Godišnji pregled farmakologije i toksikologije, 1. dio

Ključne riječi

Rak, kardiovaskularni, endokrini, estrogen, imunitet, metabolizam.

Sažetak

Djelovanje estrogena i srodnih estrogenih molekula složeno je i višestruko u oba spola. Široka lepeza prirodnih, sintetskih i terapeutskih molekula ciljano djeluje na puteve koji proizvode estrogene i reagiraju na njih. Višestruki receptori potiču te odgovore, uključujući klasične estrogenske receptore iz obitelji nuklearnih hormonskih receptora (estrogenski receptori i ), koji uglavnom funkcioniraju kao transkripcijski faktori aktivirani ligandom, i 7-transmembranski G protein-spregnuti estrogenski receptor, GPER, koji aktivira raznolik niz signalnih putova.

Estrogen je jedan od važnih hormona u ženskom tijelu, koji ima važnu ulogu u menstrualnom ciklusu, trudnoći i menopauzi. Međutim, posljednjih godina studije su također otkrile da estrogen također može utjecati na imunitet.

Prvo, estrogen može povećati imunološki odgovor tijela. Neke su studije otkrile da je tijekom razdoblja viših razina estrogena u ženskim ciklusima, ženski imunološki sustav također jači i sposobniji se boriti protiv patogena. Osim toga, studija je također otkrila da estrogen može povećati proizvodnju i aktivnost T stanica, čineći upalni odgovor snažnijim, čime se tijelo učinkovito štiti od infekcije.

Osim toga, estrogen također može zaštititi imunološki sustav od učinaka starenja. S godinama, imunološki sustav tijela postupno će degenerirati, sklon bolestima. A neke su studije otkrile da estrogen može usporiti proces starenja imunološkog sustava, poboljšati njegovu funkciju i učiniti tijelo otpornijim na bolesti. Konačno, estrogen također može imati zaštitni učinak protiv određenih autoimunih bolesti. Na primjer, multipla skleroza, autoimuna bolest koja utječe na živčani sustav, neke su studije otkrile da smanjuje simptome kod žena tijekom trudnoće, vjerojatno zbog zaštitnih učinaka estrogena.

Dakle, s navedenih aspekata, estrogen pozitivno djeluje na naš imunitet. Naravno, to ne znači da je više estrogena bolje, jer višak estrogena može uzrokovati druge probleme. Samo održavanjem dobrog zdravlja i razumnom kontrolom razine estrogena možemo doista postići snažan imunitet i dobro zdravlje. S ove točke gledišta, moramo poboljšati imunitet. Cistanche može značajno poboljšati imunitet jer polisaharidi u mesu mogu regulirati imunološki odgovor ljudskog imunološkog sustava, poboljšati otpornost imunoloških stanica na stres i pojačati baktericidno djelovanje imunoloških stanica.

Click cistanche tubulosa prednosti

Farmakologija i funkcionalne uloge GPER-a u fiziologiji i bolestima otkrivaju važne uloge u odgovorima na prirodne i sintetske estrogene spojeve u brojnim fiziološkim sustavima. Ove funkcije imaju implikacije u liječenju bezbrojnih bolesnih stanja, uključujući rak, kardiovaskularne bolesti i metaboličke poremećaje. Ovaj se pregled usredotočuje na složenu farmakologiju GPER-a i sažima glavne fiziološke funkcije GPER-a te terapeutske implikacije i tekuću primjenu spojeva usmjerenih na GPER.

UVOD

Estrogeni izazivaju mnoštvo učinaka u cijelom tijelu u gotovo svakom organu, tkivu i fiziološkom sustavu. Iako pretežno prepoznat kao ženski spolni hormon koji regulira spolni razvoj u pubertetu, menstrualni ciklus i trudnoću tijekom reproduktivnih godina te, prestankom njegove sinteze, menopauzu, estrogen također ima važne i raznolike uloge u kardiovaskularnom, metaboličkom i neuroloških funkcija kao i u mnogim drugim sustavima.

