Арахидонат 5-липоксигеназа , также известная как ALOX5 , 5-липоксигеназа , 5-LOX или 5-LO , является негемовым железосодержащим ферментом ( EC 1.13.11.34), который у людей кодируется геном ALOX5 . [1] Арахидонат 5-липоксигеназа является членом семейства ферментов липоксигеназ . Она преобразует субстраты незаменимых жирных кислот ( EFA ) в лейкотриены, а также в широкий спектр других биологически активных продуктов. ALOX5 является текущей целью для фармацевтического вмешательства при ряде заболеваний.
Ген ALOX5 , занимающий 71,9 килопар оснований (кб) на хромосоме 10 (все остальные человеческие липоксигеназы сгруппированы вместе на хромосоме 17), состоит из 14 экзонов , разделенных 13 интронами, кодирующих зрелый белок ALOX5 массой 78 килодальтон (кДа), состоящий из 673 аминокислот. Область промотора гена ALOX5 содержит 8 GC-боксов , но не содержит TATA-боксов или CAT-боксов и, таким образом, напоминает промоторы генов типичных генов домашнего хозяйства . Пять из 8 GC-боксов расположены в тандеме и распознаются факторами транскрипции Sp1 и Egr-1 . Новый сайт связывания Sp1 находится близко к основному сайту начала транскрипции (позиция – 65); богатая GC основная область, включающая сайты Sp1/Egr-1, может иметь решающее значение для активности базального промотора 5-LO. [2]
Клетки, в первую очередь участвующие в регуляции воспаления , аллергии и других иммунных реакций , например , нейтрофилы , эозинофилы , базофилы , моноциты , макрофаги , тучные клетки , дендритные клетки и В-лимфоциты , экспрессируют ALOX5. Тромбоциты , Т-клетки и эритроциты являются ALOX5-отрицательными. В коже клетки Лангерганса сильно экспрессируют ALOX5. Фибробласты , гладкомышечные клетки и эндотелиальные клетки экспрессируют низкие уровни ALOX5. [2] [3] Повышение регуляции ALOX5 может происходить во время созревания лейкоцитов и в человеческих нейтрофилах, обработанных колониестимулирующим фактором гранулоцитов-макрофагов , а затем стимулированных физиологическими агентами.
Аберрантная экспрессия LOX5 наблюдается в различных типах опухолей человека in vivo, а также в различных типах линий клеток рака человека in vitro; эти опухоли и линии клеток включают опухоли поджелудочной железы, простаты и толстой кишки. Продукты ALOX5, в частности 5-гидроксиэйкозатетраеновая кислота и 5-оксоэйкозатетраеновая кислота , способствуют пролиферации этих аберрантно экспрессирующих ALOX5 линий опухолевых клеток, что позволяет предположить, что ALOX5 действует как фактор злокачественности для них и, следовательно, для их родительских опухолей. [2]
Исследования с культивируемыми клетками человека показали, что существует большое количество вариантов сплайсинга мРНК ALOX5 из-за альтернативного сплайсинга . Физиологические и/или патологические последствия этого сплайсинга еще предстоит определить. Однако в одном исследовании было показано, что опухоли человеческого мозга экспрессируют три варианта сплайсинга мРНК (2,7, 3,1 и 6,4 кб) в дополнение к полному виду 8,6 фунта; обилие вариантов коррелировало со злокачественностью этих опухолей, что позволяет предположить, что они могут играть роль в развитии этих опухолей. [2]
Человеческий ALOX5 — это растворимый мономерный белок, состоящий из 673 аминокислот с молекулярной массой ~78 кДа . Структурно ALOX5 обладает: [3] [4]
