Аденозин ( символ А ) — органическое соединение , широко встречающееся в природе в виде разнообразных производных. Молекула состоит из аденина , присоединенного к рибозе посредством β-N9 - гликозидной связи . Аденозин — один из четырех нуклеозидных строительных блоков РНК (а его производное дезоксиаденозин — строительный блок ДНК ), которые необходимы для всей жизни на Земле. Его производные включают энергоносители аденозинмоно-, ди- и трифосфат , также известные как АМФ/АДФ/АТФ. Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) широко распространен в передаче сигнала . Аденозин используется в качестве внутривенного препарата при некоторых сердечных аритмиях .
Аденозил (сокращенно Ado или 5'-dAdo ) представляет собой химическую группу, образующуюся в результате удаления 5'-гидрокси (OH) группы. Он содержится в аденозилкобаламине (активная форма витамина B12 [1] ) и в виде радикала в радикальных ферментах SAM . [2]
У людей с наджелудочковой тахикардией (СВТ) аденозин используется для идентификации и преобразования ритма. [3] [4] [5]
Некоторые СВТ можно успешно прекратить с помощью аденозина. [6] Сюда входят любые возвратные аритмии , для которых требуется АВ-узел для повторного входа, например, АВ-узловая возвратная тахикардия (АВРТ) и АВ-узловая возвратная тахикардия (АВРТ). Кроме того, предсердную тахикардию иногда можно купировать аденозином. [7]
Быстрые ритмы сердца, ограниченные предсердиями ( например, фибрилляция предсердий и трепетание предсердий ) или желудочками (например, мономорфная желудочковая тахикардия ) и не вовлекающие АВ-узел как часть возвратного контура, обычно не преобразуются за счет аденозина. Однако в таких случаях скорость желудочковой реакции временно замедляется при приеме аденозина. [7]
Из-за влияния аденозина на СВТ, зависящие от АВ-узла, аденозин считается антиаритмическим средством V класса . Когда аденозин используется для кардиоверсии аномального ритма, то вхождение сердца в асистолию желудочков на несколько секунд является нормальным явлением. Это может сбить с толку пациента, находящегося в нормальном сознании, и связано с ощущением стенокардии в груди. [8]
Аденозин используется в качестве дополнения к сцинтиграфии перфузии миокарда с таллием (TI 201) или технецием (Tc99m) (ядерный стресс-тест) у пациентов, которые не могут пройти адекватное стресс-тестирование с физической нагрузкой. [9]
При назначении для оценки или лечения наджелудочковой тахикардии (СВТ) начальная доза составляет от 6 до 12 мг, в зависимости от режима или предпочтений поставщика [10] и вводится в виде быстрой парентеральной инфузии . Из-за чрезвычайно короткого периода полувыведения аденозина введение внутривенного введения начинают как можно проксимальнее (близко) к сердцу, например, от локтевой ямки . После внутривенного введения часто следует промывание 10–20 мл физиологического раствора. Если это не дает эффекта (т. е. нет признаков транзиторной АВ-блокады), можно ввести дозу 12 мг через 1–2 минуты после первой дозы. При введении для расширения артерий, например, при «стресс-тесте», доза обычно составляет 0,14 мг/кг/мин в течение 4 или 6 минут, в зависимости от протокола.
Рекомендуемая доза может быть увеличена у пациентов, принимающих теофиллин, поскольку метилксантины предотвращают связывание аденозина с рецепторами. Доза часто снижается у пациентов, принимающих дипиридамол (персантин) и диазепам (валиум), поскольку аденозин усиливает действие этих препаратов. Рекомендуемая доза также снижается вдвое у пациентов с застойной сердечной недостаточностью , инфарктом миокарда , шоком , гипоксией и/или хроническим заболеванием печени или хронической болезнью почек , а также у пожилых пациентов.
Дипиридамол потенцирует действие аденозина, что требует применения более низких доз.