Kao rezultat njegovih kritičnih funkcija u reproduktivnim tkivima (pretežno u maternici, ali i dojkama), estrogen i njegovi derivati ​​koriste se u kontracepciji, hormonskim nadomjesnim terapijama za menopauzu i liječenju dojki koje reagiraju na hormone (tj. ER-pozitivne) Rak. Različite uloge estrogena možda su najbolje prikazane simptomatskim i fiziološkim promjenama koje doživljavaju žene nakon menopauze, a koje uključuju gubitak menstruacije, suhoću vagine, urinarnu inkontinenciju, gubitak punoće dojki, valove vrućine/zimice/noćno znojenje, poteškoće sa spavanjem, promjene raspoloženja, debljanje/usporen metabolizam, stanjivanje kose i suha koža (1).

Međutim, dodatne uloge estrogena otkrivaju povećani rizik nakon menopauze i smanjeni rizik nakon nadoknade hormona od mnoštva bolesti, uključujući kardiovaskularne bolesti (npr. bolest koronarnih arterija, hipertenzija, moždani udar), osteoporozu, pretilost i dislipidemiju, dijabetes i neurološke promjene (npr. depresija i demencija) (2, 3).

Estrogen također igra ključnu ulogu u oko 80 posto slučajeva raka dojke, kod kojih je rast tumora stimuliran i često ovisi o estrogenu. Ova ovisnost o estrogenu dovela je do različitih terapijskih pristupa liječenju raka dojke koji uključuju inhibiciju proizvodnje estrogena putem enzima aromataze i ciljanje jednog od njegovih receptora (ER) putem inhibicije ili razgradnje (4, 5).

Farmakologija koja okružuje estrogenske receptore je raznolika i složena (6, 7). Uz višestruke oblike estrogena koji se proizvode u ljudskom tijelu [pretežno estron (E1), 17 -estradiol (E2), estriol (E3) i estetrol (E4) (8)], prirodni i umjetni ksenoestrogeni izazivaju estrogenska aktivnost (9, 10).

Definicija stimulirajućih učinaka u maternici (imbibicija i proliferacija kao standardizirane krajnje točke), kao što to čini E2, praktična je, ali zanemaruje šire učinke, uz malo razmatranja djelovanja u drugim tkivima. Prirodni ksenoestrogeni dobiveni iz biljaka ili gljiva i umjetni ksenoestrogeni, koji se također nazivaju ekološkim estrogenima ili spojevima koji ometaju rad endokrinog sustava, sveprisutni su u okolišu i prehrani te imaju utjecaj na biologiju i ljudsko zdravlje (9, 11).

Lijekovi koji ciljaju razine/sintezu estrogena i aktivnost receptora igraju ulogu u liječenju mnogih stanja i bolesti (12, 13), osobito raka (5, 14). Stoga je razumijevanje mehanizama djelovanja višestrukih estrogenskih receptora od ključne važnosti. U ovom pregledu opisujemo farmakologiju i terapijske implikacije ovih različitih spojeva s posebnim osvrtom na njihovo djelovanje putem 7-transmembranskog G protein-spregnutog estrogenskog receptora (GPER).

ESTROGENI RECEPTORI: ER / I GPER

Dvije različite obitelji receptora posreduju u različitim transkripcijskim (tj. genomskim) i brzim signalnim (tj. negenomskim) aktivnostima estrogena (6, 7). Iako su rani eksperimenti identificirali brzu signalizaciju izazvanu estrogenom [npr. proizvodnja cikličkog adenozin monofosfata (cAMP) i unos Ca2 plus], transkripcijske aktivnosti ER ubrzo su dominirale ovim poljem.

Stalna izvješća o brzom djelovanju estrogena i drugih steroida dovela su do hipoteze o membranski povezanim oblicima ER-a 1990-ih (15). Godine 1996. receptor homologan ER-u kloniran je i funkcionalno je pokazano da je drugi ER, što je dovelo do trenutne nomenklature ER-a i ER-a (16, 17), dok je istodobno 7-transmembranski G protein-spregnut sirotom receptor (GPCR) je kloniran i nazvan GPR30 (18).

