1. Обзор

Грелин — эндогенный пептидный гормон из 28 аминокислот с последовательностью GSSFLSPEHQRVQQRKESKKPPAKLQPR и молекулярной массой 3370,9 Да в его биологически активной ацилированной форме (3244,8 Да для дез-ацильной формы). Это единственный известный гормон, циркулирующий в периферической крови, который остро увеличивает аппетит у людей и обычно называется «гормоном голода». Грелин уникален среди известных пептидных гормонов тем, что для связывания со своим рецептором, рецептором гормона роста типа 1a (GHSR-1a), и его активации требуется необычная посттрансляционная липидная модификация — О-н-октаноилирование серина-3 ферментом грелин О-ацилтрансферазой (GOAT, также называемой MBOAT4) [1][10].

Грелин продуцируется в основном ксено/альфа-подобными энтероэндокринными клетками слизистой оболочки желудка, которые составляют примерно 70% циркулирующего пула. Дополнительный грелин секретируется тонким кишечником, эпсилон-клетками островков поджелудочной железы и небольшой популяцией нейронов в дугообразном ядре гипоталамуса. Пептид происходит из предшественника из 117 аминокислот, препрогрелина, кодируемого геном GHRL на хромосоме 3p25.3. Препрогрелин ферментативно расщепляется на три биологически активных продукта: (1) ацилгрелин (агонист GHSR-1a из 28 а.к.), (2) дез-ацилгрелин (не обладающий активностью GHSR-1a, но биологически активный через еще не охарактеризованные рецепторы) и (3) обестатин (отдельно обсуждаемый пептид из 23 а.к., полученный из С-концевого участка прогрелина).

Пептид был впервые выделен и охарактеризован в 1999 году Кодзимой, Кангавой и их коллегами в журнале Nature, которые определили его как эндогенный лиганд для тогда еще орфанного рецептора секретогормонов роста [1]. Это открытие объединило десятилетия предыдущих работ по синтетическим пептидам, высвобождающим гормон роста (GHRP, таким как GHRP-6, GHRP-2 и гексарелин), установив, что все эти пептиды имитируют эндогенный лиганд. Слово «грелин» сочетает в себе праиндоевропейский корень «ghre» (расти) с «relin» (высвобождать). С момента своего открытия биология грелина породила более 15 000 публикаций и привела к появлению целого класса терапевтических средств — агонистов грелинового рецептора, кульминацией чего стало одобрение в 2020 году японским регулятором анаморелина (Adlumiz) для лечения раковой кахексии [22].

Molecular Weight

3370.9 Da (acylated form; 3244.8 Da for des-acyl ghrelin)

Length

28 amino acids

Sequence

GSSFLSPEHQRVQQRKESKKPPAKLQPR (Ser3 O-octanoylated)

Critical Modification

O-n-octanoylation at Ser3 by ghrelin O-acyl-transferase (GOAT / MBOAT4); essential for GHSR-1a binding

Gene

GHRL (chromosome 3p25.3); encodes preproghrelin (117 aa) yielding ghrelin, des-acyl ghrelin, and obestatin

Half-life

Acyl ghrelin ~9-13 min; total (acyl + des-acyl) ~27-30 min in humans

Receptor

GHSR-1a (growth hormone secretagogue receptor, Gq/11-coupled GPCR, chromosome 3q26.31); GHSR-1b is a truncated non-signaling splice variant

Principal Source

X/A-like enteroendocrine cells of gastric oxyntic mucosa (~70% of circulating pool); smaller amounts from duodenum, pancreas, hypothalamic arcuate nucleus

Regulatory Status

No peptide ghrelin product approved; anamorelin (small molecule GHSR agonist) approved in Japan for cancer cachexia (2020)

Discovery

Identified by Kojima, Kangawa and colleagues in 1999 as endogenous ligand for the orphan GHS-R receptor

2. Структура и биосинтез

Ген препрогрелина и его обработка

Ген GHRL человека охватывает примерно 5 т.п.н. на хромосоме 3p25.3 и содержит 5 экзонов (а в некоторых транскриптах некодирующий экзон 0). Первичный продукт трансляции, препрогрелин, состоит из 117 аминокислот и включает сигнальный пептид из 23 а.к., который направляет предшественник в эндоплазматический ретикулум. После отщепления сигнального пептида прогрелин (94 а.к.) подвергается тканеспецифической обработке прогормонконвертазой PC1/3 с образованием зрелого грелина из 28 а.к. (остатки 24-51 препрогрелина) и, из С-концевой части, пептида обестатина из 23 а.к.

Критическая посттрансляционная модификация: О-октаноилирование при Ser3

Наиболее примечательной особенностью биологии грелина является О-ацилирование гидроксильной группы Ser3 восьмиуглеродной жирной кислотой средней длины цепи (чаще всего октаноатом, C8:0; иногда деканоатом или деценоатом). Эта модификация катализируется грелин О-ацилтрансферазой (GOAT), политопным мембранно-связанным ферментом, который был идентифицирован в 2008 году Янгом, Брауном, Гришиным и Голдстейном из UT Southwestern и независимо от них Гутьерресом и его коллегами [10]. GOAT является членом семейства MBOAT (мембранно-связанная О-ацилтрансфераза) и кодируется геном MBOAT4 на хромосоме 8p12.

