ВВЕДЕНИЕ
Активины представляют собой димерные гликопротеины, принадлежащие к суперсемейству бета-трансформирующих факторов роста (TGF-β). Активины были обнаружены в 1986 году после выделения ингибинов из фолликулярной жидкости свиней и были охарактеризованы как гормоны яичников, которые стимулируют высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) гипофизом [1, 2]. Последующие исследования показали, что активины участвуют во многих биологических функциях, включая регулирование процессов воспаления, фиброза, биологии развития и онкогенеза, функцию костно-мышечной системы. Активин А является изоформой, имеющей большое физиологическое значение для человека. Активин А показал 100% совпадение в последовательности белка у человека и мыши. Современное понимание о роли активина А позволяет классифицировать его как гормон, фактор роста и цитокин [3–5].

Нарушение регуляции системы активин–фоллистатин–ингибин приводит к нарушениям женской репродуктивной функции и беременности, включая синдром поликистозных яичников, внематочную беременность, невынашивание беременности, задержку роста плода, гестационный диабет, преэклампсию и преждевременные роды [6–8]. Более того, повышение сывороточного активина А, сопровождающееся повышением уровня ФСГ, характерно для женского репродуктивного старения. У мужчин активин А цявляется аутокринным и паракринным модулятором развития зародышевых клеток и пролиферации клеток Сертоли. Нарушение нормальной передачи сигналов активина характерно для многих опухолей, поражающих репродуктивные органы, включая карциному эндометрия, рак шейки матки, рак яичек и яичников, а также рак предстательной железы [9].

Цель: представить биомедицинское значение активина А и перспективы применения его ингибиторов в клинической практике.

СТРУКТУРА И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
Активины, как и все другие члены суперсемейства TGF-β, синтезируются как белки-предшественники. Они представляют собой дисульфидно-связанные гомо- и гетеродимеры четырех β-цепей ингибина [2] . Активины действуют как аутокринно, так и паракринно. Передача сигналов активина инициируется последовательными взаимодействиями со специфическими рецепторами, принадлежащими к семейству серин-треонин-киназ, и активацией внутриклеточных Smad-белков. Исходя из их молекулярной массы, рецепторы, с которыми взаимодействуют активины, были отнесены к типу I (с низкой молекулярной массой) и типу II (с высокой молекулярной массой). Рецептор типа II был идентифицирован в двух гомологичных формах: обозначен как ActRIIA и ActRIIB, обе действуют через активацию сходных нижестоящих путей. Впоследствии рецептор типа I (ActRI) был назван «киназой», подобной рецептору активина (ALK) с семью вариантами. Из них ALK4 (также называемый ActRIB) был последовательно описан как преобладающий рецептор типа I для передачи сигналов активина [2] . Важно, что другие члены суперсемейства TGF-β, такие как Nodal, BMP и GDF, также связываются с рецепторами активина. Активины осуществляют передачу сигналов, связываясь с внеклеточными доменами рецепторов типа II (ActRIIA или ActRIIB). Это связывание позволяет взаимодействовать с рецептором типа I. Полученный комплекс с рецептором позволяет ActRII фосфорилировать рецепторы типа I, тем самым инициируя внутриклеточную сигнализацию. После активации ActRI фосфорилирует Smad2 и Smad3, которые образуют гетеромерный комплекс и затем включают Smad4. Этот активированный комплекс Smad перемещается в ядро и взаимодействует с кофакторами, которые стимулируют или подавляют транскрипцию генов-мишеней. Кроме того, активированный комплекс Smad индуцирует механизм отрицательной обратной связи через ингибирующий Smad7. Важным регулятором сигнала активина является Smad7. С ActRI он образует комплекс и предотвращает фосфорилирование Smads 2 и 3, тем самым блокируя весь нисходящий путь. Помимо активации пути Smad, передача сигналов активина может варьироваться в разных клетках и физиологических условиях и может регулировать другие внутриклеточные пути, такие как митоген-активируемые протеинкиназы p38 (38MAPK), регулируемые внеклеточным сигналом киназы 1 и 2 (ERK1/2) и c-Jun NH2-терминальной киназой (JNK) [1].

РОЛЬ АКТИВИНА А В КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ
Активин А регулирует рост и дифференцировку клеток, оказывает иммунорегуляторные функции, играя важную роль в регуляции легочного воспаления и фиброза. Особое значение при воспалительных заболеваниях легких имеет индукция активином А провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины IL-1β, IL-6 и фактор некроза опухолей (TNF). У мышей с повышенным сывороточным активином-A отмечалось развитие кахексии. Передача сигналов активина может регулироваться антагонистами: ингибинами, фоллистатином, FSTL-3, бетагликаном и др. В свою очередь, фоллистатин и FSTL-3, оба из которых взаимодействуют непосредственно с активинами, блокируют их взаимодействия с рецепторами и таким образом ингибируют процесс передачи сигналов. Этот механизм опосредует основные биологические 48 действия активинов на пролиферацию, дифференцировку, метаболизм, репарацию и апоптоз клеток [10].

