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.

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.

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).