Фермент обладает двумя каталитическими активностями, что иллюстрируется его метаболизмом арахидоновой кислоты . Диоксигеназная активность ALOX5 добавляет остаток гидропероксила (т. е. HO 2 ) к арахидоновой кислоте (т. е. 5 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновой кислоте) на углероде 5 ее 1,4-диеновой группы (т. е. ее двойных связей 5 Z ,8 Z ) с образованием 5( S )-гидроперокси-6 E ,8 Z ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновой кислоты (т. е. 5 S -HpETE). [5] Промежуточный продукт 5 S -HpETE затем может быть высвобожден ферментом и быстро восстановлен клеточными глутатионпероксидазами до соответствующего ему спирта, 5( S )-гидрокси-6 E ,8 Z ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновой кислоты (т.е. 5-HETE ), или, альтернативно, далее метаболизирован эпоксидазной активностью ALOX5 (также называемой синтазой LTA4), которая преобразует 5 S -HpETE в его эпоксид , 5 S ,6 S -гидрокси-6 E ,8 Z ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновую кислоту (т.е. LTA4 ). [6] Затем LTA4 подвергается воздействию отдельного растворимого фермента, гидролазы лейкотриена-A4 , с образованием дигидроксильного продукта, лейкотриена B4 (LTB4, т.е. 5 S ,12 R -дигидрокси-5 S ,6 Z ,8 E ,10 E ,12 R ,14 Z -эйкозатетраеновой кислоты) или либо синтазой LTC4 , либо микросомальной глутатион-S-трансферазой 2 ( MGST2 ), которые связывают серу тио- (т.е. SH) остатка цистеина в трипептиде глутамат - цистеин - глицин с углеродом 6 LTA4, тем самым образуя LTC4 (т.е. 5 S -гидрокси,6 R- (S-глутатионил)-7 E ,9 E ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновой кислоты). Остатки Glu и Gly LTC4 могут быть поэтапно удалены гамма-глутамилтрансферазой и дипептидазой с образованием последовательно LTD4 и LTE4.. [4] [7] В разной степени другие ПНЖК-субстраты ALOX5 следуют схожим метаболическим путям с образованием аналогичных продуктов.
Ферменты Alox5 млекопитающих субчеловека, как и у грызунов, по-видимому, имеют, по крайней мере в целом, схожие структуры, распределения, активности и функции с человеческим ALOX5. Следовательно, модельные исследования Alox5 на грызунах, по-видимому, представляют ценность для определения функции ALOX5 у людей (см. Липоксигеназа § Липоксигеназы мышей ).
ALOX5 существует в основном в цитоплазме и нуклеоплазме клеток. При стимуляции клеток ALOX5: а) может фосфорилироваться по серину 663, 523 и/или 271 митоген-активируемыми протеинкиназами , киназой S6 , протеинкиназой A (PKA), протеинкиназой C , Cdc2 и/или Ca2 + /кальмодулин-зависимой протеинкиназой; б) перемещается для связывания с фосфолипидами в ядерной мембране и, вероятно, мембране эндоплазматического ретикулума ; в) способен принимать субстратные жирные кислоты, представленные ему белком, активирующим 5-липоксигеназу (FLAP), который встроен в эти мембраны; и г) таким образом становится пригодным для высокой метаболической активности. Эти события, наряду с повышением уровня цитозольного Ca 2+ , которое способствует перемещению ALOX5 из цитоплазмы и нуклеоплазмы в указанные мембраны, индуцируются клеточной стимуляцией, например, вызванной хемотаксическими факторами на лейкоцитах. Повышение уровня цитозольного Ca 2+ , перемещение ALOX5 к мембранам и взаимодействие ALOX5 с FLAP имеют решающее значение для физиологической активации фермента. [3] Фосфорилирование серина 271 и 663, по-видимому, не изменяет активность ALOX5. Фосфорилирование серина 523 (которое осуществляется PKA) полностью инактивирует фермент и предотвращает его ядерную локализацию; стимулы, которые заставляют клетки активировать PKA, могут тем самым блокировать выработку метаболитов ALOX5. [4] [8]
