Lipidomische screening van ontstekingsremmende geneesmiddelen en kandidaat-geneesmiddelen in vitro - Deel A

Niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen (NSAID's), selectief voor remming van cyclo-oxygenase (COX)-2, verlichten pijn en ontsteking door COX-2-afgeleide prostacycline (PGI2) en prostaglandine (PG) E2 te onderdrukken (1). Acht placebogecontroleerde klinische onderzoeken hebben echter aangetoond dat NSAID's, ontworpen om specifiek COX-2 te remmen, patiënten vatbaar maken voor verhoogde cardiovasculaire risico's, waaronder myocardinfarct, beroerte, systemische en pulmonale hypertensie, congestief hartfalen en plotselinge hartdood (1-3 ). De cardiovasculaire bijwerkingen zijn toe te schrijven aan de onderdrukking van COX-2-afgeleide PGI2, een krachtige vasodilatator en remmer van bloedplaatjesactivatie (4; 5). Ons laboratorium heeft aangetoond dat globale deletie, selectieve remming of mutatie van COX-2, of deletie van de receptor voor PGI2 de bloeddruk verhoogt en de trombogenese versnelt in muismodellen (6). We hebben verder aangetoond dat vasculaire COX-2-deletie muizen vatbaar maakt voor trombose en hypertensie (7), en dat selectieve deletie van COX-2 in cardiomyocyten leidt tot cardiale disfunctie en verhoogde vatbaarheid voor geïnduceerde aritmogenese (8) die kunnen bijdragen aan hartfalen. en hartritmestoornissen gemeld bij patiënten die NSAID's gebruiken die specifiek zijn voor remming van COX-2.

Dit cardiovasculaire gevaar van NSAID's wekte interesse in het microsomale prostaglandine E-synthase-1 (mPGES-1) als een alternatief doelwit voor geneesmiddelen. mPGES-1 is de induceerbare PG-terminale synthase die stroomafwaarts van COX-2 werkt en de omzetting van het intermediaire COX-endoperoxideproduct PGH2 in PGE2 katalyseert (9). We hebben eerder gemeld dat, vergelijkbaar met de interferentie met COX-2-expressie of -functie, globale of celspecifieke verwijdering van mPGES-1 de PGE2-productie onderdrukt; maar in tegenstelling tot COX-2, verhoogt globale mPGES-1-deficiëntie de biosynthese van PGI2 en maakt normo- of hyperlipidemische muizen niet vatbaar voor trombogene of hypertensieve gebeurtenissen (9-11). Zowel de onderdrukking van PGE2 als de toename van PGI2 in mPGES-1-/--muizen zijn het resultaat van de omleiding van het geaccumuleerde PGH2-substraat naar PGI2-synthase (10). Bovendien beperkt de globale deletie van mPGES-1 de vasculaire proliferatieve respons op draadbeschadiging (12), vertraagt ​​het de atherogenese en onderdrukt het door angiotensine II geïnduceerde vorming van aneurysma's in de aorta in hyperlipidemische muizen (10; 13). We hebben ook aangetoond dat mPGES-1-deficiëntie geen invloed heeft op ozon-geïnduceerde luchtwegontsteking of hyperreactiviteit van de luchtwegen, wat suggereert dat farmacologische remming van mPGES-1 en omleiding van endoperoxide naar PGD2 patiënten die risico lopen op luchtwegdisfunctie mogelijk niet predisponeert (14). Bovendien geven onderzoeken door anderen aan dat globale deletie van mPGES-1 het post-ischemische herseninfarct en de neurologische disfunctie bij cerebrale ischemie/reperfusie bij muizen vermindert (15). mPGES-1-deficiëntie maakt muizen ook minder vatbaar voor overmatige ontsteking en overgevoeligheid in knaagdiermodellen van analgesie (16; 17). Alles bij elkaar suggereren deze bevindingen dat farmacologische remming van mPGES-1 de ontstekingsremmende effecten van PGE2-onderdrukking kan behouden, maar als gevolg van PGI2-augmentatie zou het richten van mPGES-1 de cardiovasculaire risico's die gepaard gaan met selectieve COX-2-remmers kunnen vermijden.