Октаноилирование, опосредованное GOAT, абсолютно необходимо для связывания с GHSR-1a: дез-ацилгрелин не активирует GHSR-1a в физиологических концентрациях. Структура комплекса грелин-GHSR-1a-Gi, полученная методом крио-ЭМ и опубликованная в 2021 году, показала, как октаноильная боковая цепь вставляется в гидрофобную щель между трансмембранными спиралями 6 и 7 GHSR-1a, объясняя в атомных деталях, почему липидная модификация является существенной [23]. Более ранняя кристаллическая структура с антагонистом выявила солевой мостик между E124 и R283, который разделяет связывающий карман, причем ацильная группа занимает одну ветвь, а пептидный остов — другую [21].

Диетический источник октаноата и его метаболическая доступность в желудке, по-видимому, напрямую влияют на ацилирование грелина: употребление в пищу среднецепочечных триглицеридов (MCT) увеличивает уровни ацилгрелина, обеспечивая механизм, с помощью которого пищевые липиды влияют на сигналы аппетита.

Дез-ацилгрелин и обестатин

Только около 10-20% циркулирующего грелина октаноилировано в любое время; большая часть существует в виде дез-ацилгрелина (DAG), который не обладает активностью агониста GHSR-1a, но, как сообщается, оказывает метаболические эффекты, включая модуляцию адипогенеза, метаболизма глюкозы и защиту кардиомиоцитов, потенциально через отдельный и еще не охарактеризованный рецептор. Аналог дез-ацилгрелина AZP-531/ливолетид был оценен при синдроме Прадера-Вилли со смешанными результатами.

Обестатин, амидированный пептид из 23 а.к., полученный из остатков 76-98 прогрелина, был первоначально описан в 2005 году как обладающий анорексигенными эффектами, противоположными грелину, через орфанный рецептор GPR39, но последующие исследования не смогли последовательно воспроизвести ни анорексигенную активность, ни связь с GPR39, и физиологическая роль обестатина остается спорной.

3. Механизм действия

GHSR-1a: Грелиновый рецептор

Грелиновый рецептор, формально рецептор гормона роста типа 1a (GHSR-1a), представляет собой рецептор, сопряженный с G-белком (GPCR) класса A, подобный родопсину, состоящий из 366 аминокислот и кодируемый геном GHSR на хромосоме 3q26.31. Усеченный, несигнальный сплайс-вариант (GHSR-1b, 289 а.к., 5 трансмембранных доменов) образуется в результате сохранения интрона 1 и может действовать как доминантно-негативный модулятор сигнализации GHSR-1a через гетеродимеризацию. GHSR-1a наиболее плотно экспрессируется в дугообразном ядре гипоталамуса (нейропептид Y/агути-связанный пептид [NPY/AgRP] нейроны), вентромедиальном и паравентрикулярном ядрах, соматотрофах гипофиза, афферентных волокнах блуждающего нерва, дофаминергических нейронах вентральной области покрышки (VTA), гиппокампе, островках поджелудочной железы и миокарде.

Первичная сигнализация: Gq/11-PLC-IP3/DAG

Канонический каскад сигнализации GHSR-1a включает сопряжение с Gαq/11, который активирует фосфолипазу C-бета (PLCβ), продуцируя инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3) и диацилглицерин (DAG) из PIP2. IP3 мобилизует внутриклеточный кальций из эндоплазматического ретикулума; DAG активирует протеинкиназу C (PKC). Этот каскад вызывает индуцированное грелином высвобождение гормона роста из соматотрофов гипофиза и является основным сигналом активации для NPY/AgRP нейронов дугообразного ядра. GHSR-1a также сопрягается с Gi/o и G12/13 при некоторых условиях и проявляет выраженную конститутивную (независимую от лиганда) активность — особенность, имеющая фармакологическое значение, поскольку LEAP2 действует как инверсный агонист при этом конститутивном тонусе [19][20].

Гипоталамические цепи аппетита

Наиболее изученным центральным эффектом грелина является активация орексигенных NPY/AgRP нейронов в дугообразном ядре, которые проецируются в паравентрикулярное ядро и высвобождают NPY, AgRP (антагонист анорексигенного рецептора меланокортина-4) и ГАМК. Одновременно грелин ингибирует анорексигенные POMC нейроны. Чистый эффект заключается в сильном орексигенном стимуле, дополненном снижением симпатической активности и уменьшением энергозатрат. AMPK в гипоталамусе активируется грелином и опосредует часть реакции аппетита. Грелин может достигать дугообразных нейронов через срединное возвышение (которое лишено классического гематоэнцефалического барьера) и путем прямого проникновения через area postrema.

Мезолимбическая система вознаграждения и гедонистическое питание

Помимо гомеостатического голода, грелин действует на дофаминергические нейроны вентральной области покрышки (VTA), где активация GHSR-1a вызывает высвобождение дофамина в прилежащем ядре и стимулирует пищевое поведение, включая обусловленное предпочтение вкусной пищи [14]. Эта цепь реагирует на стресс: хронический социальный стресс повышает уровень грелина, а про-вознаграждающие эффекты стресса на питание отсутствуют у мышей с нокаутом GHSR [14]. Это имеет значение для стрессового переедания и биологии зависимостей.

