Рецептор свободных жирных кислот 4 (FFAR4), также называемый рецептором 120, сопряженным с G-белком (GPR120), представляет собой белок , который у людей кодируется (т. е. его формирование направляется) геном FFAR4 . [ 5] Этот ген расположен на длинном (т. е. «P») плече хромосомы 10 в позиции 23.33 (позиция, обозначенная как 10q23.33). Рецепторы, сопряженные с G-белком (также называемые GPR или GPCR), находятся на поверхностных мембранах своих родительских клеток , связывают любой из определенного набора лигандов , которые они распознают, и тем самым активируются, чтобы вызвать определенные реакции в своих родительских клетках. [6] FFAR4 представляет собой родопсин-подобный GPR в широком семействе GPR [7] , которые у людей кодируются более чем 800 различными генами. [8] Он также является членом небольшого семейства структурно и функционально связанных GPR, которые включают по крайней мере три других рецептора свободных жирных кислот (FFAR) , а именно, FFAR1 (также называемый GPR40), FFAR2 (также называемый GPR43) и FFAR3 (также называемый GPR41). Эти четыре FFAR связываются и, таким образом, активируются определенными жирными кислотами . [9]
Белок FFAR4 экспрессируется в широком спектре типов клеток. Исследования, проведенные в основном на культивируемых клетках человека и грызунов , а также на животных (в основном грызунах), показывают, что FFAR4 действует в этих клетках, регулируя многие нормальные функции организма, такие как пищевые предпочтения, потребление пищи, вкусы пищи, вес тела, уровень сахара в крови (т. е. глюкозы) , воспаление , атеросклероз и ремоделирование костей . Исследования также показывают, что стимуляция или подавление FFAR4 изменяет развитие и прогрессирование нескольких типов рака. [10] В результате агенты, которые активируют или ингибируют FFAR4, могут быть полезны для лечения чрезмерного потребления жирной пищи, ожирения, диабета 2 типа , патологических воспалительных реакций, атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний , вызванных атеросклерозом, восстановления поврежденных костей, [11] остеопороза . [12] [13] и некоторых видов рака. [10] Эти результаты сделали FFAR4 потенциально привлекательной терапевтической биологической целью для лечения этих расстройств [11] и, следовательно, привели к разработке препаратов, направленных на регулирование активности FFAR4. [14] [15]
Некоторые жирные кислоты , включая, в частности, жирные кислоты омега-3 , докозагексаеновую и эйкозапентаеновую кислоты [16] , принимались в диетах и добавках для профилактики или лечения заболеваний и повреждений тканей , которые, как показывают недавние исследования, связаны с нарушениями функций FFAR4. Теперь известно, что эти жирные кислоты активируют FFAR4. В то время как диетические и дополнительные жирные кислоты омега-3 имели незначительный или лишь незначительный терапевтический эффект на эти расстройства (см. влияние на здоровье добавок жирных кислот омега-3 ), было обнаружено, что многие препараты более эффективны и избирательны в активации FFAR4, чем жирные кислоты омега-3 [16] [14] , а один препарат является мощным ингибитором FFAR4. [15] Это повысило вероятность того, что препараты могут быть более эффективными при лечении этих расстройств [11] , и побудило провести первоначальные исследования, проверяющие их эффективность при расстройствах, на которые нацелены жирные кислоты омега-3. [17] Эти исследования, которые в основном являются доклиническими исследованиями на культивируемых клетках или животных моделях заболеваний, и имеют лишь несколько предварительных клинических исследований , рассматриваются здесь.