PGH2-substraatomleiding als gevolg van mPGES-1-deletie is een alomtegenwoordige gebeurtenis die wordt waargenomen op cellulair niveau en systemisch (urine-prostaglandinemetabolieten); het profiel van de omleidingsproducten varieert echter per cel- en weefseltype, het ziektemodel en de mate van systeemverstoring (6; 10-14; 18-21). We hebben aangetoond dat bij muizen met een tekort aan mPGES-1 in endotheelcellen (EC) of vasculaire gladde spiercellen (VSMC), PGI2 het overheersende substraatomleidingsproduct is, terwijl deletie van mPGES-1 in myeloïde cellen resulteert in shunting van PGH2 voornamelijk naar TxA2(11). Functioneel gezien vertoonden muizen zonder mPGES-1 in myeloïde cellen een slechte respons op vasculair letsel, wat impliceerde dat myeloïde mPGES-1 een cardiovasculair medicijndoelwit was. Daarom leidt celspecifieke mPGES-1-deletie tot een differentieel patroon van substraatomleiding en kan het de biologische functie van het systeem beïnvloeden, waardoor de ontwikkeling van geneesmiddelen wordt bemoeilijkt. Wat onbekend is, is of genetische deletie of farmacologische remming van mPGES-1 direct (door substraatomleiding) of indirect (door effecten van prostaglandineomleidingsproducten op enzymexpressie of hun verdere metabolisme tot transcellulaire producten (22)) het lipidoom voorbij de prostaglandine kan beïnvloeden. pad met functioneel gevolg. Verstoring van het AA-PGE2-metabolisme kan bijvoorbeeld de vorming van arachidonaatproducten beïnvloeden door de cytochroom P450 (23; 24), leukotrieen, anandamide, 2-arachidonylglycerol (2-AG) en andere cascades (25). Op cellulair niveau vertonen mPGES-1-/- macrofagen, voorbehandeld met LPS en gestimuleerd met arachidonzuur (AA), een 5-voudige toename van 12-HHT (12-hydroxyheptadecatrieenzuur), wat wijst op substraatomleiding naar tromboxaan A-synthase ( 18). Er is gemeld dat remming en deletie van COX-2 de metabolieten van de 5-lipoxygenase (5-LO)-route 5-HETE (5-hydroxyeicosatetraeenzuur) en leukotriënen LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) en metabolieten van de CYP450-cascade verhogen. 14,15-DHET/EET (dihydroxyeicosatrieenzuur/epoxyeicosatrieenzuur) (26). Daarom kan het substraat AA van het ene pad naar het andere worden overbrugd wanneer een bepaalde tak van de cascade farmacologisch wordt geremd of genetisch wordt geablateerd.

Hier zullen we een breed-spectrum lipidomics-screening uitvoeren van ontstekingsremmende geneesmiddelen en kandidaat-geneesmiddelen die receptoren (LTC4-, LTB4-, EP4-receptoren) antagoniseren of specifieke componenten remmen (COX-1, COX-2, mPGES-1, 5-KO , FLAP, LTA4A) van de arachidonzuurroute in een in vitro humane volbloedtest (hWBA). Gezonde, niet-rokende, mannelijke en vrouwelijke vrijwilligers zullen worden gevraagd om bloed te doneren. Analyses van menselijk volbloed omvatten (i) bepaling van de basislipideniveaus op verschillende tijdstippen in gestimuleerd volbloed, (ii) meting van lipiden in voorgestimuleerd volbloed behandeld met een enkele interventieverbinding, (iii) kwantificering van lipiden in voorgestimuleerd volbloed behandeld met een combinatie van interventiestoffen. We verwachten dat de verbindingen waarop wordt gefocust verschillende ontstekingsroutes zullen beïnvloeden, wat resulteert in nieuwe patronen van substraatomleiding en meting van voorheen onbekende lipideproducten.