В дополнение к активации, ALOX5 должен получить доступ к своим субстратам полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые обычно связаны эфирной связью с положением sn 2 мембранных фосфолипидов , для образования биологически активных продуктов. Это достигается большим семейством ферментов фосфолипазы A2 (PLA 2 ). Цитозольный набор PLA 2 (т. е. cPLA 2 s) ферментов PLA 2 (см. Фосфолипаза A2 § Цитозольные фосфолипазы A2 (cPLA2) ) в частности опосредует многие случаи стимул-индуцированного высвобождения ПНЖК в воспалительных клетках. Например, хемотаксические факторы стимулируют человеческие нейтрофилы для повышения цитозольного Ca 2+ , что запускает cPLA 2 s, в частности, α-изоформу (cPLA 2 α), для перемещения из своего обычного местонахождения в цитозоле в клеточные мембраны. Эта стимуляция хемотаксического фактора одновременно вызывает активацию митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK), которые в свою очередь стимулируют активность cPLA 2 α, фосфорилируя ее на ser-505 (другие типы клеток могут активировать эту или другие изоформы cPLA 2, используя другие киназы, которые фосфорилируют их на других остатках серина). Эти два события позволяют cPLA 2 s высвобождать ПНЖК, этерифицированные в мембранные фосфолипиды, в FLAP, который затем представляет их ALOX5 для их метаболизма. [9] [10]
Известно, что другие факторы регулируют активность ALOX5 in vitro, но не были полностью интегрированы в его физиологическую активацию во время стимуляции клеток. ALOX5 связывается с F-актин -связывающим белком, коактиноподобным белком. На основании исследований in vitro это связывание белка служит для стабилизации ALOX5, действуя как шаперон (белок) или каркас, тем самым предотвращая инактивацию фермента для повышения его метаболической активности; в зависимости от таких обстоятельств, как присутствие фосфолипидов и уровни окружающего Ca 2+ , это связывание также изменяет относительные уровни гидроперокси- и эпоксидных (см. раздел об арахидоновой кислоте ниже) продуктов, производимых ALOX5. [3] [4] Связывание ALOX5 с мембранами, а также его взаимодействие с FLAP также заставляют фермент изменять свои относительные уровни производства гидроперокси- и эпоксидных продуктов, в этих случаях благоприятствуя производству эпоксидных продуктов. [4] Присутствие некоторых диацилглицеридов , таких как 1-олеоил-2-ацетил- sn- глицерин, 1-гексадецил-2-ацетил- sn- глицерин и 1- O -гексадецил-2-ацетил - sn - глицерин , а также 1,2-диоктаноил -sn -глицерин, но не 1-стеароил-2-арахидонил -sn -глицерин, увеличивает каталитическую активность ALOX5 in vitro. [4]
ALOX5 метаболизирует различные омега-3 и омега-6 ПНЖК в широкий спектр продуктов с различной и иногда противоположной биологической активностью. Ниже приведен список этих субстратов вместе с их основными метаболитами и активностью метаболитов.
ALOX5 метаболизирует омега-6 жирную кислоту , арахидоновую кислоту (AA, т.е. 5 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z -эйкозатетраеновую кислоту), в 5-гидропероксиэйкозатетраеновую кислоту ( 5-HpETE ), которая затем быстро преобразуется в физиологически и патологически важные продукты. Вездесущие клеточные глутатионпероксидазы (GPX) восстанавливают 5-HpETE до 5-гидроксиэйкозатетраеновой кислоты ( 5-HETE ); 5-HETE может далее метаболизироваться 5-гидроксиэйкозаноиддегидрогеназой (5-HEDH) до 5-оксоэйкозатетраеновой кислоты (5-оксо-ETE). Альтернативно, внутренняя активность ALOX5 может преобразовывать 5-HpETE в его 5,6-эпоксид, лейкотриен A4 LTA4 , который затем быстро преобразуется в лейкотриен B4 ( LTB4 ) с помощью лейкотриен-A4 гидролазы (LTA4H) или в лейкотриен C4 ( LTC4 ) с помощью LTC4-синтазы (LTC4S); LTC4 покидает клетки своего происхождения через транспортер MRP1 (ABCC1) и быстро преобразуется в LTD4 , а затем в LTE4 с помощью ферментов гамма-глутамилтрансферазы и дипептидазы, прикрепленных к поверхности клетки. В другом пути ALOX5 может действовать последовательно со вторым ферментом липоксигеназой, ALOX15 , для метаболизма АК в липоксин А4 (LxA4) и LxB4 (см. Специализированные проразрешающие медиаторы § Липоксины ). [3] [11] [12] [13] GPX, 5-HEDH, LTA4H, LTC4S, ABCC1 и пептидазы клеточной поверхности могут действовать аналогичным образом на метаболиты других ПНЖК, полученные из ALOX5.
