El ácido 12-hidroxiheptadecatrienoico (también denominado 12-HHT , ácido 12( S )-hidroxiheptadeca-5 Z ,8 E ,10 E -trienoico o 12(S)-HHTrE ) es un metabolito de 17 carbonos del ácido graso poliinsaturado de 20 carbonos , el ácido araquidónico . El 12-HHT se denomina de forma menos ambigua ácido 12-( S )-hidroxi-5 Z ,8 E ,10 E -heptadecatrienoico para indicar el estereoisomismo S de su residuo hidroxilo 12- y el isomería cis–trans Z , E y E de sus tres dobles enlaces. El 12-HHT fue descubierto y definido estructuralmente en 1973 por Paulina Wlodawer , Bengt Samuelsson y Mats Hamberg. Se identificó como un producto del metabolismo del ácido araquidónico elaborado por microsomas aislados de las glándulas de la vesícula seminal de las ovejas y por plaquetas humanas intactas . [1] [2] Durante muchos años se creyó que el 12-HHT era simplemente un subproducto biológicamente inactivo de la síntesis de prostaglandinas . Sin embargo, estudios más recientes le han atribuido una actividad potencialmente importante.
La ciclooxigenasa-1 y la ciclooxigenasa-2 metabolizan el ácido araquidónico al intermediario prostaglandina (PG) de 15-hidroperoxi y 20 carbonos, PGG 2 , y luego al intermediario prostaglandina H 2 (PGH 2 ) de 15-hidroxi y 20 carbonos. La tromboxano sintasa metaboliza aún más la PGH 2 al producto de 20 carbonos, tromboxano A 2 , al producto de 17 carbonos, 12-HHT, y al producto de 3 carbonos, malonildialdehído . Las plaquetas expresan las enzimas ciclooxigenasa y tromboxano sintasa, produciendo PGG 2 , PGH 2 y TXA 2 en respuesta a agentes agregantes plaquetarios como la trombina ; Estos metabolitos actúan como autocrinos al retroalimentarse para promover una mayor agregación de sus células de origen y como paracrinos al reclutar plaquetas cercanas en la respuesta, además de ejercer efectos sobre otros tejidos cercanos, como los vasos sanguíneos en contracción. [3] Estos efectos se combinan para desencadenar la coagulación sanguínea y limitar la pérdida de sangre. 12-HHT es un producto particularmente abundante de estas respuestas procoagulantes, y representa aproximadamente un tercio de la cantidad total de metabolitos de ácido araquidónico formados por plaquetas humanas estimuladas fisiológicamente . [4] Su abundante producción durante la coagulación sanguínea, la presencia de ciclooxigenasas y, en menor medida, de tromboxano sintasa en una amplia gama de tipos de células y tejidos, y su producción por otras vías implican que 12-HHT tiene una o más bioactividades importantes relevantes para la coagulación y, tal vez, otras respuestas.
Varias enzimas del citocromo P450 (por ejemplo, CYP1A1 , CYP1A2 , CYP1B1 , CYP2E1 , CYP2S1 y CYP3A4 ) metabolizan PGG 2 y PGH 2 a 12-HHT y MDA. [5] [6] [7] Si bien los últimos estudios se llevaron a cabo utilizando enzimas citocromo recombinantes o subfracciones de células alteradas, el monocito humano , una forma de leucocito circulante en la sangre, aumenta su expresión de CYP2S1 cuando se ve obligado a diferenciarse en un fenotipo de macrófago por interferón gamma o lipopolisacárido (es decir , endotoxina ); asociado con estos cambios, el macrófago diferenciado metaboliza el ácido araquidónico a 12-HHT por un mecanismo dependiente de CYP2S1. [8] Por lo tanto, estudios futuros pueden mostrar que los citocromos son responsables de la producción de 12-HHT y MDA in vivo.
