Lipidomics-Screening von Celecoxib im Ex-vivo-Vollbluttest beim Menschen – Teil B

Nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente (NSAIDs), die selektiv die Cyclooxygenase (COX)-2 hemmen, lindern Schmerzen und Entzündungen, indem sie das von COX-2 abgeleitete Prostacyclin (PGI2) und Prostaglandin (PG) E2 unterdrücken (1). Allerdings haben acht placebokontrollierte klinische Studien gezeigt, dass NSAIDs, die speziell COX-2 hemmen sollen, Patienten einem erhöhten kardiovaskulären Risiko aussetzen, einschließlich Myokardinfarkt, Schlaganfall, systemischer und pulmonaler Hypertonie, Herzinsuffizienz und plötzlichem Herztod (1-3). ). Die kardiovaskulären Nebenwirkungen sind auf die Unterdrückung von COX-2-abgeleitetem PGI2 zurückzuführen, einem starken Vasodilatator und Inhibitor der Thrombozytenaktivierung (4; 5). Das Forschungsteam hat gezeigt, dass die globale Deletion, selektive Hemmung oder Mutation von COX-2 oder die Deletion des Rezeptors für PGI2 den Blutdruck erhöht und die Thrombogenese in Mausmodellen beschleunigt (6). Die Forscher haben außerdem gezeigt, dass die vaskuläre COX-2-Deletion Mäuse für Thrombosen und Bluthochdruck prädisponiert (7) und dass die selektive COX-2-Deletion in Kardiomyozyten zu Herzfunktionsstörungen und einer erhöhten Anfälligkeit für induzierte Arrhythmogenese führt (8), die möglicherweise zum Herzen beitragen Bei Patienten, die NSAIDs zur Hemmung von COX-2 einnahmen, wurde über Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen berichtet.

Diese kardiovaskuläre Gefahr durch NSAIDs weckte das Interesse an der mikrosomalen Prostaglandin-E-Synthase-1 (mPGES-1) als alternatives Medikamentenziel. mPGES-1 ist die induzierbare terminale PG-Synthase, die stromabwärts von COX-2 wirkt und die Umwandlung des COX-Endoperoxid-Zwischenprodukts PGH2 in PGE2 katalysiert (9). Die Forscher haben zuvor berichtet, dass die globale oder zellspezifische Deletion von mPGES-1 ähnlich wie die Beeinträchtigung der COX-2-Expression oder -Funktion die PGE2-Produktion unterdrückt; aber anders als bei COX-2 erhöht ein globaler mPGES-1-Mangel die Biosynthese von PGI2 und macht normo- oder hyperlipidämische Mäuse nicht für thrombogene oder hypertensive Ereignisse prädisponiert (9–11). Sowohl die Unterdrückung von PGE2 als auch die Steigerung von PGI2 in mPGES-1-/--Mäusen resultieren aus der Umleitung des akkumulierten PGH2-Substrats zur PGI2-Synthase (10). Darüber hinaus begrenzt die globale Deletion von mPGES-1 die vaskuläre proliferative Reaktion auf eine Drahtverletzung (12), verzögert die Atherogenese und unterdrückt die durch Angiotensin II induzierte Bildung eines abdominalen Aortenaneurysmas bei hyperlipidämischen Mäusen (10; 13). Das Forschungsteam hat auch gezeigt, dass ein mPGES-1-Mangel keine Auswirkungen auf eine ozoninduzierte Atemwegsentzündung oder eine Überreaktion der Atemwege hat, was darauf hindeutet, dass die pharmakologische Hemmung von mPGES-1 und die Endoperoxid-Umleitung zu PGD2 bei Patienten, bei denen das Risiko einer Atemwegsfunktionsstörung besteht, möglicherweise nicht anfällig sind (14). . Darüber hinaus deuten Studien anderer darauf hin, dass die globale Deletion von mPGES-1 den postischämischen Hirninfarkt und die neurologische Dysfunktion bei zerebraler Ischämie/Reperfusion bei Mäusen reduziert (15). Ein mPGES-1-Mangel macht Mäuse in Analgesiemodellen an Nagetieren auch weniger anfällig für übermäßige Entzündungen und Überempfindlichkeit (16; 17). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die pharmakologische Hemmung von mPGES-1 möglicherweise die entzündungshemmenden Wirkungen der PGE2-Unterdrückung beibehält, aber aufgrund der PGI2-Verstärkung könnte die gezielte Behandlung von mPGES-1 die kardiovaskulären Risiken vermeiden, die mit selektiven COX-2-Inhibitoren verbunden sind.