Гены FFAR1, [18] FFAR2 и FFAR3 [19] расположены близко друг к другу на коротком (т. е. «p») плече хромосомы 19 в позиции 13.12 (местоположение обозначено как 19p13.12); ген FFAR4 расположен на «q» (т. е. длинном) плече хромосомы 10 в позиции 23.33 (местоположение обозначено как 10q23.33). [5] Люди экспрессируют длинную изоформу белка FFAR4, состоящую из 377 аминокислот , и короткую изоформу белка сплайс-варианта, состоящую из 361 аминокислоты. Однако грызуны, нечеловеческие приматы и другие изученные животные экспрессируют только короткий белок. Две изоформы действуют через разные пути стимуляции клеток, вызывая разные ответы. [15] Кроме того, люди экспрессируют длинный белок FFAR4 только в своих тканях толстой кишки и раковых тканях толстой кишки. Последствия этих различий для представленных здесь исследований не были определены. [10]
FFAR активируются определенными жирными кислотами с прямой цепью . [9] FFAR2 и FFAR3 активируются короткоцепочечными жирными кислотами , т. е. цепями жирных кислот, состоящими из 2–5 атомов углерода, в основном уксусной , масляной и пропионовой кислотами . [20] FFAR1 и FFAR4 активируются 1) жирными кислотами со средней цепью, т. е. жирными кислотами, состоящими из 6–12 атомов углерода, такими как каприновая и лауриновая кислоты ; 2) длинноцепочечными ненасыщенными жирными кислотами, состоящими из 13–21 атома углерода, такими как миристиновая и стериновая кислоты ; 3) мононенасыщенными жирными кислотами, такими как олеиновая и пальмитолеиновая кислоты ; и 4) полиненасыщенные жирные кислоты, такие как омега-3 жирные кислоты альфа-линоленовая , эйкозатриеновая , эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты или омега-6 жирные кислоты , такие как линолевая , гамма-линоленовая , дигомо-гамма-линоленовая , арахидоновая и докозатетраеновая кислоты . [21] Докозагексаеновая и эйкозапентаеновая кислоты обычно считаются основными диетическими жирными кислотами, которые активируют FFAR4. [16] Поскольку все FFAR1- и FFAR4-активирующие жирные кислоты имеют схожую эффективность в активации FFAR4 и FFAR1 и имеют FAR-независимые способы влияния на клетки, может быть трудно определить, включают ли их действия FFAR4, FFAR1, оба FFAR или FFAR-независимые механизмы. [14]
Препараты, которые стимулируют (т.е. являются агонистами ) FFAR4, включают: GW9508 (первый обнаруженный и наиболее изученный агонист FFAR, примерно в 60 раз более мощный в активации FFAR1, чем FFAR4; он часто используется для выявления функций FFAR4 в клетках, которые естественным образом или после манипуляции не экспрессируют или экспрессируют очень низкие уровни FFAR1); [9] TUG-891 (почти в 300 раз более мощный в активации FFAR4, чем FFAR1 в клетках человека, но лишь скромно более мощный в активации FFAR4, чем FFAR1 в клетках мышей); [15] [12] TUG-1197 (активирует FFAR4, но не FFAR1); [22] metabolex 36 (примерно в 100 раз более мощный в активации FFAR4, чем FFAR1); GSK137647A (примерно в 50 раз более эффективен в активации FFAR4, чем FFAR1); соединение A ( Merck & Co. ) и соединение B (CymaBay Therapeutics) (оба эффективно активируют FFAR4 с незначительным воздействием на FFAR1); [14] и GPR120 III (в 2000 раз более активен в отношении FFAR4, чем FFAR1). [23] AH-7614 действует как отрицательный аллостерический модулятор , ингибируя FFAR4; он более чем в 100 раз более эффективен в ингибировании FFAR4, чем FFAR1 [15] [12] [24] и является единственным в настоящее время доступным антагонистом FFAR4 , который ингибирует FFAR4. [15] Большинство исследований, опубликованных на сегодняшний день, изучали эффекты двух агонистов FFAR4, GW9508 и TUG-891, которые были доступны гораздо дольше, чем другие перечисленные препараты.