LTB4 , 5-HETE и 5-oxo-ETE могут способствовать врожденному иммунному ответу как факторы хемотаксиса лейкоцитов , то есть они привлекают и далее активируют циркулирующие нейтрофилы и моноциты крови к местам микробной инвазии, повреждения тканей и инородных тел. Однако при избыточном производстве они могут способствовать широкому спектру патологических воспалительных реакций (5-HETE и LTB4). 5-Oxo-ETE является особенно мощным хемотаксическим фактором и активатором эозинофилов и , таким образом, может способствовать аллергическим реакциям и заболеваниям, основанным на эозинофилах. [4] [14] Эти метаболиты также могут способствовать прогрессированию некоторых видов рака, таких как рак предстательной железы, молочной железы, легких, яичников и поджелудочной железы. ALOX5 может быть сверхэкспрессирован при некоторых из этих видов рака; 5-Oxo-ETE и в меньшей степени 5-HETE стимулируют пролиферацию линий человеческих клеток, полученных из этих видов рака; а фармакологическое ингибирование ALOX5 в этих линиях человеческих клеток приводит к их гибели путем перехода в апоптоз . [14] [15] [16] [17] [18] Было также показано , что ALOX5 и его метаболит LTB4, а также рецепторы этого метаболита BLT1 и BLT2 способствуют росту различных типов линий человеческих раковых клеток в культуре. [19] [20]
LTC4 , LTD4 и LTE4 способствуют аллергическим реакциям дыхательных путей, таким как астма , некоторые неаллергические реакции гиперчувствительности дыхательных путей и другие заболевания легких, включающие бронхоспазм , сокращая эти дыхательные пути и способствуя воспалению этих дыхательных путей, микрососудистой проницаемости и секреции слизи; они также способствуют различным аллергическим и неаллергическим реакциям, включающим ринит , конъюнктивит и крапивницу . [3] Было показано, что некоторые из этих пептидных лейкотриенов способствуют росту культивируемых линий клеток рака молочной железы человека и хронического лимфолейкоза , тем самым предполагая, что ALOX5 может способствовать прогрессированию этих заболеваний. [19]
LxA4 и LxB4 являются членами класса специализированных про-разрешающих медиаторов метаболитов полиненасыщенных жирных кислот. Они формируются позже, чем хемотаксические факторы, полученные из ALOX5, в воспалительной реакции и, как полагают, ограничивают или разрешают эти реакции, например, ингибируя проникновение циркулирующих лейкоцитов в воспаленные ткани, ингибируя про-воспалительное действие лейкоцитов, способствуя выходу лейкоцитов из воспаленных участков и стимулируя апоптоз лейкоцитов (см. Специализированные про-разрешающие медиаторы и Липоксин ). [11]
Кислота Мида (т. е. 5 Z ,8 Z ,11 Z -эйкозатриеновая кислота) идентична АА, за исключением того, что имеет одинарную, а не двойную связь между 14 и 15 атомами углерода. ALOX5 метаболизирует кислоту Мида в аналоги 3-й серии (т. е. содержащие 3 двойные связи) ее метаболитов 4-й серии АА, а именно, 5( S )-гидрокси-6 E ,8 Z ,11 Z -эйкозатриеновую кислоту (5-HETrE), 5-оксо-6,8,11-эйкозатриеновую кислоту (5-оксо-ETrE), LTA3 и LTC3; поскольку LTA3 ингибирует гидролазу LTA, клетки, метаболизирующие кислоту Мида, производят относительно мало LTB3 и блокируют метаболизм арахидоновой кислоты в LTB4. С другой стороны, 5-оксо-ETrE почти так же эффективен, как 5-оксо-ETE, как фактор хемотаксиса эозинофилов и может, таким образом, способствовать развитию физиологических и патологических аллергических реакций. [12] Предположительно, те же метаболические пути, которые следуют за ALOX5 при метаболизме арахидоновой кислоты в метаболиты 4-й серии, также действуют на кислоту Мида, образуя эти продукты.
