Апротинин: Антифибринолитикалық препарат және оның қолданылуы
Aprotinin
Апротинин – антифибринолитикалық дәрі, қан тоқтатуға көмектеседі, бірақ қауіпті салдарынан қолданудан алынып тасталды. Хирургиядағы қан кетуді азайтуға арналған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Антифибринолиттік молекула
Antifibrinolytic molecule
Апротинин (Трасилол, бұрын Bayer, қазір Nordic Group фармацевтикалық компаниясы) – ірі қара малдың панкреатикалық трипсин ингибиторы (BPTI) немесе ірі қара малдың панкреасының негізгі трипсин ингибиторы, ол трипсин мен оған ұқсас протеолитикалық ферменттерді тежейтін антифибринолиттік молекула болып табылады. Трасилол саудалық атауымен апротинин жүрек және бауыр хирургиясы сияқты күрделі операциялар кезінде қан кетуді азайту үшін инъекция арқылы қолданылатын дәрі ретінде пайдаланылды. Оның басты әсері – фибринолиз процесін баяулату, ол қан ұюының ыдырауына алып келеді. Оны қолданудың мақсаты – операция кезінде қан құю қажеттілігін азайту, сондай-ақ қанның көп жоғалтуынан туындаған гипотензия (қан қысымының төмендеуі) салдарынан соңғы органдардың зақымдануын азайту. Дәрі 2007 жылы әлемдік деңгейде уақытша тоқтатылды, себебі зерттеулер оның қолданылуы асқынулар немесе өлім қаупін арттыратынын көрсетті; бұл дерек кейінгі зерттеулермен расталды. Трасилол сату 2008 жылдың мамыр айында тоқтатылды, тек өте шектеулі зерттеу мақсатында ғана. 2012 жылдың ақпан айында Еуропалық дәрілік агенттігінің (EMA) ғылыми комитеті апротининге қатысты бұрынғы ұстанымын қайта қарастырып, тоқтатуды алып тастауды ұсынды. Nordic компаниясы 2012 жылы апротининнің дистрибьюторы атанды.
The drug aprotinin (Trasylol, previously Bayer and now Nordic Group pharmaceuticals), is a small protein bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI), or basic trypsin inhibitor of bovine pancreas, which is an antifibrinolytic molecule that inhibits trypsin and related proteolytic enzymes. Under the trade name Trasylol, aprotinin was used as a medication administered by injection to reduce bleeding during complex surgery, such as heart and liver surgery. Its main effect is the slowing down of fibrinolysis, the process that leads to the breakdown of blood clots. The aim in its use was to decrease the need for blood transfusions during surgery, as well as end organ damage due to hypotension (low blood pressure) as a result of marked blood loss. The drug was temporarily withdrawn worldwide in 2007 after studies suggested that its use increased the risk of complications or death; this was confirmed by follow up studies. Trasylol sales were suspended in May 2008, except for very restricted research use. In February 2012 the European Medicines Agency (EMA) scientific committee reverted its previous standpoint regarding aprotinin, and has recommended that the suspension be lifted. Nordic became distributor of aprotinin in 2012.
Химия
Апротинин – ірі қара өпкесінен алынған мономерлік (бір тізбекті) шар тәрізді полипептид. Оның молекулалық салмағы 6512 Да және 58 қалдықтан тұратын тізбекте орналасқан 16 түрлі аминқышқылынан құралған. Бұл аминқышқылылар "шағын SS-бай" типіндегі тұрақты, тығыз үшіншілік құрылымға жиналады, онда 3 дисульфидтік байланыс, бұралған β-шаштық және С-терминалды α-спираль бар. Ірі қара малдың BPTI аминқышқылдық тізбегі: RPDFC LEPPY TGPCK ARIIR YFYNA KAGLC QTFVY GGCRA KRNNF KSAED CMRTC GGA. 10 оң зарядталған лизин (K) және аргинин (R) тізбектері және бар болғаны 4 теріс аспартат (D) және глутамат (E) бар, бұл белокты күшті негіздік етеді, соның нәтижесінде атауында «негіздік» сөзі қолданылады. (Көбінесе бастапқы организмге байланысты BPTI-ді ірі қара панкреатикалық трипсин тежегіші деп те атайды.) Молекуланың жоғары тұрақтылығы тізбектегі 6 цистеиннің (Cys5-Cys55, Cys14-Cys38 және Cys30-Cys51) арасындағы 3 дисульфидтік байланысқа байланысты. Ашық циклдегі (суреттегі жоғарғы сол жақта) ұзын, негізді лизин 15 тізбегі трипсиннің активті орындағы ерекше қалтасына өте тығыз байланып, оның ферменттік әрекетін тежейді. BPTI ұзын прекурсорлық тізбек түрінде синтезделеді, ол бүктеліп, содан кейін жоғарыда көрсетілген жетілген тізбекке ыдырайды. BPTI – Куниц типіндегі серин протеаза тежегіштерінің белоктық отбасының классикалық өкілі. Оның физиологиялық функцияларына трипсиннің негізгі ас қорыту ферментін қорғайтын ингибициялау кіреді, бұл трипсиноген прекурсорының ұйқы безінде сақтау кезінде ыдырауы арқылы жүзеге асады.
