Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии, часть 1

Ключевые слова

Рак, сердечно-сосудистая система, эндокринная система, эстроген, иммунитет, обмен веществ.

Абстрактный

Действие эстрогенов и родственных эстрогенных молекул сложное и многогранное у представителей обоих полов. Широкий спектр природных, синтетических и терапевтических молекул нацелен на пути, которые производят эстрогены и реагируют на них. Множественные рецепторы передают эти ответы, включая классические рецепторы эстрогена из семейства ядерных рецепторов гормонов (рецепторы эстрогена и рецепторы эстрогена), которые функционируют в основном как активируемые лигандом факторы транскрипции, и 7-трансмембранный рецептор эстрогена, связанный с G-белком, GPER, который активирует разнообразные сигнальные пути.

Эстроген является одним из важных гормонов в женском организме, который играет важную роль в менструальном цикле, беременности и менопаузе. Однако в последние годы исследования также показали, что эстроген также может влиять на иммунитет.

Во-первых, эстроген может усилить иммунный ответ организма. Некоторые исследования показали, что в периоды более высокого уровня эстрогена в женских циклах женская иммунная система также сильнее и способна лучше бороться с патогенами. Кроме того, исследование также показало, что эстроген может увеличить производство и активность Т-клеток, делая воспалительную реакцию более мощной, тем самым эффективно защищая организм от инфекции.

Кроме того, эстроген также может защитить иммунную систему от последствий старения. С возрастом иммунная система организма постепенно дегенерирует, подвержена заболеваниям. А некоторые исследования показали, что эстроген может замедлять процесс старения иммунной системы, улучшать ее работу и делать организм более устойчивым к болезням. Наконец, эстроген также может оказывать защитное действие против некоторых аутоиммунных заболеваний. Например, в некоторых исследованиях было обнаружено, что рассеянный склероз, аутоиммунное заболевание, поражающее нервную систему, уменьшает симптомы у женщин во время беременности, возможно, из-за защитного действия эстрогена.

Следовательно, из вышеперечисленных аспектов эстроген положительно влияет на наш иммунитет. Конечно, это не означает, что чем больше эстрогена, тем лучше, потому что избыток эстрогена может вызвать другие проблемы. Только поддерживая хорошее здоровье и разумно контролируя уровень эстрогена, мы можем действительно добиться крепкого иммунитета и крепкого здоровья. С этой точки зрения нам необходимо повышать иммунитет. Цистанхе может значительно повысить иммунитет, поскольку полисахариды в мясе способны регулировать иммунный ответ иммунной системы человека, улучшать стрессоустойчивость иммунных клеток и усиливать бактерицидный эффект иммунных клеток.

Преимущества цистанхе тубулозы Click

Фармакология и функциональная роль GPER в физиологии и заболеваниях раскрывают важную роль в реакциях как на природные, так и на синтетические эстрогенные соединения во многих физиологических системах. Эти функции имеют значение при лечении множества болезненных состояний, включая рак, сердечно-сосудистые заболевания и нарушения обмена веществ. Этот обзор посвящен сложной фармакологии GPER и обобщает основные физиологические функции GPER, а также терапевтические последствия и текущее применение соединений, нацеленных на GPER.

ВВЕДЕНИЕ

Эстрогены вызывают множество эффектов по всему телу практически в каждом органе, ткани и физиологической системе. Хотя эстроген преимущественно считается женским половым гормоном, регулирующим половое развитие в период полового созревания, менструальный цикл и беременность в репродуктивном возрасте, а также в связи с прекращением его синтеза в менопаузе, эстроген также играет важную и разнообразную роль в сердечно-сосудистой, метаболической и неврологических функций, а также во многих других системах.

В результате его критически важных функций в репродуктивных тканях (преимущественно в матке, но также и в молочной железе) эстроген и его производные используются в противозачаточных средствах, заместительной гормональной терапии при менопаузе и лечении гормонозависимой (то есть ER-положительной) груди. рак. Разнообразные роли эстрогенов, пожалуй, лучше всего иллюстрируются симптоматическими и физиологическими изменениями, которые переживают женщины после менопаузы, включая отсутствие менструаций, сухость влагалища, недержание мочи, уменьшение наполнения груди, приливы/озноб/ночную потливость, проблемы со сном, изменения настроения, увеличение веса/замедление обмена веществ, истончение волос и сухость кожи (1).

Тем не менее, дополнительная роль эстрогена проявляется в повышенном риске после менопаузы и сниженном риске после заместительной гормональной терапии множества заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания (например, ишемическую болезнь сердца, гипертонию, инсульт), остеопороз, ожирение и дислипидемию. диабет и неврологические изменения (например, депрессия и деменция) (2, 3).