Периферические действия

Периферическая сигнализация GHSR-1a способствует:

• Высвобождению гормона роста: Грелин является мощным секретогоном гормона роста на уровне соматотрофов, синергизируя с GHRH [3]
• Моторике желудка: Прокинетические эффекты на сократимость антрального и двенадцатиперстной кишки (актуально для послеоперационного илеуса и диабетического гастропареза)
• Подавлению инсулина: Грелин ингибирует стимулируемую глюкозой секрецию инсулина в островках поджелудочной железы
• Сердечные: Положительные инотропные и кардиопротекторные эффекты через GHSR-1a на кардиомиоциты
• Противовоспалительное действие: Подавление продукции провоспалительных цитокинов (актуально для кахексии)

LEAP2: Эндогенный антагонист

В 2018 году Гэ и коллеги идентифицировали пептид 2, экспрессируемый в печени, противомикробный пептид 2 (LEAP2), как эндогенный антагонист и инверсный агонист GHSR-1a [19]. LEAP2 продуцируется в печени и тонком кишечнике, его циркулирующие уровни повышаются после еды (в отличие от грелина), и он полностью блокирует индуцированное грелином потребление пищи, высвобождение гормона роста и поддержание уровня глюкозы при ограничении калорий. N-концевой участок LEAP2 несет фармакофор инверсного агониста [20]. Соотношение LEAP2/грелин повышено при ожирении и может объяснять феномен резистентности к грелину при ожирении, позиционируя модуляцию LEAP2 как новый терапевтический путь наряду с путями GLP-1 и лептина.

4. Исследуемые применения

Раковая кахексия (Анаморелин — ОДОБРЕН в Японии)

Уровень доказательности: Высокий (одобрен в Японии; не одобрен в США/ЕС)

Раковая кахексия — это многофакторный синдром истощения, характеризующийся непроизвольной потерей мышечной массы скелета, с потерей или без потери жировой массы, которая не может быть полностью обращена с помощью нутритивной поддержки. Он поражает до 80% пациентов с распространенным раком и способствует 20-30% смертей от рака. Анаморелин (ONO-7643, Adlumiz), перорально биодоступный низкомолекулярный агонист GHSR-1a, был разработан специально для лечения этого показания.

Испытания ROMANA 1 и ROMANA 2 представляли собой два параллельных рандомизированных контролируемых исследования фазы 3, в которых участвовали 484 и 495 пациентов соответственно с немелкоклеточным раком легкого III или IV стадии и кахексией [15]. Анаморелин в дозе 100 мг перорально один раз в день в течение 12 недель увеличивал массу тощей ткани по сравнению с плацебо в обоих исследованиях (ROMANA 1: медиана +0,99 кг против -0,47 кг, P<0,0001; ROMANA 2: +0,65 кг против -0,98 кг, P<0,0001) с улучшением показателей симптомов анорексии/кахексии. Однако первичная комбинированная конечная точка силы хвата не показала значительного улучшения, что способствовало отрицательному заключению EMA в 2017 году. ROMANA 3 (12-недельное расширение безопасности) подтвердило благоприятный профиль безопасности с гипергликемией как наиболее заметной проблемой, связанной с лечением [17].

В Японии исследование фазы 3 ONO-7643-04 у 174 японских пациентов с НМРЛ подтвердило увеличение массы тощей ткани на 1,56 кг [18]. 11 декабря 2020 года японское агентство PMDA одобрило анаморелин (Adlumiz 100 мг пероральные таблетки, один раз в день, натощак) для лечения кахексии при немелкоклеточном раке легкого, желудка, поджелудочной железы и колоректальном раке — первое и на сегодняшний день единственное одобрение препарата оси грелина для лечения кахексии в мире [22].

Синдром Прадера-Вилли

Уровень доказательности: Высокий на уровне биомаркеров; терапевтические доказательства низкие-умеренные

Синдром Прадера-Вилли (СПВ) — это генетическое заболевание, характеризующееся сильной гиперфагией и ожирением после раннего детства. Камингс и др. (2002) продемонстрировали, что плазменный грелин у пациентов с СПВ примерно в три раза выше, чем у контрольных групп с ожирением, соответствующим по ИМТ, с корреляцией с субъективным голодом [7]. Это сделало СПВ типичным гипергрелинемическим расстройством и вызвало терапевтический интерес к блокаде грелина.

Аналог неацилированного грелина AZP-531 (ливолетид) был оценен в исследованиях фазы 2 и фазы 2b, демонстрируя первоначальные улучшения пищевого поведения, которые не были воспроизведены в более крупном исследовании фазы 3 ZEPHYR (2020), которое не достигло своей первичной конечной точки. Ингибиторы GOAT и антигрелиновые антитела остаются в доклинических исследованиях для СПВ. Примечательно, что общий грелин уже повышен у младенцев с СПВ за годы до развития гиперфагии, что предполагает, что гипергрелинемия сама по себе недостаточна для вызывания гиперфагии.

