Пептиды Хавинсона — это короткие цепочки аминокислот с регуляторной активностью, разработанные и изученные научной школой академика Владимира Хацкелевича Хавинсона. Центральное место в этом направлении занимают ультракороткие пептиды из 2–4 аминокислот. Их исследуют как пептидные биорегуляторы — вещества, способные влиять на работу генов, синтез белков и функциональную активность клеток определённых тканей.

История этого направления связана с Военно-медицинской академией имени С. М. Кирова и Санкт-Петербургским институтом биорегуляции и геронтологии. За десятилетия исследований учёные прошли путь от выделения пептидных комплексов из тканей до изучения отдельных молекул и механизмов их взаимодействия с ДНК.

Научное наследие академика В. Х. Хавинсона включает свыше 1150 научных статей и более 30 монографий, 205 патентов в области геронтологии, биотехнологии и иммунологии. Пептидная биорегуляция объединяет фундаментальные исследования клеточных процессов и практическую разработку средств для медицины и поддержания здоровья. [1]

Пептидные биорегуляторы — что это простыми словами

Чтобы понять действие пептидов, представим, как работает клетка. В её ДНК хранится информация о белках: одни обеспечивают структуру тканей, другие участвуют в обмене веществ, передаче сигналов, защите и восстановлении. Но наличия этой информации недостаточно. Клетка должна своевременно считывать нужные участки ДНК и производить соответствующие белки.

Пептидные биорегуляторы — это пептидные молекулы, участвующие в регуляции клеточных процессов. В исследованиях научной школы Хавинсона особое внимание уделяется их способности изменять экспрессию генов — использование записанной в ДНК информации для образования РНК и последующего синтеза белков.

Аминокислоты можно сравнить с буквами, а пептид — с коротким словом. Значение имеет не только набор «букв», но и их порядок: разные последовательности аминокислот обладают разными биологическими свойствами. Поэтому действие конкретного пептида определяется его строением, а не просто присутствием аминокислот в составе.

Например, вилон (KE) состоит из двух аминокислот — лизина и глутаминовой кислоты, а эпиталон (AEDG) — из четырёх: аланина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты и глицина. Именно эти молекулы использовали в исследованиях влияния коротких пептидов на экспрессию генов. [1, 3]

Как появились пептиды Хавинсона

От военной медицины к изучению старения

Работы В. Х. Хавинсона и В. Г. Морозова развивались в Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова. Исследователи изучали вещества, способные регулировать функции организма и поддерживать его восстановление, в том числе в условиях повышенных нагрузок.

Первым технологическим этапом стало выделение из органов и тканей молодых животных полипептидных комплексов с молекулярной массой менее 10 кДа. Эти комплексы послужили основой для создания лекарственных пептидных препаратов. В дальнейшем исследования позволили перейти к конструированию коротких пептидов с определённой аминокислотной последовательностью. [1]

В 1983 году В. Г. Морозов и В. Х. Хавинсон опубликовали работу «Новый класс биологических регуляторов многоклеточных систем — цитомедины». В ней была сформулирована идея об особом значении пептидных информационных молекул для развития клеток и поддержания генетического гомеостаза — согласованной работы систем, обеспечивающих стабильность наследственного аппарата. [1, 2]

Среди ранних результатов — разработки препаратов тимуса, органа иммунной системы, и эпифиза, участвующего в регуляции суточных ритмов. Позднее круг исследований расширился: изучались пептиды нервной ткани, сетчатки глаза, сосудов, печени и других органов.

Как развивалось научное направление

В рамках научной школы развивались два взаимосвязанных направления: природные полипептидные комплексы и отдельные короткие пептиды. Например, Эпиталамин — полипептидный препарат эпифиза, а эпиталон — тетрапептид AEDG. Эти разработки отражают последовательный переход от тканевых комплексов к отдельным коротким регуляторным молекулам.