Godine 2000. pokazalo se da GPR30 posreduje u brzoj aktivaciji izvanstanične kinaze regulirane signalom (ERK) kao odgovor na estrogen, pružajući prvi dokaz za njegovo djelovanje kao funkcionalnog estrogenskog receptora (19). Nakon ovog otkrića uslijedila je demonstracija specifičnog vezanja estrogena, korištenjem derivata tricija (20) i fluorescentnih derivata (21) 2005., što je dovelo do službene oznake GPR30 kao GPER od strane Međunarodne unije za temeljnu i kliničku farmakologiju 2007. (22). .

Demonstracija njegove aktivnosti kao klasičnog GPCR-a osigurana je učinkom gvanozin-5 -trifosfata (GTP) (posebno GTP S, putem aktivacije i disocijacije heterotrimernih G proteina) na smanjenje vezanja liganda pretvorbom receptora u niži afinitetnom stanju kao i povećanim vezanjem GTP S u prisutnosti estrogena (20).

Kao GPCR, GPER-ovo primarno mjesto subcelularne lokalizacije, endoplazmatski retikulum i Golgijev aparat (21) neobični su iako nisu jedinstveni (23). U nekim se stanicama detektabilni GPER nalazi na plazma membrani, iako je čak iu takvim stanicama većina prisutna u unutarstaničnim membranama u stabilnom stanju (23).

Budući da su estrogeni propusni za stanice (24, 25) i aktiviraju ER intracelularno, a kako je većina ER lokalizirana unutar jezgre u stanju ravnoteže (26), studije s propusnim i nepropusnim derivatima estrogena sugeriraju da GPER signali pretežno s intracelularnih lokacija(a) (27). Studije trgovine receptorima sugeriraju da je GPER izražen na površini stanice konstitutivno internaliziran na način neovisan o ligandu, u skladu s većinom receptora koji se promatra unutarstanično u stabilnom stanju (23).

Signalizacija koju pokreće GPER odvija se kroz mnoštvo puteva. Spajanje se događa preko višestrukih heterotrimernih G proteina, primarno G s (28) i G i (21), kao i putem G-posredovane signalizacije (19). Osim toga, mnogo, ako ne i sve signaliziranje pokrenuto aktivacijom GPER-a uključuje transaktivaciju receptora epidermalnog faktora rasta (EGFR) (19), put opisan za mnoge GPCR (29).

Ovaj put uključuje G-posredovanu aktivaciju Src, što dovodi do 5 1 regrutiranja i matrične metaloproteinaze (MMP) posredovanog otpuštanja faktora rasta sličnog EGF-u koji se veže na heparan, koji zatim transaktivira EGFR, s posljedičnom aktivacijom višestrukih dodatnih putova kao što su kao ERK i PI3K/Akt (29). Dok aktivacija ERK dovodi do proliferativne signalizacije i regulacije transkripcije posredovane Elk-1- (30), aktivacija Akt dovodi do fosforilacije i eNOS (31), što dovodi do proizvodnje NO, i Foxo3 (32), što dovodi do signala za preživljavanje.

Aktivacija GPER također dovodi do aktivacije adenilil ciklaze, proizvodeći cAMP, koji zauzvrat aktivira protein kinazu A (PKA), i događaje transkripcije preko cAMP odgovora element-vezujući protein (CREB) (33, 34). Prema tome, iako se široko smatra da signalizacija putem GPER-a posreduje u brzoj negenomskoj signalizaciji, nizvodni događaji ovih ranih signalnih događaja uključuju opsežnu genomsku regulaciju, slično kao što signalizacija posredovana ER-om uključuje brze događaje uz svoju klasičnu transkripcijsku regulaciju.