Нервная анорексия и непроизвольная потеря веса

Уровень доказательности: Высокий на уровне биомаркеров; терапевтические данные предварительные

Концентрация грелина в плазме натощак примерно вдвое выше при нервной анорексии и нормализуется при нутритивной реабилитации [5]. Это представляет собой адаптивную гипергрелинемию, которая парадоксально не вызывает достаточного голода у этих пациентов, что соответствует «резистентности к грелину» в центральных цепях. Краткосрочные испытания экзогенного введения грелина при НА показали умеренное увеличение аппетита и потребления калорий. RM-131/реламорелин и другие агонисты GHSR исследовались как потенциальные вспомогательные средства.

Биология гастрошунтирования и бариатрической хирургии

Уровень доказательности: Механистический высокий (биомаркер); терапевтический Н/Д

Камингс и др. (2002) показали, что операция гастрошунтирования по Ру-эн-У (RYGB) значительно подавляет уровень грелина (на 77% ниже, чем у контрольных групп с нормальным весом, несмотря на потерю веса на 36%), с потерей колебаний, связанных с приемом пищи, и суточного ритма [6]. Это резко контрастировало с потерей веса, вызванной диетой (потеря веса на 17% → повышение грелина на 24%), что дало механистическое объяснение, почему хирургическая потеря веса более долговечна, чем диетическая. Рукавная гастрэктомия (которая удаляет богатый грелином фундальный отдел желудка) аналогично подавляет грелин. Эти результаты установили грелин как центральный медиатор «метаболических» эффектов бариатрической хирургии, помимо простого ограничения калорий.

Кахексия при хронических заболеваниях (незлокачественных)

Уровень доказательности: Предварительный

Кахексия при хронической сердечной недостаточности, ХОБЛ и хронической болезни почек была целью терапии на основе грелина. Нагая и коллеги показали в небольших открытых и контролируемых исследованиях, что внутривенное введение грелина (2 мкг/кг дважды в день) улучшало аппетит, массу тела и физическую работоспособность у пациентов с кахексией при сердечной недостаточности и ХОБЛ в течение 3 недель. Более крупные подтверждающие исследования не проводились.

Гастропарез и послеоперационный илеус

Уровень доказательности: Умеренный (реламорелин)

Грелин и агонисты GHSR обладают прокинетическими эффектами. Реламорелин (RM-131), синтетический агонист грелина, продемонстрировал улучшение опорожнения желудка и симптомов диабетического гастропареза в исследованиях фазы 2b, но не продвинулся из-за смешанных результатов фазы 3. Аналогичные соединения, включая улиморелин (TZP-101), исследовались для лечения послеоперационного илеуса.

Дефицит гормона роста / Тестирование стимуляции гормона роста

Уровень доказательности: Исследовательское применение, не одобрено

Грелин является мощным секретогоном гормона роста у людей, более мощным, чем GHRH на молярной основе, и синергичным при совместном введении с GHRH [3]. Хотя он использовался в исследовательских тестах стимуляции гормона роста, он не был разработан как клинический диагностический препарат из-за отсутствия коммерческого интереса. Низкомолекулярный мациморелин (агонист GHSR-1a) был одобрен FDA в 2017 году для диагностики дефицита гормона роста у взрослых.

Расстройства, связанные с употреблением алкоголя, и зависимость

Уровень доказательности: Доклинический высокий; клинический предварительный

Уровень грелина в плазме коррелирует с тягой к алкоголю у пациентов с зависимостью [13], а внутривенное введение грелина усиливает тягу к алкоголю в лабораторных условиях. Антагонисты GHSR-1a снижают поиск алкоголя и самовведение в доклинических моделях. PF-5190457 (низкомолекулярный инверсный агонист GHSR) завершил испытания на безопасность у лиц с алкогольной зависимостью. Сигнализация грелина также модулирует реакции вознаграждения на кокаин, никотин и вкусную пищу [14].

Память и познание

Уровень доказательности: Доклинический; клинический исследовательский

Грелин усиливает плотность шипиков в гиппокампе и долговременную потенциацию, а у мышей с нокаутом грелина наблюдаются когнитивные нарушения, быстро обратимые экзогенным пептидом [8]. Исследования когнитивных эффектов у людей носят предварительный характер.

Антигрелиновые вакцины против ожирения

Уровень доказательности: Только доклинический; неудача в ранней клинической трансляции

Зоррилла и Джанда (2006) продемонстрировали, что активная иммунизация против синтетических грелиновых гаптенов приводила к высоким титрам антител к ацилгрелину и ограничивала набор веса у крыс [9]. Однако испытания человеческой антигрелиновой вакцины (CYT009-GhrQb) у взрослых с ожирением не продемонстрировали клинически значимой потери веса, что частично объясняется недостаточной персистентностью титров и возможной иммунной толерантностью.

5. Сводка клинических данных

6. Дозировка в исследованиях

В следующей таблице приведены дозы, использованные в опубликованных исследовательских работах. Нативный грелин не одобрен для терапевтического применения; анаморелин (Adlumiz, перорально) является единственным одобренным терапевтическим средством оси грелина и одобрен только в Японии.