Метилксантины (например, кофеин , содержащийся в кофе, теофиллин , содержащийся в чае, или теобромин, содержащийся в шоколаде) имеют пуриновую структуру и связываются с некоторыми из тех же рецепторов, что и аденозин. [12] Метилксантины действуют как конкурентные антагонисты аденозина и могут притуплять его фармакологические эффекты. [13] Людям, принимающим большие количества метилксантинов, могут потребоваться повышенные дозы аденозина.
Кофеин действует, блокируя связывание аденозина с рецептором аденозина А1 , что усиливает высвобождение нейромедиатора ацетилхолина . [14] Кофеин также повышает уровень циклического АМФ посредством неселективного ингибирования фосфодиэстеразы. [15] «Кофеин имеет трехмерную структуру, аналогичную структуре аденозина», что позволяет ему связывать и блокировать его рецепторы. [16]
Общие противопоказания для аденозина включают:
Аденозин — эндогенный пуриновый нуклеозид, модулирующий многие физиологические процессы. Передача клеточных сигналов аденозином происходит через четыре известных подтипа аденозиновых рецепторов ( А 1 , А 2А , А 2В и А 3 ). [18]
Внеклеточные концентрации аденозина в нормальных клетках составляют примерно 300 нМ; однако в ответ на клеточное повреждение (например, в воспалительной или ишемизированной ткани) эти концентрации быстро повышаются (600–1200 нМ). Таким образом, что касается стресса или травмы, функция аденозина заключается в первую очередь в цитопротекции, предотвращающей повреждение тканей во время гипоксии , ишемии и судорожной активности. Активация рецепторов А 2А вызывает совокупность реакций, которые в целом можно классифицировать как противовоспалительные. [19] Ферментативное производство аденозина может иметь противовоспалительное или иммуносупрессивное действие . [20] [21] [22]
Все подтипы аденозиновых рецепторов (А1 , А2А , А2В и А3 ) представляют собой рецепторы, связанные с G-белком . Четыре подтипа рецепторов дополнительно классифицируются на основе их способности стимулировать или ингибировать активность аденилатциклазы . Рецепторы А 1 связываются с G i/o и снижают уровни цАМФ, тогда как рецепторы аденозина А 2 соединяются с G s , что стимулирует активность аденилатциклазы. Кроме того, рецепторы A 1 связываются с G o , что, как сообщается, опосредует аденозиновое ингибирование проводимости Ca 2+ , тогда как рецепторы A 2B и A 3 также связываются с G q и стимулируют активность фосфолипазы . Исследователи из Корнелльского университета недавно доказали, что аденозиновые рецепторы играют ключевую роль в открытии гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). У мышей, получавших аденозин, наблюдался повышенный транспорт через ГЭБ антител и пролекарств к амилоидным бляшкам, связанных с болезнью Паркинсона, болезнью Альцгеймера, рассеянным склерозом и раком центральной нервной системы. [23]
Аденозин является эндогенным агонистом рецептора, стимулирующего секрецию грелина/гормона роста . [24] Однако, хотя он и способен повышать аппетит , в отличие от других агонистов этого рецептора аденозин не способен индуцировать секрецию гормона роста и повышать его уровень в плазме. [24]
При внутривенном введении аденозин вызывает временную блокаду сердца в атриовентрикулярном (АВ) узле . Это опосредуется через рецептор А1 , ингибируя аденилатциклазу, снижая уровень цАМФ и вызывая таким образом гиперполяризацию клеток за счет увеличения оттока К + через внутренние каналы выпрямителя К + , что впоследствии ингибирует ток Са2 + . [25] [26] Он также вызывает эндотелиально-зависимое расслабление гладких мышц, находящихся внутри стенок артерий. Это вызывает расширение «нормальных» сегментов артерий, т.е. там, где эндотелий не отделен от средней оболочки атеросклеротическими бляшками . Эта функция позволяет врачам использовать аденозин для проверки закупорки коронарных артерий, преувеличивая разницу между нормальными и аномальными сегментами.
Введение аденозина также уменьшает приток крови к коронарным артериям после окклюзии. Другие коронарные артерии расширяются при введении аденозина, в то время как сегмент за окклюзией уже максимально расширен, это процесс, называемый коронарным обкрадыванием. Это приводит к тому, что меньшее количество крови попадает в ишемизированную ткань, что, в свою очередь, вызывает характерную боль в груди.