FFAR4 экспрессируется в самых разных тканях и типах клеток, но самые высокие уровни его экспрессии наблюдаются в определенных кишечных клетках (например, энтероэндокринных клетках K и I ), [25] клетках вкусовых сосочков , жировых клетках , клетках респираторного эпителия легких [15] (например, клетках клуба , также называемых клетками Клара [25] ) и макрофагах . [5] Он менее сильно экспрессируется в других типах клеток, включая: различные иммунные клетки помимо макрофагов, [26] клетки в тканях мозга, сердца и печени, [27] клетки скелетных мышц , [15] эндотелиальные клетки кровеносных сосудов , [11] энтероэндокринные клетки L желудочно -кишечного тракта , дельта-клетки в островках поджелудочной железы , клетки, участвующие в развитии и ремоделировании костей , некоторые клетки в дугообразном ядре и прилежащем ядре гипоталамуса , [21] и в некоторых типах раковых клеток. [10] Однако при сравнении исследований животных и человека клетки и ткани, которые экспрессируют FFAR4, могут различаться, и многие из этих исследований измеряли РНК-мессенджер FFAR4 (мРНК), но не продукт, который эта мРНК должна производить, белок FFRA4. Значимость этих вопросов требует изучения. [11]
Две формы жировых клеток , то есть белые и бурые жировые клетки , развиваются из стволовых клеток- предшественников . Бурые жировые клетки способствуют термогенезу , то есть выработке тепла в организме. [28] Исследования показали, что: 1) уровень FFAR4 повышался в жировых тканях мышей, подвергшихся воздействию холода; [29] 2) TUG-891 и GW9508 стимулировали мышиные стволовые клетки 3T3-L1 к созреванию в жировые клетки; 3) у мышей, у которых отсутствовал функциональный ген ffar4 (то есть у мышей с нокаутом ffar4 ; ffar4 — это термин для мышиного эквивалента человеческого гена FFAR4 ), в ответ на воздействие холода было меньше бурых жировых клеток в подкожной жировой (то есть жировой) ткани, [28] они были непереносимы холодом и имели низкие показатели выживаемости при низких температурах; [30] 4) GW9508 стимулировал увеличение бурой жировой ткани у нормальных мышей; Однако у мышей с нокаутом гена ffar4 он симулировал гистологию , т. е. микроскопические изменения в жировой ткани, что свидетельствует о нарушении термогенеза; [28] [31] 5) TUG-891 стимулировал культивируемые жировые клетки мышей к окислению жирных кислот (это окисление лежит в основе развития тепла тела в недрожательной форме термогенеза ); [28] [32] и 6) до сих пор не сообщалось о том, что FFAR1 экспрессируется в жировой ткани мышей или людей. [28] Эти исследования показывают, что FFAR4 способствует пролиферации бурых жировых клеток и термогенезу у мышей. Необходимы исследования, чтобы определить, играет ли FFAR4 аналогичную роль у людей. [28] [33]
Два исследования на грызунах показали, что FFAR4 функционирует для ограничения чрезмерного набора веса: мыши с дефицитом FFAR4 развили ожирение [28] , а мыши, получавшие лечение агонистом FFAR4, TUG-891, потеряли жировую ткань. [28] [32] FFAR4 может играть аналогичную подавляющую ожирение роль у людей. Одно исследование показало, что уровни мРНК и белка FFAR4 были ниже в висцеральных жировых тканях (т. е. жир вокруг внутренних органов) у тучных людей, чем у худых. [34] Однако другое исследование показало, что экспрессия мРНК FFAR4 была выше в подкожной и сальниковой жировой ткани у тучных людей, чем у худых. [28] Аналогично, одно исследование сообщило, что европейцы, которые были носителями однонуклеотидного варианта гена FFAR4 , который кодировал дисфункциональный белок FFAR4 (он имеет аминокислоту аргинин , а не гистидин в позиции 270 и обозначается как p.R270H), имели повышенный риск ожирения. [35] Однако эта связь не была обнаружена в более поздних исследованиях датских [36] и европейских популяций. [37] Возможно, что потеря экспрессии или активности FFAR4 может способствовать, но сама по себе недостаточна для развития ожирения. [17] Другие исследования показали, что активированный FFAR1 оказывает противоожирительное действие в культивируемых клетках, моделях животных и, возможно, у людей (см. FFAR1 и ожирение ). Например, мыши с нокаутированным геном Ffar1 (т. е. мыши, у которых отсутствовали гены Ffar1 ) становились тучными, когда их кормили диетой с низким содержанием жиров [38] , тогда как контрольные мыши становились тучными только при кормлении диетой с высоким содержанием жиров. [39]