7. Фармакокинетика

Динамика эндогенного грелина

Секреция грелина следует четкому циркадному и связанному с приемом пищи паттерну:

• Препрандиальный подъем: Уровень ацилгрелина в плазме увеличивается почти вдвое за час до запланированного приема пищи [4]
• Постпрандиальное подавление: Снижается до минимума в течение 60-90 минут после начала приема пищи; величина подавления пропорциональна калорийной нагрузке и наиболее выражена при приеме пищи, богатой углеводами
• Суточный паттерн: Ночной подъем во время сна (пик около 1-3 часов ночи), постепенное утреннее снижение
• Натощак: Уровень грелина прогрессивно повышается при длительном голодании (48-72 ч), но стабилизируется, а не увеличивается безгранично
• Циркулирующие концентрации: Общий грелин обычно составляет 500-800 пг/мл; ацилгрелин (активная форма) ~50-150 пг/мл
• Соотношение ацил/общий: Примерно 10-20% при большинстве физиологических условий; регулируется активностью GOAT и доступностью субстрата (октаноата)

Фармакокинетика экзогенного грелина (человек)

После внутривенного введения:

• Распределение: Быстрое, Vd примерно 0,15-0,20 л/кг
• Период полувыведения из плазмы (ацилгрелин): ~9-13 минут (очень короткий, из-за быстрого деацилирования и протеолиза)
• Период полувыведения из плазмы (общий / дез-ацил): ~27-30 минут
• Деградация: Деацилирование карбоксилэстеразой 1 (CES1) в плазме и печени является основным путем инактивации; последующее расщепление пептидазами
• Клиренс: Преимущественно печеночный (деацилирование) и почечный (выведение фрагментов пептида)
• Начало эффектов аппетита/гормона роста: Реакция гормона роста достигает пика примерно через 30 минут после внутривенного введения; субъективное чувство голода и потребление пищи увеличиваются в течение 30-60 минут

Фармакокинетика анаморелина

• Пероральная биодоступность: ~25-30% (со значительным влиянием пищи; требуется прием натощак)
• Tmax: 0,5-2 ч
• Период полувыведения: ~7 ч (позволяет принимать один раз в день)
• Связывание с белками: >90%
• Метаболизм: Опосредован CYP3A4
• Активный метаболит: Анаморелин M4 (также агонист GHSR-1a)
• Одобренная доза: 100 мг один раз в день натощак, по крайней мере за 1 час до первого приема пищи

Другие агонисты GHSR (для контекста)

• Ибутаморен (MK-677): Перорально, период полувыведения ~4-6 ч, один раз в день (исследуется, не одобрен)
• Ипаморелин: Только подкожно, период полувыведения ~2 ч (исследовательский пептид)
• GHRP-2 (пралморелин): Внутривенно для диагностического использования в Японии, период полувыведения ~10-20 мин
• Гексарелин: Подкожно/интраназально, период полувыведения ~70 мин
• Капроморелин: Перорально, одобрен для ветеринарного применения (собаки, кошки)

8. Зависимость доза-эффект

Аппетит и потребление пищи

Внутривенное введение грелина у людей вызывает дозозависимое увеличение субъективного чувства голода и потребления пищи ad libitum:

• 1 мкг/кг внутривенно: ~20% увеличение потребления калорий по сравнению с плацебо в исследованиях с одним приемом пищи
• 5 мкг/кг внутривенно: Значительное увеличение показателей голода и потребления пищи (~20-30% выше, чем плацебо)
• Плато дозы: Кажется около 5-10 мкг/кг; более высокие дозы не вызывают дальнейшего увеличения аппетита, но могут усилить тошноту

Высвобождение гормона роста

• Пороговая доза: Обнаруживаемое повышение гормона роста при ~0,1 мкг/кг внутривенно
• EC50: Примерно 0,3-0,5 мкг/кг внутривенно для высвобождения гормона роста
• Максимальная реакция гормона роста: Плато при 5 мкг/кг внутривенно с пиком гормона роста ~80-110 нг/мл [3]
• Синергия с GHRH: Совместное введение грелина и GHRH вызывает супрааддитивное высвобождение гормона роста

Анаморелин

• Группы доз 50 мг и 100 мг: Обе активны по сравнению с плацебо по массе тощей ткани в фазе 2; 100 мг выбраны для регистрации
• Плоская зависимость доза-эффект между 50 и 100 мг по симптомам анорексии, но 100 мг превосходит по увеличению массы тощей ткани
• Нет дозы выше 100 мг, одобренной; более высокие дозы увеличивали уровень глюкозы и ИФР-1

9. Сравнительная эффективность

Грелин против GHRH (стимуляция гормона роста)

Грелин более мощный, чем GHRH, на молярной основе для высвобождения гормона роста и вызывает более высокий пик гормона роста, хотя оба быстро выводятся. Синергическая комбинация GHRH + GHRP-2/грелин считается одним из самых надежных тестов стимуляции гормона роста.

Грелин против мациморелина (диагностика)

Мациморелин (пероральный низкомолекулярный агонист GHSR-1a, одобренный FDA в 2017 году для диагностики дефицита гормона роста у взрослых) заменил грелин в большинстве диагностических применений благодаря пероральной биодоступности и отсутствию необходимости в внутривенной инфраструктуре.