GPER LIGANDI I FARMAKOLOGIJA

Promiskuitetno vezanje liganda s mnogo različitih strukturnih klasa i raznolika farmakologija karakteristike su i klasičnog (nuklearnog) ER/ i GPER-a. Najjači estrogenski hormon, E2, je lipofilni fenol, a spojevi koji imaju ovu funkciju često su unakrsno reaktivni ligandi.

Identifikacija i karakterizacija farmakološki aktivnih GPER liganada bili su opsežno pregledani 2015. (7), a nedavni razvoj i otkrića s potencijalom utjecaja na ljudsko zdravlje i kliničke primjene u središtu su ovog pregleda.

Opseg spojeva s priznatim biološkim učincima putem GPER-a nastavlja rasti i uključuje lijekove i kemikalije koje je odobrila Američka agencija za hranu i lijekove (FDA) i kemikalije koje se unose u hranu, prehrambene dodatke i druge izloženosti okoliša. Važno je prepoznati da ligandi s vrlo različitim afinitetima vezanja GPER-a mogu regulirati različite negenomske signalne putove koji u konačnici utječu na genomske ishode.

Ovaj scenarij predstavlja izazove za tumačenje ekspresije gena i toksikoloških učinaka koji se mogu primijetiti pri dozama koje su znatno niže od onih koje bi predvidjeli izmjereni afiniteti ili aktivnosti, u skladu s opažanjima da endokrini disruptori često pokazuju nemonotone odnose doza-odgovor (35).

GPER farmakologija s prirodnim steroidima i derivatima

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 i 0.1–1 μM), ali djeluju kao slabi antagonisti (Slika 1). Nasuprot tome, lipofilniji metabolit 2-metoksi estradiol pokazuje relativno visok afinitet (10 nM) i djeluje kao agonist (40-44). Nedavno je dokazano da oksisterol 27-hidroksikolesterol veže GPER (s afinitetom od približno 1 μM) i djeluje kao agonist u ER-negativnim stanicama raka dojke (45).

The 17β-d-glucuronide metabolite of E2 has low GPER binding affinity (>50 μM) i prijavljenom agonističkom aktivnošću (46), ali tumačenja rezultata za ove vrste konjugata komplicirana su osjetljivošću na kemijsku ili enzimsku hidrolizu koja oslobađa E2. Slični oprezi prikladni su pri korištenju dehidroepiandrosterona (DHEA) u stanicama, a posebno in vivo studijama gdje može doći do biosinteze za proizvodnju E2 (47). Sintetski derivat estrogena fulvestrant [selektivna regulacija/degradacija estrogenskog receptora (SERD)] funkcionira kao čisti ER antagonist, ali također inducira degradaciju ER zbog konformacijskih promjena izazvanih produljenim 7 dodatkom u strukturi vezanoj za ligand. Ovaj lijek je odobrila FDA za uznapredovali ER-pozitivni rak dojke, ali također djeluje kao agonist GPER-a (19), što ilustrira potrebu za uključivanjem GPER-a pri profiliranju selektivnosti receptora kako bi se razvili selektivniji lijekovi s manje potencijalnih učinaka izvan cilja.

Vezanje ER i GPER, funkcionalni odgovori i lokalizacija liganda konjugata E2 s fluorescentnim bojama ili kelatima korišteni su za kvantificiranje, karakterizaciju i vizualizaciju vezanja i funkcioniranja liganda na substaničnoj/staničnoj (21, 27) i razini organizma (48), odnosno. Himere usmjerene na proteolizu (PROTAC), temeljene na malim molekulama povezanim s ligandom E3 ubikvitin ligaze koji razgrađuje metu, procjenjuju se kao strategija za razvoj novih terapeutika raka (49), s nuklearnim receptorima koji nude važnu metu (50). ).