La PGH 2 , particularmente en presencia de hierro ferroso (FeII), hierro férrico (FeIII) o hemina , se reordena de forma no enzimática en una mezcla de 12-HHT y el isómero 8-cis de 12-HHT, es decir, ácido 12-( S )-hidroxi-5 Z ,8 Z ,10 E -heptadecatrienoico. [1] [6] [2] [9] Esta vía no enzimática puede explicar los hallazgos de que las células pueden producir 12-HHT en exceso de TXA2 y también en ausencia de enzimas ciclooxigenasa y/o tromboxano sintasa activas. [10]
La 12-HHT es metabolizada adicionalmente por la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa (NAD+) en una amplia variedad de células humanas y de otros vertebrados a su derivado 12-oxo (también denominado 12-ceto), ácido 12-oxo-5 Z ,8 E ,10 E -heptadecatrienoico (12-oxo-HHT o 12-ceto-HHT). [11] [12] [ 13] [14] El tejido renal de cerdo también convirtió la 12-HHT en ácido 12-ceto-5 Z ,8 E -heptadecadienoico (ácido 12-oxo-5 Z ,8 E -heptadecadienoico) y ácido 12-hidroxi-heptadecadienoico. [11]
Las condiciones ácidas (pH~1,1–1,5) hacen que el 12-HHT se reorganice en un proceso dependiente del tiempo y la temperatura en su isómero 5-cis, el ácido 12-hidroxi-5 E ,8 E ,10 E -heptadecatrienoico. [15]
Catorce años después de la primera publicación sobre su detección en 1973, se informó que el 12-HHT estimulaba las células endoteliales de la vena umbilical humana y aórtica fetal bovina para metabolizar el ácido araquidónico a prostaglandina I 2 (PGI 2 o prostaciclina), un potente inhibidor de la activación plaquetaria y estimulador de la vasodilatación (véase Prostaciclina sintasa ). Sin embargo, el 12-HHT no alteró el metabolismo del ácido araquidónico en las plaquetas humanas. [4] Poco después, se informó que el 12-HHT inhibía el efecto de bloqueo de la quimiotaxis de un factor derivado de monocitos humanos en los monocitos humanos. [16] Se informó que el 12-oxo-HT, el metabolito inmediato del 12-HHT, estimula la quimiotasia de los neutrófilos humanos [11] e inhibe las respuestas de agregación plaquetaria a varios agentes al estimular las plaquetas para que aumenten sus niveles de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP), una señal intracelular que sirve ampliamente para inhibir la activación plaquetaria. [11] Estos estudios fueron en gran medida pasados por alto; en publicaciones de 1998 y 2007, por ejemplo, el 12-HHT se consideró inactivo o sin actividad biológica significativa. [17] [9] No obstante, este trabajo temprano sugirió que el 12-HHT puede servir como un contribuyente a las respuestas inflamatorias basadas en monocitos y neutrófilos, y que el 12-oxo-HT puede servir como un contrapeso a las respuestas de agregación plaquetaria provocadas o promovidas por TXA 2 . En relación con esta última actividad, un estudio posterior demostró que este efecto inhibidor se debía a la capacidad de 12-oxo-HT de actuar como antagonista parcial del receptor de tromboxano : 12-oxo-HT bloquea la unión de TXA 2 a su receptor y, por lo tanto, las respuestas de las plaquetas y posiblemente otros tejidos al TXA 2 , así como a los agentes que dependen de la estimulación de la producción de TXA 2 para su actividad. [18] Por lo tanto, 12-HHT se forma simultáneamente con, y al estimular la producción de PGI 2 , inhibe las respuestas de activación plaquetaria mediadas por TXA 2 , mientras que 12-oxo-HT bloquea la unión del receptor de TXA 2 para reducir no solo la trombosis y la coagulación sanguínea inducidas por TXA 2 , sino posiblemente también el vasoespasmo y otras acciones del TXA 2 . Desde este punto de vista, la tromboxano sintasa conduce a la producción de un metabolito de ácido araquidónico ampliamente activo, TXA 2 , más otros dos metabolitos de ácido araquidónico, 12-HHT y 12-oxo-HT, que sirven indirectamente para estimular la PGI 2producción o directamente como antagonista del receptor para moderar la acción del TXA 2 , respectivamente. Esta estrategia puede ser esencial para limitar las actividades trombóticas y vasoespásticas nocivas del TXA 2 .
