Javascript в настоящее время отключен в вашем браузере. Некоторые функции этого веб-сайта не будут работать, если JavaScript отключен.
Зарегистрируйтесь, указав свои конкретные данные и конкретный интересующий препарат, и мы сопоставим предоставленную вами информацию со статьями в нашей обширной базе данных и незамедлительно отправим вам копию в формате PDF по электронной почте.
Тафере Мулав Белете Кафедра фармакологии, Факультет медицины и медицинских наук, Гондарский университет, Гондар, Эфиопия Адрес для переписки: Тафере Мулав Белете Тел. +251 918045943Электронная почта [email protected] Резюме: Малярия является серьезной глобальной проблемой здравоохранения, вызывающей значительную смертность и заболеваемость каждый год. .Варианты лечения ограничены и серьезно затруднены из-за появления устойчивых штаммов паразитов, которые представляют собой серьезное препятствие для борьбы с малярией. Чтобы предотвратить потенциальные чрезвычайные ситуации в области общественного здравоохранения, новые противомалярийные препараты с однократной терапией, широким терапевтическим потенциалом и новыми механизмами действия срочно необходимы. Разработка противомалярийных препаратов может осуществляться с использованием различных подходов, начиная от модификации существующих препаратов и заканчивая разработкой новых препаратов, нацеленных на новые цели. Современные достижения в области биологии паразитов и доступность различных геномных технологий обеспечивают широкий спектр новых целей. для разработки новых терапевтических средств. Несколько перспективных направленийВ последние годы были обнаружены новые способы лекарственного вмешательства. Поэтому в этом обзоре основное внимание уделяется последним научным и техническим достижениям в области открытия и разработки новых противомалярийных препаратов. Наиболее интересные из изученных на сегодняшний день противомалярийных белков-мишеней включают протеазы, протеинкиназы, сахар плазмодия. ингибиторы транспортера, ингибиторы аквапорина 3, ингибиторы транспорта холина, ингибиторы дигидрооротатдегидрогеназы, ингибитор биосинтеза пентадиена, ингибитор фарнезилтрансферазы и ферменты, участвующие в метаболизме липидов и репликации ДНК. В этом обзоре представлены новые молекулярные мишени для разработки противомалярийных препаратов и их ингибиторы. Ключевые слова: лекарственная устойчивость , новые мишени, противомалярийные препараты, механизм действия, малярийный паразит
Малярия является разрушительным паразитарным инфекционным заболеванием, особенно в странах Африки к югу от Сахары, в некоторых частях Азии и Южной Америки. Несмотря на ряд усилий, сегодня она является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности, в основном среди беременных женщин и детей. По данным World Health Согласно отчету Организации (ВОЗ) за 2018 г., во всем мире зарегистрировано 228 миллионов случаев заболевания малярией и 405 000 случаев смерти. Почти половина населения мира подвержена риску заражения малярией, при этом большинство случаев (93%) и смертей (94%) приходится на Африку. 125 миллионов беременных женщин ежегодно подвергаются риску заболевания малярией, и 272 000 детей в возрасте до 5 лет умирают от малярии.1 Малярия также является причиной бедности и серьезным препятствием для экономического развития, главным образом в Африке.2 Пять выявленных видов Плазмодии, вызывающие малярию у людей, — это P. vivax, P. knowlesi, P. ovale, P. malaria и P. falciparum. Из них Plasmodium falciparum является наиболее смертоносным и распространенным видом Plasmodium.3
В отсутствие эффективной вакцины терапевтическое использование противомалярийных препаратов остается единственным способом лечения и предотвращения заболевания малярией. Несколько исследований показали, что эффективность большинства противомалярийных препаратов снижается из-за чрезвычайных ситуаций с лекарственно-устойчивыми штаммами Plasmodium spp.4 Лекарственная устойчивость было сообщено почти со всеми доступными противомалярийными препаратами, что подкрепляет разработку новых противомалярийных препаратов против существующих проверенных мишеней и поиск гаметофитной стадии передачи может также воздействовать на бесполую пролиферацию в эритроцитах, особенно у резистентных видов паразитов.6 Некоторые ферменты, ион каналы, транспортеры, взаимодействующие молекулы Инвазия эритроцитов (эритроцитов) и молекулы, ответственные за окислительный стресс паразитов, метаболизм липидов и деградацию гемоглобина, являются ключом к разработке новых противомалярийных препаратов против быстро мутирующей малярии. Многообещающие новые мишени для простейших.7
Потенциал новых противомалярийных препаратов оценивается по нескольким требованиям: новый способ действия, отсутствие перекрестной устойчивости к текущим противомалярийным препаратам, лечение однократной дозой, эффективность как против бесполой стадии крови, так и против гаметоцитов, ответственных за передачу. Противомалярийные препараты должны быть эффективны в предотвращении инфекции (химиопротекторы) и очищении печени от P. vivax снотворных (противорецидивные средства)8.