Как работают пептиды Хавинсона

Регуляция экспрессии генов и синтеза белков

Одна из центральных идей пептидной биорегуляции заключается в том, что короткие пептиды могут участвовать в управлении синтезом белков. Исследования рассматривают их взаимодействие с ДНК, гистонами — белками, вокруг которых упакована ДНК, — и другими компонентами клеточной регуляции. [1, 4]

Клетка использует далеко не все гены одновременно. Набор активных генов зависит от её специализации, возраста и состояния. Когда регуляция нарушается, меняются синтез белков, способность к восстановлению и выполнение клеткой своих функций.

В исследованиях коротких пептидов показаны изменения активности отдельных генов и связанных с ними клеточных процессов. Поэтому пептидная биорегуляция рассматривается как подход к воздействию на механизмы работы клетки: её защитные системы, обновление, дифференцировку и функциональную активность.

Что означает принцип «ключ — замок»

Взаимодействие пептида с определённым участком ДНК можно образно сравнить с подбором ключа к замку. В научных работах используется термин комплементарность: пространственные и химические особенности молекул позволяют им взаимодействовать друг с другом.

Особый интерес представляют промоторные участки генов — области ДНК, связанные с запуском считывания генетической информации. Молекулярные модели и экспериментальные данные показывают взаимодействие коротких пептидов с такими участками и объясняют их влияние на доступность ДНК для регуляторных белков. [1]

Здесь речь идёт об эпигенетической регуляции — изменении активности генов без изменения последовательности самой ДНК. Простыми словами, исследуется управление тем, как клетка использует свою генетическую информацию.

Метафора «ключ — замок» помогает понять избирательность взаимодействия. При этом регуляция сложнее одного переключателя: в зависимости от молекулы и условий эксперимента активность одних генов может повышаться, а других — снижаться.

Что показали исследования на уровне генов

В исследовании 2002 года использовали технологию ДНК-микрочипов для анализа экспрессии 15 247 генов в ткани сердца мышей. Учёные изучали действие вилона и эпиталона и выявили изменения активности отдельных генов, в том числе связанных с клеточным делением и защитными системами клетки. [1, 3]

Следующий шаг — изучение структуры взаимодействия пептидов и ДНК. В работе, опубликованной в Nucleic Acids Research в 2019 году, при компьютерном моделировании выявили 57 низкоэнергетических комплексов дипептидов с двухцепочечной ДНК, отличавшихся высокой избирательностью связывания. Результат помогает объяснить, почему разные аминокислотные последовательности способны по-разному взаимодействовать с генетическим аппаратом. [5]

Так исследование пептидов последовательно переходит от наблюдения биологических эффектов к объяснению молекулярных механизмов.

Почему важна тканевая избирательность

Тканеспецифичность — одна из ключевых особенностей пептидных биорегуляторов научной школы Хавинсона. Она означает преимущественную направленность биологической активности на определённые клетки и ткани.

Например, в этом научном направлении изучались пептиды, связанные с регуляцией функций иммунной системы, нейронов, сосудов, печени и сетчатки глаза. Различия между ними определяются структурой молекул и особенностями взаимодействия с клеточными мишенями. [1, 8]

Для человека, который знакомится с пептидной продукцией, это объясняет принцип выбора: значение имеет конкретный состав и его направленность. Само слово «пептиды» ещё не описывает свойства продукта.

Тканевая избирательность не означает полной изоляции одного органа от остальных. Иммунная, нервная и эндокринная системы связаны между собой, поэтому изменение клеточной регуляции может сопровождаться более широкими физиологическими эффектами.

Какие исследования посвящены пептидам и старению

Геронтология изучает закономерности старения, а геропротекторными называют воздействия, направленные на замедление возрастных изменений и сохранение функций организма. В работах школы Хавинсона это направление включает эксперименты на клетках и животных, а также исследования отдельных лекарственных препаратов у людей.

Продолжительность жизни лабораторных животных

В совместных исследованиях с В. Н. Анисимовым и его коллегами изучали влияние пептидных препаратов на возрастные изменения, продолжительность жизни и развитие опухолей у грызунов.