Nedavno je objavljeno da himera estrogena (E2-PROTACs), prvi put opisana 2005. (51), veže i GPER i ER s relativno visokim afinitetom (~30 nM odnosno 10-20 nM), što rezultira degradacija ER/ kao i GPER u staničnoj liniji MCF7 i SKBR3 bez utjecaja na razine progesteronskih receptora (52). PROTAC-ovi pružaju alternativni pristup za ciljanje plazma membrane i intracelularnih estrogenskih receptora koji bi mogli omogućiti receptor-selektivnu degradaciju na temelju selektivnih receptorskih liganda.

Ksenoestrogeni kao GPER ligandi

Sve je veća spoznaja o ulozi GPER-a u endokrinom poremećaju kroz izloženost prirodnim i sintetskim ksenoestrogenima koji potječu iz unosa hranom, zdravstvenih i prehrambenih dodataka te izloženosti okoliša agrokemikalijama i industrijskim spojevima, uključujući polimere i proizvode njihove razgradnje.

Broj priznatih ksenoestrogena je nevjerojatan, i dok su prethodne studije prvenstveno bile usredotočene na ER/, mnogi od ovih spojeva aktiviraju GPER, s mogućim posljedicama na neurogene procese (53) i karcinome dojke (54), prostate (55), i probavni sustav (56). Širina mogućih GPER liganada postala je očigledna studijom koja je virtualno pregledala bazu podataka od 30 926 prirodnih proizvoda i identificirala 500 spojeva, koji predstavljaju različite strukturne klase koje uključuju flavonoide, izoflavonoide, kalkone, kumestene, stilbene, lignane, ginsenozide i tetrahidrofurandole (57 ). Prisutnost fenolne i hidrofobne skele karakteristična je značajka mnogih ksenoestrogenskih spojeva.

Izoflavoni genistein i daidzein su fitoestrogeni koji se naširoko konzumiraju izravno iz proizvoda od soje i često se uzimaju kao dodaci lijekovima s namjerom ublažavanja simptoma menopauze, poboljšanja metabolizma, smanjenja kardiovaskularnih bolesti ili prevencije određenih karcinoma povezanih s hormonima (Slika 2). Ovi spojevi posjeduju fenolnu skupinu na 3-položaju 4H-kromena-4-jedne jezgre i vežu se na GPER s visokim afinitetom. Kristalna natrijeva sol dihidrat genisteina, označena kao AXP107-11, senzibilizirala je kemoterapiju gemcitabinom u ksenotransplantatima pacijenata koji su izvedeni iz duktalnog adenokarcinoma gušterače, sinergistički putem aktivacije GPER-a i signalizacije protein kinaze aktivirane mitogenom (MAPK) (58). ,

GPER je uključen u studije koje pokazuju da genistein ublažava upalu u modelu Parkinsonove bolesti, inhibirajući mikroglijalnu aktivaciju i štiteći dopaminergičke neurone (59); štiti od oksidativnog stresa u hepatocitima (60); te poboljšava toleranciju glukoze i termogenezu bijelog masnog tkiva (61).

Probavne bakterije sisavaca pretvaraju daidzein u S-(−)-equol, a pojedinačne metaboličke varijacije rezultiraju širokim rasponom izloženosti. S-equol ciljano djeluje na GPER za promicanje glukozom induciranog izlučivanja inzulina iz stanica gušterače i sprječava izlučivanje peptida sličnog glukagonu-1 iz enteroendokrinih L stanica (62); aktivirano GPER signaliziranje, s učincima na vaskularne glatke mišićne stanice (63); inhibirana proizvodnja dušikovog oksida i smanjena ekspresija inducibilne NO sintaze u astrocitima stimuliranim lipopolisaharidom (64); i induciranu staničnu proliferaciju i migraciju u astrocitima koji su oslabljeni GPER antagonistom G15, ali ne i SERD/GPER agonistom fulvestrantom (65). Genistein, daidzein i S-(−)-equol povećali su migraciju glija stanica putem aktivacije GPER signalizacije, a studije molekularnog spajanja sugeriraju da se ova tri spoja mogu vezati na GPER na istoj poziciji kao E2 (65).

For more information:1950477648nn@gmail.com