Dépistage lipidomique du célécoxib dans un test de sang total humain ex vivo - Partie B

Les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS), sélectifs pour l'inhibition de la cyclooxygénase (COX)-2, soulagent la douleur et l'inflammation en supprimant la prostacycline dérivée de la COX-2 (PGI2) et la prostaglandine (PG) E2 (1). Cependant, huit essais cliniques contrôlés par placebo ont révélé que les AINS, conçus pour inhiber spécifiquement la COX-2, prédisposent les patients à des risques cardiovasculaires accrus, notamment l'infarctus du myocarde, les accidents vasculaires cérébraux, l'hypertension systémique et pulmonaire, l'insuffisance cardiaque congestive et la mort cardiaque subite (1-3 ). Les effets indésirables cardiovasculaires sont attribuables à la suppression de la PGI2 dérivée de la COX-2, un puissant vasodilatateur et inhibiteur de l'activation plaquettaire (4 ; 5). L'équipe de recherche a montré que la suppression globale, l'inhibition sélective ou la mutation de la COX-2, ou la suppression du récepteur de la PGI2 élèvent la tension artérielle et accélèrent la thrombogenèse dans des modèles murins (6). Les chercheurs ont en outre démontré que la suppression vasculaire de la COX-2 prédispose les souris à la thrombose et à l'hypertension (7), et que la suppression sélective de la COX-2 dans les cardiomyocytes entraîne un dysfonctionnement cardiaque et une sensibilité accrue à l'arythmogenèse induite (8) qui peut contribuer au cœur insuffisance cardiaque et arythmies cardiaques signalées chez des patients prenant des AINS spécifiques pour l'inhibition de la COX-2.

Ce risque cardiovasculaire des AINS a suscité l'intérêt pour la prostaglandine E synthase-1 microsomale (mPGES-1) comme cible médicamenteuse alternative. mPGES-1 est la synthase terminale PG inductible qui agit en aval de COX-2 et catalyse la conversion du produit endoperoxyde COX intermédiaire PGH2 en PGE2 (9). Les enquêteurs ont précédemment rapporté que similaire à l'interférence avec l'expression ou la fonction de COX-2, la suppression globale ou spécifique aux cellules de mPGES-1 supprime la production de PGE2 ; mais contrairement à la COX-2, le déficit global en mPGES-1 augmente la biosynthèse de la PGI2 et ne prédispose pas les souris normo- ou hyperlipidémiques aux événements thrombogènes ou hypertensifs (9-11). La suppression de PGE2 et l'augmentation de PGI2 chez les souris mPGES-1-/- résultent de la redirection du substrat PGH2 accumulé vers la PGI2 synthase (10). De plus, la suppression globale de mPGES-1 limite la réponse proliférative vasculaire à la lésion du fil (12), retarde l'athérogenèse et supprime la formation d'anévrisme de l'aorte abdominale induite par l'angiotensine II chez les souris hyperlipidémiques (10; 13). L'équipe de recherche a également montré que le déficit en mPGES-1 n'affecte pas l'inflammation des voies respiratoires induite par l'ozone ou l'hyperréactivité des voies respiratoires, ce qui suggère que l'inhibition pharmacologique de mPGES-1 et la redirection de l'endoperoxyde vers le PGD2 peuvent ne pas prédisposer les patients à risque de dysfonctionnement des voies respiratoires (14) . De plus, des études menées par d'autres indiquent que la suppression globale de mPGES-1 réduit l'infarctus cérébral post-ischémique et le dysfonctionnement neurologique dans l'ischémie/reperfusion cérébrale chez la souris (15). Le déficit en mPGES-1 rend également les souris moins sensibles à une inflammation excessive et à une hypersensibilité dans les modèles d'analgésie chez les rongeurs (16; 17). Pris ensemble, ces résultats suggèrent que l'inhibition pharmacologique de mPGES-1 peut conserver les effets anti-inflammatoires de la suppression de PGE2, mais en raison de l'augmentation de PGI2, le ciblage de mPGES-1 pourrait éviter les risques cardiovasculaires associés aux inhibiteurs sélectifs de la COX-2.