В публикации Biogerontology 2010 года обобщены данные, согласно которым длительное применение некоторых пептидных препаратов увеличивало среднюю продолжительность жизни лабораторных животных на 20–40%. В рассмотренных экспериментах также отмечались замедление изменений биомаркеров старения и подавление развития спонтанных и индуцированных опухолей. Эти эксперименты заложили основу для дальнейшего изучения геропротекторных свойств пептидов. [6]

Пятнадцатилетнее наблюдение за пожилыми пациентами

Одна из наиболее показательных клинических работ — исследование Эпиталамина у пожилых пациентов с ускоренным старением сердечно-сосудистой системы.

В исследовании участвовали 79 пациентов: 39 человек дополнительно к базовой терапии получали курсы Эпиталамина, 40 человек составляли контрольную группу и получали базовую терапию. За первые три года провели шесть курсов, а результаты длительного наблюдения были опубликованы в 2011 году. [7]

Авторы сообщили о сохранении физической выносливости, нормализации суточного ритма выработки мелатонина, улучшении показателей углеводного и липидного обмена. В группе дополнительного применения Эпиталамина отмечена статистически значимо более низкая смертность. [7]

Практический смысл подобных работ — изучение возможности дольше сохранять функциональные резервы организма: способность переносить нагрузку, поддерживать обмен веществ и согласованную работу физиологических систем.

Иммунная система и восстановительные процессы

Значительная часть исследований посвящена препаратам тимуса. Он изучался и применялся при состояниях, сопровождающихся снижением клеточного иммунитета, а также в составе комплексной терапии. [1]

Помимо иммунной регуляции, в научных работах изучаются антиоксидантные эффекты, процессы восстановления тканей и механизмы нейропротекции — защиты нервных клеток. Исследования нейродегенеративных процессов расширяют представления о потенциальных клеточных мишенях коротких пептидов и направлениях разработки новых препаратов. [1, 4]

Практический опыт применения пептидов

Более 20 миллионов пациентов

За десятилетия медицинского применения лекарственные пептидные препараты, созданные научной школой Хавинсона, получили более 20 миллионов человек. Этот масштаб применения отражён в публикации журнала «Иммунология», посвящённой Владимиру Хацкелевичу Хавинсону. [9]

Пептидные разработки применялись в клинической практике и в программах поддержки людей, работающих в условиях повышенных нагрузок. Среди направлений — военная медицина, восстановление функциональных резервов и профилактика ускоренного старения.

Программы на предприятиях Газпром, АвтоВАЗ и Татэнерго

Профилактические программы с применением пептидных биорегуляторов проводились в крупных производственных коллективах. Их задачей было поддержание здоровья работников при воздействии неблагоприятных производственных и климатических факторов. [10]

По результатам этих программ отмечено снижение заболеваемости в 2–3 раза. Данные о применении пептидов в производственных коллективах опубликованы в медицинском журнале «Врач» в работе о повышении резервных возможностей организма. [10]

Этот опыт дополняет лабораторные и клинические исследования практикой профилактического применения в больших группах людей.

Масштаб научной школы Хавинсона

За этим направлением стоит многолетняя работа исследовательских коллективов. К 2024 году научные достижения и результаты работы института включали:

• В. Х. Хавинсоном опубликовано свыше 1150 научных статей в отечественных и зарубежных журналах и более 30 монографий;
• 205 патентов, в том числе 90 международных патентов;
• изучение пептидных биорегуляторов проводилось в 45 научных и медицинских учреждениях СССР и России;
• в диссертационном совете института с 2001 года к 2024 году защищены 52 докторские диссертации, а за 2001–2023 годы — 240 кандидатских по направлениям геронтологии и гериатрии. [1]

Работы этого научного сообщества охватывают пептидную регуляцию, возрастные изменения иммунной, нервной и эндокринной систем, профилактику возраст-ассоциированных заболеваний и другие вопросы старения. Число диссертаций характеризует масштаб научной школы в целом.