Анаморелин против мегестрола ацетата / кортикостероидов (кахексия)

Предыдущие стандарты лечения раковой кахексии включают мегестрола ацетат (стимулятор аппетита с риском тромбоэмболических осложнений и подавления надпочечников) и дексаметазон (только краткосрочно из-за побочных эффектов). Анаморелин — первый препарат для лечения кахексии, одобренный на основании прямого показателя массы тощей ткани, а не аппетита или общей массы тела, и, в отличие от мегестрола, не вызывает преимущественно увеличения жировой массы.

Анаморелин против каннабиноидов

Дронабинол и набилон показали смешанные результаты в исследованиях раковой кахексии. Прямые сравнительные данные с анаморелином отсутствуют, но объединенные данные свидетельствуют о том, что анаморелин дает большие преимущества по массе тощей ткани.

LEAP2 против низкомолекулярных антагонистов GHSR (ожирение)

Низкомолекулярные антагонисты GHSR (например, PF-5190457) продвинулись до клинических испытаний при расстройствах, связанных с употреблением алкоголя. Терапевтические средства на основе LEAP2 (или длительно действующие аналоги LEAP2) находятся в доклинической разработке. Стратегия блокады грелина для лечения ожирения была в значительной степени вытеснена агонистами рецептора GLP-1 (семаглутид, тирзепатид), которые на практике обеспечивают гораздо большую потерю веса.

10. Взаимодействие с лептин и другими метаболическими гормонами

Грелин и лептин часто описываются как противоположные сигналы в долгосрочном энергетическом гомеостазе. Лептин (продуцируемый адипоцитами пропорционально жировой массе) сигнализирует о достаточности энергии и ингибирует AgRP нейроны, активируя POMC нейроны; грелин (продуцируемый пустым желудком) сигнализирует о потребности в энергии с противоположными эффектами на цепи. Однако оппозиция асимметрична: лептин — это в основном долгосрочный сигнал ожирения с медленной динамикой, тогда как грелин — это быстрый сигнал времени приема пищи. При ожирении резистентность к лептину и относительное подавление грелина сосуществуют в нарушенном состоянии, и бариатрическая хирургия в некоторой степени нормализует оба оси.

Грелин также взаимодействует с:

• Инсулин: Двунаправленное ингибирование — грелин остро подавляет секрецию инсулина, а уровни грелина обратно пропорциональны постпрандиальному инсулину [12]
• GLP-1 и PYY: Постпрандиальные GLP-1 и PYY (сигналы насыщения) повышаются взаимно с падением грелина после еды
• Кортизол: Грелин остро повышает АКТГ и кортизол; активация ГПА может опосредовать некоторые эффекты стрессового питания
• Гормон роста / ИФР-1: Грелин стимулирует анаболическую сигнализацию гормона роста/ИФР-1, центральную для эффектов на массу тощей ткани при кахексии
• Орексин: Активация грелином орексиновых нейронов латерального гипоталамуса необходима для индуцированного грелином вознаграждения от пищи [14]

11. Безопасность и побочные эффекты

Эндогенный грелин (исследовательские инфузии)

При внутривенных инфузиях грелина в дозах до 5-8 мкг/кг здоровым добровольцам и пациентам с раком/кахексией [11] профиль был благоприятным:

• Частые (10-30%): Преходящее усиление голода/аппетита (ожидаемая фармакология), легкое тепло/покраснение лица
• Менее частые (5-10%): Легкая головная боль, преходящая тошнота, головокружение во время быстрой инфузии
• Редкие: Легкая преходящая гипергликемия (грелин подавляет инсулин и вызывает острую инсулинорезистентность) [12]
• Не сообщалось о дозолимитирующих токсичностях у пациентов с раковой кахексией в дозе 8 мкг/кг [11]
• Отсутствие сердечно-сосудистых проблем при исследованных дозах; легкий положительный инотропный эффект фактически считается потенциально полезным при кахексии на фоне сердечной недостаточности

Анаморелин (из объединенных данных ROMANA 1/2/3, n=979)

• Гипергликемия/ухудшение диабета: ~5-7% (против 2-3% плацебо) — наиболее клинически значимое наблюдение
• Повышенный HbA1c: Умеренное среднее увеличение примерно на 0,1-0,2% за 12 недель; больше у пациентов с существующим диабетом
• Тошнота: 3-5%
• Отеки: 3-5%
• Повышение печеночных ферментов (АСТ/АЛТ): 2-4%
• Повышение ИФР-1: Ожидаемая фармакология; примерно 30-50% увеличение; случаев прогрессирования злокачественных новообразований, вызванных ИФР-1, в ROMANA 1/2/3 не наблюдалось, хотя долгосрочное наблюдение остается ограниченным
• Нет увеличения общей смертности в популяции с кахексией
• Опасения FDA (2017): Связаны с отсутствием улучшения функциональных конечных точек (сила хвата) несмотря на увеличение массы тощей ткани, а не с сигналами безопасности