Благодаря высокому сродству фоллистатин связывается с активином A, блокируя и нейтрализуя его действие. Фоллистатин связывается и с другими близкими по структуре членами семейства трансформирующего фактора роста-β, но со сниженным сродством в 10 раз, чем с активином A. Исследования показывают, что фоллистатин, назначенный с целью профилактики пациентам до верификации диагноза «муковисцидоз» (МВ), создает потенциал для безопасного предотвращения развития чрезмерного воспаления и гиперсекреции слизи, уменьшения инфекции и ремоделирующего каскада воспалительных реакций, который приводит к болезни легких и преждевременной смерти. Блокируя активин A, фоллистатин препятствует развитию воспалительного каскада на многочисленных уровнях, в совокупности приводя к уменьшению продукции слизи и нейтрофилии в дыхательных путях через нарушение цитокинов, приводящее к этим реакциям (например, IL-13, MIP-1α, MIP-1β).

Увеличение массы тела у мышей, получающих фоллистатин, также предполагает, что фоллистатин может ингибировать кахексию, наблюдаемую при МВ, путем ингибирования миостатина, активина А и IL-6. Эти данные говорят о положительном влиянии на выживаемость и рост эффективности ингаляционного фоллистатина, что является более приемлемым способом введения лекарства в легкие, чем внутрибрюшинно или внутривенно. Таким образом, фоллистатин имеет потенциал для значительного продвижения в лечении заболеваний легких у пациентов с МВ, с перспективой повышения качества жизни и ожидаемой продолжительности жизни [11].

Способность фоллистатином ингибировать действие активина А имеет большие перспективы при лечении не только муковисцидоза или астмы, но и других воспалительных процессов, затрагивающих легкие [12, 13.] Исследования подтверждают, что у взрослых животных сверхэкспрессия активина А в легких приводит к изменению состава популяций легочных эпителиальных клеток, где преобладают реснитчатые клетки, с меньшим количеством AEC2. Эти изменения приводят к нарушению податливости легких и значительному снижению AEC2, экспрессирующего белок С сурфактанта[14]. Результаты в другом исследовании показывают, что блокирование активина А с помощью фоллистатина после введения блеомицина предотвращало воспаление легких и фиброз [15].

У части пациентов с COVID-19 развивается наиболее тяжелая форма, характеризующаяся синдромом острого респираторного заболевания (ОРДС). Молекулярные механизмы, вызывающие ОРДС, вызванный COVID-19, еще предстоит определить, хотя во многих исследованиях задокументировано увеличение уровня цитокинов, известное как «цитокиновый шторм». Возможно, действие вируса COVID-19 повышает в организме концентрации провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины IL-1β, IL-6 и фактор некроза опухолей, поэтому можно предположить, что концентрация и активина А также повышена при инфицировании. Это дает большую перспективу для исследований ингибирования активина А фоллистатином. Полученные данные указывают, что цитокины, которые активируют путь NF-kappaB, могут индуцировать активин А и его нижележащий маркер, FLRG. У госпитализированных пациентов с COVID-19 повышенный уровень активина A/ FLRG на исходном уровне был прогностическим фактором наиболее тяжелых исходов COVID-19, включая необходимость искусственной вентиляции легких, отсутствие клинического улучшения, развитие тяжелых осложнений и летального исхода. Пациенты с активином A/FLRG выше медианы выборки имели в 2,6/2,9 раза больше шансов умереть по сравнению с пациентами с уровнями ниже медианы выборки соответственно. Исследование показывает, что высокие уровни активина А и FLRG подвергают пациентов риску ОРДС, и блокада активина А может быть полезной при лечении пациентов с COVID-19, страдающих от ОРДС [16].