Следующие исследования показывают, что FFAR4 регулирует уровень глюкозы в крови и что агонисты FFAR4 могут быть полезны для лечения людей с диабетом 2 типа . [40] 1) Агонист FFAR4 GSK137647 и докозагексаеновая кислота стимулировали высвобождение инсулина из культивируемых островков поджелудочной железы мышей и крыс (места выработки и хранения инсулина) [41] и улучшили гипергликемию после кормления у мышей с диабетом. [21] [41] 2) Агонист FFAR1 TUG-891 стимулировал культивируемые жировые клетки мышей поглощать глюкозу [28] и снижал уровень глюкозы в крови натощак и после кормления у крыс с диабетом; [21] он также стимулировал секрецию инсулина [14] и снижал уровень глюкозы в крови у мышей. [42] 3) Агонист FFAR1, соединение A (Merck & Co.) [43] и, с большей эффективностью, двойной агонист FFAR1 и FFAR4, DFL23916, [44] улучшили уровень инсулина и глюкозы в крови у мышей, прошедших тест на толерантность к глюкозе . 4) Жирнокислотные активаторы FFAR4 способствовали высвобождению глюкагоноподобного пептида-1 и желудочного ингибиторного пептида (оба стимулируют секрецию инсулина) и снижали секрецию грелина (который стимулирует влечение к еде) у мышей. [25] 5) Понижение регуляции (т. е. принудительное снижение клеточных уровней) FFAR4 нарушало действие инсулина за счет снижения уровней транспортера глюкозы GLUT4 и субстрата инсулинового рецептора в жировых клетках мышей 3T3-L1 . [28] 6) У мышей с дефицитом FFAR4 развилась непереносимость глюкозы (потенциальная форма преддиабета ) при кормлении пищей с высоким содержанием жиров. [25] 7) Диета, богатая омега-3 жирными кислотами, улучшила чувствительность к инсулину и усвоение глюкозы в мышечных и печеночных тканях у нормальных, но не дефицитных по FFAR4 мышей. [28] [45] 8) Уровни FFAR4 в островках поджелудочной железы выше у людей с более высоким уровнем инсулина и более низким уровнем HbA1c (уровни HbA1c повышаются с более высоким уровнем глюкозы в крови, усредненным за предыдущие 3 месяца). [46] И 9) у людей, которые были носителями варианта гена FFAR4 , p.R270H, (кодирует гипоактивный FFAR4), которые регулярно придерживались диеты с низким содержанием жиров, наблюдалась повышенная частота развития диабета 2 типа ; эта связь не наблюдалась у носителей p.R270H, которые регулярно придерживались диеты с высоким содержанием жиров.[37]
В клиническом исследовании II фазы (NCT02444910 https://www.clinicaltrials.gov) девять взрослых с ранее нелеченным инсулинорезистентным диабетом 2 типа лечились перорально увеличивающимися дозами KDT501 ( производное изогумулона , которое является относительно слабым активатором FFAR4 и частичным агонистом PPARγ ) в течение 29 дней. После лечения у участников были значительно более низкие уровни триглицеридов плазмы крови и TNF-α и более высокие уровни адипонектина , регулятора уровня глюкозы в крови. [14] Однако не было никаких существенных изменений в результатах теста на толерантность к глюкозе или измерениях чувствительности к инсулину у этих людей. [47] Необходимы дальнейшие исследования, включая использование более мощных и селективно действующих агонистов FFAR4, чтобы определить их эффективность в регулировании уровня глюкозы в крови и лечении диабета 2 типа. [46] В двух отдельных исследованиях сообщалось, что селективные агонисты FFAR1 MK-8666 и TAK-875 значительно улучшили уровень глюкозы в крови у пациентов с диабетом 2 типа, но также, по-видимому, вызвали неприемлемое повреждение печени (см. FFAR1 и диабет 2 типа ). Эти исследования были расценены как доказательство того, что FFAR1 способствует регулированию уровня глюкозы у пациентов с диабетом 2 типа и, следовательно, является целью для лечения этих пациентов агонистами FFAR1, которые не имеют значительных побочных эффектов, таких как гепатотоксичность . [48] [49] Недавние доклинические исследования изучают другие агонисты FFAR1 на предмет их гепатотоксичности и других токсических эффектов. [15]
