Введение
Липоксин (LX или Lx), аббревиатура от "продукт взаимодействия липоксигеназы", – это биоактивный аутакоидный метаболит арахидоновой кислоты, синтезируемый различными типами клеток. Они классифицируются как неклассические эйкозаноиды и относятся к семейству специализированных медиаторов разрешения (SPM) – метаболитов полиненасыщенных жирных кислот (PUFA). Подобно другим SPM, липоксины образуются во время воспалительных реакций и затем способствуют их разрешению. Первоначально были идентифицированы два липоксина: липоксин A4 (LXA4) и LXB4, однако более поздние исследования выявили эпимеры этих двух липоксинов: эпилипоксины, 15-эпи-LXA4 и 15-эпи-LXB4 соответственно.
A lipoxin (LX or Lx), an acronym for lipoxygenase interaction product, is a bioactive autacoid metabolite of arachidonic acid made by various cell types. They are categorized as nonclassic eicosanoids and members of the specialized pro resolving mediators (SPMs) family of polyunsaturated fatty acid (PUFA) metabolites. Like other SPMs, LXs form during, and then act to resolve, inflammatory responses. Initially, two lipoxins were identified, lipoxin A4 (LXA4) and LXB4, but more recent studies have identified epimers of these two LXs: the epi lipoxins, 15 epi LXA4 and 15 epi LXB4 respectively.
История
LXA4 и LXB4 были впервые описаны Серханом, Хамбергом и лауреатом Нобелевской премии Самуэльссоном в 1984 году. Они сообщили, что нейтрофилы крови человека при стимуляции синтезируют эти два липоксина, а стимуляция нейтрофилов любым из LX вызывает генерацию супероксидного аниона (O2−) и дегрануляцию. Оба этих ответа считаются провоспалительными, поскольку, направленные на нейтрализацию вторгшихся патогенов и переваривание чужеродных веществ, они могут способствовать повреждению тканей организма и, тем самым, усугублять и поддерживать воспаление. Однако последующие исследования показали, что эти липоксины, а также их эпимеры, эпи-LXA4 и LXB4, в основном подавляют и разрешают воспаление, то есть являются противовоспалительными клеточными сигнальными молекулами.
Биохимия
Липоксины образуются ферментативно из арахидоновой кислоты, жирной кислоты омега-6. По своей структуре они определяются как метаболиты арахидоновой кислоты, содержащие три гидроксильные группы (также называемые гидроксильными остатками) и четыре двойные связи. Это структурное определение отличает их от других SPMs, таких как резюльвины, нейропротектины и марезины, которые являются метаболитами жирных кислот омега-3, эйкозапентаеновой или докозагексаеновой кислоты, а также от ряда метаболитов, происходящих из других ПНЖК (см. Специализированные медиаторы разрешения). Все эти другие SPMs обладают активностью и функциями, сходными, хотя и не обязательно идентичными, липоксинам.