Эстроген также играет решающую роль примерно в 80 процентах случаев рака молочной железы, при которых рост опухоли стимулируется эстрогеном и часто зависит от него. Эта зависимость от эстрогена привела к различным терапевтическим подходам к лечению рака молочной железы, которые включают ингибирование выработки эстрогена с помощью фермента ароматазы и воздействие на один из его рецепторов (ЭР) путем либо ингибирования, либо деградации (4, 5).

Фармакология, окружающая рецепторы эстрогена, разнообразна и сложна (6, 7). В дополнение к многочисленным формам эстрогена, вырабатываемым в организме человека [преимущественно эстрон (E1), 17 -эстрадиол (E2), эстриол (E3) и эстетрол (E4) (8)], природные и искусственные ксеноэстрогены вызывают эстрогенная активность (9, 10).

Определение стимулирующих эффектов в матке (впитывание и пролиферация как стандартные конечные точки), как это делает E2, является практичным, но игнорирует более широкие эффекты и мало учитывает действия в других тканях. Природные ксеноэстрогены растительного или грибкового происхождения, а также искусственные ксеноэстрогены, также называемые экологическими эстрогенами или соединениями, нарушающими работу эндокринной системы, широко распространены в окружающей среде и питании и оказывают влияние на биологию и здоровье человека (9, 11).

Лекарства, воздействующие на уровни/синтез эстрогена и активность рецепторов, играют роль в лечении многих состояний и заболеваний (12, 13), особенно рака (5, 14). Таким образом, понимание механизмов действия на множественные рецепторы эстрогена имеет решающее значение. В этом обзоре мы описываем фармакологические и терапевтические последствия этих разнообразных соединений, уделяя особое внимание их действию через 7-трансмембранный рецептор эстрогена, связанный с G-белком (GPER).

РЕЦЕПТОРЫ ЭСТРОГЕНА: ER / И GPER

Два разных семейства рецепторов опосредуют разнообразную транскрипционную (т.е. геномную) и быструю сигнальную (т.е. негеномную) активность эстрогена (6, 7). Хотя ранние эксперименты идентифицировали эстроген-индуцированную быструю передачу сигналов [например, производство циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) и поглощение Ca2+), транскрипционная активность ER вскоре стала доминировать в этой области.

Продолжающиеся сообщения о быстром действии эстрогена и других стероидов привели в 1990-х годах к гипотезе мембран-ассоциированных форм РЭ (15). В 1996 г. был клонирован рецептор, гомологичный ER, и функционально было показано, что он является вторым ER, что привело к современной номенклатуре ER и ER (16, 17), в то время как орфанный 7-трансмембранный трансмембранный G-белок-связанный рецептор (GPCR) был клонирован и назван GPR30 (18).

В 2000 году было показано, что GPR30 опосредует быструю активацию киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK), в ответ на эстроген, что является первым свидетельством его действия в качестве функционального рецептора эстрогена (19). За этим открытием последовала демонстрация специфического связывания эстрогена с использованием тритиевых (20) и флуоресцентных производных (21) в 2005 г., что привело к официальному обозначению GPR30 как GPER Международным союзом фундаментальной и клинической фармакологии в 2007 г. (22). .

Демонстрация его активности в качестве классического GPCR была обеспечена эффектом гуанозин-5 -трифосфата (GTP) (в частности, GTP S, посредством активации и диссоциации гетеротримерных G-белков) на уменьшение связывания лиганда посредством превращения рецептора в более низкий аффинным состоянием, а также повышенным связыванием GTP S в присутствии эстрогена (20).

Как GPCR, первичный сайт субклеточной локализации GPER, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи (21) необычны, хотя и не уникальны (23). В некоторых клетках обнаруживаемый GPER обнаруживается на плазматической мембране, хотя даже в таких клетках большая его часть присутствует во внутриклеточных мембранах в стационарном состоянии (23).

Поскольку эстрогены проницаемы для клеток (24, 25) и активируют ER внутриклеточно, а большая часть ER локализована в ядре в равновесном состоянии (26), исследования с проницаемыми и непроницаемыми производными эстрогена предполагают, что GPER передает сигналы преимущественно из внутриклеточных мест. (27). Исследования доставки рецепторов предполагают, что GPER, экспрессируемый на клеточной поверхности, конститутивно интернализуется лиганд-независимым образом, что согласуется с тем, что большая часть рецептора наблюдается внутриклеточно в стационарном состоянии (23).

