Липидомный скрининг противовоспалительных препаратов и кандидатов в лекарства in vitro - Часть A

Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), селективные в отношении ингибирования циклооксигеназы (ЦОГ)-2, облегчают боль и воспаление путем подавления производных ЦОГ-2 простациклина (PGI2) и простагландина (PG) E2 (1). Тем не менее, восемь плацебо-контролируемых клинических исследований показали, что НПВП, предназначенные для ингибирования ЦОГ-2, предрасполагают пациентов к повышенному сердечно-сосудистому риску, включая инфаркт миокарда, инсульт, системную и легочную гипертензию, застойную сердечную недостаточность и внезапную сердечную смерть (1-3). ). Побочные эффекты со стороны сердечно-сосудистой системы связаны с подавлением синтеза ЦОГ-2 PGI2, мощного сосудорасширяющего средства и ингибитора активации тромбоцитов (4; 5). Наша лаборатория показала, что глобальная делеция, селективное ингибирование или мутация ЦОГ-2 или делеция рецептора для PGI2 повышают кровяное давление и ускоряют тромбообразование в моделях на мышах (6). Мы также продемонстрировали, что делеция СОХ-2 в сосудах предрасполагает мышей к тромбозу и гипертонии (7), и что селективная делеция СОХ-2 в кардиомиоцитах приводит к сердечной дисфункции и повышенной восприимчивости к индуцированному аритмогенезу (8), который может способствовать развитию сердечной недостаточности. и сердечные аритмии, зарегистрированные у пациентов, принимающих НПВП, специфичные для ингибирования ЦОГ-2.

Эта сердечно-сосудистая опасность от НПВП вызвала интерес к микросомальной простагландин Е-синтазе-1 (mPGES-1) в качестве альтернативной мишени для лекарств. mPGES-1 представляет собой индуцируемую терминальную синтазу PG, которая действует ниже ЦОГ-2 и катализирует превращение промежуточного продукта эндоперекиси ЦОГ PGH2 в PGE2 (9). Ранее мы сообщали, что аналогично вмешательству в экспрессию или функцию ЦОГ-2, глобальная или клеточно-специфическая делеция mPGES-1 подавляет продукцию PGE2; но в отличие от ЦОГ-2, глобальный дефицит mPGES-1 увеличивает биосинтез PGI2 и не предрасполагает мышей с нормо- или гиперлипидемией к тромбогенным или гипертензивным событиям (9-11). Как подавление PGE2, так и усиление PGI2 у мышей mPGES-1-/- являются результатом перенаправления накопленного субстрата PGH2 в PGI2-синтазу (10). Кроме того, глобальная делеция mPGES-1 ограничивает сосудистую пролиферативную реакцию на повреждение проволоки (12), замедляет атерогенез и подавляет образование ангиотензин-II-индуцированной аневризмы брюшной аорты у мышей с гиперлипидемией (10, 13). Мы также показали, что дефицит mPGES-1 не влияет на индуцированное озоном воспаление дыхательных путей или гиперреактивность дыхательных путей, предполагая, что фармакологическое ингибирование mPGES-1 и перенаправление эндопероксида на PGD2 не может предрасполагать пациентов к риску дисфункции дыхательных путей (14). Кроме того, исследования других авторов показывают, что глобальная делеция mPGES-1 уменьшает постишемический инфаркт головного мозга и неврологическую дисфункцию при церебральной ишемии/реперфузии у мышей (15). Дефицит mPGES-1 также делает мышей менее восприимчивыми к чрезмерному воспалению и гиперчувствительности в моделях обезболивания на грызунах (16, 17). Взятые вместе, эти данные свидетельствуют о том, что фармакологическое ингибирование mPGES-1 может сохранять противовоспалительные эффекты подавления PGE2, но из-за усиления PGI2 нацеливание на mPGES-1 может избежать сердечно-сосудистых рисков, связанных с селективными ингибиторами ЦОГ-2.

Перенаправление субстрата PGH2 в результате делеции mPGES-1 является повсеместным событием, наблюдаемым на клеточном уровне и системно (метаболиты простагландинов в моче); профиль продуктов перенаправления, однако, зависит от типа клеток и тканей, модели заболевания и степени нарушения системы (6; 10-14; 18-21). Мы показали, что у мышей с дефицитом mPGES-1 в эндотелиальных клетках (EC) или гладкомышечных клетках сосудов (VSMC) PGI2 является преобладающим продуктом перенаправления субстрата, тогда как делеция mPGES-1 в миелоидных клетках приводит к шунтированию PGH2 в основном в сторону ТхА2(11). Функционально мыши, лишенные mPGES-1 в миелоидных клетках, демонстрировали плохой ответ на повреждение сосудов, в котором миелоидный mPGES-1 использовался в качестве мишени для сердечно-сосудистых препаратов. Следовательно, клеточно-специфическая делеция mPGES-1 приводит к дифференцированному типу перенаправления субстрата и может влиять на биологическую функцию системы, что усложняет разработку лекарств. Неизвестно, может ли генетическая делеция или фармакологическое ингибирование mPGES-1 прямо (посредством перенаправления субстрата) или косвенно (путем воздействия продуктов перенаправления простагландинов на экспрессию фермента или их дальнейший метаболизм в трансклеточные продукты (22)) влиять на липидом за пределами простагландина. путь с функциональными последствиями. Например, нарушение метаболизма AA-PGE2 может влиять на образование продуктов арахидоната цитохромом P450 (23; 24), лейкотриеном, анандамидом, 2-арахидонилглицерином (2-AG) и другими каскадами (25). На клеточном уровне макрофаги mPGES-1-/-, предварительно обработанные ЛПС и стимулированные арахидоновой кислотой (АК), демонстрируют 5-кратное увеличение 12-ГГТ (12-гидроксигептадекатриеновой кислоты), что указывает на перенаправление субстрата в сторону тромбоксан-А-синтазы. 18). Сообщалось, что ингибирование и удаление ЦОГ-2 увеличивает количество метаболитов 5-липоксигеназного (5-LO) пути 5-HETE (5-гидроксиэйкозатетраеновая кислота) и лейкотриенов LTB4, LTC4, LTD4 (26-28) и метаболитов каскада CYP450. 14,15-ДГЭТ/ЭЭТ (дигидроксиэйкозатриеновая/эпоксиэйкозатриеновая кислота) (26). Следовательно, субстрат AA может быть шунтирован с одного пути на другой, когда конкретная ветвь каскада фармакологически ингибируется или генетически устраняется.

Здесь мы проведем липидомный скрининг широкого спектра противовоспалительных препаратов и кандидатов в лекарства, которые противодействуют рецепторам (рецепторы LTC4, LTB4, EP4) или ингибируют определенные компоненты (ЦОГ-1, ЦОГ-2, mPGES-1, 5-KO). , FLAP, LTA4A) пути арахидоновой кислоты в анализе цельной крови человека in vitro (hWBA). Здоровых, некурящих мужчин и женщин-добровольцев попросят сдать кровь. Анализы цельной крови человека будут включать (i) определение исходных уровней липидов в различные моменты времени в стимулированной цельной крови, (ii) измерение липидов в предварительно стимулированной цельной крови, обработанной одним интервенционным соединением, (iii) количественное определение липидов в предварительно стимулированную цельную кровь, обработанную комбинацией интервенционных соединений. Мы ожидаем, что рассматриваемые соединения будут влиять на различные пути воспаления, что приведет к новым моделям перенаправления субстрата и измерению ранее неизвестных липидных продуктов.