Farmakológiai és toxikológiai éves áttekintés, 1. rész

Kulcsszavak

Rák, szív- és érrendszeri, endokrin, ösztrogén, immunitás, anyagcsere.

Absztrakt

Az ösztrogének és a rokon ösztrogénmolekulák hatása mindkét nemben összetett és sokrétű. Természetes, szintetikus és terápiás molekulák széles skálája célozza meg azokat az útvonalakat, amelyek ösztrogént termelnek és reagálnak rá. Több receptor közvetíti ezeket a válaszokat, beleértve a nukleáris hormonreceptor-család klasszikus ösztrogénreceptorait (ösztrogénreceptorok és ), amelyek nagyrészt ligandum-aktivált transzkripciós faktorokként működnek, valamint a 7-transzmembrán G-fehérjéhez kapcsolt ösztrogénreceptor, GPER, amely a jelátviteli útvonalak sokféle tömbjét aktiválja.

Az ösztrogén a női test egyik fontos hormonja, amely fontos szerepet játszik a menstruációs ciklusban, a terhességben és a menopauzában. Az elmúlt években azonban a tanulmányok azt is megállapították, hogy az ösztrogén is hatással lehet az immunitásra.

Először is, az ösztrogén növelheti a szervezet immunválaszát. Egyes tanulmányok azt találták, hogy a magasabb ösztrogénszintű időszakokban a nők ciklusaiban a nők immunrendszere is erősebb, és jobban felveszi a harcot a kórokozókkal. Emellett a tanulmány azt is megállapította, hogy az ösztrogén fokozhatja a T-sejtek termelését és aktivitását, erősebbé téve a gyulladásos választ, így hatékonyan védve a szervezetet a fertőzésektől.

Emellett az ösztrogén az immunrendszert is megvédheti az öregedés hatásaitól. Az életkor előrehaladtával a szervezet immunrendszere fokozatosan degenerálódik, hajlamos lesz a betegségekre. Egyes tanulmányok pedig azt találták, hogy az ösztrogén lassíthatja az immunrendszer öregedési folyamatát, javíthatja működését, és ellenállóbbá teheti a szervezetet a betegségekkel szemben. Végül az ösztrogén bizonyos autoimmun betegségek ellen is védő hatású lehet. Például a szklerózis multiplexről, az idegrendszert érintő autoimmun betegségről egyes tanulmányok kimutatták, hogy csökkenti a tüneteket a nőknél a terhesség alatt, valószínűleg az ösztrogén védő hatása miatt.

Ezért a fenti szempontok alapján az ösztrogén pozitív hatással van immunitásunkra. Természetesen ez nem jelenti azt, hogy a több ösztrogén jobb, mert a felesleges ösztrogén más problémákat is okozhat. Csak a jó egészség megőrzésével és az ösztrogénszint ésszerű szabályozásával érhetünk el igazán erős immunitást és jó egészséget. Ebből a szempontból javítanunk kell az immunitást. A Cistanche jelentősen javíthatja az immunitást, mert a húsban található poliszacharidok szabályozhatják az emberi immunrendszer immunválaszát, javítják az immunsejtek stressz-képességét, és fokozzák az immunsejtek baktericid hatását.

Kattintson a cistanche tubulosa előnyeire

A GPER farmakológiai és funkcionális szerepe a fiziológiában és a betegségekben számos fiziológiai rendszerben fontos szerepet tár fel a természetes és szintetikus ösztrogénvegyületekre adott válaszokban. Ezek a funkciók számtalan betegségi állapot, köztük a rák, a szív- és érrendszeri betegségek és az anyagcserezavarok kezelésében vannak hatással. Ez az áttekintés a GPER komplex farmakológiájára összpontosít, és összefoglalja a GPER főbb fiziológiai funkcióit, valamint a GPER-célvegyületek terápiás hatásait és folyamatban lévő alkalmazásait.

BEVEZETÉS

Az ösztrogének számos hatást váltanak ki az egész szervezetben, gyakorlatilag minden szervben, szövetben és élettani rendszerben. Bár túlnyomórészt női nemi hormonként tartják számon, szabályozza a nemi fejlődést a pubertás korban, a menstruációs ciklust, a reproduktív évek alatti terhességet, valamint szintézisének megszűnése, a menopauza során, az ösztrogénnek fontos és sokrétű szerepe van a szív- és érrendszeri, anyagcsere- neurológiai funkciók, valamint sok más rendszerben.