Вкусовые рецепторы человека и грызунов [33] и другие области их языков содержат клетки, которые экспрессируют вкусовые рецепторы , которые обнаруживают пять элементов вкусового восприятия , а именно: соленость , кислость , горечь , сладость и умами . Одним из хорошо изученных участков, в которых находятся эти рецепторные клетки, являются вкусовые рецепторы мышей и людей в желобоватых сосочках их языков . [50] [51] TUG-891 стимулировал культивируемые клетки вкусовых рецепторов мышей и людей для мобилизации нескольких путей активации клеток . Кроме того: 1) нанесение TUG-891 на языки мышей вызвало изменения в уровнях холецистокинина в их крови (одна из его функций - опосредовать чувство сытости ) и адипокинов (т. е. сигнальных белков, секретируемых жировыми тканями [51] ); [14] [52] 2) пищевые жирные кислоты, которые активируют FFAR4, изменили вкус и предпочтения в отношении жиров у крыс; [37] 3) мыши с дефицитом FFAR4 с меньшей вероятностью потребляли жирную пищу; [21] 4) инъекция агониста FFAR4 GPR120 III [23] в области дугообразного ядра и прилежащего ядра мозга мышей снижала потребление пищи и подавляла поощрительные эффекты пищи с высоким содержанием жиров и сахара; [33] и 5) TUG-891 усиливал у людей жировую оросенсорику (то есть ложное ощущение вкуса, получаемое при стимуляции языка) при добавлении к активирующим FFAR4 пищевым жирам, но не при добавлении к обезжиренному минеральному маслу. Последнее открытие предполагает, что у людей агонисты FFAR4 усиливают ощущение жиров, но сами по себе не вызывают его напрямую. [53] Однако одно исследование показало, что у мышей с нефункциональными генами Ffra4 сохранялись предпочтения в отношении масляных растворов и длинноцепочечных жирных кислот. [54] Последующие исследования необходимы для подтверждения функциональной роли FFAR4 во вкусовых восприятиях и предпочтениях. [37]
FFAR4 экспрессируется различными типами клеток, участвующих в воспалении, такими как макрофаги , дендритные клетки , эозинофилы , [26] нейтрофилы и Т-клетки . [16] Активаторы FFAR4 ингибируют: секрецию человеческими эозинофилами провоспалительного цитокина , интерлейкина 4 ; [55] мышиный RAW 264.7 и перитонеальные макрофаги, секрецию провоспалительных цитокинов фактора некроза опухоли-α (т. е. ФНО-α) и интерлейкина-6 ; секрецию дендритными клетками мышей, полученными из костного мозга, провоспалительных цитокинов моноцитарного хемоаттрактантного белка 1 , ФНО-α, интерлейкина 6, субъединицы интерлейкина-12 альфа и субъединицы интерлейкина-12 бета ; [45] [56] и мышиные хелперные и цитотоксические Т-клетки от высвобождения провоспалительных цитокинов интерферона гамма, интерлейкина 17 , интерлейкина-2 и ФНО-α. [16] Эти результаты свидетельствуют о том, что FFAR4 действует, подавляя воспаление, что подтверждается следующими исследованиями. У мышей с дефицитом FFAR4 повышен уровень воспаления в жировых тканях. [28] Кроме того, препараты-агонисты FFAR4 и/или омега-3 жирные кислоты уменьшали: 1) хроническое воспаление, которое развивается в жировой и печеночной тканях мышей db/db ; [57] 2) вызванный циклофосфамидом интерстициальный цистит (т. е. воспаление мочевого пузыря) у крыс; 3) воспаление печени, которое следует за временной блокадой ее кровоснабжения у мышей; 4) вызванное хроническим лишением сна воспаление висцеральных жировых тканей у мышей; 5) воспаление островков поджелудочной железы , вызванное диетой у мышей (это снижение не наблюдалось у мышей, у которых отсутствовал функциональный ген FFAR4 ); 6) контактный дерматит у мышей, вызванный 2,4-динитрохлорбензолом [14] (это снижение не наблюдалось у мышей с дефицитом гена FFAR4 [26] ); 7) колит у мышей, вызванный декстраном сульфатом натрия ; [58] и 8)воспаление мозга из-за снижения притока крови к мозгу у мышей, вызванного экспериментально вызванным инфарктом мозга . [14]
