Tulehduskipulääkkeiden ja lääkekandidaattien lipidomiikkaseulonta in vitro - Osa A

Ei-steroidiset anti-inflammatoriset lääkkeet (NSAID), jotka estävät selektiivisesti syklo-oksigenaasi (COX)-2:ta, lievittävät kipua ja tulehdusta estämällä COX-2:sta peräisin olevaa prostasykliiniä (PGI2) ja prostaglandiinia (PG) E2:ta (1). Kahdeksan lumekontrolloitua kliinistä tutkimusta ovat kuitenkin paljastaneet, että tulehduskipulääkkeet, jotka on suunniteltu estämään erityisesti COX-2:ta, altistavat potilaat lisääntyneille kardiovaskulaarisille riskeille, mukaan lukien sydäninfarkti, aivohalvaus, systeeminen ja keuhkoverenpainetauti, sydämen vajaatoiminta ja äkillinen sydänkuolema (1-3). ). Kardiovaskulaariset haittavaikutukset johtuvat COX-2-peräisen PGI2:n, tehokkaan verisuonia laajentavan ja verihiutaleiden aktivaation estäjän, suppressiosta (4; 5). Laboratoriomme on osoittanut, että globaali deleetio, COX-2:n selektiivinen esto tai mutaatio tai PGI2-reseptorin deleetio nostaa verenpainetta ja nopeuttaa trombogeneesiä hiirimalleissa (6). Olemme lisäksi osoittaneet, että verisuonten COX-2-deleetio altistaa hiiret tromboosille ja kohonneelle verenpaineelle (7) ja että COX-2:n selektiivinen deleetio kardiomyosyyteissä johtaa sydämen toimintahäiriöön ja lisääntyneeseen herkkyyteen indusoidulle rytmihäiriölle (8), mikä voi myötävaikuttaa sydämen vajaatoimintaan. ja sydämen rytmihäiriöt, joita on raportoitu potilailla, jotka käyttivät COX-2:n estoon spesifisiä NSAID-lääkkeitä.

Tämä tulehduskipulääkkeiden aiheuttama kardiovaskulaarinen vaara herätti kiinnostuksen mikrosomaalista prostaglandiini E -syntaasi-1:tä (mPGES-1) kohtaan vaihtoehtoisena lääkekohteena. mPGES-1 on indusoituva PG-terminaalinen syntaasi, joka toimii alavirtaan COX-2:sta ja katalysoi COX-endoperoksidivälituotteen PGH2:n konversiota PGE2:ksi (9). Olemme aiemmin raportoineet, että samoin kuin COX-2:n ilmentymisen tai toiminnan häiriö, mPGES-1:n globaali tai soluspesifinen deleetio suppressoi PGE2:n tuotantoa; mutta toisin kuin COX-2:n kohdalla, globaali mPGES-1-puutos lisää PGI2:n biosynteesiä eikä altista normo- tai hyperlipideemisiä hiiriä trombogeenisille tai hypertensiivisille tapahtumille (9-11). Sekä PGE2:n suppressio että PGI2:n lisääntyminen mPGES-1-/--hiirissä johtuvat kertyneen PGH2-substraatin uudelleensuuntautumisesta PGI2-syntaasiin (10). Lisäksi mPGES-1:n globaali deleetio rajoittaa verisuonten proliferatiivista vastetta lankavaurioon (12), hidastaa aterogeneesiä ja tukahduttaa angiotensiini II:n aiheuttaman vatsa-aortan aneurysman muodostumisen hyperlipideemisillä hiirillä (10; 13). Olemme myös osoittaneet, että mPGES-1-puutos ei vaikuta otsonin aiheuttamaan hengitysteiden tulehdukseen tai hengitysteiden yliherkkyyteen, mikä viittaa siihen, että mPGES-1:n farmakologinen estäminen ja endoperoksidin uudelleensuuntautuminen PGD2:ksi ei ehkä altista potilaita hengitysteiden toimintahäiriöille (14). Lisäksi muiden tekemät tutkimukset osoittavat, että mPGES-1:n globaali deleetio vähentää iskeemisen aivoinfarktin jälkeistä aivoinfarktia ja neurologisia toimintahäiriöitä aivoiskemiassa/reperfuusiossa hiirillä (15). mPGES-1-puutos tekee hiiristä myös vähemmän alttiita liialliselle tulehdukselle ja yliherkkyydelle kivunlievityksen jyrsijämalleissa (16; 17). Yhdessä nämä havainnot viittaavat siihen, että mPGES-1:n farmakologinen esto saattaa säilyttää PGE2:n suppressiosta johtuvat anti-inflammatoriset vaikutukset, mutta PGI2:n lisääntymisen vuoksi mPGES-1:n kohdistaminen saattaa välttää selektiivisiin COX-2-estäjiin liittyvät kardiovaskulaariset riskit.