Традиционное открытие лекарств следует ряду подходов к определению нового противомалярийного препарата для борьбы с малярией. К ним относятся оптимизация существующих схем и составов лекарств, модификация существующих противомалярийных препаратов, скрининг натуральных продуктов, выделение агентов, снижающих резистентность, использование подходов комбинированной химиотерапии и разработка лекарств. для других целей.8,9
В дополнение к традиционным методам поиска лекарств, используемым для выявления новых противомалярийных препаратов, знание биологии и генома клеток Plasmodium, как было показано, является мощным инструментом для раскрытия механизмов лекарственной устойчивости и имеет потенциал для разработки лекарств с высокой противомалярийной и противомалярийной активностью.Большой потенциал для новых лекарств. Борьба с потенциальным прерыванием передачи малярии раз и навсегда.10 Генетический скрининг Plasmodium falciparum выявил 2680 генов, важных для бесполого роста в фазе крови, тем самым выявив ключевые клеточные процессы, которые имеют решающее значение для разработки новых лекарств.10,11 Новое лекарства должны: (i) устранять лекарственную устойчивость, (ii) действовать быстро, (iii) быть безопасными, особенно для детей и беременных женщин, и (iv) излечивать малярию одной дозой.12 Задача состоит в том, чтобы найти лекарство, которое лечит все эти характеристики. Цель этого обзора - дать представление о новых мишенях для лечения паразитов малярии, которые изучаются несколькими компаниями, чтобы читатели могли быть проинформированы о предыдущей работе.
В настоящее время большинство противомалярийных препаратов нацелены на бесполую стадию малярийной инфекции, вызывающую симптоматическое заболевание. Преэритроцитарная (печеночная) стадия остается непривлекательной, поскольку не вызывает клинических симптомов. Противомалярийные препараты обладают значительной фазовой селективностью (см. рис. 1). натуральные продукты, полусинтетические и синтетические соединения, разработанные с 1940-х годов.13 Существующие противомалярийные препараты делятся на три широкие категории: производные хинолина, антифолаты и производные артемизинина. До сих пор не обнаружено или не произведено ни одного лекарства, способного уничтожить все виды малярийных паразитов. Поэтому, чтобы быть эффективным против малярийной инфекции, комбинации препаратов часто назначаются одновременно. Хинолин является наиболее широко используемым противомалярийным препаратом для лечения малярии. Хинин, алкалоид, выделенный из коры хинного дерева, был первым использованным противомалярийным препаратом. для лечения болезней в 17 веке. С середины 1800-х до 1940-х годовдевять был стандартным лечением малярии.14 Помимо токсичности, появление лекарственно-устойчивых штаммов P. falciparum ограничило терапевтическое использование хинина. Однако хинин все еще используется для лечения тяжелой малярии, чаще всего в сочетании с второй препарат для сокращения времени лечения и сведения к минимуму побочных эффектов.15,16
Рисунок 1 Жизненный цикл Plasmodium у человека. Стадии и формы паразитов, на которые действуют разные виды противомалярийных препаратов.