Краткосрочное (т. е. менее 29 дней) клиническое исследование фазы II (NCT02444910 https://www.clinicaltrials.gov) показало, что у девяти взрослых диабетиков, получавших лечение агонистом FFAR4 KDT501, развились более высокие уровни адипонектина в плазме. Биопсии подкожной жировой ткани этих людей, полученные в течение 3 дней после окончания лечения KDT501, высвободили большее количество адипонектина, чем биопсии, полученные до лечения KDT501. [59] Адипонектин обладает различными противовоспалительными свойствами. [60]
Артериальный атеросклероз инициируется повреждением эндотелиальных клеток этих кровеносных сосудов, т. е. их отдельных слоев клеток, которые обращены к крови. Это повреждение открывает проход для циркулирующих липопротеинов низкой плотности , чтобы войти в сосуд и переместиться в его самый внутренний слой, интиму , где они метаболизируются в окисленные липопротеины низкой плотности (т. е. oxLDL) . Циркулирующие моноциты прикрепляются к поврежденному эндотелию, перемещаются в интиму, поглощают oxLDL и дифференцируются в макрофаги M1 , т. е. макрофаги, которые способствуют воспалению. Эти клетки M1 продолжают поглощать oxLDL и в конечном итоге могут стать нагруженными холестерином пенистыми клетками , которые способствуют развитию атероматозных бляшек , т. е. затвердевших скоплений макрофагов, липидов, кальция и волокнистой соединительной ткани . Со временем бляшки могут вырасти до размеров, которые сужают или закупоривают артерии, в которых они находятся, вызывая заболевание периферических артерий , гипертонию , заболевания коронарных артерий и повреждение сердца. [11] Следующие исследования показывают, что подавление сосудистого воспаления агонистами FFAR4 снижает развитие атеросклероза и связанных с ним расстройств. [17] 1) Препарат, активирующий FFAR1/FFAR4, GW9508, стимулировал культивируемые пенистые клетки макрофагов человека THP-1 и макрофаги мыши RAW264.7 к секреции холестерина и снижению уровня эфиров холестерина . [61] 2) В клеточных культурах GW9508 и TUG-891 ингибировали прикрепление моноцитов THP-1 к эндотелиальным клеткам аорты человека. [11] 3) Длительное введение GW9508 [62] или TUG-891 [63] мышам APOE−/− (у этих мышей развивается атеросклероз из-за отсутствия гена аполипопротеина E ) превращало макрофаги M1 в подавляющие воспаление макрофаги M2 , что приводило к уменьшению сосудистого воспаления и образованию атеросклеротических бляшек меньшего размера (действие TUG-891 было отменено антагонистом FFAR4, AH-7614 [63] ). 4) После сужения аорт ( с использованием экспериментальной процедуры, называемой поперечным сужением аорты, которая заставляет сердце биться при чрезмерно высоком кровяном давлении) сердца самцов мышей с дефицитом FFAR4, но не самок, имели патологически утолщенные стенки желудочков , которые сокращались дисфункционально по сравнению с мышами с нормальным уровнем FFAR4.5) Уровни FFAR4 в сердечной ткани были ниже у людей с застойной сердечной недостаточностью . [11] И, 6) по сравнению с женщинами, мужчины, несущие дефектный ген p.R270H FFAR4, имели несколько сердечных аномалий, включая большую массу левого желудочка , больший диаметр левого желудочка, измеренный в конце диастолы , увеличенные максимальные размеры левого предсердия и тенденцию к несколько более низким минимальным фракциям сердечного выброса . [64] Многие, но не все клинические испытания показали, что диетические режимы, обогащенные эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислотами, снижают риск ишемической болезни сердца, застойной сердечной недостаточности и внезапной смерти из-за сердечных заболеваний. [65] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, связаны ли терапевтические эффекты омега-3 жирных кислот у мышей и людей с активацией FFAR4 и являются ли мощные селективно действующие препараты FFAR4 более эффективными, чем омега-3 жирные кислоты, в профилактике и/или лечении этих и других упомянутых заболеваний, связанных с атеросклерозом. [65]