ALOX5 метаболизирует омега-3 жирную кислоту , эйкозапентаеновую кислоту (EPA, т.е. 4 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z ,17 Z -эйкозапентаеновую кислоту), в 5-гидроперокси-эйкозапентаеновую кислоту, которая затем преобразуется в продукты 5-й серии, которые структурно аналогичны своим аналогам арахидоновой кислоты, а именно, 5-гидрокси-эйкозапентаеновую кислоту (5-HEPE), 5-оксо-эйкозапентаеновую кислоту (5-оксо-HEPE), LTB5, LTC5, LTD5 и LTE5. [4] [21] Предположительно, те же метаболические пути, которые следуют за ALOX5 при метаболизме арахидоновой кислоты в метаболиты 4-й серии, также действуют на EPA, образуя эти продукты 5-й серии. ALOX5 также взаимодействует с другими ферментами липоксигеназой, циклооксигеназой или цитохромом P450 в последовательных метаболических путях для метаболизма EPA в резольвины серии E (см. Специализированные проразрешающие медиаторы § Резольвины, полученные из EPA, для получения более подробной информации об этом метаболизме), а именно, резолвин E1 (RvE1) и RvE2. [22] [23]
5-HEPE, 5-оксо-HEPE, LTB5, LTC5, LTD5 и LTE5, как правило, менее эффективны в стимуляции клеток и тканей, чем их аналоги, полученные из арахидоновой кислоты; поскольку их выработка связана с уменьшением выработки их аналогов, полученных из арахидоновой кислоты, они могут косвенно способствовать снижению провоспалительной и проаллергической активности их аналогов, полученных из арахидоновой кислоты. [4] [21] RvE1 и ReV2 являются специализированными проразрешающими медиаторами , которые способствуют разрешению воспаления и других реакций. [23]
ALOX5 действует последовательно с ALOX15 для метаболизма омега-3 жирной кислоты, докозагексаеновой кислоты (DHA, т.е. 4 Z ,7 Z ,10 Z ,13 Z ,16 Z ,19 Z -докозагексаеновая кислота), в резольвины серии D (см. Специализированные проразрешающие медиаторы § Резольвины, полученные из DHA, для получения более подробной информации об этом метаболизме). [23] [24]
Резольвины серии D (т. е. RvD1, RvD2, RvD3, RvD4, RvD5, RvD6, AT-RVD1, AT-RVD2, AT-RVD3, AT-RVD4, AT-RVD5 и AT-RVD6) являются специализированными проразрешающими медиаторами , которые способствуют разрешению воспаления, способствуют заживлению тканей и уменьшают восприятие боли, вызванной воспалением. [23] [24]
Исследования на модельных животных системах, которые удаляют или сверхэкспрессируют ген Alox5 , дали, казалось бы, парадоксальные результаты. Например, у мышей сверхэкспрессия Alox5 может уменьшить ущерб, наносимый некоторыми типами, но увеличить ущерб, наносимый другими типами инвазивных патогенов . Это может быть отражением набора метаболитов, производимых ферментом Alox5, некоторые из которых обладают противоположными видами активности, такими как провоспалительные хемотаксические факторы и противовоспалительные специализированные проразрешающие медиаторы. Функции Alox5 и, предположительно, человеческого ALOX5 могут сильно различаться в зависимости от: агентов, стимулирующих их активность; типов метаболитов, которые они образуют; конкретных тканей, реагирующих на эти метаболиты; времени (например, раннего или отсроченного), в которое проводятся наблюдения; и, весьма вероятно, различных других факторов.
Мыши с нокаутом гена Alox5 более восприимчивы к развитию и патологическим осложнениям экспериментальной инфекции Klebsiella pneumoniae , Borrelia burgdorferi и Paracoccidioides brasiliensis . [8] [25] В модели сепсиса , вызванного перфорацией слепой кишки , у мышей с нокаутом гена ALOX5 наблюдалось снижение количества нейтрофилов и увеличение количества бактерий, которые накапливались в их брюшине . [26] С другой стороны, мыши с нокаутом гена ALOX5 демонстрируют повышенную устойчивость и снижение патологии к инфекции Brucella abortus [27] и, по крайней мере, в ее острой фазе, инфекции Trypanosoma cruzi . [28] Кроме того, у мышей с нулевым геном Alox5 наблюдается ухудшение воспалительного компонента, неспособность разрешить реакции, связанные с воспалением, и снижение выживаемости в экспериментальных моделях респираторно-синцитиального вирусного заболевания, болезни Лайма , болезни Toxoplasma gondii и повреждения роговицы . Эти исследования показывают, что Alox5 может выполнять защитную функцию, предположительно, путем генерации метаболитов, таких как хемотаксические факторы, которые мобилизуют врожденную иммунную систему. Однако подавление воспаления, по-видимому, также является функцией Alox5, предположительно, путем содействия производству противовоспалительных специализированных проразрешающих медиаторов (SPM), по крайней мере, в некоторых моделях воспаления на основе грызунов. Эти генетические исследования позволяют предположить, что ALOX5 вместе с хемотаксическими факторами и SPM, в создании которых они участвуют, может играть аналогичные противоположные провоспалительные и противовоспалительные функции у людей. [22] [29]
У мышей с нокаутом гена Alox5 наблюдается увеличение объема опухоли легкого и метастазов в печени клеток карциномы легких Льюиса , которые были непосредственно имплантированы в их легкие; этот результат отличается от многих исследований in vitro, которые связывают человеческий ALOX5 с некоторыми его метаболитами с стимуляцией роста раковых клеток, поскольку обнаруживается, что мышиный Alox5 и, возможно, некоторые его метаболиты подавляют рост раковых клеток. Исследования в этой модели предполагают, что Alox5, действуя через один или несколько своих метаболитов, снижает рост и прогрессирование карциномы Льюиса, привлекая ингибирующие рак CD4+ T-хелперные клетки и CD8+ T- цитотоксические T-клетки в места имплантации. [30] Это поразительное различие между исследованиями человека in vitro и мышей in vivo может отражать видовые различия, различия in vitro и in vivo или различия в типах раковых клеток в функции ALOX5/Alox5.