Эффективная и безопасная терапия COVID-19 является самой актуальной задачей, поставленной перед научным миром в последнее время. Наиболее важной задачей терапии COVID-19 является недопущение развития тяжелых форм заболевания. На сегодняшний момент точно неизвестно, что может влиять на тяжесть течения данного заболевания. Одним из возможных вариантов является то, что вирус поражает белки и рецепторы на поверхности эритроцитов, что способствует уменьшению оксигенации и развитию гипоксии, а также приводит к развитию окислительного стресса. Доказано, что соотношение активин/фоллистатин было значительно нарушено в ходе течения COVID-19, что коррелировало с тяжестью заболевания и независимо ассоциировалось со смертностью17. Основываясь на исследованиях, демонстрирующих, что избыточная экспрессия активина А в легких мышей вызывает патологию, имеющую общие черты с новой коронавирусной болезнью (COVID-19), возможно предположить, что активины и их естественный ингибитор фоллистатин могут быть особенно важны в патофизиологии COVID-19. В Российской Федерации зарегистрирован антиоксидант второго поколения, отечественный лекарственный препарат 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина малат (Этоксидол). Из недавних исследований стало известно, что Этоксидол способствует активации гена фоллистатина18. Фоллистатин способен связываться с различными белками. Для практической медицины особенно важным является взаимодействие фоллистатина с миостатином и активином А, в результате чего подавляется развитие кахексии, воспаления и фиброза легких. Действие вируса COVID-19 повышает в организме концентрацию провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины IL-1β, IL-6 и фактор некроза опухолей, поэтому стоит предположить, что концентрация активина А также повышена при инфицировании вирусом.

Эти данные согласуются с результатами недавнего проведенного исследования «Атлас постковидного воспаления», направление которого ранее описано в одной из отечественных публикаций19. В данном исследовании с помощью инструментов метаболомного скрининга оцениваются изменения биохимических процессов у пациентов, перенесших COVID-19. В одной из групп наблюдения использовался препарат Этоксидол, который показал свое фармакодинамическое действие в отношении восстановления энергетического обмена у данных пациентов. В частности, это касалось торможения процесса протеолиза у пациентов и восстановления процессов В-окисления жирных кислот. У испытуемых наблюдались такие клинические проявления, как снижение двигательной активности, нарушение когнитивной функции, быстрая утомляемость при незначительных физических нагрузках. Фокусное воздействие препарата, выявленное в ходе данного исследования, показало, что по сравнению с группой контроля та группа пациентов, которой назначался Этоксидол, быстрее и лучше восстанавливалась как на уровне метаболических процессов, так и на уровне проявлений симптомов. В частности, улучшения отмечались на основании результатов шкал Бартела, MFI-20 и теста 6-минутной ходьбы. В среднем улучшения в динамике на фоне применения препарата Этоксидол в течение даже 14 дней отмечались на 20–25%, в то время как в контрольной группе этот показатель оставался на уровне 9–12% улучшений. В итоговом материале будут подробнее рассмотрены результаты сравнения, однако исходя из этих данных можно говорить о более выраженном и ускоренном реабилитационном результате применения препарата у пациентов с long-COVID.

Кроме того, у пациентов наблюдалось преобладание неврологических симптомов, связанных с астенией и когнитивным дефицитом. Помимо современных возможностей персонализированной коррекции метаболомных нарушений на основании проведенного скрининга, контроль за прогрессированием данных симптомов остается открытым.

С этой целью необходимо дополнительно рассмотреть возможность фармакологической коррекции таких пациентов. Главным образом такая коррекция должна быть связана с наличием фактических показаний к применению лекарственного средства. В частности, ключевыми показаниями должны быть нарушения в работе ЦНС различного генеза, особенно заболевания сосудистого генеза или связанные с нарушениями обменных процессов в головном мозге и интоксикацией, сопровождающиеся ухудшением интеллектуально-мнестических функций, снижением двигательной активности; невротические состояния, проявляющиеся вялостью, повышенной истощаемостью (астенией), снижением психомоторной активности, нарушением внимания, ухудшением памяти.

На фоне развития гипоксии у пациентов с COVID-19 необходимо рассмотреть фармакодинамическое действие в отношении профилактики гипоксии, повышения устойчивости к стрессу, с целью предупреждения развития утомления и повышения умственной и физической работоспособности.