В 1925 году немецкие исследователи открыли первый синтетический противомалярийный препарат памахин путем модификации метиленового синего. Памахин имеет ограниченную эффективность и токсичность и не может использоваться для лечения малярии. производное метиленового синего, использовавшееся для лечения малярии во время Второй мировой войны.17
Хлорохин был разработан во время Второй мировой войны для лечения малярии. Хлорохин является препаратом выбора для лечения малярии из-за его эффективности, безопасности и низкой стоимости. Но его нерациональное использование вскоре привело к появлению устойчивых к хлорохину видов P. falciparum. 18 Примахин используется в терапевтических целях для лечения рецидивирующего Plasmodium vivax, вызванного гипнозом. Примахин обладает мощным гаметицидным действием против Plasmodium falciparum. Примахин вызывает гемолитическую анемию у пациентов с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФД). -P.Дневная активность.19
Были синтезированы новые производные хинолина, в результате чего появились новые лекарства, такие как пиперахин и амодиахин. После появления устойчивости к хлорохину амодиахин, фенилзамещенный аналог хлорохина, показал превосходную эффективность против устойчивых к хлорохину штаммов Plasmodium falciparum. базовый противомалярийный препарат, разработанный в Китае в 1970 году. Он эффективен против лекарственно-устойчивых штаммов P. falciparum, P. vivax, P. malaria и P. ovale. Пиронадрин теперь доступен в виде АКТ с артесунатом, который показал превосходную эффективность против всех малярийные паразиты.21 Мефлохин был разработан в середине 1980-х годов и в настоящее время рекомендуется для химиопрофилактики малярии, вызываемой всеми видами, включая штаммы, устойчивые к хлорохину. Однако его использование связано с некоторыми побочными эффектами и лекарственной устойчивостью.22 Препараты, производные хинолина действуют в первую очередь на кровяную стадию паразита, но некоторые противомалярийные препараты действуют на печеночную стадию.ex с гем в пищевых вакуолях паразита. Таким образом, полимеризация гема блокируется. В результате гем, высвобождающийся при распаде гемоглобина, накапливается до токсического уровня, убивая паразита токсическими отходами. Двадцать три
Антифолаты представляют собой противомалярийные препараты, которые ингибируют синтез фолиевой кислоты, необходимой для синтеза нуклеотидов и аминокислот. Антифолаты блокируют деление ядер видов Plasmodium во время шизонтной фазы в эритроцитах и гепатоцитах. Сульфадоксин имеет структуру, аналогичную парааминобензойной кислоте. (PABA), компонент фолиевой кислоты. Они ингибируют синтез дигидрофолата путем ингибирования дигидрофолатсинтазы, ключевого фермента биосинтеза нуклеиновых кислот. Двадцать четыре
Пириметамин и прогуанил являются шизонтными противомалярийными препаратами, которые действуют на бесполую форму видов Plasmodium. Эти препараты ингибируют фермент дигидрофолатредуктазу (ДГФР), который ингибирует восстановление дигидрофолата до тетрагидрофолата, необходимого для биосинтеза аминокислот и нуклеиновых кислот. Прогуанил является пролекарством, метаболизирующимся в циклический гуанидин. Прогуанил был первым антифолатным препаратом, использованным при лечении малярии. Причина в том, что он разрушает эритроциты до того, как паразит вторгнется в них во время их проникновения в кровоток. Кроме того, прогуанил является безопасным Препарат. Пириметамин в основном используется с другими быстродействующими препаратами. Однако его использование сократилось из-за лекарственной устойчивости.24,25
Атоваквон является первым одобренным противомалярийным препаратом, нацеленным на митохондрии паразита Plasmodium. Атоваквон ингибирует транспорт электронов, действуя как аналог убихинона, блокируя часть цитохрома b комплекса цитохрома bc1. В сочетании с прогуанилом атоваквон безопасен и эффективен для беременных женщин. и детей. Атоваквон эффективен против половой стадии паразита-хозяина и комара. Таким образом, он подавляет передачу малярии от комаров человеку. Фиксированная комбинация с прогуанилом разработана под торговым названием Маларон.24,26
Артемизинин был извлечен из Artemisia annua в 1972 году. Артемизинин и его производные, включая артеметер, дигидроартемизинин, артеметер и артесунат, обладают активностью широкого спектра. Артемизинин ингибирует все стадии паразитов в эритроцитах, особенно на ранних стадиях их развития. гаметоцитов от человека к комарам.27 Артемизинин и его производные эффективны против штаммов, устойчивых к хлорохину и мефлохину. Они являются безопасными, эффективными и быстродействующими шизонтами крови против всех видов Plasmodium. Эти препараты имеют короткий период полураспада и плохую биодоступность, что приводит к лекарственной устойчивости, что делает их неэффективными в качестве монотерапии. Поэтому производные артемизинина рекомендуются в сочетании с другими противомалярийными препаратами.28
Противомалярийный эффект артемизинина может быть связан с образованием свободных радикалов, возникающих в результате расщепления артемизининовых эндоперекисных мостиков в пищевых везикулах паразитов, тем самым ингибируя кальциевую АТФазу и протеасомы паразита. Артеметер используется в качестве монотерапии. Быстрое пероральное всасывание. Биодоступность. удваивается при введении в присутствии пищи. Попав в системный кровоток, артеметер гидролизуется до дигидроартемизинина в кишечнике и печени.