Синтез
Формирование LX сохраняется у широкого спектра видов животных, от рыб до человека. Биосинтез LX требует двух последовательных ферментативных воздействий на арахидоновую кислоту (АА). Одно из них включает присоединение гидроперокси (O OH) группы к углероду 15, превращение этого соединения в 14,15-эпоксид и последующее разрешение этого эпоксида с образованием либо 14,15-дигидроксиэйкозатетраеновой кислоты, либо 15-гидроксиэйкозатетраеновой кислоты. Этот этап катализируется ферментами с 15-липоксигеназной активностью, к которым у человека относятся ALOX15, ALOX12, циклооксигеназа 2, обработанная аспирином, и цитохромы P450 микросомального, митохондриального или бактериального подклассов. ALOX15B также может осуществлять этот метаболизм. Другая точка ферментативного воздействия приводит к образованию 5,6-эпоксида, который разрешается в 5,6-дигидроксиэйкозатетраеновую кислоту или 5-гидроксиэйкозатетраеновую кислоту; этот этап катализируется 5-липоксигеназой (ALOX5). Соответственно, эти двойные окисления приводят к образованию либо 5,6,15-тригидрокси-, либо 5,14,15-тригидроксиэйкозатетраеновых кислот. Двойные окисления могут происходить в пределах одного типа клеток, обладающих ALOX5 и ферментом с 15-липоксигеназной активностью, или, альтернативно, двумя различными типами клеток, каждый из которых обладает одной из этих ферментных активностей. В последнем, трансклеточном биосинтетическом пути, один тип клеток образует либо 5,6-дигидрокси-, 5-гидрокси-, 14,15-дигидрокси- или 15-гидроксиэйкозатетраеновую кислоту, а затем передает этот промежуточный продукт второму типу клеток, который метаболизирует его в конечный продукт LX. Например, LX образуются тромбоцитами, которые, не имея ALOX5, не могут синтезировать их самостоятельно. Скорее, нейтрофилы образуют 5,6-эпоксид и лейкотриен А4 (LTA4) посредством ALOX5 и передают его тромбоцитам, которые затем превращают его в 5,6-дигидроксиэйкозатетраеновую кислоту и далее метаболизируют через ALOX12 с образованием 15-гидроксипродукта LXA4.
Дальнейший метаболизм
LXs быстро метаболизируются, главным образом макрофагами, в неактивные продукты путем окисления в положении 15 с образованием 15-кето (также называемых 15-оксо) продуктов LX под действием 15-гидроксипростагландиновой дегидрогеназы; 15-оксо LXA4 может быть далее метаболизировано до 13,14-дигидро LXA4 оксидоредуктазой. 15-эпи LXA4 и 15-эпи LXB4 более устойчивы к ферменту дегидрогенизации, чем их LX-эпимеры. Роль этих путей в ограничении или усилении активности LXs полностью не изучена.
Эндоканнабиноидная система
Антивоспалительный липид липоксин А4 является эндогенным аллостерическим модулятором каннабиноидного рецептора CB1. Липоксин А4 повышает сродство анандамида к этому рецептору, что позволяет ему оказывать каннабимиметические эффекты в мозге, аллостерически усиливая сигналинг АЭА и тем самым потенцируя эффекты этого эндоканнабиноида как in vitro, так и in vivo. Помимо этого, липоксин А4 проявляет защитный эффект, зависящий от рецептора CB1, против нарушения пространственной памяти, индуцированного β-амилоидом, у мышей.
Аналоги липоксина
Относительно стабильные, т. е. метаболически устойчивые, синтетические аналоги LXs и аспирина, активирующие 15-эпи-LXA4, могут имитировать многие из желаемых противовоспалительных, "прорезолюционных" действий нативных LXs и испытываются для клинического применения. Структурно эти аналоги LX часто имитируют LXs, будучи или тесно похожими на 20-углеродную тригидроксижирную кислоту, но устойчивы к метаболической инактивации 15-гидроксипростагландиновой дегидрогеназой, имея объемные или другие структурные модификации вблизи их 15-гидроксильных остатков. LXA4 и 15-эпи-LXA4 являются лигандами и активаторами рецептора FPR2 с высокой аффинностью. FPR2, который теперь обозначается как ALX, ALX/FPR или ALX/FPR2, является G-белок-связанным рецептором, первоначально идентифицированным как рецептор лейкоцитарного хемотактического фактора N-формилметиониллейцилфенилаланина (FMLP) на основании сходства аминокислотной последовательности с известным рецептором FMLP, FPR1. У мышей обнаружено по крайней мере шесть гомологов этого рецептора. ALX/FPR – это поливалентный (т. е. взаимодействующий с разнообразными лигандами) рецептор, который связывается и активируется другими лигандами, включая: а) различные N-формил-олигопептиды, которые, как и FMLP, либо высвобождаются микробами и митохондриями, либо являются аналогами высвобождаемых микробами и митохондриями; б) полученные от микробов неформил-олигопептиды; в) определенные полипептиды, связанные с развитием хронического амилоидоза и/или воспаления, включая