На сегодняшний день в России доступен лекарственный препарат с главным действующим веществом — фонтурацетам (fonturacetam). Данный препарат известен под торговым наименованием Фенотропил®. Фонтурацетам включен в клинические рекомендации общества терапевтов РНМОТ в качестве препарата для лечения постковидного синдрома [20]. Для пациентов, перенесших COVID-19 с постковидными астеническими и когнитивными нарушениями, Фенотропил можно рекомендовать для приема внутрь в утренние часы 100–200 мг в течение 2–4 недель [20, 21]. Дозы и длительность терапии варьируют в зависимости от особенностей состояния больного и выраженности симптомов. При необходимости курс лечения может быть повторен через 1 месяц. Фенотропил увеличивает количество NMDA, дофаминовых и н-ацетилхолиновых рецепторов, увеличивает содержание дофамина, серотонина, норадреналина в головном мозге, за счет чего оказывает ноотропное, адаптогенное, антиастеническое, антидепрессивное действия [21–23]. Нейрометаболическое и нейропротекторное действия препарата позволяют восстановить энергетические процессы в нервной ткани за счет улучшения утилизации глюкозы и защитить нейроны от избыточного количества глутаминовой кислоты, способствующей развитию эксайтотоксичности и гибели нейронов в патологических условиях, в том числе при гипоксии [21, 24, 25]. Фенотропил также оказывает положительное влияние на кровообращение и улучшает регионарный кровоток в ишемизированных участках головного мозга [21]. Препарат повышает устойчивость тканей мозга к гипоксии. Эффективность Фенотропила в лечении когнитивных нарушений и астении у пациентов с различными заболеваниями продемонстрирована более чем в 50 клинических исследованиях с более чем 5 тысячами участников, в том числе в двойных слепых плацебоконтролируемых рандомизированных исследованиях высокого уровня доказательности [26, 27]. Важно отметить, что препарат не оказывает влияние на дыхание и ССС при курсовом применении, а также имеет небольшой спектр побочных действий и лекарственных взаимодействий [21]. Это особенно важно для коморбидных пациентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Последние годы характеризуются прорывом в диагностике многих заболеваний. Это происходит благодаря усовершенствованию методов идентификации даже небольших концентраций различных белков в организме человека. Среди таких методов диагностики лидирует метод иммуноферментного анализа, который также применим для определения концентраций активина А и фоллистатина. Для получения высокоточных результатов необходимо тщательное планирование методики определения данных белков при различных состояниях организма.

Активины являются членами надсемейства трансформирующих факторов роста-β и вовлечены в патогенез нескольких иммуновоспалительных заболеваний легких. Фоллистатин способен полностью блокировать действие активина-А, связываясь с его рецепторами. Это дает основание предположить перспективность проведения исследований (в том числе и наиболее чувствительным и специфичным методом — методом иммуноферментного анализа) по изучению ингибирования фоллистатином активина А как потенциальной терапевтической мишени в лечении заболеваний легких и других заболеваний, которые сопровождаются воспалительным процессом, в том числе и COVID-19.

Знания об особенностях фармакодинамических свойств доступных для широкого числа пациентов по показаниям препаратов Этоксидол и Фенотропил позволят получать лучший клинический результат лечения, предупреждая постковидные осложнения.