Артесунат является полусинтетическим производным из-за его быстрого противомалярийного эффекта, отсутствия значительной лекарственной устойчивости и лучшей растворимости в воде. Рекомендуется в качестве препарата первой линии при тяжелой малярии.31
Тетрациклины и макролиды являются противомалярийными препаратами медленного действия, используемыми в качестве дополнительной терапии к хинину при малярии falciparum. Стратегия использовалась в прошлом с использованием фиксированных комбинаций. ВОЗ рекомендует комбинированную терапию на основе артемизинина (АКТ) в качестве лечения первой линии при неосложненной малярии, вызванной falciparum. Причина в том, что комбинация препаратов снижает лекарственную устойчивость и побочные эффекты.33
АКТ содержит сильнодействующий компонент артемизинина, который быстро уничтожает паразитов, и препарат длительного действия, который устраняет остаточных паразитов и снижает устойчивость к артемизинину. пиперахин, артесунат/сульфадоксин/пириметамин, артеметер/пиперахин и артемизинин/пиперахин/примахин. Хлорохин плюс примахин остается препаратом первой линии для эрадикации Plasmodium vivax. эффектов и противопоказан детям и беременным женщинам34.
Мефлохин, атоваквон/прогуанил или доксициклин рекомендуются в схемах химиопрофилактики для путешественников из неэндемичных в эндемичные районы.35 Рекомендовано прерывистое профилактическое лечение в группах высокого риска, включая сульфадоксин/пириметамин во время беременности и амодиахин/сульфадоксин-пириметамин в качестве сезонной химиопрофилактики. .36 Галофантрин не подходит для терапевтического применения из-за его кардиотоксичности. Дапсон, мепалилин, амодиахин и сульфонамиды были изъяты из терапевтического использования из-за их побочных эффектов.36,37 Некоторые известные противомалярийные препараты и их побочные эффекты перечислены в таблице. 1.
Доступные в настоящее время противомалярийные препараты основаны на различиях в основных метаболических путях между видами Plasmodium и их хозяевами. Основные метаболические пути паразита, включая детоксикацию гема, синтез жирных кислот, синтез нуклеиновых кислот, синтез жирных кислот и окислительный стресс, являются одними из новых. сайты для разработки лекарств.38,39 Хотя большинство противомалярийных препаратов используются в течение нескольких лет, их применение в настоящее время ограничено из-за лекарственной устойчивости. Согласно литературным данным, противомалярийные препараты не были обнаружены, которые ингибируют известные лекарственные мишени.7,40 В В отличие от этого, большинство противомалярийных препаратов обнаруживаются в исследованиях на животных in vivo или in vitro на моделях. Таким образом, механизм действия большинства противомалярийных препаратов остается неопределенным. Кроме того, механизмы устойчивости к большинству противомалярийных препаратов неясны.39
Борьба с малярией требует скоординированных стратегий, таких как борьба с переносчиками, эффективные и безопасные противомалярийные препараты и эффективные вакцины. Учитывая высокую смертность и заболеваемость малярией, чрезвычайные ситуации и распространение лекарственной устойчивости, неэффективность существующих противомалярийных препаратов против неэритроцитарных и половых стадий , определение новых противомалярийных препаратов путем понимания основных метаболических путей малярии.Лекарства от малярии имеют решающее значение. Паразиты. Для достижения этой цели исследования лекарств должны быть нацелены на новые, проверенные мишени для выделения новых соединений свинца.39,41
Существует несколько причин необходимости выявления новых метаболических мишеней. Во-первых, за исключением атоваквона и препаратов, производных артемизинина, большинство противомалярийных препаратов не отличаются химическим разнообразием, что может привести к перекрестной резистентности. Во-вторых, из-за большого разнообразия предполагаемых химиотерапевтических мишеней, многие из них еще предстоит подтвердить. В случае подтверждения, это может привести к получению некоторых соединений, которые являются эффективными и безопасными. проблемы, возникающие в связи с появлением резистентности к существующим лекарственным средствам.40,41 Поэтому для идентификации мишеней лекарственных средств было использовано исследование новых специфических ингибиторов белка-мишени Plasmodium. вмешательства. Эти потенциальные противомалярийные препараты нацелены на биосинтез ключевых метаболитов, мембранный транспорт и сигнальные системы, а также на процессы деградации гемоглобина.40,42
Протеаза плазмодия является вездесущим каталитическим и регуляторным ферментом, который играет ключевую роль в выживании простейших паразитов и вызываемых ими заболеваниях. Он катализирует гидролиз пептидных связей. уклонение, активация воспаления, инвазия эритроцитов, распад гемоглобина и других белков, аутофагия и развитие паразитов.44
Протеазы малярии (глутаминовая аспарагиновая кислота, цистеин, металл, серин и треонин) являются многообещающими терапевтическими мишенями, поскольку нарушение гена протеазы малярии ингибирует деградацию гемоглобина и эритроцитарную стадию паразита.развитие.45
Для разрушения эритроцитов и последующей инвазии мерозоитов требуются малярийные протеазы. Синтетический пептид (GlcA-Val-Leu-Gly-Lys-NHC2H5) ингибирует цистеиновую протеазу шизонта Plasmodium falciparum Pf 68. Он ингибирует инвазию эритроцитов и развитие паразитов. предполагает, что протеазы играют ключевую роль в инвазии паразита в эритроциты. Таким образом, протеазы являются многообещающей мишенью для разработки противомалярийных препаратов.46
В пищевых вакуолях Plasmodium falciparum было выделено несколько аспарагиновых протеаз (протеазы плазмы I, II, III, IV) и цистеиновых протеаз (фальципаин-1, фальципаин-2/, фальципаин-3), используемых для деградации гемоглобина, как показано на рисунке 2.