Аденозин, используемый в качестве вторичного мессенджера , может быть результатом биосинтеза пуринов de novo посредством аденозинмонофосфата (АМФ), хотя возможно, что существуют и другие пути. [27]
Когда аденозин попадает в кровоток, он расщепляется аденозиндезаминазой , которая присутствует в эритроцитах и стенке сосудов.
Дипиридамол , ингибитор переносчика аденозиновых нуклеозидов , позволяет аденозину накапливаться в кровотоке. Это вызывает усиление коронарной вазодилатации .
Дефицит аденозиндезаминазы является известной причиной иммунодефицита.
Сообщалось, что аналог аденозина NITD008 напрямую ингибирует рекомбинантную РНК-зависимую РНК-полимеразу вируса денге , прекращая синтез его цепи РНК. Это взаимодействие подавляет пик виремии и повышение уровня цитокинов и предотвращает летальность инфицированных животных, что открывает возможность нового лечения этого флавивируса . [28] Было показано, что аналог 7-деаза-аденозин ингибирует репликацию вируса гепатита С. [29] BCX4430 защищает от вирусов Эбола и Марбург . [30] Такие аналоги аденозина потенциально клинически полезны, поскольку их можно принимать перорально.
Считается, что аденозин оказывает противовоспалительное действие на рецептор A 2A . [31] [32] На лабораторных животных было показано, что местное применение аденозина к ранам на ногах при сахарном диабете резко ускоряет восстановление и реконструкцию тканей. Местное применение аденозина для лечения нарушений заживления ран и сахарного диабета у людей в настоящее время находится на стадии клинических исследований.
Противовоспалительный эффект метотрексата может быть обусловлен стимуляцией высвобождения аденозина . [33]
В целом аденозин оказывает тормозящее действие на центральную нервную систему (ЦНС).Стимулирующий эффект кофеина объясняется в первую очередь (хотя и не полностью) его способностью блокировать аденозиновые рецепторы, тем самым снижая тормозной тонус аденозина в ЦНС. Это снижение активности аденозина приводит к увеличению активности нейротрансмиттеров дофамина и глутамата . [34] Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что аденозин и агонисты аденозина могут активировать фосфорилирование рецептора Trk посредством механизма, который требует наличия рецептора аденозина A 2A . [35]
Было доказано, что аденозин способствует утолщению волос у людей с истонченными волосами. [36] [37] В исследовании 2013 года аденозин для местного применения сравнивали с миноксидилом при андрогенной алопеции у мужчин , обнаружив, что он столь же эффективен, как миноксидил (в общих результатах лечения), но с более высоким уровнем удовлетворенности пациентов из-за «более быстрого предотвращения выпадения волос и появления вновь выросшие волосы» (для уточнения результатов потребовались дальнейшие испытания). [38]
Аденозин является ключевым фактором в регуляции цикла сна и бодрствования организма . [39] Уровень аденозина повышается в периоды бодрствования и снижается во время сна. Более высокий уровень аденозина коррелирует с более сильным чувством сонливости , также известным как влечение ко сну или давление сна. [40] Когнитивно-поведенческая терапия бессонницы (КПТ-I), которая считается одним из наиболее эффективных методов лечения бессонницы , использует кратковременное лишение сна для повышения и регулирования уровня аденозина в организме с целью стимулирования последовательного и устойчивого сна. спать в долгосрочной перспективе. [41]
Основной компонент каннабиса дельта-9-тетрагидроканнабинол (ТГК) и эндоканнабиноид анандамид (АЭА) вызывают сон у крыс за счет повышения уровня аденозина в базальном отделе переднего мозга . Эти компоненты также значительно усиливают медленный сон во время цикла сна , опосредованно активацией рецептора CB1 . Эти результаты указывают на потенциальное терапевтическое использование каннабиноидов для индукции сна в условиях, когда сон может быть сильно ослаблен . [42]
Он также играет роль в регуляции притока крови к различным органам посредством расширения сосудов . [43] [44] [45]