A reproduktív szövetekben (elsősorban a méhben, de az emlőben is) betöltött kritikus funkciói következtében az ösztrogént és származékait fogamzásgátlókban, a menopauza hormonpótló kezelésében, valamint a hormonérzékeny (azaz ER-pozitív) emlő kezelésében alkalmazzák. rák. Az ösztrogén sokrétű szerepét a legjobban a menopauza után a nőknél tapasztalt tüneti és fiziológiai változások példázzák, amelyek magukban foglalják a menstruáció elvesztését, a hüvelyszárazságot, a vizelettartási zavarokat, a mellek teltségének elvesztését, hőhullámokat/hidegrázást/éjszakai izzadást, alvási nehézségeket, hangulati változásokat, súlygyarapodás/lassult anyagcsere, ritkuló haj és száraz bőr (1).

Az ösztrogén további szerepét azonban feltárja a menopauzát követő megnövekedett kockázat, valamint a hormonpótlást követő csökkent kockázat számos betegségben, beleértve a szív- és érrendszeri betegségeket (pl. koszorúér-betegség, magas vérnyomás, stroke), csontritkulást, elhízást és diszlipidémia, cukorbetegség és neurológiai változások (pl. depresszió és demencia) (2, 3).

Az ösztrogén az emlőrákok körülbelül 80 százalékában is kritikus szerepet játszik, amelyekben a daganat növekedését az ösztrogén stimulálja, és gyakran attól függ. Ez az ösztrogénfüggőség sokféle terápiás megközelítéshez vezetett az emlőrák kezelésére, amelyek magukban foglalják az ösztrogén termelődésének gátlását az aromatáz enzimen keresztül, és annak egyik receptorát (ER ) megcélozva gátlás vagy lebontás révén (4, 5).

Az ösztrogénreceptorokat körülvevő farmakológia változatos és összetett (6, 7). Az emberi szervezetben termelődő ösztrogén többféle formáján túlmenően [elsősorban ösztron (E1), 17 -ösztradiol (E2), ösztriol (E3) és ösztrogén (E4) (8)], a természetes és mesterséges xenoösztrogének is kiváltják ösztrogén aktivitás (9, 10).

A méhen belüli stimuláló hatások meghatározása (az imbibíció és a proliferáció mint szabványos végpontok), mint az E2, praktikus, de figyelmen kívül hagyja a tágabb hatásokat, és nem veszi figyelembe a más szövetekben gyakorolt ​​​​hatásokat. A természetes növényi vagy gomba eredetű és ember által előállított xenoösztrogének, amelyeket környezeti ösztrogéneknek vagy endokrin rendszert károsító vegyületeknek is neveznek, mindenütt jelen vannak a környezetben és az étrendben, és hatással vannak a biológiára és az emberi egészségre (9, 11).

Az ösztrogénszintet/szintézist és receptoraktivitást célzó gyógyszerek számos állapot és betegség (12, 13), különösen a rák kezelésében játszanak szerepet (5, 14). Ezért a több ösztrogénreceptorra vonatkozó hatásmechanizmusok megértése kritikus fontosságú. Ebben az áttekintésben leírjuk e különféle vegyületek farmakológiáját és terápiás vonatkozásait, különös tekintettel a 7-transzmembrán G-fehérjéhez kapcsolt ösztrogénreceptor (GPER) általi hatásukra.

ÖSZTROGÉN RECEPTOROK: ER / ÉS GPER

Két különböző receptorcsalád közvetíti az ösztrogén különböző transzkripciós (azaz genomiális) és gyors jelátviteli (azaz nem genomiális) aktivitásait (6, 7). Bár a korai kísérletek során az ösztrogén által kiváltott gyors jelátvitelt azonosították [pl. ciklikus adenozin-monofoszfát (cAMP) termelés és Ca2 plusz felvétel], az ER transzkripciós aktivitása hamarosan uralta a terepet.

Az ösztrogén és más szteroidok gyors hatásáról szóló folyamatos beszámolók az 1990-es években az ER membránhoz kapcsolódó formáinak hipotéziséhez vezettek (15). 1996-ban klónoztak egy ER-vel homológ receptort, és funkcionálisan egy második ER-nek bizonyultak, ami az ER és az ER jelenlegi nómenklatúrájához vezetett (16, 17), miközben egyidejűleg egy árva 7-transzmembránon átívelő G-fehérjéhez kapcsolódik. receptort (GPCR) klónozták, és GPR30-nak nevezték el (18).