Инкубация культивируемых паразитов P. falciparum с ингибиторами протеаз лейпептином и Е-64 приводила к накоплению нерасщепленного глобина. Лейпептин ингибирует цистеиновые и некоторые сериновые протеазы, но Е-64 специфически ингибирует цистеиновые протеазы.47,48 После инкубации паразитов с пепстатином, ингибитором аспартатной протеазы, глобин не накапливался. Несколько исследований показали, что ингибиторы цистатина не только ингибируют деградацию глобина, но также ингибируют ранние этапы распада гемоглобина, такие как денатурация гемоглобина, высвобождение гема из глобина и продукция гема. .49 Эти результаты предполагают, что цистеиновые протеазы необходимы на начальной стадии. Этапы деградации гемоглобина Plasmodium falciparum. И Е-64, и пепстатин синергетически блокируют развитие P. falciparum. Однако только Е-64 блокирует гидролиз глобина. 48,49 Некоторые ингибиторы цистеиновых протеаз, такие как фторметилкетон и винилсульфон, ингибируют рост P. falciparum и деградацию гемоглобина.В модели малярии на животных фторметилкетон ингибирует активность протеазы P. vinckei и излечивает 80% случаев мышиной малярии. Таким образом, ингибиторы протеазы являются многообещающими кандидатами на роль противомалярийных препаратов. которые блокируют метаболизм и развитие паразита.50
Сериновые протеазы участвуют в разрыве шизонтов и реинвазии эритроцитов во время жизненного цикла Plasmodium falciparum. Они могут быть заблокированы несколькими ингибиторами сериновых протеаз и являются лучшим выбором, поскольку гомолог человеческого фермента недоступен. Ингибитор протеазы LK3, выделенный из Streptomyces sp.разрушает малярийную сериновую протеазу.51 Маслиновая кислота представляет собой природный пентациклический тритерпеноид, который ингибирует созревание паразитов от кольцевой стадии до стадии шизонта, тем самым прекращая высвобождение мерозоитов и их инвазию. Статины -2 и фальципаин-3,52 и ингибирование протеаз плазмы ингибиторами на основе аллофеностатина предотвращают деградацию гемоглобина и убивают паразитов. Доступны несколько блокаторов цистеиновых протеаз, включая эпоксомицин, лактацистин, MG132, WEHI-842, WEHI-916 и химостатин. .