1. Wang X., Fischer G., Hyvönen M. Structure and activation of pro-activin A // Nat. Commun. 2016; 7: 12052.
2. Bloise E., Ciarmela P., Dela Cruz C. et al. Activin A in mammalian physiology // Physiol. Rev. 2019; 99(1): 739–780. doi: 10.1152/physrev.00002.2018
3. Ying S.Y. Inhibins, activins, and follistatins: Gonadal proteins modulating the secretion of folliclestimulating hormone // Endocr. Rev. 1988; 9(2): 267–293. doi: 10.1210/edrv-9-2-267
4. Morvan F., Rondeau J.M., Zou C. et al. Blockade of activin type II receptors with a dual anti-ActRIIA/IIB antibody is critical to promote maximal skeletal muscle hypertrophy // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017; 114(47): 12448–12453. doi: 10.1073/pnas.1707925114
5. Lotinun S., Pearsall R.S., Horne W.C., Baron R. Activin receptor signaling: A potential therapeutic target for osteoporosis // Curr. Mol. Pharmacol. 2012; 5(2): 195–204. doi: 10.2174/1874467211205020195
6. Florio P., Bruni L., Galleri L. et al. Evaluation of endometrial activin A secretion for prediction of pregnancy after intrauterine insemination // Fertil. Steril. 2010; 93: 2316–2320. doi: 10.1016/j. fertnstert.2008.12.125
7. Diesch C.H., Holzgreve W., Hahn S., Zhong X.Y. Comparison of activin A and cell-free fetal DNA levels in maternal plasma from patients at high risk for preeclampsia // Prenat. Diagn. 2006; 26: 1267–1270. doi: 10.1002/pd.1606
8. Wallace E.M., Schneider-Kolsky M.E., Edwards A. et al. Maternal serum activin A levels in association with intrauterine fetal growth restriction // BJOG. 2003; 110: 306–310. doi: 10.1046/j.1471- 0528.2003.02190.x
9. Wijayarathna R., de Kretser D.M. Activins in reproductive biology and beyond // Hum. Reprod. Update. 2016; 22(3): 342–357. doi: 10.1093/humupd/dmv058
10. Jones K.L., de Kretser D.M., Patella S., Phillips D.J. Activin A and follistatin in systemic inflammation // Mol. Cell Endocrinol. 2004; 225(1–2): 119–125. doi: 10.1016/j.mce.2004.07.010
11. Hardy C.L., King S.J., Mifsud N.A. et al. The activin A antagonist follistatin inhibits cystic fibrosis-like lung inflammation and pathology // Immunol. Cell Biol. 2015; 93: 567–574. doi: 10.1038/icb.2015.7
12. Lim R., Muljadi R., Koulaeva E. et al. Activin A contributes to the development of hyperoxia-induced lung injury in neonatal mice // Pediatr. Res. 2015; 77(6): 749–756. doi: 10.1038/pr.2015.46
13. Hardy C.L., Nguyen H.A., Mohamud R. et al. The activin A antagonist follistatin inhibits asthmatic airway remodelling // Thorax. 2013; 68: 9–18.
14. Apostolou E., Stavropoulos A., Sountoulidis A. et al. Activin-A overexpression in the murine lung causes pathology that simulates acute respiratory distress syndrome // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2012; 185: 382–391.
15. Aoki F., Kurabayashi M., Hasegawa Y., Kojima I. Attenuation of bleomycin-induced pulmonary fibrosis by follistatin // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2005; 172: 713–720.
16. McAleavy M., Zhang Q., Xu J. et al. Activin A correlates with the worst outcomes in COVID-19 patients, and can be induced by cytokines via the IKK/NF-kappa B pathway. doi: https://doi.org/10.1101/ 2021.02.04.429815
17. Synolaki E., Papadopoulos V., Divolis G. et al. The Activin/Follistatin axis is severely deregulated in COVID-19 and independently associated with in-hospital mortality // J. Infect. Dis. 2021; 223(9): 1544– 1554. doi: 10.1093/infdis/jiab108
18. Парфенова Е.В., Зубкова Е.С., Болдырева М.А. и др. Исследование влияния этоксидола на экспрессию фоллистатин-подобного белка-1 (FSTL-1) в миокарде крысы после экспериментального инфаркта // Биомедицинская химия. 2020; 66(3): 250–256 [Parfenova E.V., Zubkova E.S., Boldyreva M.A. et al. Study of the influence of etoxidol on expression of follistatin-like protein-1 (FSTL-1) in myocardium after experimental infarction in rats // Biomeditsinskaya khimiya. 2020; 66(3): 250–256. (In Russ.)]. doi: 10.18097/PBMC20206603250
19. Кукес И.В., Салмаси Ж.М., Терновой К.С. и др. Предпосылки к созданию атласа постковидного воспаления как способа персонализированной фармакотерапии, а также прогнозирования и предупреждения органных и системных дисфункций // Мед. Совет. 2021; (12): 72–88. https://doi. org/10.21518/2079-701X-2021-12-72-88
20. Малявин А.Г., Адашева Т.В., Бабак С.Л. и др. Медицинская реабилитация больных, перенесших COVID-19-инфекцию // Метод. рекоменд. Терапия. 2020; S5: 1–48.
21. Инструкция по медицинскому применению препарата Фенотропил.
22. Ковалев Г.И., Ахапкина В.И., Абаимов Д.А., Фирстова Ю.Ю. Фенотропил как рецепторный модулятор синаптической нейропередачи // Атмосфера. Нервные болезни. 2007; 4: 22–26.
23. Чикина Е., Левин В. Черепно-мозговые травмы: применение современных ноотропных препаратов в острый период и при лечении посттравматической энцефалопатии // Врач. 2005; 11: 53–58.
24. Zvejniece L., Svalbe B., Vavers E. et al. S-Phenylpiracetam, a selective DAT inhibitor, reduces body weight gain without influencing locomotor activity // Pharmacol. Biochem. Behav. 2017; 160: 21–29. doi: 10.1016/j.pbb.2017.07.009
25. Vaarmann A., Kovac S., Holmstrom K.M. et al. Dopamine protects neurons against glutamate-induced excitotoxicity // Cell Death Dis. 2013; 4(1): e455. doi: 10.1038/cddis.2012.194
26. Федин А.И. и др. Применение Фенотропила у больных с хронической ишемией мозга и умеренными когнитивными нарушениями. Результаты рандомизированного двойного слепого плацебоконтролируемого исследования //Нервные болезни. 2010; 3: 22–31.
27. Мокина Т.В., Антипенко Е.А., Густов А.В. Эффективность Фенотропила при лечении астенического синдрома у больных дисциркуляторной энцефалопатией // Лечебное дело. 2010; 4: 68–72.