Передача сигналов, инициированная GPER, осуществляется множеством путей. Связывание происходит посредством множественных гетеротримерных G-белков, прежде всего Gs (28) и Gi (21), а также посредством G-опосредованной передачи сигналов (19). Кроме того, большая часть, если не вся передача сигналов, инициируемая активацией GPER, включает трансактивацию рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) (19), путь, описанный для многих GPCR (29).

Этот путь включает G-опосредованную активацию Src, что приводит к рекрутированию 5 1 и опосредованному матриксной металлопротеиназой (MMP) высвобождению гепаран-связывающего EGF-подобного фактора роста, который затем трансактивирует EGFR с последующей активацией множества дополнительных путей, таких как как ERK и PI3K/Akt (29). В то время как активация ERK приводит к пролиферативной передаче сигналов и опосредованной Elk{7}} регуляции транскрипции (30), активация Akt приводит к фосфорилированию как eNOS (31), что приводит к продукции NO, так и Foxo3 (32), что приводит к сигналам выживания.

Активация GPER также приводит к активации аденилатциклазы, продуцирующей цАМФ, которая, в свою очередь, активирует протеинкиназу А (PKA) и события транскрипции через белок, связывающий элемент ответа цАМФ (CREB) (33, 34). Т.о., хотя передача сигналов через GPER широко считается опосредующей быструю негеномную передачу сигналов, последующие события этих ранних событий передачи сигналов включают экстенсивную геномную регуляцию, подобно тому, как ER-опосредованная передача сигналов включает быстрые события в дополнение к его классической регуляции транскрипции.

ЛИГАНДЫ GPER И ФАРМАКОЛОГИЯ

Беспорядочное связывание лигандов со многими различными структурными классами и разнообразной фармакологией являются характеристиками как классического (ядерного) ER/, так и GPER. Наиболее сильнодействующий эстрогенный гормон Е2 представляет собой липофильный фенол, и соединения, обладающие этой функциональностью, часто являются перекрестно-реактивными лигандами.

Идентификация и характеристика фармакологически активных лигандов GPER были подробно рассмотрены в 2015 году (7), и в центре внимания этого обзора находятся недавние разработки и открытия, которые могут повлиять на здоровье человека и клиническое применение.

Объем соединений с признанным биологическим действием в рамках GPER продолжает расти и включает одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) лекарства и химические вещества, попадающие в пищу, пищевые добавки и другие воздействия окружающей среды. Важно признать, что лиганды с сильно отличающимся сродством к GPER-связыванию могут регулировать различные негеномные сигнальные пути, которые в конечном итоге влияют на исходы генома.

Этот сценарий создает проблемы для интерпретации экспрессии генов и токсикологических эффектов, которые могут наблюдаться при дозах, которые значительно ниже, чем можно было бы предсказать измеренным сродством или активностью, в соответствии с наблюдениями, что эндокринные разрушители часто проявляют немонотонные отношения доза-реакция (35).

Фармакология GPER с использованием натуральных стероидов и производных

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 мкМ и 0,1–1 мкМ), но действуют как слабые антагонисты (рис. 1). Напротив, более липофильный метаболит 2-метоксиэстрадиол проявляет относительно высокое сродство (10 нМ) и действует как агонист (40–44). Недавно было продемонстрировано, что оксистерол 27-гидроксихолестерол связывает GPER (с аффинностью приблизительно 1 мкМ) и действует как агонист в ER-отрицательных клетках рака молочной железы (45).

The 17β-d-glucuronide metabolite of E2 has low GPER binding affinity (>50 мкМ) и сообщается об агонистической активности (46), но интерпретация результатов этих типов конъюгатов осложняется чувствительностью к химическому или ферментативному гидролизу с высвобождением Е2. Аналогичные предостережения уместны при использовании дегидроэпиандростерона (ДГЭА) в клетках и особенно в исследованиях in vivo, где может происходить биосинтез для производства E2 (47). Синтетическое производное эстрогена фулвестрант [селективный деструктор эстрогеновых рецепторов (SERD)] действует как чистый антагонист ER, но также индуцирует деградацию ER из-за конформационных изменений, вызванных удлиненным 7-м придатком в связанной с лигандом структуре. Этот препарат одобрен FDA для лечения распространенного ER-положительного рака молочной железы, но также действует как агонист GPER (19), что свидетельствует о необходимости включения GPER при профилировании селективности рецепторов для разработки более селективных препаратов с меньшим количеством потенциальных нецелевых эффектов.