Развитие направления сопровождалось международным сотрудничеством. Совместные исследования проводились с зарубежными научными центрами; в 2011 году В. Х. Хавинсон был избран президентом Европейского отделения Международной ассоциации геронтологии и гериатрии. [1]

Российские и международные патенты на пептидные разработки

Патентная история показывает, как результаты исследований превращались в конкретные технологии и составы. Она охватывает способы выделения полипептидов, отдельные аминокислотные последовательности, фармацевтические композиции и способы их применения.

Более 200 патентов — это многолетний результат изобретательской работы, включающий разработки в России и за рубежом. В перечне присутствуют документы США, Японии, Канады, Австралии, европейской и евразийской патентных систем, а также других стран. [1, 8]

Несколько примеров позволяют увидеть содержание этих разработок:

Значимость патентов — в документировании изобретений и закреплении прав на конкретные технические решения. По ним можно проследить авторство, состав разработок и развитие технологий. Научные публикации дополняют эту картину данными о механизмах действия, а экспериментальные и клинические исследования — результатами изучения определённых веществ и препаратов. [8]

Чем короткие пептиды отличаются от белка, коллагена и гормонов

Белки и пептиды состоят из аминокислот, но отличаются длиной цепочки, структурой и выполняемыми задачами. Для коротких биорегуляторных пептидов решающее значение имеет конкретная последовательность аминокислот и её биологическая активность.

Поэтому пептидный биорегулятор и пищевой белок выполняют разные задачи. Белковое питание обеспечивает организм материалом для собственных белков, а в исследованиях биорегуляторов изучается, прежде всего, влияние определённых молекул на клеточную регуляцию. Наличие коллагеновых пептидов в составе само по себе также не означает наличия пептидов Хавинсона: это следует определять по конкретному составу продукта.

Короткие биорегуляторные пептиды не следует относить к гормональным средствам. Например, Эпиталамин изучался в связи с регуляцией собственной выработки мелатонина, а не как введение готового мелатонина. Влияние на эндокринную систему и содержание гормона в препарате — разные характеристики. [7]

Единая пептидная основа лекарственных препаратов и БАД

Пептидная биорегуляция стала основой для создания лекарственных препаратов, биологически активных добавок и косметических средств. Во всех этих направлениях ключевую роль играет действующий пептид или пептидный комплекс.

Один и тот же пептид сохраняет идентичную аминокислотную последовательность независимо от того, входит он в лекарственный препарат или БАД. Молекула KE остаётся дипептидом лизин–глутаминовая кислота, а AEDG — тетрапептидом аланин–глутаминовая кислота–аспарагиновая кислота–глицин. Регистрационная категория продукта не меняет химическое строение этих молекул.

В соответствующих препаратах и БАД на основе одних и тех же пептидов активная пептидная составляющая идентична. При этом различаются дозировки и способы введения. Именно конкретные пептиды, их количество и схема применения определяют выбор средства для поставленной задачи.

Исследования пептидных молекул и комплексов формируют научную основу их применения в разных формах продукции. Наряду с инъекционными препаратами развивались формы для приёма внутрь и наружного использования. Так результаты фундаментальных исследований стали доступны в медицине, профилактических программах и уходе за кожей.

Частые вопросы о пептидах Хавинсона

Пептиды Хавинсона — это один препарат?

Нет. Это название научного направления и связанных с ним пептидных разработок. Оно включает исследования природных полипептидных комплексов и отдельных коротких пептидов, различающихся составом и биологической активностью.

Пептидные биорегуляторы изменяют ДНК?

Описываемый в исследованиях механизм связан с регуляцией активности генов. Это означает изменение того, как используется генетическая информация, а не редактирование последовательности ДНК.

Почему пептидные продукты разделяют по органам и системам?