Теоретические опасения

• Долгосрочное повышение гормона роста/ИФР-1: Теоретическая обеспокоенность по поводу роста опухолей у онкологических пациентов; на практике смягчается короткой продолжительностью жизни при кахексии на поздних стадиях, но актуально, если миметики грелина используются хронически у неонкологических пациентов
• Инсулинорезистентность: Хроническая стимуляция оси грелина может ухудшить чувствительность к инсулину, что актуально для пациентов с метаболическим синдромом
• Потенциал зависимости: Про-вознаграждающие эффекты теоретически вызывают опасения по поводу компульсивного пищевого поведения при хроническом агонизме грелина, хотя клинически это не наблюдалось
• Парадоксальные эффекты при ожирении: Повышенное соотношение LEAP2/грелин при ожирении может снижать чувствительность к GHSR («резистентность к грелину»), ограничивая ожидаемые преимущества агонистов грелина у пациентов с ожирением [24]

12. Исследовательские пептиды, связанные с грелином

Грелин служит исходной молекулой для большого семейства синтетических агонистов GHSR-1a (секретогонов гормона роста) и является мишенью для новых антагонистов/инверсных агонистов. Известные представители:

• Анаморелин (Adlumiz, ONO-7643): Пероральный непептид; одобрен в Японии для лечения раковой кахексии
• Мациморелин: Пероральный непептид; одобрен FDA для диагностики дефицита гормона роста у взрослых
• Ибутаморен (MK-677, Нутробал): Пероральный непептид; исследуется (не одобрен)
• Ипаморелин: Синтетический пентапептид, исследовательский пептид для подкожного введения
• GHRP-2 (пралморелин): Гексапептид; используется в Японии для тестирования стимуляции гормона роста
• GHRP-6: Гексапептид; секретогон первого поколения для исследований
• Гексарелин: Гексапептид; исследовался для кардиопротекции
• Капроморелин: Пероральный непептид; одобрен для ветеринарного применения (Entyce, Elura)
• Реламорелин (RM-131): Пептид; гастропарез (смешанные результаты фазы 3)
• Ливолетид / AZP-531: Аналог неацилированного грелина; синдром Прадера-Вилли (неудача фазы 3)
• PF-5190457: Пероральный низкомолекулярный инверсный агонист GHSR; фаза 1 расстройств, связанных с употреблением алкоголя
• Пептиды на основе LEAP2: Доклинические терапевтические средства для блокировки грелина

13. Связанные пептиды

See also: Anamorelin (Adlumiz / ONO-7643), Ipamorelin, MK-677 (Ibutamoren), GHRP-2 (Pralmorelin), GHRP-6, Hexarelin, Capromorelin, Leptin