Фосфоинозитид-липипкиназы (PIK) представляют собой вездесущие ферменты, которые фосфорилируют липиды для регулирования пролиферации, выживания, транспорта и внутриклеточной передачи сигналов. Наиболее широко изученными классами PIK у 53 паразитов являются фосфоинозитид-3-киназа (PI3K) и фосфатидилинозитол-4-киназа (PI4K). Ингибирование этих ферментов было определено как потенциальная цель для разработки противомалярийных препаратов с желательными профилями активности для профилактики, лечения и элиминации малярии. (4)K и ингибируют внутриклеточное развитие нескольких видов Plasmodium на каждой стадии инфекции хозяина. Таким образом, нацеливание на (PI3K) и PI(4)K может открыть новые возможности, основанные на открытии целевых лекарств, для выявления новых противомалярийных препаратов. KAF156 в настоящее время в фазе II клинических испытаний.55,56 MMV048 представляет собой соединение с хорошей профилактической активностью in vivo в отношении P. cynomolgi и потенциальнымs препарат, блокирующий передачу инфекции. MMV048 в настоящее время проходит клинические испытания фазы IIa в Эфиопии.11
Для быстрого роста инфицированных эритроцитов видам Plasmodium требуется достаточное количество субстрата для облегчения их активного метаболизма. Таким образом, паразиты подготавливают эритроциты хозяина, индуцируя специализированные переносчики, которые значительно отличаются от переносчиков клеток-хозяев по поглощению и удалению метаболитов. Белки-носители и каналы являются потенциальными мишенями из-за их важной роли в транспорте метаболитов, электролитов и питательных веществ. во внутриклеточного паразита.58
PSAC является наиболее многообещающей мишенью, поскольку он содержится в различных типах питательных веществ (гипоксантин, цистеин, глутамин, глутамат, изолейцин, метионин, пролин, тирозин, пантотеновая кислота и холин) и играет ключевую роль во внутриклеточных паразитах. PSAC не имеют четкой гомологии. к известным генам каналов-хозяев.58,59 Флоридизин, дантролен, фуросемид и нифлуномид являются мощными блокаторами переносчиков анионов. Лекарства, такие как глибурид, меглитинид и толбутамид, ингибируют приток холина в зараженные паразитами эритроциты.60,61
Кровяная форма Plasmodium falciparum почти полностью зависит от гликолиза для производства энергии без накопления энергии;он основан на постоянном поглощении глюкозы. Паразит превращает пируват в лактат для производства АТФ, который необходим для репликации внутри эритроцитов. мембрану эритроцитов и индуцированный паразитами «новый путь проникновения».63 Глюкоза транспортируется в паразитов переносчиком гексозы Plasmodium falciparum (PFHT). PFHT обладает некоторыми типичными характеристиками переносчика сахара. D-глюкоза и D-фруктоза. Таким образом, различия во взаимодействии GLUT1 и PFHT с субстратами позволяют предположить, что селективное ингибирование PFHT является многообещающей новой мишенью для разработки новых противомалярийных препаратов.64 Длинноцепочечное производное O-3-гексозы (соединение 3361) ингибирует поглощение глюкозы и фруктозы PFHT, но не ингибирует транспорт гексозы основными переносчиками глюкозы и фруктозы млекопитающих (GLUT1 и 5). Соединение 3361 также ингибировал поглощение глюкозы P. vivax из PFHT. В предыдущих исследованиях соединение 3361 убивало P. falciparum в культуре и снижало размножение P. berghei на моделях мышей.65
Группа крови плазмодия в значительной степени зависит от анаэробного гликолиза для роста и развития.60 Зараженные паразитами эритроциты поглощают глюкозу в 100 раз быстрее, чем неинфицированные эритроциты. Паразит метаболизирует глюкозу посредством гликолиза до лактата, который экспортируется из паразита через лактат: механизм симпортера Н+ во внешнюю среду.66 Экспорт лактата и поглощение глюкозы имеют решающее значение для поддержания потребности в энергии, внутриклеточного рН и осмотической стабильности паразита.Ингибирование системы лактат:H+ симпортер является многообещающей новой целью для разработки новых лекарств. Некоторые соединения, такие как MMV007839 и MMV000972, убивают бесполых паразитов P. falciparum на кровяной стадии путем ингибирования транспортера лактат:H+.67
Как и другие типы клеток, эритроциты поддерживают низкие внутренние уровни Na+. Однако паразиты увеличивают проницаемость мембраны эритроцитов и облегчают поступление Na+, что приводит к увеличению концентрации Na+ в цитоплазме эритроцитов до уровня внеклеточной среды. Таким образом, паразиты оказываются в среде с высоким содержанием Na+ и должны вытеснять ионы Na+ из своей плазматической мембраны, чтобы поддерживать низкий уровень цитоплазматического Na+, чтобы выжить, несмотря на их присутствие во внутриклеточных участках. В этом случае приток Na+ к паразиту регулируется с помощью АТФазы Р-типа. транспортер (PfATP4), который действует как первичный насосный механизм выделения Na+ у паразита, как показано на рис. 3.68, ингибируя этот транспортер. малярийный паразит. Несколько соединений, в том числе сипагамин в фазе 2, (+)-SJ733 в фазе 1 и KAE609 в фазе 2, имеют механизм действия, нацеленный на PfATP4.67,69
Рисунок 3. Предполагаемый механизм индуцированной паразитами PfATP4 и H+-АТФазы V-типа при гибели инфицированных эритроцитов после ингибирования ципаргамином.