Die Umleitung des PGH2-Substrats infolge der mPGES-1-Deletion ist ein allgegenwärtiges Ereignis, das auf zellulärer Ebene und systemisch beobachtet wird (Prostaglandin-Metaboliten im Urin); Das Profil der Umleitungsprodukte variiert jedoch je nach Zell- und Gewebetyp, Krankheitsmodell und Ausmaß der Systemstörung (6; 10–14; 18–21). Die Forscher haben gezeigt, dass bei Mäusen, denen mPGES-1 in Endothelzellen (EC) oder glatten Gefäßmuskelzellen (VSMC) fehlt, PGI2 das vorherrschende Produkt der Substratumleitung ist, wohingegen die Deletion von mPGES-1 in myeloischen Zellen hauptsächlich zum Shunt von PGH2 führt in Richtung TxA2(11). Funktionell zeigten Mäuse, denen mPGES-1 in myeloischen Zellen fehlte, eine schlechte Reaktion auf Gefäßverletzungen, was darauf hindeutet, dass myeloisches mPGES-1 ein Ziel für kardiovaskuläre Medikamente ist. Daher führt die zellspezifische mPGES-1-Deletion zu einem unterschiedlichen Muster der Substratumleitung und kann die biologische Funktion des Systems beeinträchtigen, was die Arzneimittelentwicklung erschwert. Unbekannt ist, ob eine genetische Deletion oder pharmakologische Hemmung von mPGES-1 direkt (durch Substratumleitung) oder indirekt (durch Auswirkungen von Prostaglandinumleitungsprodukten auf die Enzymexpression oder deren weitere Metabolisierung zu transzellulären Produkten (22)) das Lipidom über das Prostaglandin hinaus beeinflussen kann Weg mit funktioneller Konsequenz. Beispielsweise könnte eine Störung des AA-PGE2-Metabolismus die Bildung von Arachidonatprodukten durch Cytochrom P450 (23; 24), Leukotrien, Anandamid, 2-Arachidonylglycerin (2-AG) und andere Kaskaden beeinflussen (25). Auf zellulärer Ebene zeigen mPGES-1-/--Makrophagen, die mit LPS vorbehandelt und mit Arachidonsäure (AA) stimuliert wurden, einen fünffachen Anstieg von 12-HHT (12-Hydroxyheptadecatriensäure), was auf eine Substratumleitung in Richtung Thromboxan-A-Synthase hinweist ( 18). Es wurde berichtet, dass die Hemmung und Löschung von COX-2 die Metaboliten des 5-Lipoxygenase (5-LO)-Signalwegs 5-HETE (5-Hydroxyeicosatetraensäure) und die Leukotriene LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) sowie die Metaboliten der CYP450-Kaskade steigert 14,15-DHET/EET (Dihydroxyeicosatriensäure/Epoxyeicosatriensäure) (26). Daher kann das Substrat AA von einem Weg zum anderen umgeleitet werden, wenn ein bestimmter Zweig der Kaskade pharmakologisch gehemmt oder genetisch abgetragen wird.

Hier wird das Forschungsteam ein breit angelegtes Lipidomics-Screening von entzündungshemmenden Medikamenten und Medikamentenkandidaten durchführen, die Rezeptoren antagonisieren (LTC4-, LTB4-, EP4-Rezeptoren) oder bestimmte Komponenten hemmen (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5). -KO, FLAP, LTA4A) des Arachidonsäurewegs in einem In-vitro-Vollbluttest am Menschen (hWBA).

Vorläufige In-vitro-Ergebnisse aus Teil A zeigten, dass die gezielte Behandlung von COX-2 mit dem selektiven COX-2-Inhibitor Celecoxib nicht nur den Cyclooxygenase-Signalweg, sondern auch die Lipoxygenase-Kaskade beeinflusst. Celecoxib hemmte die COX-abgeleiteten Produkte PGE2, PGF2a und TxB2 und reduzierte die Spiegel von 15-HETE, einem Produkt der 15-LOX-Kaskade, deutlich.

In Teil B schlagen die Forscher vor, die Wirkung von Celecoxib auf Plasmalipide ex vivo zu untersuchen. Gesunde, nicht rauchende, männliche und weibliche Freiwillige werden gebeten, eine therapeutische Einzeldosis von 200 mg Celecoxib oder eine Placebo-Pille einzunehmen und vor und nach der Arzneimittelverabreichung Blut- und Urinproben abzugeben. Zu den Experimenten gehören (i) der Ex-vivo-Vollbluttest, bei dem Lipide in Blut gemessen werden, das vor und 3 Stunden (Tmax) nach der Verabreichung von Celecoxib entnommen und mit LPS stimuliert wurde, (ii) Lipidmetaboliten werden vor und gemessen Post-Celecoxib-Urinproben, (iii) Celecoxib-Plasma- und Urinkonzentrationen werden gemessen, um das pharmakokinetische Profil des Studienmedikaments zu bewerten.

Die Forscher gehen davon aus, dass das Lipidprofil von Ex-vivo-hWBA, das an mit Celecoxib behandelten Probanden durchgeführt wurde, die Ergebnisse von In-vitro-hWBA rekapitulieren wird, das mit mit Celecoxib behandeltem menschlichem Blut erhalten wurde.