Связывание ER и GPER, функциональные ответы и локализация лиганда конъюгатов E2 с флуоресцентными красителями или хелатами использовались для количественной оценки, характеристики и визуализации связывания и функции лиганда на субклеточном/клеточном (21, 27) и организменном уровнях (48). соответственно. Химеры, нацеленные на протеолиз (PROTAC), основанные на небольших молекулах, связанных с лигандом убиквитинлигазы E3, который расщепляет мишень, находятся на стадии оценки в качестве стратегии разработки новых противораковых терапевтических средств (49), с ядерными рецепторами, представляющими собой важную мишень (50 ).

Эстрогенная химера (E2-PROTAC), впервые описанная в 2005 г. (51), как недавно сообщалось, связывает как GPER, так и ER с относительно высокой аффинностью (∼30 нМ и 10–20 нМ соответственно), что приводит к деградация ER /, а также GPER в клеточных линиях MCF7 и SKBR3 без влияния на уровни рецепторов прогестерона (52). PROTAC обеспечивают альтернативный подход к нацеливанию на плазматические мембраны и внутриклеточные рецепторы эстрогена, который может обеспечить избирательную деградацию рецепторов на основе селективных лигандов рецепторов.

Ксеноэстрогены как лиганды GPER

Растет признание роли GPER в эндокринных нарушениях из-за воздействия природных и синтетических ксеноэстрогенов, происходящих из рациона, медицинских и пищевых добавок, а также воздействия окружающей среды на агрохимикаты и промышленные соединения, включая полимеры и продукты их разложения.

Количество известных ксеноэстрогенов ошеломляет, и хотя предыдущие исследования в основном были сосредоточены на ER/, многие из этих соединений активируют GPER с возможными последствиями для нейрогенных процессов (53) и рака молочной железы (54), простаты (55), и пищеварительной системы (56). Широта возможных лигандов GPER стала очевидной в ходе исследования, в ходе которого была проведена виртуальная проверка базы данных из 30 926 натуральных продуктов и идентифицировано 500 соединений, представляющих различные структурные классы, включая флавоноиды, изофлавоноиды, халконы, куместаны, стильбены, лигнаны, гинзенозиды и тетрагидрофурандиолы (57). ). Наличие фенола и гидрофобного каркаса является характерной чертой многих соединений ксеноэстрогенов.

Изофлавоны генистеин и даидзеин представляют собой фитоэстрогены, которые широко потребляются непосредственно из соевых продуктов и часто принимаются в качестве лекарственных добавок с целью облегчения симптомов менопаузы, улучшения обмена веществ, снижения сердечно-сосудистых заболеваний или предотвращения некоторых видов рака, связанных с гормонами (рис. 2). Эти соединения содержат фенольную группу в 3-положении ядра 4H-хромен-4-она и связываются с GPER с высоким сродством. Кристаллический дигидрат натриевой соли генистеина, обозначенный как AXP107-11, сенсибилизирует химиотерапию гемцитабином в ксенотрансплантатах, полученных от пациентов с протоковой аденокарциномой поджелудочной железы, синергически посредством активации GPER и передачи сигналов митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) (58). ,

GPER участвовал в исследованиях, демонстрирующих, что генистеин ослабляет воспаление на модели болезни Паркинсона, ингибируя активацию микроглии и защищая дофаминергические нейроны (59); защищает от окислительного стресса в гепатоцитах (60); и улучшает толерантность к глюкозе и термогенез белой жировой ткани (61).

Дайдзеин превращается в S-(-)-эквол кишечными бактериями млекопитающих, а индивидуальные метаболические вариации приводят к широкому диапазону воздействия. S-equol нацеливался на GPER, чтобы способствовать индуцированной глюкозой секреции инсулина клетками поджелудочной железы и предотвращал секрецию глюкагоноподобного пептида -1 энтероэндокринными L-клетками (62); активированная передача сигналов GPER с эффектами на гладкомышечные клетки сосудов (63); ингибирует выработку оксида азота и снижает экспрессию индуцируемой NO-синтазы в липополисахарид-стимулированных астроцитах (64); и индуцировала пролиферацию и миграцию клеток в астроцитах, которые были ослаблены антагонистом GPER G15, но не фулвестрантом, агонистом SERD/GPER (65). Генистеин, даидзеин и S-(-)-эквол увеличивают миграцию глиальных клеток за счет активации передачи сигналов GPER, и исследования молекулярного докинга предполагают, что эти три соединения могут связываться с GPER в том же положении, что и E2 (65).

For more information:1950477648nn@gmail.com