Виды Plasmodium контролируют свои уровни Na+ с помощью транспортера АТФазы P-типа. Они также импортируют H+ по аналогичному пути. вытеснить H+. Разработка нового препарата является многообещающей целью. MMV253 ингибирует H+-АТФазу V-типа в качестве механизма действия путем отбора мутаций и полногеномного секвенирования.70,71
Аквапорин-3 (AQP3) представляет собой белок акваглицеринового канала, который облегчает движение воды и глицерина в клетках млекопитающих. AQP3 индуцируется в гепатоцитах человека в ответ на инфекцию паразита и играет важную роль в репликации паразита. . berghei и способствует репликации паразита на бесполой стадии эритроцитов.72 Генетическое истощение AQP3 значительно подавляет паразитарную нагрузку на печеночной стадии P. berghei. falciparum паразитемия в эритроцитах, предполагая, что белки-хозяева играют решающую роль на разных стадиях жизни паразита. 73 Наиболее интригующе то, что нарушение AQP3 у генетических мышей не является летальным, предполагая, что белок-хозяин имеет потенциальную новую терапевтическую мишень. понимание процессов в печени хозяина, затронутых инфекцией Plasmodium, и подчеркивает потенциал этих процессы в качестве будущих противомалярийных препаратов.71,72
Фосфолипиды играют ключевую роль во внутриэритроцитарном жизненном цикле Plasmodium falciparum как в качестве структурных компонентов мембран, так и в качестве регуляторных молекул, регулирующих активность различных ферментов. Эти молекулы необходимы для размножения паразитов внутри эритроцитов. повышаются уровни фосфолипидов, из которых фосфатидилхолин является основным липидом в компонентах их клеточных мембран. Паразиты синтезируют фосфатидилхолин de novo, используя холин в качестве предшественника. Этот путь de novo имеет решающее значение для роста и выживания паразитов. что приводит к гибели паразита.74 Альбитиазолий, препарат, который прошел испытания фазы II, работает, главным образом, путем ингибирования транспорта холина в паразита. Альбитиазолий накапливается до 1000 раз в Plasmodium и подавляет рост паразита без рецидива. условиях. Примечательно, что одна инъекция вылечила высокий pуровни аразитемии.75,76
Фосфохолинцитидилтрансфераза является лимитирующей стадией в биосинтезе фосфатидилхолина de novo.77 Соединение дичетвертичного аммония G25 и дикатионное соединение T3 ингибируют синтез фосфатидилхолина в паразитах. G25 в 1000 раз менее токсичен для клеточных линий млекопитающих. соединений в открытии и разработке противомалярийных препаратов.78,79
Ключевым этапом в распространении видов Plasmodium у человека-хозяина является обширное и быстрое деление ДНК паразита, которое зависит от наличия основных метаболитов, таких как пиримидины. У Plasmodium пиримидиновые нуклеотиды играют решающую роль в синтезе ДНК, фосфолипидов и гликопротеины. Синтез нуклеотидов происходит по двум основным путям: пути утилизации и пути de novo. Дигидрооротатдегидрогеназа (DHODH) является важным ферментом, который катализирует окисление дигидрооротата до оротата, этап, ограничивающий скорость в синтезе пиримидинов de novo. Следовательно, DHODH представляет собой потенциально многообещающую мишень для разработки противомалярийных препаратов. 80 Клетки человека приобретают пиримидины, спасая уже образовавшиеся пиримидины или путем синтеза de novo. Однако ингибирование биосинтеза пиримидинов de novo у паразитов приводит к гибели этих клеток.у паразита малярии отсутствует пиримидиновый путь утилизации, что делает паразита уязвимым для ингибирования ДГОДГ.81 DSM190 и DSM265 являются селективными ингибиторами фермента ДГОДГ паразита, который в настоящее время проходит фазу 2 клинических испытаний. P218 является ингибитором ДГОДГ, эффективным против всех пириметамин- устойчивые штаммы в настоящее время проходят фазу 1. KAF156 (ганаплацид) в настоящее время проходит фазу 2b клинических испытаний с фенилфлуоренолом.82