белки сывороточного амилоида A (SAA), 42-аминокислотную пептидную форму амилоида бета, обозначаемую как Aβ42, гуманин и фрагментированный растворимый участок (аминокислоты 274–388) из рецептора урокиназы; и г) другие SPMs, включая resolvins RvD1, RvD2, RvD5, AT-RvD1 и RvD3 (см. Специализированные медиаторы разрешения). LXA4 и 15-эпи-LXA4 ингибируют хемотаксис, трансмиграцию, генерацию супероксида, активацию NFκB и/или генерацию провоспалительных цитокинов (например, IL8, IL13, IL12 и IL5) нейтрофилами, эозинофилами, моноцитами, врожденными лимфоидными клетками и/или макрофагами, а также подавляют пролиферацию и продукцию антител IgM и IgG B-лимфоцитами. Эти действия, по-видимому, включают стимуляцию противовоспалительных сигнальных путей, но также блокируют действие других лигандов ALX/FPR, имитирующих провоспалительные пути. Трансгенные мыши, экспрессирующие ALX/FPR в избытке, демонстрируют значительно сниженные воспалительные реакции на различные повреждения. По механизмам, которые еще не были полностью установлены, два LX также: а) стимулируют бактерицидную активность лейкоцитов и эпителиальных клеток дыхательных путей; б) блокируют продукцию провоспалительного цитокина TNFα, одновременно увеличивая продукцию антивоспалительного цитокина CCR5 Т-лимфоцитами; в) усиливают способность моноцитов и макрофагов к фагоцитозу (т. е. поглощению) и, таким образом, удаляют потенциально повреждающие апоптотические нейтрофилы и эозинофилы с мест воспаления (см. Эффероцитоз) либо путем непосредственного воздействия на эти клетки, либо путем стимуляции клеток NK для этого; г) вызывают снижение выработки провоспалительных активных форм кислорода и увеличение экспрессии молекул адгезии, а также увеличение выработки ингибитора тромбоцитов PGI2 и вазодилататора оксида азота в различных типах клеток; д) ингибируют продукцию провоспалительных цитокинов мезангиальными клетками, фибробластами и другими провоспалительными типами клеток; и е) снижают восприятие боли, вызванной воспалением. Метаболически устойчивые структурные аналоги LXB4 и 15-эпи-LXB4 ингибируют образование пероксинитрита (т. е. ONOO−), чтобы ослабить мобилизацию факторов транскрипции NFκB и AP-1, уменьшая их накопление в ядре нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов; NFκB и AP-1 увеличивают экспрессию провоспалительных генов. Эти два LXB также активируют супрессоры цитокиновых сигнальных белков (см. белки SOCS), которые, в свою очередь, ингибируют активацию факторов транскрипции STAT, которые повышают регуляцию многих генов, производящих провоспалительные продукты. (CysLT1 и ATX/FPR2 имеют 47% идентичность аминокислотной последовательности. При более высоких концентрациях (>30 нмоль/л) LXA4 связывается с AHR, арилгидрокарбоновым рецептором; после этого связывания AHR попадает в ядро, где соединяется с ядерным транслокатором AhR (ARNT). Комплекс AHR/ARNT связывается с элементами ответа на ксенобиотики для активации транскрипции генов, большинство из которых в основном участвуют в метаболизме ксенобиотиков. Эти гены включают SOCS2 (т. е. супрессор цитокиновой сигнализации 2), CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, субъединицу glutathione S-трансферазы Ya, хинонредуктазу, UDP-глюкуронозилтрансферазу и альдегиддегидрогеназу 3 семейства, член A1. Эта активность LXA4 была продемонстрирована только в мышиных клетках. LXA4 связывается и активирует эстрогеновый рецептор альфа с IC50 46 нМ. LXA4 и ATLa показали активацию транскрипционной и функциональной (щелочной фосфатазы и пролиферации) активности через ERα в клетках эпителия эндометрия человека in vitro и в ткани матки мыши in vivo. Интересно, что LXA4 также продемонстрировал антиэстрогенный потенциал, значительно ослабляя активность, индуцированную E2. В мышиной модели эндометриоза физиологически релевантные концентрации ATLa вызвали уменьшение размера поражений и повлияли на продукцию воспалительных медиаторов. Молекулы, регулируемые через ERα, также были затронуты, что позволяет предположить, что липоксин A4 и его аналоги, ингибирующие как пролиферативные, так и воспалительные пути, могут рассматриваться в качестве потенциальных терапевтических средств. Действие LXB4 и 15-эпи-LXB4 изучено гораздо менее подробно, чем действие их аналогов LXA4. Механизм их стимуляции целевых клеток (например, рецепторов) неизвестен. Показано, что один или оба этих аналога ингибируют рекрутирование нейтрофилов в места воспаления, ингибируют цитотоксичность клеток NK, стимулируют рекрутирование моноцитов в места воспаления, усиливают фагоцитоз макрофагами и подавляют восприятие воспалительной боли у грызунов.