2000-ben kimutatták, hogy a GPR30 közvetíti az extracelluláris szignál-szabályozott kináz (ERK) gyors aktiválását az ösztrogénre adott válaszként, ami az első bizonyíték arra, hogy funkcionális ösztrogénreceptorként működik (19). Ezt a felfedezést követte 2005-ben a specifikus ösztrogénkötés demonstrálása, tríciumozott (20) és fluoreszcens származékok (21) felhasználásával 2005-ben, aminek eredményeként a Nemzetközi Alapvető és Klinikai Farmakológiai Szövetség 2007-ben hivatalosan GPER-nek minősítette a GPR30-at (22). .

Klasszikus GPCR-ként való aktivitását a guanozin{0}}trifoszfát (GTP) (különösen a GTP S, a heterotrimer G-fehérjék aktiválása és disszociációja révén) a ligand kötődés csökkentésére gyakorolt ​​hatása a receptor alacsonyabb szintre való átalakulása révén bizonyítja. affinitási állapot, valamint a fokozott GTP S kötődés ösztrogén jelenlétében (20).

Mint GPCR, a GPER elsődleges szubcelluláris lokalizációs helye, az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-készülék (21) szokatlan, bár nem egyedülálló (23). Egyes sejtekben kimutatható GPER található a plazmamembránon, bár még az ilyen sejtekben is a legtöbb az intracelluláris membránokban van jelen állandósult állapotban (23).

Mivel az ösztrogének sejtpermeábilisek (24, 25) és intracellulárisan aktiválják az ER-eket, és mivel a legtöbb ER a sejtmagban helyezkedik el egyensúlyi állapotban (26), a permeábilis és nem permeábilis ösztrogénszármazékokkal végzett vizsgálatok arra utalnak, hogy a GPER-jelek túlnyomórészt intracelluláris hely(ek)ről érkeznek. (27). A receptor forgalmi vizsgálatok azt sugallják, hogy a sejtfelszínen expresszált GPER konstitutíven internalizálódik ligandum-független módon, ami összhangban van azzal, hogy a receptorok többségét intracellulárisan, egyensúlyi állapotban figyelik meg (23).

A GPER által kezdeményezett jelzés számos útvonalon keresztül történik. A kapcsolódás több heterotrimer G-fehérjén, elsősorban Gs-en (28) és Gi-n (21), valamint G-közvetített jelátvitelen (19) keresztül megy végbe. Ezen túlmenően, ha nem minden, a GPER-aktiváció által kezdeményezett jelátvitel magában foglalja az epidermális növekedési faktor receptor (EGFR) (19) transzaktivációját, amely számos GPCR-re leírt útvonal (29).

Ez az útvonal magában foglalja az Src G-közvetített aktiválását, ami a 5 1 toborzáshoz és a mátrix metalloproteináz (MMP) által közvetített heparánkötő EGF-szerű növekedési faktor felszabadulásához vezet, amely azután transzaktiválja az EGFR-t, és ennek eredményeként több további útvonal is aktiválódik, mint pl. mint ERK és PI3K/Akt (29). Míg az ERK aktiválása proliferatív jelátvitelhez és az Elk{7}} által közvetített transzkripciós szabályozáshoz (30), addig az Akt aktiváció mind az eNOS (31) foszforilációjához vezet, ami NO-termeléshez, mind a Foxo3 (32) foszforilációjához vezet, ami túlélési jelekhez vezet.

A GPER aktiválása adenilil-cikláz aktiválódásához is vezet, amely cAMP-t termel, amely viszont aktiválja a protein kináz A-t (PKA), valamint a cAMP válaszelem-kötő fehérjén (CREB) keresztüli transzkripciós eseményeket (33, 34). Így, bár a GPER-en keresztüli jelzésről széles körben úgy tekintenek, hogy gyors nemgenomikus jelátvitelt közvetít, ezeknek a korai jelátviteli eseményeknek a downstream eseményei kiterjedt genomiális szabályozást foglalnak magukban, ugyanúgy, mint az ER-közvetített jelátvitel a klasszikus transzkripciós szabályozása mellett, gyors eseményeket is magában foglal.

GPER LIGANDUMOK ÉS FARMAKOLÓGIA

A sokféle szerkezeti osztályú és változatos farmakológiájú, szerény ligandumkötés mind a klasszikus (nukleáris) ER/, mind a GPER jellemzője. A legerősebb ösztrogén hormon, az E2, egy lipofil fenol, és az ilyen funkcióval rendelkező vegyületek gyakran keresztreaktív ligandumok.