Aprotinin is a monomeric (single chain) globular polypeptide derived from bovine lung tissue. It has a molecular weight of 6512 Da and consists of 16 different amino acid types arranged in a chain 58 residues long that folds into a stable, compact tertiary structure of the 'small SS rich" type, containing 3 disulfides, a twisted β hairpin and a C terminal α helix. The amino acid sequence for bovine BPTI is RPDFC LEPPY TGPCK ARIIR YFYNA KAGLC QTFVY GGCRA KRNNF KSAED CMRTC GGA. There are 10 positively charged lysine (K) and arginine (R) side chains and only 4 negative aspartate (D) and glutamates (E), making the protein strongly basic, which accounts for the basic in its name. (Because of the usual source organism, BPTI is sometimes referred to as bovine pancreatic trypsin inhibitor.) The high stability of the molecule is due to the 3 disulfide bonds linking the 6 cysteine members of the chain (Cys5 Cys55, Cys14 Cys38 and Cys30 Cys51). The long, basic lysine 15 side chain on the exposed loop (at top left in the image) binds very tightly in the specificity pocket at the active site of trypsin and inhibits its enzymatic action. BPTI is synthesized as a longer, precursor sequence, which folds up and then is cleaved into the mature sequence given above. BPTI is the classic member of the protein family of Kunitz type serine protease inhibitors. Its physiological functions include the protective inhibition of the major digestive enzyme trypsin when small amounts are produced, by cleavage of the trypsinogen precursor during storage in the pancreas.
Дәрілік әсер ету механизмі
Апротинин – трипсин, химотрипсин және плазминнің (шамамен 125 000 ХБ/мл концентрацияда) және калликрейннің (300 000 ХБ/мл концентрацияда) бірнеше серин протеазаларының бәсекеге қабілетті тежегіші болып табылады. 2004 жылы жасалған мета-талдау нәтижесінде коронарлық артерия айналма жолы (КААЖ) операциясында трансфузия қажеттілігі 39%-ға төмендеді. Ортопедиялық хирургияда да қан құюдың азаюы расталды.
Aprotinin is a competitive inhibitor of several serine proteases, specifically trypsin, chymotrypsin and plasmin at a concentration of about 125,000 IU/ml, and kallikrein at 300,000 IU/ml. In a meta analysis performed in 2004, transfusion requirements decreased by 39% in coronary artery bypass graft (CABG) surgery. In orthopedic surgery, a decrease of blood transfusions was likewise confirmed.
Дәрілік заттардың қауіпсіздігі
Апротининнің қауіпсіздігіне қатысты алаңдаушылықтар туындады. Зерттеу авторлары осы тәуекелдер құжатталмаған ескі антифибринолитиктерді (мысалы, транэксамия қышқылы) қолдануды ұсынады. 2006 жылдың қыркүйегінде Bayer A. G. компаниясы 67 000 науқастың ретроспективті зерттеуінің бар екенін жасырғаны үшін FDA-дан айып тартты, олардың 30 000-ы апротинин, ал қалғаны басқа антифибринолитиктер алған. Зерттеу апротининнің тәуекелі жоғары екенін көрсетті. Зерттеуге қатысқан зерттеушілердің бірі FDA-ны зерттеу туралы хабардар етті. FDA алаңдаушылық білдіргенімен, препараттың пациенттердің белгілі бір топтарына пайдалы болуы мүмкін екенін өзгерте қоймады. 2006 жылғы 3 қазандағы Қоғамдық денсаулық сақтау кеңесінің жаңартуында FDA «дәрігерлер Trasylol-ді қан жоғалтуды азайтудың клиникалық пайдасы медициналық емдеу үшін қажет және ықтимал тәуекелдерден артық болған жағдайларда ғана қолдануды қарастырсын» және науқастарды мұқият бақыласын» деп ұсынды. 2007 жылғы 25 қазанда FDA жүрек хирургиясы бойынша «Антифибринолитиктерді қолдану арқылы қанды сақтау» (BART) рандомизацияланған сынағы туралы мәлімдеме жасады. Алдын ала нәтижелер көрсеткендей, басқа антифибринолитикалық препараттармен (эпсилон аминкапроин қышқылы және транэксамия қышқылы) салыстырғанда, апротинин өлім қаупін арттыруы мүмкін. 