FFAR4 был обнаружен в различных типах культивируемых раковых клеток человека и, как было установлено, способствует или подавляет их пролиферацию, [9] миграцию , выживание и/или устойчивость к противораковым препаратам. [11] Направление их эффектов зависело от типа раковых клеток и исследуемого ответа. [10] Исследования показали, что: 1) GW9508 (который активирует FFAR1, но в более высоких концентрациях также активирует FFAR4) стимулировал миграцию человеческих клеток рака толстой кишки SW480 и HCT116 (поскольку ни одна из линий клеток не экспрессировала FFRA1, GW9508, по-видимому, стимулировал эту миграцию, активируя FFAR4); [10] [66] 2) GW9508 ингибировал миграцию и пролиферацию клеток меланомы человека A375 и G361 , но был менее эффективен в отношении клеток A375 с подавленным геном FFAR4 (т. е. клеток, которые были вынуждены экспрессировать низкие уровни FFAR4; этот результат предполагает, что GW5098 действовал как через FFAR4, так и через FFAR1 в этих двух типах клеток меланомы); 3) GW9508 стимулировал миграцию и инвазивность клеток остеосаркомы кости человека MG-63 , но эта стимуляция не происходила в клетках с подавленным геном FFAR4 и, следовательно, по-видимому, включала активацию FFAR4; 4) агонист FFAR4 TUG-891 снижал способность докозагексаеновой и эйкозапентаеновой кислот стимулировать пролиферацию клеток рака простаты человека DU145 и PC-3 (этот результат предполагает, что активированный FFAR1 ингибировал пролиферацию этих клеток); [10] и 5) эффекты нокдаунов генов FFAR4 и FFAR1 и лечения TUG-891 в клетках рака поджелудочной железы человека PANC-1 предполагают, что FFAR4 стимулирует, а FFAR1 ингибирует подвижность этих клеток, инвазивность и образование колоний в анализах клеточной культуры. [10] [67] Активированный FFAR1 также стимулирует или ингибирует злокачественное поведение различных видов рака, включая некоторые из тех, которые обсуждаются здесь (см. FFAR1 и рак ). Наконец, одно исследование показало, что у лиц, несущих однонуклеотидный полиморфизм , т. е. SNP, вариантный аллель гена FFAR4 (вариант, описанный как 9469C>A, в котором аденин заменяет цитозин в позиции 9469 последовательности нуклеиновой кислоты гена ), были повышены семейные истории и личные риски развития рака легких. [10] [68]Для определения роли FFAR4 и FFAR1 в этих и других видах рака необходимы дальнейшие исследования на животных моделях, клинические и генетические исследования. [10]
Исследования рака молочной железы по FFAR4 были более обширными, чем исследования других видов рака. Исследования клеточной культуры показали, что снижение уровня FFAR4 в культивируемых человеческих клетках рака молочной железы MCF-7 , MDA-MB-231 и SKBR3 замедляло их пролиферацию и увеличивало их гибель путем апоптоза , а также что GW9508 и TUG-891 ингибировали пролиферацию и миграцию клеток MCF-7 и MDA-MB-231. [9] [10] [69] Исследования на животных показали, что клетки MBA-MB-231 с нокдауном гена Ffar4 , трансплантированные мышам, образовывали более быстрорастущие и более крупные опухоли, чем те, которые образовывались при трансплантации нормальных клеток MBA-MB-231; [9] и что мыши, обработанные GW9508, которым трансплантировали клетки MBA-MB-231 с нокдауном гена FFAR4, имели больше метастазов в легких , чем мыши, которым трансплантировали нормальные клетки MBA-MB-231. Эти результаты свидетельствуют о том, что FFAR4 и FFAR1 способствуют ингибированию роста опухоли молочной железы, но FFAR1, а не FFAR4, ингибирует метастазирование этих