A farmakológiailag aktív GPER-ligandumok azonosítását és jellemzését 2015-ben átfogóan felülvizsgálták (7), és ennek az áttekintésnek a középpontjában az emberi egészségre és a klinikai alkalmazásokra potenciálisan hatással bíró legújabb fejlesztések és felfedezések állnak.

A GPER-en keresztül elismert biológiai hatású vegyületek köre folyamatosan növekszik, és magában foglalja az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) által jóváhagyott gyógyszereket és vegyi anyagokat, amelyeket élelmiszerekben, táplálék-kiegészítőkben és egyéb környezeti hatásoknak kitéve fogyasztanak. Fontos felismerni, hogy a széles körben eltérő GPER-kötő affinitással rendelkező ligandumok különféle nemgenomikus jelátviteli utakat szabályozhatnak, amelyek végső soron befolyásolják a genomikai eredményeket.

Ez a forgatókönyv kihívásokat jelent a génexpresszió és a toxikológiai hatások értelmezésében, amelyek olyan dózisoknál figyelhetők meg, amelyek lényegesen alacsonyabbak, mint a mért affinitás vagy aktivitás előre jelezné, összhangban azokkal a megfigyelésekkel, amelyek szerint az endokrin rendszert károsító anyagok gyakran nem monoton dózis-válasz összefüggést mutatnak (35).

GPER farmakológia természetes szteroidokkal és származékokkal

Competitive binding assays with radiolabeled or fluorescent probes revealed that E2 has the highest GPER binding affinity (3–6 nM) and greater than 1,000-fold selectivity compared to other steroid hormones such as progesterone, testosterone, and cortisol (20). Whether and how aldosterone may act in concert with or through GPER remain a complex and controversial question (36, 37), particularly given the demonstrated lack of binding (38). The physiologically relevant estrogen E1 has a much lower affinity for GPER (>10 μM) (20). 

The 16α-hydroxy analog E3 (20) and the catechol metabolite 2-hydroxy-17β-estradiol (39) have relatively low GPER binding affinities (>1 μM és 0,1–1 μM), de gyenge antagonistaként működnek (1. ábra). Ezzel szemben a lipofilebb metabolit, a 2-metoxi-ösztradiol viszonylag nagy affinitást (10 nM) mutat, és agonistaként működik (40–44). Az oxiszterin 27-hidroxikoleszterinről nemrégiben kimutatták, hogy megköti a GPER-t (körülbelül 1 μM affinitással), és agonistaként működik az ER-negatív emlőráksejtekben (45).

The 17β-d-glucuronide metabolite of E2 has low GPER binding affinity (>50 μM) és agonista aktivitásról (46) számoltak be, de az ilyen típusú konjugátumok eredményeinek értelmezését bonyolítja a kémiai vagy enzimatikus hidrolízissel szembeni érzékenység, amely E2-t felszabadít. Hasonló óvintézkedésekre van szükség a dehidroepiandroszteron (DHEA) sejtekben történő alkalmazásakor, és különösen az in vivo vizsgálatok során, ahol az E2-t termelő bioszintézis megtörténhet (47). A szintetikus ösztrogén-származék, a fulvesztrant [szelektív ösztrogénreceptor downregulation/degrader (SERD)] tiszta ER-antagonistaként működik, de ER-degradációt is indukál a ligandumhoz kötött struktúra kiterjesztett 7-es függeléke által indukált konformációs változások miatt. Ezt a gyógyszert az FDA jóváhagyta az előrehaladott ER-pozitív emlőrák kezelésére, de GPER-agonistaként is működik (19), ami azt mutatja, hogy szükség van a GPER-re a receptorszelektivitás profilálásakor, hogy szelektívebb gyógyszereket fejlesszenek ki, amelyeknek kevesebb potenciális mellékhatása van.

Az E2-konjugátumok fluoreszcens festékekkel vagy kelátokkal történő ER- és GPER-kötődését, funkcionális válaszait és ligandum-meghatározását alkalmazták a ligandumkötődés és -működés mennyiségi meghatározására, jellemzésére és megjelenítésére a szubcelluláris/celluláris (21, 27) és a szervezet szintjén (48). illetőleg. A célpontot lebontó E3 ubiquitin ligáz ligandumhoz kapcsolódó kis molekulákon alapuló proteolízist célzó kimérák (PROTAC-ok) értékelés alatt állnak új rákterápiák kifejlesztésének stratégiájaként (49), ahol a nukleáris receptorok fontos célpontot jelentenek (50). ).