2006 жылғы 29 қазанда Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы апротининнің бүйрек және жүрек-қан тамырларына қауіпті әсер ететіні туралы ескерту жасады. Өндіруші Bayer компаниясы FDA-ға қосымша бақылау зерттеулерінің нәтижесінде препараттың өлім, бүйрекке ауыр зақым, жүрек жеткіліксіздігі және инсульт қаупін арттыруы мүмкін екенін хабарлады. FDA дәрігерлерге қан жоғалтуды азайтудың клиникалық пайдасы медициналық емдеу үшін маңызды және ықтимал тәуекелдерден артық болған жағдайларда қолдануды шектеуді қарастыруды ескертті. 2007 жылғы 5 қарашада Bayer компаниясы апротининнің жүрек операциясы кезінде қан кетудің алдын алу үшін қолданғанда өлім қаупін арттыратынын көрсеткен канадтық зерттеу нәтижесіне байланысты препаратты нарықтан кері тартылатынын жариялады. 2008 жылдың басында жарияланған екі зерттеуде апротинин мен аминокапроин қышқылының салыстырылысында өлім-жітім тиісінше 32% және 64% артқаны анықталды. Бір зерттеуде диализ және реваскуляризация қажеттілігінің қаупі жоғары екені анықталды. Сондай-ақ, ол уроникалық немесе сиал қышқылына бай гликоконъюгаттарды (мұкозаттарды) бояу үшін флуоресцентті гистохимиялық реагент ретінде қолданылды.
There have been concerns about the safety of aprotinin. The study authors recommend older antifibrinolytics (such as tranexamic acid) in which these risks were not documented. In September 2006, Bayer A. G. was faulted by the FDA for not revealing during testimony the existence of a commissioned retrospective study of 67,000 patients, 30,000 of whom received aprotinin and the rest other anti fibrinolytics. The study concluded aprotinin carried greater risks. The FDA was alerted to the study by one of the researchers involved. Although the FDA issued a statement of concern they did not change their recommendation that the drug may benefit certain subpopulations of patients. In a Public Health Advisory Update dated October 3, 2006, the FDA recommended that "physicians consider limiting Trasylol use to those situations in which the clinical benefit of reduced blood loss is necessary to medical management and outweighs the potential risks" and carefully monitor patients. On October 25, 2007, the FDA issued a statement regarding the "Blood conservation using antifibrinolytics" (BART) randomized trial in a cardiac surgery population. The preliminary findings suggest that, compared to other antifibrinolytic drugs (epsilon aminocaproic acid and tranexamic acid) aprotinin may increase the risk of death. On October 29, 2006 the Food and Drug Administration issued a warning that aprotinin may have serious kidney and cardiovascular toxicity. The producer, Bayer, reported to the FDA that additional observation studies showed that it may increase the chance for death, serious kidney damage, congestive heart failure and strokes. FDA warned clinicians to consider limiting use to those situations where the clinical benefit of reduced blood loss is essential to medical management and outweighs the potential risks. On November 5, 2007, Bayer announced that it was withdrawing Aprotinin because of a Canadian study that showed it increased the risk of death when used to prevent bleeding during heart surgery. Two studies published in early 2008, both comparing aprotinin with aminocaproic acid, found that mortality was increased by 32 and 64%, respectively. One study found an increased risk in need for dialysis and revascularisation. and has been used as a fluorescent histochemical reagent for staining glycoconjugates (mucosubstances) that are rich in uronic or sialic acids.