La redirection du substrat PGH2 consécutive à la délétion de mPGES-1 est un événement ubiquitaire observé au niveau cellulaire et systémique (métabolites urinaires des prostaglandines) ; le profil des produits de redirection varie cependant selon le type de cellule et de tissu, le modèle de maladie et l'étendue de la perturbation du système (6 ; 10-14 ; 18-21). Les chercheurs ont montré que chez les souris déficientes en mPGES-1 dans les cellules endothéliales (CE) ou les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), la PGI2 est le produit prédominant de redirection du substrat, alors que la suppression de la mPGES-1 dans les cellules myéloïdes entraîne un shunt de la PGH2 principalement vers TxA2(11). Sur le plan fonctionnel, les souris dépourvues de mPGES-1 dans les cellules myéloïdes ont présenté une mauvaise réponse aux lésions vasculaires impliquant la mPGES-1 myéloïde comme cible médicamenteuse cardiovasculaire. Par conséquent, la délétion de mPGES-1 spécifique aux cellules conduit à un schéma différentiel de redirection du substrat et peut affecter la fonction biologique du système, compliquant ainsi le développement de médicaments. Ce qui est inconnu, c'est si la suppression génétique ou l'inhibition pharmacologique de mPGES-1 peut directement (par la redirection du substrat) ou indirectement (par les effets des produits de redirection de la prostaglandine sur l'expression enzymatique ou leur métabolisme ultérieur en produits transcellulaires (22)) influencer le lipidome au-delà de la prostaglandine voie avec conséquence fonctionnelle. Par exemple, la perturbation du métabolisme de l'AA-PGE2 pourrait influencer la formation du produit arachidonate par le cytochrome P450 (23; 24), le leucotriène, l'anandamide, le 2-arachidonylglycérol (2-AG) et d'autres cascades (25). Au niveau cellulaire, les macrophages mPGES-1-/-, prétraités au LPS et stimulés à l'acide arachidonique (AA), présentent une multiplication par 5 du 12-HHT (acide 12-hydroxyheptadécatriénoïque), indiquant une redirection du substrat vers la thromboxane A synthase ( 18). Il a été rapporté que l'inhibition et la suppression de COX-2 augmentaient les métabolites de la voie de la 5-lipoxygénase (5-LO) 5-HETE (acide 5-hydroxyeicosatétraénoïque) et les leucotriènes LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) et les métabolites de la cascade CYP450 14,15-DHET/EET (acide dihydroxyeicosatriénoïque/époxyeicosatriénoïque) (26). Par conséquent, le substrat AA peut être shunté d'une voie à l'autre lorsqu'une branche particulière de la cascade est pharmacologiquement inhibée ou génétiquement supprimée.

Ici, l'équipe de recherche effectuera un criblage lipidomique à large spectre de médicaments anti-inflammatoires et de médicaments candidats qui antagonisent les récepteurs (récepteurs LTC4, LTB4, EP4) ou inhibent des composants spécifiques (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5 -KO, FLAP, LTA4A) de la voie de l'acide arachidonique dans un test in vitro sur sang total humain (hWBA).

Les résultats in vitro préliminaires de la partie A ont démontré que le ciblage de la COX-2 avec un inhibiteur sélectif de la COX-2, le célécoxib, affectait non seulement la voie de la cyclooxygénase, mais également la cascade de la lipoxygénase. Le célécoxib a inhibé les produits dérivés de la COX PGE2, PGF2a et TxB2 et réduit significativement les niveaux de 15-HETE, un produit de la cascade 15-LOX.

Dans la partie B, les chercheurs proposent d'étudier l'effet du célécoxib sur les lipides plasmatiques ex vivo. Des volontaires sains, non-fumeurs, hommes et femmes, seront invités à prendre une dose thérapeutique unique de 200 mg de célécoxib ou une pilule placebo et à fournir des échantillons de sang et d'urine avant et après l'administration du médicament. Les expériences comprendront (i) le test sur sang total ex vivo, dans lequel les lipides seront mesurés dans le sang prélevé avant et 3 heures (Tmax) après l'administration de célécoxib et stimulé avec du LPS, (ii) les métabolites lipidiques seront mesurés dans le sang pré- et des échantillons d'urine post-célécoxib, (iii) les concentrations plasmatiques et urinaires de célécoxib seront mesurées pour évaluer le profil pharmacocinétique du médicament à l'étude.

Les chercheurs s'attendent à ce que le profil lipidique de l'hWBA ex vivo réalisé sur des sujets traités au célécoxib récapitule les résultats de l'hWBA in vitro reçu avec du sang humain traité au célécoxib.