулах.
| Орган | Скорость гидролиза, мкмоль/мин * г ткани | |
|---|---|---|
| Пептид AEDG | Пептид KE | |
| Желудок | 0,07 | 0 |
| Двенадцатиперстная кишка | 0,36 | нет данных |
| Тощая кишка | 0,32 | 18,9 |
| Подвздошная кишка | 0,21 | нет данных |
| Толстая кишка | 0,11 | нет данных |
| Почка | 0,23 | нет данных |
| Печень | 0,29 | 0 |
| Селезенка | 0,21 | 0 |
| Сыворотка крови* | 0,05 | 0,12 |
В продолжении этого исследования установлено, что пептид печени Ливаген, пептид эпифиза AEDG и пептид тимуса KE влияют на активность ферментов ЖКТ, а пептид поджелудочной железы KEDW таким эффектом не обладает. Изучено влияние AEDG и KE в концентрациях 0,1 и 0,01 мг/л на активность пищеварительных ферментов проксимального отдела тонкой кишки крыс. Установлено, что эти пептиды регулировали активность сахаразы, мальтазы, аминопептидазы М, щелочной фосфатазы и глицил — L-лейцин-дипептидазы.
Данные по гидролизу пептидов и их влиянию на ферменты ЖКТ представлены в отчетах о научно-исследовательских работах «Изучение локализации расщепления вилона и эпиталона в желудочно-кишечном тракте и их влияния на активность пищеварительных ферментов в пищеварительных и непищеварительных органах — 2002», «Изучение расщепления панкрагена в желудочно-кишечном тракте и сыворотке крови крыс. Влияние панкрагена на активность пищеварительных ферментов в пищеварительных и непищеварительных органах старых крыс — 2003», «Изучение локализации расщепления ливагена (Lys-Glu-Asp-Ala) в желудочно-кишечном тракте, сыворотке крови и непищеварительных органах крыс — 2002», выполненных в лаборатории физиологии питания Института физиологии им. И.П. Павлова для Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии.
Почему трипептиды, содержащиеся в косметике Youth Gems и Reviline Pro, могут проникать в клетки кожи? «Правило 500 Дальтон». Через поверхностный слой кожи могут проникать молекулы с молекулярной массой (ММ) менее 500 Дальтон (Да) [Bos J.D. et al., 2000], а ММ ди- и трипептидов составляет от 200 до 450 Да.
Пептиды, являющиеся активными компонентами косметики Youth Gems и Reviline Pro, имеют ММ менее 500 Да. Карталакс (трипептид AED, регулятор синтеза коллагена в коже) имеет ММ 333,29 Да. Кристаген (трипептид EDP, регулятор иммунной функции кожи) имеет ММ 359,33 Да. Везуген (трипептид KED, регулятор кровоснабжения в коже) имеет ММ 390,39 Да. Пинеалон (трипептид EDR, регулятор нейроэндокринной функции клеток кожи) имеет ММ 418,40 Да.
ПК-ПРО — накожные пептиды. Проникновение в клетки и доказательства эффективности. Поры кожи у человека имеют размер от 91 до 267 нм в зависимости от типа кожи и телосложения, [Гайдаш А.А. и соавт., 2011], а молекулы ди-, три- и тетрапептидов имеют размер менее 20 нм, как показано на примере нейропротекторного пептида Пинеалона (EDR) на рисунке 2. То есть размер пептидов намного меньше размера пор в кожи и пептиды могут проникать через поры в клетки кожи и кровоток.
Для накожных пептидов также справедливо «Правило 500 Дальтон». Через поверхностный слой кожи могут проникать молекулы с ММ менее 500 Да, а ММ ди- и трипептидов составляет от 200 до 450 Да. Молекулы пептидов полярно заряжены. Благодаря этому они могут проникать в дерму — особенно если дать им в качестве носителя ПНЖК или эфирные масла. Именно поэтому ПК-ПРО содержат эфирные масла. Таким образом, ПК-ПРО, нанесенный на кожу, может проникнуть через дерму в кровеносный сосуд и оказать системное действие на различные органы и ткани.
Например, ПК-ПРО 02 для нервной системы содержит пептидные комплексы сосудов, мозга, сердца и эфирное масло бергамота. Активными началами этих пептидных комплексов являются короткие пептиды. Активным началом полипептидного комплекса головного мозга является трипептид Пинеалон. Его ММ равна 418,40 Да, а размеры менее 20 нм (рисунок 2).
Сублингвальный (под язык) способ применения пептидных биорегуляторов позволяет избежать их расщепления в ЖКТ пептидазами, и они не подвержены биодеградации в печени при первом прохождении через нее, в отличие от перорального способа применения [Goswami T. et al., 2008; Minami K. et al., 2023]. Пептиды вступают в контакт со слизистой оболочкой полости рта и всасываются клетками эпителия под языком. На этом участке имеется высокая плотность кровеносных сосудов — так называемое подъязычное венозное сплетение. Пептиды напрямую поступают в венозный кровоток — круг верхней полой вены, а оттуда к сердцу, артериям и затем во все органы и ткани, минуя круг воротной вены в печени. Kelly S.H. и соавторы (2020) показали возможность сублингвального применения пептидов, регулирующих Т-звено иммунной системы.