Исследования показывают, что ALOX5 участвует в формировании врожденного иммунитета , способствуя усилению воспалительных реакций на широкий спектр заболеваний:
Однако ALOX5 также способствует развитию и прогрессированию чрезмерных и хронических воспалительных реакций, таких как:
(см. Воспаление § Расстройства ).
Эти двойные функции, вероятно, отражают способность ALOX5 образовывать: а) мощный хемотаксический фактор LTB4 и, возможно, также более слабый хемотаксический фактор 5 S -HETE, которые привлекают и иным образом активируют клетки, вызывающие воспаление, такие как циркулирующие лейкоциты, тканевые макрофаги и дендритные клетки , и б) подсемейство липоксинов и резольвинов SPM, которые имеют тенденцию ингибировать эти клетки, а также общие воспалительные реакции. [8] [31] [32]
ALOX5 способствует развитию и прогрессированию аллергических и аллергических воспалительных реакций и заболеваний, таких как:
Эта активность отражает его образование а) LTC4, LTD4 и LTE4, которые способствуют проницаемости сосудов, сокращают гладкие мышцы дыхательных путей и иным образом нарушают эти ткани, и б) LTB4 и, возможно, 5-оксо-ETE, которые являются хемотаксическими факторами и активаторами типа клеток, способствующих таким реакциям, эозинофилов . [8] [14] 5-оксо-ETE и, в меньшей степени, 5 S -HETE также действуют синергически с другим проаллергическим медиатором, фактором активации тромбоцитов , чтобы стимулировать и иным образом активировать эозинофилы. [14] [33] [34] [35]
ALOX5 способствует развитию неаллергических реакций гиперчувствительности на НПВП со стороны дыхательной системы и кожи , таких как:
Это также может способствовать гиперчувствительным реакциям дыхательной системы на холодный воздух и, возможно, даже на алкогольные напитки. Эти патологические реакции, вероятно, включают те же метаболиты, образованные ALOX5, что и те, которые способствуют аллергическим реакциям. [13] [8] [36]
Приведенные выше исследования тканей, животных моделей, а также генетические исследования животных и человека указывают на причастность ALOX5 к широкому спектру заболеваний:
(см. Воспаление § Расстройства )
Однако клиническое применение препаратов, ингибирующих ALOX5, для лечения любого из этих заболеваний оказалось успешным только при использовании Зилеутона и его препарата с контролируемым высвобождением — Зилеутона CR.