Неинфекционное воспаление
Одно или несколько липоксинов или их метаболически устойчивых аналогов продемонстрировали способность подавлять, ограничивать тяжесть и/или повышать выживаемость при широком спектре воспалительных и аллергических заболеваний, что было подтверждено в исследованиях на мышах и крысах. Эти исследования включают модели экспериментально вызванных: эндометриоза, колита, перитонита, панкреатита, воспаления почек и гломерулонефрита, астмы легких, повреждения легких, вызванного кислотой, кистозного фиброза, плеврита, воспаления головного мозга и воспалительного компонента болезни Альцгеймера, сосудистой ишемии-реперфузии различных органов, включая сердце и задние конечности, отторжения трансплантата сердца, почек и костного мозга, артрита, дерматита, пародонтита, воспаления роговицы, а также боли и гипералгезии, обусловленных воспалением. b) 15-эпи-LXA4 подавляла повреждение легких (то есть шоковый легкий или синдром острого респираторного дистресса), вызванное внутрибрюшинным введением Escherichia coli у мышей; c) трансгенные мыши с дефицитом синтеза липоксина из-за делеции гена Alox5 были более восприимчивы к воспалительным и летальным эффектам Toxoplasma gondii, и эти дефекты были устранены с помощью LXA4; d) LXA4 восстановила функцию макрофагов, нарушенную респираторно-синцитиальным вирусом, у трансгенных мышей с дефицитом синтеза липоксина из-за делеции гена Alox5.
, colitis, peritonitis, pancreatitis, kidney inflammation and glomerulonephritis, lung asthma, acid induced lung injury, cystic fibrosis, pleurisy, brain inflammation and the inflammatory component of Alzheimer's disease, vascular ischemia reperfusion injuries to various organs including the heart and hind limb, transplant rejection of heart, kidney, and bone marrow, arthritis, dermatitis, periodontitis, cornea inflammation, and inflammation based pain and hyperalgesia. b) 15 epi LXA4 suppressed the lung injury (i. e., shock lung or acute respiratory distress syndrome) caused by intraperitoneal injection of Escherichia coli in mice; c) transgenic mice made deficient in lipoxin synthesis by deletion of their Alox5 gene were more susceptible to the inflammatory and lethal effects of Toxoplasma gondii and were rescued from these defects by LXA44; d) LXA4 restored macrophage function caused by respiratory syncytial virus in transgenic mice made deficient of lipoxin synthesis by Alox5 gene deletion;
Клинические исследования
В рандомизированном контролируемом исследовании местное применение 15-эпи-LXA4 или сравнительно стабильного аналога LXB4, 15R/S-метил-LXB4, снизило тяжесть экземы в исследовании, в котором приняли участие 60 младенцев. В настоящее время BLXA4, аналог липоксина, находится на первой фазе клинических испытаний и ведется набор добровольцев для лечения гингивита полости рта (см. Безопасность и предварительная эффективность ополаскивателя для полости рта BLXA4 ME на основе аналога липоксина для лечения гингивита (BLXA4) на https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02342691?term=Lipoxin&rank=3).