mPGES-1-deleetiosta johtuva PGH2-substraatin uudelleensuuntautuminen on kaikkialla esiintyvä tapahtuma, joka havaitaan solutasolla ja systeemisesti (virtsan prostaglandiinimetaboliitit); uudelleensuuntautuneiden tuotteiden profiili vaihtelee kuitenkin solu- ja kudostyypin, sairauden mallin ja järjestelmän häiriön laajuuden mukaan (6; 10-14; 18-21). Olemme osoittaneet, että hiirillä, joilta puuttuu mPGES-1 endoteelisoluissa (EC) tai verisuonten sileälihassoluissa (VSMC), PGI2 on hallitseva substraatin uudelleensuuntautumistuote, kun taas mPGES-1:n deleetio myeloidisoluissa johtaa PGH2:n shunttiin enimmäkseen kohti. TxA2(11). Toiminnallisesti hiirillä, joilta puuttui mPGES-1 myeloidisoluista, oli huono vaste verisuonivaurioon, mikä osoitti myelooisen mPGES-1:n sydän- ja verisuonilääkkeen kohteena. Siksi soluspesifinen mPGES-1-deleetio johtaa substraatin uudelleensuuntautumisen erilaiseen malliin ja voi vaikuttaa järjestelmän biologiseen toimintaan, mikä vaikeuttaa lääkekehitystä. Ei tiedetä, voiko mPGES-1:n geneettinen deleetio tai farmakologinen esto vaikuttaa suoraan (substraatin uudelleensuuntautumisen kautta) vai epäsuorasti (prostaglandiinien uudelleensuuntautumistuotteiden vaikutuksesta entsyymien ilmentymiseen tai niiden metaboliaan solunvälisiksi tuotteiksi (22)) vaikuttaa lipidomeihin prostaglandiinin ulkopuolella. toiminnallinen seuraus. Esimerkiksi AA-PGE2-aineenvaihdunnan häiriö saattaa vaikuttaa sytokromi P450:n (23; 24), leukotrieenin, anandamidin, 2-arakidonyyliglyserolin (2-AG) ja muiden kaskadien arakidonaattituotteen muodostumiseen (25). Solutasolla mPGES-1-/- makrofagit, jotka on esikäsitelty LPS:llä ja stimuloitu arakidonihapolla (AA), osoittavat 12-HHT:n (12-hydroksiheptadekatrienoiinihapon) 5-kertaista nousua, mikä osoittaa substraatin uudelleensuuntautumisen kohti tromboksaani A -syntaasia ( 18). COX-2:n eston ja deleetion on raportoitu lisäävän 5-lipoksigenaasireitin (5-LO) metaboliitteja 5-HETE (5-hydroksieikosatetraeenihappo) ja leukotrieenien LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) ja CYP450-kaskadin metaboliitteja. 14,15-DHET/EET (dihydroksieikosatrieeni/epoksieikosatrieenihappo) (26). Siksi substraatti AA voidaan ohittaa yhdeltä reitiltä toiselle, kun tietty kaskadin haara on farmakologisesti estetty tai geneettisesti poistettu.

Täällä teemme laajakirjoisen lipidomiikan seulonnan tulehduskipulääkkeistä ja lääkekandidaateista, jotka antagonisoivat reseptoreja (LTC4, LTB4, EP4-reseptorit) tai inhiboivat tiettyjä komponentteja (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5-KO). , FLAP, LTA4A) arakidonihapporeitin in vitro ihmisen kokoverimäärityksessä (hWBA). Terveitä, tupakoimattomia vapaaehtoisia miehiä ja naisia ​​pyydetään luovuttamaan verta. Ihmisen kokoverimäärityksiin kuuluvat (i) lähtötason lipiditasojen määrittäminen eri ajankohtina stimuloidussa kokoveressä, (ii) lipidien mittaus esistimuloidussa kokoveressä, jota on käsitelty yhdellä interventioyhdisteellä, (iii) lipidien kvantifiointi esistimuloitu kokoveri, joka on käsitelty interventioyhdisteiden yhdistelmällä. Odotamme, että fokuksen kohteena olevat yhdisteet vaikuttavat erilaisiin tulehdusreitteihin, mikä johtaa uusiin substraattien uudelleensuuntautumismalleihin ja aiemmin tuntemattomien lipidituotteiden mittaukseen.