Зилеутон одобрен в США для профилактики и хронического лечения аллергической астмы; он также используется для лечения хронических неаллергических реакций, таких как неаллергические реакции легких, носа и конъюнктивы, вызванные НПВП, а также астмы, вызванной физическими упражнениями. Зилеутон продемонстрировал некоторые полезные эффекты в клинических испытаниях для лечения ревматоидного артрита, воспалительных заболеваний кишечника и псориаза. [8] [37] В настоящее время Зилеутон проходит исследование фазы II для лечения угрей обыкновенных (легкие и умеренные воспалительные угри на лице) и исследование фазы I (см. Клинические испытания § Фазы ) в сочетании с иматинибом для лечения хронического миелоидного лейкоза . [38] [39] Зилеутон и зилеутон CR вызывают повышение уровня печеночных ферментов у 2% пациентов; Поэтому эти два препарата противопоказаны пациентам с активным заболеванием печени или постоянным повышением уровня печеночных ферментов, превышающим верхнюю границу нормы более чем в три раза. Функцию печени следует оценивать до начала приема любого из этих препаратов, ежемесячно в течение первых 3 месяцев, каждые 2–3 месяца в течение оставшейся части первого года и периодически после этого; зилеутон также имеет довольно неблагоприятный фармакологический профиль (см. Зилеутон § Противопоказания и предупреждения ). [38] Учитывая эти недостатки, изучаются другие препараты, нацеленные на ALOX5.
Флавококсид — это запатентованная смесь очищенных растительных биофлавоноидов, включая байкалин и катехины . Он ингибирует ЦОГ-1, ЦОГ-2 и ALOX5 in vitro и в моделях на животных. Флавококсид был одобрен для использования в качестве лечебного питания в Соединенных Штатах с 2004 года и доступен по рецепту для использования при хроническом остеоартрите в таблетках по 500 мг под коммерческим названием Limbrel. Однако в клинических испытаниях повышение уровня сывороточных печеночных ферментов наблюдалось у 10% пациентов, проходивших терапию флавококсидом, хотя повышение более чем в 3 раза по сравнению с верхней границей нормы наблюдалось только у 1-2% реципиентов. Однако с момента его выпуска было несколько сообщений о клинически очевидном остром повреждении печени, приписываемом флавококсиду. [40]
Сетилеутон (MK-0633) завершил II фазу клинических испытаний для лечения астмы, хронической обструктивной болезни легких и атеросклероза (NCT00404313, NCT00418613 и NCT00421278 соответственно). [38] [41] PF-4191834 [42] завершил II фазу испытаний для лечения астмы (NCT00723021). [38]
Гиперфорин , активный компонент травы зверобоя , активен в микромолярных концентрациях в ингибировании ALOX5. [43] Индирубин-3'-моноксим, производное встречающегося в природе алкалоида индирубина , также описывается как селективный ингибитор ALOX5, эффективный в ряде бесклеточных и клеточных модельных систем. [44] Кроме того, куркумин , компонент куркумы , является ингибитором 5-LO, как определено висследованиях фермента in vitro . [45]
Ацетил-кето-бета-босвеллиевая кислота ( AKBA ) , одна из биоактивных босвеллиевых кислот, обнаруженных в Boswellia serrata (индийский ладан), как было обнаружено, ингибирует 5-липоксигеназу. Босвеллия уменьшает отек мозга у пациентов, облученных из-за опухоли мозга, и считается, что это происходит из-за ингибирования 5-липоксигеназы. [46] [47]
В то время как только один препарат, ингибирующий ALOX5, оказался полезным для лечения заболеваний человека, другие препараты, которые действуют ниже по течению в пути, инициированном ALOX5, используются в клинической практике. Монтелукаст , Зафирлукаст и Пранлукаст являются антагонистами рецепторов цистеиниллейкотриенового рецептора 1 , который способствует опосредованию действий LTC4, LTD4 и LTE4. Эти препараты широко используются в качестве профилактики и хронического лечения аллергической и неаллергической астмы и ринита [3] , а также могут быть полезны для лечения приобретенного детского апноэ сна из-за аденотонзиллярной гипертрофии (см. Приобретенная невоспалительная миопатия § Диета и миопатия, вызванная травмой ). [48]
Однако на сегодняшний день ни ингибиторы синтеза LTB4 (т. е. блокаторы гидролазы ALOX5 или LTA4), ни ингибиторы рецепторов LTB4 (BLT1 и BLT2) не оказались эффективными противовоспалительными препаратами. Более того, блокаторы синтеза LTC4, LTD4 и LTE4 (т. е. ингибиторы ALOX5), а также антагонисты рецепторов LTC4 и LTD4 оказались хуже кортикостероидов в качестве единственной лекарственной терапии персистирующей астмы, особенно у пациентов с обструкцией дыхательных путей. В качестве второго препарата, добавляемого к кортикостероидам, ингибиторы лейкотриена, по-видимому, уступают препаратам бета2-адренергических агонистов при лечении астмы. [49]
ALOX5 способствует образованию метаболитов ПНЖК, которые могут способствовать (например, лейкотриены, 5-оксо-ЭТЭ), а также метаболитов, которые ингибируют (например, липоксины, резольвины) заболевания. Следовательно, данное отклонение в экспрессии или активности ALOX5 из-за изменений в его гене может способствовать или подавлять воспаление в зависимости от относительной роли этих противоположных метаболитов в регуляции конкретного типа исследуемой реакции. Кроме того, на изученные на сегодняшний день реакции тканей, связанные с ALOX5, влияют многочисленные генетические, экологические и связанные с развитием переменные, которые могут влиять на последствия отклонений в экспрессии или функции ALOX5. Следовательно, отклонения в гене ALOX5 могут различаться в зависимости от популяции и изучаемых индивидуумов.