Изопреноиды необходимы для посттрансляционной липидной модификации белков и бесполого размножения Plasmodium falciparum. Изопреноиды синтезируются из пятиуглеродного предшественника изопентилдифосфата (IPP) или его изомера, диметилаллилдифосфата (DMAPP), одним из двух независимых путей. Мевалонат путь и путь 2C-метил-D-эритритол-4-фосфата (MEP). У большинства микроорганизмов эти два пути являются взаимоисключающими. Бактерии и Plasmodium falciparum полностью зависят от пути MEP, в то время как люди — нет. Путь MEP изучается как потенциальная новая терапевтическая мишень. 1-дезокси-ксилулозо-5-фосфатредуктоизомераза (pfDxr) Plasmodium falciparum катализирует скорость-лимитирующую стадию пути MEP, что делает этот фермент паразита многообещающей мишенью для разработки новых противомалярийных препаратов. .83,84 Ингибиторы PfDXR ингибируют Plasmodium falciparum. Plasmodium falciparum растет и нетоксичен для клеток человека. PfDXR является потенциальной новой мишенью дляразработка противомалярийных препаратов.83 Фосмидомицин, MMV019313 и MMV008138 ингибируют DOXP-редуктоизомеразу, ключевой фермент пути DOXP, отсутствующий у людей. Поскольку ингибирование пренилирования белка в Plasmodium нарушает рост бесполых паразитов, это потенциальная противомалярийная мишень.85
Пренилированные белки играют решающую роль во множестве клеточных процессов, включая перенос везикул, передачу сигналов, регуляцию репликации ДНК и деление клеток. Эта посттрансляционная модификация облегчает связывание внутриклеточных белков с мембранами и облегчает белок-белковые взаимодействия. Фарнезилтрансфераза катализирует перенос фарнезильной группы, 15-углеродной изопреноидной липидной единицы, от фарнезилпирофосфата к С-концу белков, содержащих мотив CaaX. Фарнезилтрансфераза является многообещающей новой мишенью для разработки противомалярийных препаратов, поскольку ее ингибирование убивает паразита.86
Ранее эволюция устойчивости к паразитам под действием ингибитора фарнезилтрансферазы BMS-388,891 тетрагидрохинолина показала мутации в белке домена, связывающего пептидный субстрат. .В другом исследовании были обнаружены мутации в бета-субъединице фарнезилтрансферазы штамма P. falciparum, устойчивого к MMV019066. Исследования моделирования показали, что мутация искажает ключевой сайт взаимодействия малой молекулы с активным центром фарнезилирования, что приводит к лекарственной устойчивости. 0,87
Одной из многообещающих целей разработки новых лекарств является блокирование рибосомы P. falciparum, а также других частей механизма трансляции, ответственного за синтез белка. Виды Plasmodium имеют три генома: ядро, митохондрии и акропласты (из остаточных хлоропластов). Для функционирования всех геномов требуется механизм трансляции. Ингибиторы синтеза белка имеют значительный клинический успех в качестве эффективных антибиотиков. Доксициклин, клиндамицин и азитромицин имеют противомалярийное терапевтическое значение, поскольку они ингибируют рибосомы в митохондриях и апластопластах паразитов, выводя эти органеллы из строя.88 Интересно, что Рибосома P. falciparum занимает эволюционную золотую середину между прокариотами и эукариотами, заметно отличаясь от рибосом человека и, таким образом, обеспечивая важную многообещающую новую мишень. Фактор элонгации Plasmodium falciparum 2 (pfEF2) является компонентом рибосомы, который катализирует GTP-зависимую транслокацию. рибосом вдоль беспорядкаenger РНК и необходим для синтеза белка у эукариот. PfEF2 был выделен в качестве новой мишени для разработки противомалярийных препаратов.87,89
Ингибирование синтеза белка Возьмем открытие сордарина, природного продукта, который избирательно блокирует синтез грибкового белка путем ингибирования фактора элонгации 2 дрожжевых эукариот. 1, подтверждающие потенциал PfEF2 в качестве эффективной мишени для противомалярийных препаратов.88,90
Основными признаками тяжелой малярии являются секвестрация инфицированных паразитами эритроцитов, воспаление и закупорка микроциркуляторного русла. Plasmodium falciparum использует гепарансульфат, поскольку он прикрепляется к эндотелию и другим клеткам крови, вызывая обструкцию кровотока. Ингибирование этих аномальных клеток и возбудителя Лекарственные взаимодействия восстанавливают заблокированный кровоток и влияют на рост паразитов.91
Несколько исследований показали, что севупарин, антиадгезионный полисахарид, полученный из гепарина, обладает антитромбин-элиминирующим действием. к N-концевой внеклеточной связывающей гепарансульфат структуре мембранного белка 1 эритроцитов Plasmodium falciparum, Duffy-binding-like domain 1α (DBL1α), и считается важным фактором секвестрации инфицированных эритроцитов. клинические испытания на разных стадиях.
Время публикации: 24 марта 2022 г.