14. Ссылки

1. [1] Kojima M, Hosoda H, Date Y, Nakazato M, Matsuo H, Kangawa K. (1999). Ghrelin is a growth-hormone-releasing acylated peptide from stomach. Nature. DOI PubMed
2. [2] Tschop M, Smiley DL, Heiman ML. (2000). Ghrelin induces adiposity in rodents. Nature. DOI PubMed
3. [3] Takaya K, Ariyasu H, Kanamoto N, Iwakura H, Yoshimoto A, Harada M, Mori K, Komatsu Y, Usui T, Shimatsu A, Ogawa Y, Hosoda K, Akamizu T, Kojima M, Kangawa K, Nakao K. (2000). Ghrelin strongly stimulates growth hormone release in humans. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. DOI PubMed
4. [4] Cummings DE, Purnell JQ, Frayo RS, Schmidova K, Wisse BE, Weigle DS. (2001). A preprandial rise in plasma ghrelin levels suggests a role in meal initiation in humans. Diabetes. DOI PubMed
5. [5] Otto B, Cuntz U, Fruehauf E, Wawarta R, Folwaczny C, Riepl RL, Heiman ML, Lehnert P, Fichter M, Tschop M. (2001). Weight gain decreases elevated plasma ghrelin concentrations of patients with anorexia nervosa. European Journal of Endocrinology. DOI PubMed
6. [6] Cummings DE, Weigle DS, Frayo RS, Breen PA, Ma MK, Dellinger EP, Purnell JQ. (2002). Plasma ghrelin levels after diet-induced weight loss or gastric bypass surgery. New England Journal of Medicine. DOI PubMed
7. [7] Cummings DE, Clement K, Purnell JQ, Vaisse C, Foster KE, Frayo RS, Schwartz MW, Basdevant A, Weigle DS. (2002). Elevated plasma ghrelin levels in Prader-Willi syndrome. Nature Medicine. DOI PubMed
8. [8] Diano S, Farr SA, Benoit SC, McNay EC, da Silva I, Horvath B, Gaskin FS, Nonaka N, Jaeger LB, Banks WA, Morley JE, Pinto S, Sherwin RS, Xu L, Yamada KA, Sleeman MW, Tschop MH, Horvath TL. (2006). Ghrelin controls hippocampal spine synapse density and memory performance. Nature Neuroscience. DOI PubMed
9. [9] Zorrilla EP, Iwasaki S, Moss JA, Chang J, Otsuji J, Inoue K, Meijler MM, Janda KD. (2006). Vaccination against weight gain (prospects for an anti-ghrelin vaccine to treat obesity). Proceedings of the National Academy of Sciences USA. DOI PubMed
10. [10] Yang J, Brown MS, Liang G, Grishin NV, Goldstein JL. (2008). Identification of the acyltransferase that octanoylates ghrelin, an appetite-stimulating peptide hormone. Cell. DOI PubMed
11. [11] Strasser F, Lutz TA, Maeder MT, Thuerlimann B, Bueche D, Tschop M, Kaufmann K, Holst B, Brandle M, von Moos R, Demmer R, Cerny T. (2008). Safety, tolerability and pharmacokinetics of intravenous ghrelin for cancer-related anorexia/cachexia: a randomised, placebo-controlled, double-blind, double-crossover study. British Journal of Cancer. DOI PubMed
12. [12] Vestergaard ET, Gormsen LC, Jessen N, Lund S, Hansen TK, Moller N, Jorgensen JO. (2008). Ghrelin infusion in humans induces acute insulin resistance and lipolysis independent of growth hormone signaling. Diabetes. DOI PubMed
13. [13] Leggio L, Ferrulli A, Cardone S, Nesci A, Miceli A, Malandrino N, Capristo E, Canestrelli B, Monteleone P, Kenna GA, Swift RM, Addolorato G. (2012). Ghrelin system in alcohol-dependent subjects: role of plasma ghrelin levels in alcohol drinking and craving. Addiction Biology. DOI PubMed
14. [14] Chuang JC, Perello M, Sakata I, Osborne-Lawrence S, Savitt JM, Lutter M, Zigman JM. (2011). Ghrelin mediates stress-induced food-reward behavior in mice. Journal of Clinical Investigation. DOI PubMed
15. [15] Temel JS, Abernethy AP, Currow DC, Friend J, Duus EM, Yan Y, Fearon KC. (2016). Anamorelin in patients with non-small-cell lung cancer and cachexia (ROMANA 1 and ROMANA 2): results from two randomised, double-blind, phase 3 trials. Lancet Oncology. DOI PubMed
16. [16] Katakami N, Uchino J, Yokoyama T, Naito T, Kondo M, Yamada K, Kitajima H, Yoshimori K, Sato K, Saito H, Aoe K, Tsuji T, Takiguchi Y, Takayama K, Komura N, Takiguchi T, Eguchi K. (2016). Anamorelin (ONO-7643) in Japanese patients with non-small cell lung cancer and cachexia: results of a randomized phase 2 trial. Supportive Care in Cancer. DOI PubMed
17. [17] Currow D, Temel JS, Abernethy A, Milanowski J, Friend J, Fearon KC. (2017). ROMANA 3: a phase 3 safety extension study of anamorelin in advanced non-small-cell lung cancer (NSCLC) patients with cachexia. Annals of Oncology. DOI PubMed
18. [18] Katakami N, Uchino J, Yokoyama T, Naito T, Kondo M, Yamada K, Kitajima H, Yoshimori K, Sato K, Saito H, Aoe K, Tsuji T, Takiguchi Y, Takayama K, Komura N, Takiguchi T, Eguchi K. (2018). Anamorelin (ONO-7643) for the treatment of patients with non-small cell lung cancer and cachexia: results from a randomized, double-blind, placebo-controlled, multicenter study of Japanese patients (ONO-7643-04). Cancer. DOI PubMed
19. [19] Ge X, Yang H, Bednarek MA, Galon-Tilleman H, Chen P, Chen M, Lichtman JS, Wang Y, Dalmas O, Yin Y, Tian H, Jermutus L, Grimsby J, Rondinone CM, Konkar A, Kaplan DD. (2018). LEAP2 is an endogenous antagonist of the ghrelin receptor. Cell Metabolism. DOI PubMed
20. [20] M'Kadmi C, Cabral A, Barrile F, Giribaldi J, Cantel S, Damian M, Mary S, Denoyelle S, Dutertre S, Peraldi-Roux S, Neasta J, Oiry C, Baneres JL, Marie J, Perello M, Fehrentz JA. (2019). N-Terminal Liver-Expressed Antimicrobial Peptide 2 (LEAP2) Region Exhibits Inverse Agonist Activity toward the Ghrelin Receptor. Journal of Medicinal Chemistry. DOI PubMed
21. [21] Shiimura Y, Horita S, Hamamoto A, Asada H, Hirata K, Tanaka M, Mori K, Uemura T, Kobayashi T, Iwata S, Kojima M. (2020). Structure of an antagonist-bound ghrelin receptor reveals possible ghrelin recognition mode. Nature Communications. DOI PubMed
22. [22] Wakabayashi H, Arai H, Inui A. (2021). The regulatory approval of anamorelin for treatment of cachexia in patients with non-small cell lung cancer, gastric cancer, pancreatic cancer, and colorectal cancer in Japan: facts and numbers. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle. DOI PubMed
23. [23] Liu H, Sun D, Myasnikov A, Damian M, Baneres JL, Sun J, Zhang C. (2021). Structural basis of human ghrelin receptor signaling by ghrelin and the synthetic agonist ibutamoren. Nature Communications. DOI PubMed
24. [24] Mani BK, Puzziferri N, He Z, Rodriguez JA, Osborne-Lawrence S, Metzger NP, Chhina N, Gaylinn B, Thorner MO, Thomas EL, Bell JD, Williams KW, Goldstone AP, Zigman JM. (2021). LEAP2 changes with body mass and food intake in humans and mice (LEAP-2 review and primary data). Frontiers in Endocrinology. DOI PubMed