Az ösztrogénkimérákról (E2-PROTAC), amelyeket először 2005-ben írtak le (51), a közelmúltban arról számoltak be, hogy viszonylag nagy affinitással (30 nM, illetve 10-20 nM) kötik mind a GPER-t, mind az ER-t, ami a az ER/, valamint a GPER lebomlását az MCF7 és SKBR3 sejtvonalakban a progeszteronreceptorszintek befolyásolása nélkül (52). A PROTAC-ok alternatív megközelítést kínálnak a plazmamembrán és az intracelluláris ösztrogénreceptorok megcélzására, amelyek lehetővé teszik a szelektív receptor ligandumokon alapuló receptor-szelektív lebontást.

Xenoösztrogének mint GPER ligandumok

Egyre jobban felismerik a GPER szerepét az endokrin rendszer megzavarásában a táplálékfelvételből származó természetes és szintetikus xenoösztrogéneknek való kitettség, az egészségügyi és táplálékkiegészítők, valamint a mezőgazdasági vegyszerek és ipari vegyületek, köztük a polimerek és bomlástermékeik környezeti expozíciója révén.

A felismert xenoösztrogének száma megdöbbentő, és míg a korábbi tanulmányok elsősorban az ER / -re összpontosítottak, sok ilyen vegyület aktiválja a GPER-t, ami lehetséges következményekkel járhat a neurogén folyamatokra (53), valamint a mellrákra (54), a prosztatarákra (55), és az emésztőrendszer (56). A lehetséges GPER-ligandumok szélességét egy tanulmány tette nyilvánvalóvá, amely gyakorlatilag egy 30 926 természetes terméket tartalmazó adatbázist szűrt át, és 500 vegyületet azonosított, amelyek különböző szerkezeti osztályokat képviselnek, beleértve a flavonoidokat, izoflavonoidokat, kalkonokat, kumesztánokat, sztilbéneket, lignánokat, ginzenozidokat és tetrahidrofu57-randiol-tetrahidrofuránokat. ). A fenol és a hidrofób állvány jelenléte számos xenoösztrogénvegyület jellemző tulajdonsága.

A genisztein és a daidzein izoflavonok olyan fitoösztrogének, amelyeket széles körben közvetlenül szójatermékekből fogyasztanak, és gyakran gyógyszerkiegészítőként veszik őket a menopauza tüneteinek enyhítésére, az anyagcsere javítására, a szív- és érrendszeri betegségek csökkentésére vagy bizonyos hormonokkal összefüggő rákos megbetegedések megelőzésére (2. ábra). Ezek a vegyületek fenolcsoporttal rendelkeznek a 4H-chromen-4-egy mag 3-pozíciójában, és nagy affinitással kötődnek a GPER-hez. A genisztein kristályos nátriumsó-dihidrátja (AXP107-11) szenzibilizálta a gemcitabin kemoterápiát hasnyálmirigy ductalis adenocarcinomában szenvedő betegektől származó xenograftokban a GPER és a mitogén-aktivált protein kináz (MAPK) jelátvitel aktiválásával (58). ,

A GPER részt vett olyan vizsgálatokban, amelyek bizonyítják, hogy a genistein enyhíti a gyulladást a Parkinson-kór modelljében, gátolja a mikroglia aktivációt és védi a dopaminerg neuronokat (59); véd a hepatociták oxidatív stresszétől (60); és javítja a glükóz toleranciát és a fehér zsírszövet termogenezisét (61).

A daidzeint S-(-)-equollá alakítják az emlős bélbaktériumai, és az egyéni metabolikus eltérések széles körű expozíciót eredményeznek. Az S-equol a GPER-t célozta a glükóz által kiváltott inzulinszekréció elősegítésére a hasnyálmirigy-sejtekből, és megakadályozta a glukagonszerű peptid -1 szekrécióját az enteroendokrin L-sejtekből (62); aktivált GPER jelátvitel, hatással van a vaszkuláris simaizomsejtekre (63); gátolta a nitrogén-monoxid-termelést és csökkentette az indukálható NO-szintáz expresszióját lipopoliszacharidokkal stimulált asztrocitákban (64); és sejtproliferációt és -migrációt indukált az asztrocitákban, amelyeket a GPER antagonista G15 gyengített, de a SERD/GPER agonista fulvesztrant nem (65). A genistein, a daidzein és az S-(-)-equol a GPER jelátvitel aktiválásával fokozta a gliasejtek migrációját, és a molekuláris dokkolási vizsgálatok azt sugallják, hogy ez a három vegyület ugyanabban a helyzetben kötődhet a GPER-hez, mint az E2 (65).

For more information:1950477648nn@gmail.com