Тарих
Бастапқыда "калликреин инактиваторы" деп аталған апротинин алғаш рет 1930 жылы сиырдың сұрғы бездерінен бөліп алынды, ал 1936 жылы бодан сиырдың ұйқы безінен трипсинге қарсы әсер ететін зат ретінде тәуелсіз түрде бөліп алынды. 1964 жылы сиыр өкпесінен тазартылды. Панкреатикалық ферменттерді тежеу қабілетіне байланысты, бастапқыда жедел панкреатитті емдеу үшін қолданылды, онда бездің өзінің ферменттерімен зақымдануы патогенездің бір бөлігі деп саналады. Ірі хирургиялық операцияларда қолдану 1960 жылдары басталды. BPTI – құрылымдық биология, экспериментальдық және есептеу динамикасы, мутация және қалыптасу жолы тұрғысынан ең көп зерттелген белоктардың бірі. 1970 жылы Роберт Губердің зертханасында оның алғашқы белок кристалдық құрылымы анықталды. 1974 жылы ірі қараның трипсинімен құрамындағы өзара әрекеттесу механизмі зерттелді. Кейіннен, 1980 жылдардың басында Цюрихтегі ETH-дегі Курт Вутрихтің зертханасында ядролық магниттік резонанс (ЯМР) спектроскопиясы арқылы құрылымы анықталған алғашқы белок ретінде танымал болды. 1975 жылы құрылымы жоғары дәлдікпен анықталған шағын, тұрақты белок болғандықтан, 1977 жылы Гарвардтағы Карплюс тобының Ж. Эндрю МакКаммон мен Брюс Гелин молекулалық динамика есептеулерін қолдану арқылы алғашқы ғылыми макромолекула ретінде модельдеуге алынды. Бұл зерттеу ЯМР жұмысындағы күтпеген фактіні растады, яғни тұрақты белоктың ішкі жағындағы тығыз орналасқан ароматикалық топтар да өте жылдам (микросекундтан миллисекундқа дейінгі уақыт аралығында) ауыса алады. Жеке пептидтік NH топтарының сутек алмасу жылдамдығы ЯМР арқылы анықталды, ең көп ашық бетте өлшеуге тым жылдам болса, ал β-парақтың ортасындағы сутекті байланысқан топтар үшін бірнеше айға созылды. Бұл мәндер динамикалық модельдеуде байқалатын қозғалыс деңгейімен де сәйкес келеді. BPTI белоктың қалыптасу процесі туралы білімді дамытуда маңызды рөл атқарды, яғни полипептидтік тізбектің үш өлшемді кеңістікте белгілі бір ретпен өзін-өзі құрастыруы. 6 Cys топтары арасында дұрыс жұптасуды қамтамасыз ету мәселесі BPTI тізбегінің екі жақын орналасқан, көмілген SS байланысы үшін ерекше қиын екені көрсетілді, бұл үшін in vitro жағдайында жетілген тізбекті қалыптастыру үшін табиғи емес аралық қажет болды (кейіннен прекурсор тізбегінің in vivo жағдайында оңай қалыптасатыны анықталды). BPTI 1992 жылы Томас Крейтонның белокты қалыптастыру жинағының мұқабасында бейнеленді.
Initially named "kallikrein inactivator", aprotinin was first isolated from cow parotid glands in 1930. and independently as a trypsin inhibitor from bovine pancreas in 1936. It was purified from bovine lung in 1964. As it inhibits pancreatic enzymes, it was initially used in the treatment for acute pancreatitis, in which destruction of the gland by its own enzymes is thought to be part of the pathogenesis. Its use in major surgery commenced in the 1960s. BPTI is one of the most thoroughly studied proteins in terms of structural biology, experimental and computational dynamics, mutagenesis, and folding pathway. It was one of the earliest protein crystal structures solved, in 1970 in the laboratory of Robert Huber, and it's substrate like interaction mode deciphered in the context of the bovine trypsin complex in 1974. It later also became famous being the first protein to have its structure determined by NMR spectroscopy, in the laboratory of Kurt Wuthrich at the ETH in Zurich in the early 1980s. Because it is a small, stable protein whose structure had been determined at high resolution by 1975, it was the first macromolecule of scientific interest to be simulated using molecular dynamics computation, in 1977 by J. Andrew McCammon and Bruce Gelin, in the Karplus group at Harvard. That study confirmed the then surprising fact found in the NMR work that even well packed aromatic sidechains in the interior of a stable protein can flip over rather rapidly (microsecond to millisecond time scale). Rate constants were determined by NMR for the hydrogen exchange of individual peptide NH groups along the chain, ranging from too fast to measure on the most exposed surface to many months for the most buried hydrogen bonded groups in the center of the β sheet, and those values also correlate fairly well with degree of motion seen in the dynamics simulations. BPTI was important in the development of knowledge about the process of protein folding, the self assembly of a polypeptide chain into a specific arrangement in 3D. The problem of achieving the correct pairings among the 6 Cys sidechains was shown to be especially difficult for the two buried, close together SS near the BPTI chain termini, requiring a non native intermediate for folding the mature sequence in vitro (it was later discovered that the precursor sequence folds more easily in vivo). BPTI was the cover image on a protein folding compendium volume by Thomas Creighton in 1992.
Қазіргі кездегі нәтижелер
Бір ғылыми зерттеуде егеуқұйрықтарда aprotinin препаратымен емдеу C. neoformans инфекциясы кезінде қан-ми тосқауылының бұзылуын алдын алады деп хабарланған. Тағы бір зерттеу, жасуша мәдениетінде жүргізілген, бұл препараттың SARS CoV 2 көбеюін тежейтінін көрсетіп тұр.
One scientific study in rats reported that treatment with aprotinin prevents disruption of the blood–brain barrier during the C. neoformans infection. Another study in cell cultures suggests that the drug inhibits SARS CoV 2 Replication.