клеток. [9] [70] Исследования клинических наблюдений показали, что: 1) FFAR4 был выражен в раке молочной железы у пациенток, но не в нормальном эпителии, выстилающем протоки и дольки их молочной железы ; 2) пропорции пяти жирных кислот, которые активируют FFRA4 и FFAR1 (а именно, стеариновой, дигомо-гамма-линоленовой, докозатетраеновой, докозапентаеновой и докозагексаеновой кислот), были выше в раковых тканях молочной железы пациенток, чем в соседних нормальных тканях молочной железы; 3) пациентки с ER(+) раком молочной железы (т. е. раком молочной железы, содержащим клетки, которые экспрессируют рецепторы эстрогена ) имели более высокие уровни FFAR4 в раковой ткани, чем пациентки с отрицательным по рецепторам эстрогена, т. е. ER(-), раком молочной железы; 4) среди всех пациентов с раком груди ER(+), получавших лечение тамоксифеном ( селективный модулятор эстрогеновых рецепторов, обычно используемый для лечения рака груди), у пациентов с высоким уровнем FFAR4 в раковых клетках наблюдалась значительно более низкая 10-летняя выживаемость без рецидивов (процент лиц, не имеющих заболевания в течение 10 лет после постановки диагноза) и более низкая 10-летняя выживаемость, связанная с раком груди (процент лиц, живущих в течение 10 лет после постановки диагноза), чем у пациентов с более низким уровнем экспрессии FFAR4 или у пациентов с раком груди ER(-); 5) у пациентов с более высоким уровнем FFAR4 в раковой ткани, у которых был подтип рака груди люминальный A, люминальный B HER2(–) или люминальный B HER(2+) (см. подтипы рака груди) имели худшие прогнозы, чем лица с низким уровнем FFAR4 в этих соответствующих подтипах рака (лица с нелюминальным HER2(+) или трижды негативным подтипом рака молочной железы не показали этой связи). [9] [71] Эти клинические результаты позволяют предположить, что одна или несколько из пяти FFAR4/FFAR1-активирующих жирных кислот в тканях рака молочной железы способствуют развитию и/или прогрессированию этого рака; что высокие уровни FFAR4 в ER(+) раке молочной железы обусловливают резистентность к терапии тамоксифеном и тем самым снижают выживаемость; и что высокие уровни FFAR4 связаны с более низкой выживаемостью при определенных подтипах рака молочной железы. Необходимы исследования, чтобы определить, может ли высокий уровень FFAR4 быть клинически полезным маркером для прогнозирования тяжести и прогноза рака молочной железы, противопоказанием к использованию тамоксифена для лечения рака молочной железы и целью для лечения ER(+) рака молочной железы, например, ингибитором FFAR4. [9] [71]
Остеокласты поглощают костную ткань в физиологическом процессе, необходимом для поддержания, восстановления и ремоделирования костей. Остеокласты развиваются в процессе клеточной дифференциации , называемой остеокластогенезом , из клеток в системе мононуклеарных фагоцитов . В модели реабсорбции кости на культуре костного мозга мышей GW9508 подавлял активность остеокластов, снижая дифференциацию клеток в остеокласты, а также выживаемость и функцию остеокластов. Поскольку экспрессия FFAR4 была в 100 раз выше, чем FFAR1 в остеокластах, а снижение уровня FFAR4 в остеокластах блокировало эффекты GW9508, [14] исследования показывают, что активированные функции FFAR4 блокируют опосредованную остеокластами резорбцию кости . [14] [72] В поддержку этой точки зрения, у мышей с пониженным уровнем гена Ffar4 остеоартрит развивался быстрее, чем у контрольных мышей в модели остеоартрита коленного сустава; Докозагексаеновая кислота подавляла экспрессию воспалительных факторов в культивируемых человеческих хондроцитах ; а уровни белка FFAR4 в остеоартритной и/или близлежащей жировой ткани у людей с остеоартритом были выше, чем у людей с неостеоартритным заболеванием костей. [16] [73] Эти исследования показывают, что FFAR4 подавляет резорбцию костей и может оказаться полезным для лечения чрезмерной резорбции костей, т. е. остеопороза. [12] [13] [21]