Промотор выше по течению в гене человека ALOX5 обычно обладает пятью повторами GGGCCGG, которые связывают фактор транскрипции Sp1 и тем самым увеличивают транскрипцию гена ALOX5. Гомозиготные варианты для этой области промотора с пятью повторами в исследовании 624 детей-астматиков в Анкаре, Турция, с гораздо большей вероятностью имели тяжелую астму . Эти варианты связаны с пониженными уровнями ALOX5, а также с пониженной продукцией LTC4 в их эозинофилах. [50] Эти данные предполагают, что ALOX5 может способствовать смягчению тяжести астмы, возможно, путем метаболизма ПНЖК в специализированные проразрешающие медиаторы . [51] Различия в полиморфизме отдельных нуклеотидов в генах, которые способствуют активности ALOX5 (т. е. 5-липоксигеназа-активирующего белка ), метаболизируют начальный продукт ALOX5, 5 S -HpETE, в LTB4 (т. е. лейкотриен-A4 гидролазу ), или являются клеточными рецепторами, ответственными за опосредование клеточных ответов на последующие продукты ALOX LTC4 и LTD4 (т. е. CYSLTR1 и CYSLTR2 ), были связаны с наличием астмы в исследованиях отдельных популяций. Эти исследования предполагают, что генетические варианты могут играть роль, хотя и относительно незначительную, в общей восприимчивости к аллергической астме. [50]
Аспирин и другие нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) могут вызывать заболевания, обостряющиеся при приеме НПВП (N-ERD). Недавно их разделили на 5 групп, 3 из которых не вызваны классическим иммунным механизмом и имеют отношение к функции ALOX5: 1) респираторные заболевания, обостряющиеся при приеме НПВП (NERD), т. е. симптомы обструкции бронхиальных дыхательных путей, одышки и/или заложенности носа / ринореи, возникающие вскоре после приема НПВП у пациентов с анамнезом астмы и/или риносинусита ; 2) кожное заболевание, обостряющееся при приеме НПВП (NECD), т. е. реакции в виде волдырей и/или реакции в виде ангионевротического отека , возникающие вскоре после приема НПВП у пациентов с анамнезом хронической крапивницы ; и 3) крапивница/ангионевротический отек, вызванный НПВП (NIUA) (т. е. волдыри и/или симптомы ангионевротического отека, возникающие вскоре после приема НПВП у пациентов без истории хронической крапивницы ). [52] Генетический вариант однонуклеотидного полиморфизма (SNP) в гене ALOX5 , ALOX5 -1708 G>A, связан с астмой, вызванной НПВП, у корейских пациентов, а три варианта SNP ALOX5, rs4948672, [53] rs1565096, [54] и rs7894352, [55] связаны с кожными реакциями, вызванными НПВП, у испанских пациентов. [33]
Носители двух вариаций в преобладающем пяти тандемном повторе связывающего мотива Sp1 (GGGCCGG) промотора гена ALOX5 у 470 субъектов (неиспаноязычные белые, 55,1%; испаноязычные, 29,6%; азиаты или жители тихоокеанских островов, 7,7%; афроамериканцы, 5,3% и другие, 2,3%) были положительно связаны с тяжестью атеросклероза , судя по измерениям толщины интима-медиа сонной артерии. Вариантные аллели включали делеции (одну или две) или добавления (одну, две или три) мотивов Sp1 к аллелю пяти тандемных мотивов. [56]
Арахидонат ингибитор 5-липоксигеназы