Такое разделение связано с тканевой избирательностью изучаемых комплексов и молекул. Разные пептиды имеют разные клеточные мишени и направления биологической активности.

Пептиды Хавинсона изучались у людей?

Да. Научное направление включает клинические исследования отдельных лекарственных препаратов. Один из примеров — опубликованное 15-летнее наблюдение за пожилыми пациентами, получавшими Эпиталамин дополнительно к базовой терапии. [7]

Вызывают ли привыкание пептиды Хавинсона?

Нет. Привыкания к пептидным биорегуляторам невозможно, т.к. в отличие от гормонов и ферментов, у пептидных биорегуляторов нет ни гена синтеза - участка ДНК, где записана химическая формула вещества, ни гена регуляции синтеза - участка ДНК, который отслеживает количество вещества и препятствует само передозировке.

Возможна ли передозировка пептидами Хавинсона?

В отличие от гормонов, ферментов, антител и даже витаминов, пептидными биорегуляторами невозможно осуществить передозировку. За почти 50 лет работы с этими молекулами не зарегистрировано ни одного случая передозировки. Для нормализации функции органов используется один и тот же пептидный биорегулятор, вне зависимости от того повышена или понижена функция ткани.

Как выбрать пептидную продукцию?

Начните с задачи, для которой подбираете продукт, и изучите его состав, назначение и способ применения. При наличии любых патологий подбор и назначение пептидных средств осуществляет только врач.

В каталоге PeptidSPB можно познакомиться с составами пептидной продукции и направлениями её применения. Если нужна помощь в поиске конкретного продукта, мы поможем разобраться в ассортименте и информации, указанной в его описании.

Источники

1. Рыжак Г. А., Попович И. Г., Михайлова О. Н., Козина Л. С., Арутюнян А. В. Основные научные достижения академика РАН В. Х. Хавинсона: пептиды и старение. Медицинский академический журнал. 2024;24(1):51–58. DOI: 10.17816/MAJ632545.
2. Морозов В. Г., Хавинсон В. Х. Новый класс биологических регуляторов многоклеточных систем — цитомедины. Успехи современной биологии. 1983;96:339–352.
3. Anisimov S. V. et al. Studies of the effects of Vilon and Epithalon on gene expression in mouse heart using DNA-microarray technology. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2002;133(3):293–299. PubMed. DOI: 10.1023/A:1015859322630.
4. Khavinson V. Kh. et al. Peptide regulation of gene expression: a systematic review. Molecules. 2021;26:7053. DOI: 10.3390/molecules26227053.
5. Kolchina N. et al. Systematic search for structural motifs of peptide binding to double-stranded DNA. Nucleic Acids Research. 2019;47(20):10553–10563. Полный текст. DOI: 10.1093/nar/gkz850.
6. Anisimov V. N., Khavinson V. Kh. Peptide bioregulation of aging: results and prospects. Biogerontology. 2010;11(2):139–149. PubMed. DOI: 10.1007/s10522-009-9249-8.
7. Коркушко О. В., Хавинсон В. Х., Шатило В. Б., Антонюк-Щеглова И. А. Пептидный геропротектор из эпифиза замедляет ускоренное старение пожилых людей: результаты 15-летнего наблюдения. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011;151(3):343–347. PubMed английской версии. DOI: 10.1007/s10517-011-1332-x.
8. Перечень патентов научной школы В. Х. Хавинсона: отечественные и зарубежные патентные документы. Примеры доступных первичных документов: US5070076A, RU2155063C1, EP2667887B1.
9. Владимир Хацкелевич Хавинсон. Иммунология. Публикация о научной и клинической деятельности. https://www.immunologiya-journal.ru/ru/jarticles_immunology/220.html.
10. Трофимова С. В., Трофимов А. В., Ивко О. М. Пути повышения резервных возможностей организма у лиц при воздействии неблагоприятных производственных и климатоэкологических факторов. Врач. 2021;32(3):27–33. DOI: 10.29296/25877305-2021-03-05.