El leucotrieno B 4 (LTB 4 ) es un metabolito del ácido araquidónico producido por la vía de la enzima 5-lipoxigenasa . Activa las células a través de su receptor 1 de leucotrieno B4 4 de alta afinidad ( constante de disociación [Kd] de 0,5-1,5 nM) (receptor BLT1) y su receptor BLT2 de baja afinidad (Kd = 23 nM); ambos receptores son receptores acoplados a proteína G que, cuando se unen al ligando, activan las células liberando la subunidad alfa G q y la subunidad alfa G i sensible a la toxina pertussis de las proteínas G heterotriméricas . [19] [20] El receptor BLT1 tiene un alto grado de especificidad de unión al ligando: entre una serie de metabolitos eicosanoides hidroxilados del ácido araquidónico, se une solo a LTB 4 , 20-hidroxi-LTB 4 y 12-epi-LTB 4 ; Entre esta misma serie, el receptor BLT2 tiene mucha menos especificidad, ya que se une no solo a LTB 4 , 20-hidroxi-LTB 4 y 12-epi-LTB 4 , sino también a 12( R )-HETE y 12( S )-HETE (es decir, los dos estereoisómeros del ácido 12-hidroxieicosatetraenoico ) y 15( S )-HpETE y 15( S )-HETE (es decir, los dos estereoisómeros del ácido 15-hidroxiicosatetraenoico ). [21] Las afinidades relativas del receptor BLT2 para encontrar LTB 4 , 12( S )-HETE, 12( S )-HpETE, 12( R )-HETE, 15( S )-HETE y 20-hidroxi-LTB 4 son ~100, 10, 10, 3, 3 y 1, respectivamente. Se considera que todas estas afinidades de unión son bajas y, por lo tanto, indican que algunos ligandos desconocidos podrían unirse a BLT2 con alta afinidad. En 2009, se descubrió que 12-HHT se unía al receptor BLT2 con una afinidad ~10 veces mayor que LTB 4 ; 12-HHT no se unió al receptor BLT1. [17] Por lo tanto, el receptor BLT1 exhibe una especificidad exquisita, uniéndose al ácido 5( S ),12( R )-dihidroxi-6 Z ,8 E ,10 E ,14 Z -eicosatetraenoico (es decir, LTB 4 ) pero no a los isómeros 12( S ) o 6 Z del LTB 4 , mientras que el receptor BLT2 exhibe un patrón de hallazgo promiscuo. [22] El receptor 2 del péptido formilo es un ejemplo relevante y bien estudiado de receptores promiscuos. Inicialmente se pensó que era un segundo receptor de baja afinidad para el factor quimiotáctico del tripéptido de neutrófilos, N -formil-met-leu-phe, pero estudios posteriores demostraron que era un receptor de alta afinidad para el metabolito del ácido araquidónico, lipoxina A 4 , pero también se unía y era activado por una amplia gama de péptidos, proteínas y otros agentes. [23] Es posible que BLT2 finalmente demuestre tener especificidad de unión para una gama igualmente amplia de agentes.
La producción de LTB 4 y la expresión de BLT1 por tejidos humanos se limitan en gran medida a células derivadas de la médula ósea, como los neutrófilos , los eosinófilos , los mastocitos y varios tipos de linfocitos [20] [22] y, en consecuencia, se consideran principalmente como contribuyentes a las muchas respuestas inflamatorias defensivas y patológicas humanas ( colitis ulcerosa , artritis , asma , etc.) que están mediadas por estos tipos de células. Los fármacos que inhiben la producción de LTB 4 o la unión a BLT1 están en uso o desarrollo para estas últimas enfermedades. [24] [25] [26] Por el contrario, la producción de 12-HHT y la expresión de los receptores BLT2 por los tejidos humanos es mucho más amplia y más robusta que la del eje receptor LTB 4 /BLT2. [27] [20] [22] Estudios recientes indican que las funciones del eje del receptor 12-HHT/BLT2 en la fisiología y patología humana pueden ser muy diferentes de las del eje LTB 4 /BLT1.
La 12-HHT estimula las respuestas quimiotácticas en los mastocitos de la médula ósea de ratón, que expresan naturalmente los receptores BLT2, así como en las células de ovario de hámster chino diseñadas para expresar estos receptores mediante transfección. [17] Estos hallazgos sugieren que la vía del receptor 12-HHT/BLT2 puede respaldar las acciones proinflamatorias (es decir, quimiotácticas) de la vía LTB 4 /BLT1.
