Lipidomický screening protizánětlivých léků a kandidátů na léky in vitro – část A

Nesteroidní protizánětlivé léky (NSAID), selektivní pro inhibici cyklooxygenázy (COX)-2, zmírňují bolest a zánět potlačením prostacyklinu (PGI2) odvozeného od COX-2 a prostaglandinu (PG) E2 (1). Osm placebem kontrolovaných klinických studií však odhalilo, že NSAID, navržená tak, aby specificky inhibovala COX-2, predisponují pacienty ke zvýšeným kardiovaskulárním rizikům včetně infarktu myokardu, mrtvice, systémové a plicní hypertenze, městnavého srdečního selhání a náhlé srdeční smrti (1-3 ). Kardiovaskulární nežádoucí účinky lze připsat supresi PGI2 odvozeného od COX-2, což je silný vazodilatátor a inhibitor aktivace krevních destiček (4; 5). Naše laboratoř prokázala, že globální delece, selektivní inhibice nebo mutace COX-2 nebo delece receptoru pro PGI2 zvyšují krevní tlak a urychlují trombogenezi na myších modelech (6). Dále jsme prokázali, že vaskulární delece COX-2 predisponuje myši k trombóze a hypertenzi (7) a že selektivní delece COX-2 v kardiomyocytech vede k srdeční dysfunkci a zvýšené náchylnosti k indukované arytmogenezi (8), která může přispívat k srdečnímu selhání. a srdeční arytmie hlášené u pacientů užívajících NSAID specifická pro inhibici COX-2.

Toto kardiovaskulární riziko NSAID vyvolalo zájem o mikrosomální prostaglandin E syntázu-1 (mPGES-1) jako alternativní cíl léčiva. mPGES-1 je indukovatelná PG terminální syntáza, která působí downstream od COX-2 a katalyzuje konverzi meziproduktu COX endoperoxidového produktu PGH2 na PGE2 (9). Již dříve jsme uvedli, že podobně jako interference s expresí nebo funkcí COX-2, globální nebo buněčně specifická delece mPGES-1 potlačuje produkci PGE2; ale na rozdíl od COX-2, globální nedostatek mPGES-1 zvyšuje biosyntézu PGI2 a nepředisponuje normo- nebo hyperlipidemické myši k trombogenním nebo hypertenzním příhodám (9-11). Jak potlačení PGE2, tak augmentace PGI2 u mPGES-1-/- myší jsou výsledkem rediverze akumulovaného substrátu PGH2 na PGI2 syntázu (10). Kromě toho globální delece mPGES-1 omezuje vaskulární proliferativní odpověď na poranění drátu (12), zpomaluje aterogenezi a potlačuje tvorbu aneuryzmatu břišní aorty indukovanou angiotensinem II u hyperlipidemických myší (10; 13). Ukázali jsme také, že nedostatek mPGES-1 neovlivňuje zánět dýchacích cest vyvolaný ozonem nebo hyperreaktivitu dýchacích cest, což naznačuje, že farmakologická inhibice mPGES-1 a rediverze endoperoxidu na PGD2 nemusí předisponovat pacienty s rizikem dysfunkce dýchacích cest (14). Kromě toho studie jiných odborníků naznačují, že globální delece mPGES-1 snižuje postischemický mozkový infarkt a neurologickou dysfunkci při cerebrální ischemii/reperfuzi u myší (15). Deficit mPGES-1 také způsobuje, že myši jsou méně náchylné k nadměrnému zánětu a přecitlivělosti na hlodavčích modelech analgezie (16; 17). Celkově vzato tato zjištění naznačují, že farmakologická inhibice mPGES-1 si může zachovat protizánětlivé účinky ze suprese PGE2, ale díky augmentaci PGI2 by cílení mPGES-1 mohlo zabránit kardiovaskulárním rizikům spojeným se selektivními inhibitory COX-2.

Rediverze substrátu PGH2 v důsledku delece mPGES-1 je všudypřítomná událost pozorovaná na buněčné úrovni a systémově (metabolity prostaglandinu v moči); profil rediverzních produktů se však liší podle typu buňky a tkáně, modelu onemocnění a rozsahu poruchy systému (6; 10-14; 18-21). Ukázali jsme, že u myší s deficitem mPGES-1 v endoteliálních buňkách (EC) nebo v buňkách hladkého svalstva cév (VSMC) je PGI2 převládajícím produktem rediverze substrátu, zatímco delece mPGES-1 v myeloidních buňkách vede k posunu PGH2 převážně směrem TxA2(11). Funkčně myši postrádající mPGES-1 v myeloidních buňkách vykazovaly špatnou odpověď na vaskulární poškození, což implikuje myeloidní mPGES-1 jako kardiovaskulární lékový cíl. Proto buněčně specifická delece mPGES-1 vede k odlišnému vzoru zpětné diverze substrátu a může ovlivnit biologickou funkci systému, a tak komplikovat vývoj léčiva. Není známo, zda genetická delece nebo farmakologická inhibice mPGES-1 může přímo (prostřednictvím rediverze substrátu) nebo nepřímo (účinky produktů rediverze prostaglandinů na expresi enzymů nebo jejich další metabolismus na transcelulární produkty (22)) ovlivnit lipidom mimo prostaglandin cesta s funkčním důsledkem. Například narušení metabolismu AA-PGE2 může ovlivnit tvorbu arachidonátového produktu cytochromem P450 (23; 24), leukotrienem, anandamidem, 2-arachidonylglycerolem (2-AG) a dalšími kaskádami (25). Na buněčné úrovni vykazují makrofágy mPGES-1-/-, předem ošetřené LPS a stimulované kyselinou arachidonovou (AA), pětinásobné zvýšení 12-HHT (kyselina 12-hydroxyheptadekatrienová), což ukazuje na rediverzi substrátu směrem k tromboxan A syntáze ( 18). Bylo hlášeno, že inhibice a delece COX-2 zvyšuje metabolity dráhy 5-lipoxygenázy (5-LO) 5-HETE (kyselina 5-hydroxyeikosatetraenová) a leukotrieny LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) a metabolity kaskády CYP450 14,15-DHET/EET (kyselina dihydroxyeikosatrienová/epoxyeikosatrienová) (26). Proto může být substrát AA posunut z jedné dráhy do druhé, když je určitá větev kaskády farmakologicky inhibována nebo geneticky odstraněna.

Zde provedeme širokospektrální lipidomický screening protizánětlivých léků a kandidátů na léky, které antagonizují receptory (receptory LTC4, LTB4, EP4) nebo inhibují specifické složky (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5-KO , FLAP, LTA4A) dráhy kyseliny arachidonové v in vitro testu lidské plné krve (hWBA). K dárcovství krve budou požádáni zdraví, nekuřáci, muži i ženy. Testy lidské plné krve budou zahrnovat (i) stanovení výchozích hladin lipidů v různých časových bodech ve stimulované plné krvi, (ii) měření lipidů v předem stimulované plné krvi ošetřené jedinou intervenční sloučeninou, (iii) kvantifikaci lipidů v předem stimulovaná plná krev ošetřená kombinací intervenčních sloučenin. Očekáváme, že sloučeniny v ohnisku ovlivní různé zánětlivé dráhy, což povede k novým modelům rediverze substrátu a měření dříve neznámých lipidových produktů.