Lipidomische screening van celecoxib in ex vivo test op menselijk volbloed - Deel B

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 predisponeren 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). Het onderzoeksteam 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). De onderzoekers hebben verder aangetoond dat vasculaire COX-2-deletie muizen predisponeert voor trombose en hypertensie (7), en dat selectieve deletie van COX-2 in cardiomyocyten leidt tot cardiale disfunctie en verhoogde gevoeligheid voor geïnduceerde aritmogenese (8) die kunnen bijdragen aan het hartfalen. falen 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). De onderzoekers hebben eerder gemeld dat, vergelijkbaar met de interferentie met COX-2-expressie of -functie, globale of celspecifieke deletie 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). Het onderzoeksteam heeft 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). De onderzoekers 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 meestal resulteert in shunting van PGH2. richting 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 zal het onderzoeksteam 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 menselijke volbloedtest (hWBA).

Voorlopige in vitro resultaten van deel A toonden aan dat het richten van COX-2 met een selectieve COX-2-remmer celecoxib niet alleen de cyclo-oxygenaseroute beïnvloedde, maar ook de lipoxygenasecascade. Celecoxib remde COX-afgeleide producten PGE2, PGF2a en TxB2 en verlaagde significant de niveaus van 15-HETE, een product van 15-LOX cascade.

In deel B stellen de onderzoekers voor om het effect van celecoxib op plasmalipiden ex vivo te bestuderen. Gezonde, niet-rokende mannelijke en vrouwelijke vrijwilligers zullen worden gevraagd om een ​​enkele, therapeutische dosis van 200 mg celecoxib of een placebopil in te nemen en bloed- en urinemonsters te verstrekken voor en na de toediening van het geneesmiddel. Experimenten omvatten (i) de ex vivo volbloedtest, waarbij lipiden worden gemeten in bloed dat wordt afgenomen voor en 3 uur (Tmax) na toediening van celecoxib en gestimuleerd met LPS, (ii) lipidemetabolieten worden gemeten in pre- en urinemonsters na celecoxib, (iii) celecoxib plasma- en urineconcentraties zullen worden gemeten om het farmacokinetische profiel van het onderzoeksgeneesmiddel te evalueren.

De onderzoekers verwachten dat het lipidenprofiel van ex vivo hWBA uitgevoerd op met celecoxib behandelde proefpersonen bevindingen zal recapituleren van de in vitro hWBA ontvangen met met celecoxib behandeld menselijk bloed.