Por otra parte, la línea celular de piel humana inmortalizada HaCaT expresa receptores BLT2 y responde a la radiación ultravioleta B (UVB) generando especies reactivas de oxígeno tóxicas que a su vez provocan la muerte de las células HaCaT activando vías apoptóticas en una reacción dependiente del receptor BLT2. El tratamiento tópico de la piel de ratón con un antagonista del receptor BLT2, LY255283, protege contra la apoptosis inducida por la radiación UVB y los ratones transgénicos que sobreexpresaban BLT2 exhibieron una apoptosis cutánea significativamente más extensa en respuesta a la irradiación UVB. [28] Además, 12-HHT inhibe a las células HaCaT de sintetizar interleucina-6 (IL-6), una citocina proinflamatoria asociada con la inflamación cutánea, en respuesta a la radiación UVB. [29] Estos resultados sugieren que el eje 12-HHT/BLT2 puede actuar para suprimir la inflamación promoviendo la muerte ordenada de las células dañadas y bloqueando la producción de IL-6. La oposición entre las acciones proinflamatorias LTB 4 /BLT1 y antiinflamatorias de los ejes 12-HHT/BLT2 ocurre en otro contexto. En un modelo de ratones con enfermedad alérgica de las vías respiratorias inducida por ovoalbúmina, 12-HHT y sus metabolitos acompañantes de la ciclooxigenasa, prostaglandina E 2 y prostaglandina D 2 , pero no otros 12 metabolitos de lipoxigenasa o cicloxigenasa, mostraron un aumento estadísticamente significativo en los niveles de líquido de lavado broncoalveolar después de la provocación con ovoalbúmina intratraqueal; después de esta provocación, solo 12-HHT, entre los ligandos activadores del receptor BLT2 monitoreados (LTB 4 , el estereoisómero 12( S ) de 12-HETE y 15( S )-HETE) alcanzó niveles capaces de activar los receptores BLT2. Además, los ratones knock out de BLT2 exhibieron una respuesta mucho mejorada a la provocación con ovoalbúmina. Finalmente, la expresión del receptor BLT2 se redujo significativamente en las células T CD4+ reguladoras de alergia de pacientes con asma en comparación con sujetos de control sanos. [30] A diferencia de LTB 4 y su receptor BLT1, que están implicados en contribuir a la enfermedad de las vías respiratorias basada en alérgenos en ratones y humanos, [31] 12-HHT y su receptor BLT2 parecen suprimir esta enfermedad en ratones y pueden hacerlo en humanos. [30] [32] Mientras que más estudios para investigar el papel del eje 12-HHT/BLT2 en enfermedades inflamatorias y alérgicas humanas, los estudios actuales indican que 12-HHT, actuando a través de BLT2, puede servir para promover o limitar, inflamatorias y promover respuestas alérgicas.
El tratamiento con dosis altas de aspirina (que inhibe las ciclooxigenasas-1 y -2 para bloquear su producción de 12-HHT), la inactivación de la tromboxano sintasa y la inactivación del receptor BLT2, pero no la inactivación del receptor TXA 2 , perjudican la reepitelización basada en queratinocitos y, por lo tanto, el cierre de heridas inducidas experimentalmente en ratones. Un agonista sintético del receptor BLT2 acelera el cierre de heridas no solo en este modelo de ratón sino también en el modelo de ratón db/db de obesidad, diabetes y dislipidemia debido a la deficiencia del receptor de leptina . 12-HHT acumulado en las heridas del modelo de ratón anterior. Estudios complementarios que utilizaron un ensayo de prueba de rascado in vitro indicaron que 12-HHT estimuló la migración de queratinocitos humanos y de ratón mediante un mecanismo dependiente del receptor BLT2 que involucraba la producción del factor de necrosis tumoral α y metaloproteinasas . [33] Estos resultados indican que el eje del receptor 12-HHT/BLT2 es un contribuyente crítico a la cicatrización de heridas en ratones y posiblemente en humanos. El eje opera reclutando el movimiento de los queratinocitos para cerrar la herida. Este mecanismo puede ser la base de la supresión de la cicatrización de heridas que acompaña la ingesta de dosis altas de aspirina y, según estudios en ratones, otros agentes antiinflamatorios no esteroideos (AINE) en humanos. [34] [22] Los agonistas sintéticos de BLT2 pueden ser útiles para acelerar la cicatrización de heridas ulcerativas crónicas, particularmente en pacientes con, por ejemplo, diabetes, que tienen una cicatrización de heridas deteriorada. [33] [35] [22]
Numerosos estudios han asociado el BLT2 y, directamente o por suposición, el 12-HHT con la supervivencia, el crecimiento y/o la propagación de varios cánceres humanos. El BLT2, también llamado receptor de leucotrieno B 4 2 , está estrechamente asociado con el 12-HHT en la estimulación de la metástasis (comportamiento maligno de las células tumorales) en los siguientes cánceres: