Screening lipidomico del celecoxib nel test su sangue intero umano ex vivo - Parte B

I farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS), selettivi per l'inibizione della cicloossigenasi (COX)-2, alleviano il dolore e l'infiammazione sopprimendo la prostaciclina derivata dalla COX-2 (PGI2) e la prostaglandina (PG) E2 (1). Tuttavia, otto studi clinici controllati con placebo hanno rivelato che i FANS, progettati per inibire in modo specifico la COX-2, predispongono i pazienti a maggiori rischi cardiovascolari tra cui infarto miocardico, ictus, ipertensione sistemica e polmonare, insufficienza cardiaca congestizia e morte cardiaca improvvisa (1-3 ). Gli effetti avversi cardiovascolari sono attribuibili alla soppressione della PGI2 derivata dalla COX-2, un potente vasodilatatore e inibitore dell'attivazione piastrinica (4; 5). Il team di ricerca ha dimostrato che la delezione globale, l'inibizione selettiva o la mutazione di COX-2 o la delezione del recettore per PGI2 aumentano la pressione sanguigna e accelerano la trombogenesi nei modelli murini (6). I ricercatori hanno inoltre dimostrato che la delezione vascolare della COX-2 predispone i topi alla trombosi e all'ipertensione (7) e che la delezione selettiva della COX-2 nei cardiomiociti porta alla disfunzione cardiaca e a una maggiore suscettibilità all'aritmogenesi indotta (8) che può contribuire allo sviluppo del cuore insufficienza cardiaca e aritmie cardiache riportate in pazienti che assumono FANS specifici per l'inibizione della COX-2.

Questo rischio cardiovascolare dei FANS ha suscitato interesse per la prostaglandina E sintasi-1 microsomiale (mPGES-1) come bersaglio farmacologico alternativo. mPGES-1 è la sintasi terminale PG inducibile che agisce a valle della COX-2 e catalizza la conversione del prodotto endoperossido COX intermedio PGH2 in PGE2 (9). I ricercatori hanno precedentemente riferito che, analogamente all'interferenza con l'espressione o la funzione di COX-2, la delezione globale o specifica per cellula di mPGES-1 sopprime la produzione di PGE2; ma a differenza di COX-2, il deficit globale di mPGES-1 aumenta la biosintesi di PGI2 e non predispone i topi normo- o iperlipidemici a eventi trombogenici o ipertensivi (9-11). Sia la soppressione di PGE2 che l'aumento di PGI2 nei topi mPGES-1-/- derivano dalla rediversione del substrato di PGH2 accumulato in PGI2 sintasi (10). Inoltre, la delezione globale di mPGES-1 limita la risposta proliferativa vascolare alla lesione del filo (12), ritarda l'aterogenesi e sopprime la formazione di aneurisma dell'aorta addominale indotto dall'angiotensina II nei topi iperlipidemici (10; 13). Il gruppo di ricerca ha anche dimostrato che la carenza di mPGES-1 non influisce sull'infiammazione delle vie aeree indotta dall'ozono o sull'iper-reattività delle vie aeree, suggerendo che l'inibizione farmacologica di mPGES-1 e la rediversione dell'endoperossido a PGD2 potrebbero non predisporre i pazienti a rischio di disfunzione delle vie aeree (14) . Inoltre, studi di altri indicano che la delezione globale di mPGES-1 riduce l'infarto cerebrale post-ischemico e la disfunzione neurologica nell'ischemia/riperfusione cerebrale nei topi (15). La carenza di mPGES-1 rende anche i topi meno suscettibili all'eccessiva infiammazione e all'ipersensibilità nei modelli di roditori di analgesia (16; 17). Presi insieme, questi risultati suggeriscono che l'inibizione farmacologica di mPGES-1 può mantenere gli effetti antinfiammatori dalla soppressione di PGE2, ma a causa dell'aumento di PGI2, il targeting di mPGES-1 potrebbe evitare i rischi cardiovascolari associati agli inibitori selettivi della COX-2.

La rediversione del substrato PGH2 conseguente alla delezione di mPGES-1 è un evento ubiquitario osservato a livello cellulare e sistemico (metaboliti delle prostaglandine urinarie); il profilo dei prodotti di rediversione, tuttavia, varia in base al tipo di cellula e tessuto, al modello di malattia e all'entità della perturbazione del sistema (6; 10-14; 18-21). I ricercatori hanno dimostrato che nei topi carenti di mPGES-1 nelle cellule endoteliali (EC) o nelle cellule muscolari lisce vascolari (VSMC), PGI2 è il prodotto predominante di rediversione del substrato, mentre la delezione di mPGES-1 nelle cellule mieloidi provoca principalmente lo shunt di PGH2 verso TxA2(11). Dal punto di vista funzionale, i topi privi di mPGES-1 nelle cellule mieloidi hanno mostrato una scarsa risposta alle lesioni vascolari che implicano la mPGES-1 mieloide come bersaglio di farmaci cardiovascolari. Pertanto, la delezione di mPGES-1 specifica per cellula porta a un modello differenziale di rediversione del substrato e può influenzare la funzione biologica del sistema, complicando così lo sviluppo di farmaci. Ciò che non è noto è se la delezione genetica o l'inibizione farmacologica di mPGES-1 possa influenzare direttamente (attraverso la rediversione del substrato) o indirettamente (mediante gli effetti dei prodotti di rediversione delle prostaglandine sull'espressione enzimatica o il loro ulteriore metabolismo in prodotti transcellulari (22)) il lipidoma oltre la prostaglandina percorso con conseguenze funzionali. Ad esempio, l'interruzione del metabolismo AA-PGE2 potrebbe influenzare la formazione del prodotto arachidonato da parte del citocromo P450 (23; 24), leucotriene, anandamide, 2-arachidonilglicerolo (2-AG) e altre cascate (25). A livello cellulare, i macrofagi mPGES-1-/-, pretrattati con LPS e stimolati con acido arachidonico (AA), mostrano un aumento di 5 volte del 12-HHT (acido 12-idrossieptadecatrienoico), indicando una rediversione del substrato verso il trombossano A sintasi. 18). È stato riportato che l'inibizione e la delezione di COX-2 aumentano i metaboliti della via 5-lipossigenasi (5-LO) 5-HETE (acido 5-idrossiicosatetraenoico) e i leucotrieni LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) e i metaboliti della cascata CYP450 14,15-DHET/EET (acido diidrossiicosatrienoico/epossiicosatrienoico) (26). Pertanto, il substrato AA può essere deviato da un percorso all'altro quando un particolare ramo della cascata è farmacologicamente inibito o ablato geneticamente.

Qui, il team di ricerca condurrà uno screening lipidomico ad ampio spettro di farmaci antinfiammatori e farmaci candidati che antagonizzano i recettori (recettori LTC4, LTB4, EP4) o inibiscono componenti specifici (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5 -KO, FLAP, LTA4A) della via dell'acido arachidonico in un test su sangue intero umano in vitro (hWBA).

I risultati preliminari in vitro della Parte A hanno dimostrato che il targeting della COX-2 con un inibitore selettivo della COX-2 celecoxib ha influenzato non solo la via della cicloossigenasi, ma anche la cascata della lipossigenasi. Celecoxib ha inibito i prodotti derivati ​​dalla COX PGE2, PGF2a e TxB2 e ridotto significativamente i livelli di 15-HETE, un prodotto della cascata 15-LOX.

Nella parte B, i ricercatori propongono di studiare l'effetto del celecoxib sui lipidi plasmatici ex vivo. Ai volontari sani, non fumatori, maschi e femmine verrà chiesto di assumere una singola dose terapeutica di 200 mg di celecoxib o una pillola placebo e di fornire campioni di sangue e urine prima e dopo la somministrazione del farmaco. Gli esperimenti includeranno (i) l'analisi del sangue intero ex vivo, in cui i lipidi saranno misurati nel sangue raccolto prima e 3 ore (Tmax) dopo la somministrazione di celecoxib e stimolato con LPS, (ii) i metaboliti lipidici saranno misurati in pre- e campioni di urina post-celecoxib, (iii) saranno misurate le concentrazioni plasmatiche e urinarie di celecoxib per valutare il profilo farmacocinetico del farmaco in studio.

I ricercatori si aspettano che il profilo lipidico dell'hWBA ex vivo eseguito su soggetti trattati con celecoxib ricapitoli i risultati dell'hWBA in vitro ricevuto con sangue umano trattato con celecoxib.