La araquidonato 5-lipoxigenasa , también conocida como ALOX5 , 5-lipoxigenasa , 5-LOX o 5-LO , es una enzima que contiene hierro no hemo (EC 1.13.11.34) que en humanos está codificada por el gen ALOX5 . [1] La araquidonato 5-lipoxigenasa es un miembro de la familia de enzimas lipoxigenasa . Transforma los sustratos de ácidos grasos esenciales ( AGE ) en leucotrienos , así como en una amplia gama de otros productos biológicamente activos. ALOX5 es un objetivo actual para la intervención farmacéutica en varias enfermedades.
El gen ALOX5 , que ocupa 71,9 kilopares de bases (kb) en el cromosoma 10 (todas las demás lipoxigenasas humanas están agrupadas en el cromosoma 17), está compuesto por 14 exones divididos por 13 intrones que codifican la proteína ALOX5 madura de 78 kilodaltons (kDa) que consta de 673 aminoácidos. La región promotora del gen ALOX5 contiene 8 cajas GC pero carece de cajas TATA o CAT y, por lo tanto, se parece a los promotores genéticos de los genes constitutivos típicos . Cinco de las 8 cajas de GC están dispuestas en tándem y son reconocidas por los factores de transcripción Sp1 y Egr-1 . Un nuevo sitio de unión a Sp1 se produce cerca del sitio principal de inicio de la transcripción (posición - 65); una región central rica en GC que incluye los sitios Sp1/Egr-1 puede ser crítica para la actividad del promotor 5-LO basal. [2]
Las células implicadas principalmente en la regulación de la inflamación , la alergia y otras respuestas inmunitarias , por ejemplo, neutrófilos , eosinófilos , basófilos , monocitos , macrófagos , mastocitos , células dendríticas y linfocitos B , expresan ALOX5. Las plaquetas , las células T y los eritrocitos son ALOX5 negativos. En la piel, las células de Langerhans expresan fuertemente ALOX5. Los fibroblastos , las células del músculo liso y las células endoteliales expresan niveles bajos de ALOX5. [2] [3] La regulación positiva de ALOX5 puede ocurrir durante la maduración de los leucocitos y en los neutrófilos humanos tratados con factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos y luego estimulados con agentes fisiológicos.
La expresión aberrante de LOX5 se observa en varios tipos de tumores cancerosos humanos in vivo, así como en varios tipos de líneas celulares de cáncer humano in vitro; estos tumores y líneas celulares incluyen los del páncreas, la próstata y el colon. Los productos ALOX5, en particular el ácido 5-hidroxieicosatetraenoico y el ácido 5-oxo-eicosatetraenoico , promueven la proliferación de estas líneas celulares tumorales que expresan de manera aberrante ALOX5, lo que sugiere que ALOX5 actúa como un factor pro-malignidad para ellos y, por extensión, para sus tumores originales. [2]
Estudios con células humanas cultivadas han descubierto que existe una gran cantidad de variantes de empalme de ARNm de ALOX5 debido al empalme alternativo . Las consecuencias fisiológicas y/o patológicas de este corte aún no se han definido. Sin embargo, en un estudio, se demostró que los tumores cerebrales humanos expresaban tres variantes de empalme de ARNm (2,7, 3,1 y 6,4 kb) además de la especie completa de 8,6 lb; la abundancia de variantes se correlacionaba con la malignidad de estos tumores, lo que sugiere que pueden desempeñar un papel en el desarrollo de estos tumores. [2]
La ALOX5 humana es una proteína monomérica soluble que consta de 673 aminoácidos con un peso molecular de ~78 kDa . Estructuralmente, ALOX5 posee: [3] [4]
La enzima posee dos actividades catalíticas como lo ilustra su metabolismo del ácido araquidónico . La actividad dioxigenasa de ALOX5 agrega un residuo de hidroperoxilo (es decir, HO 2 ) al ácido araquidónico (es decir, ácido 5 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z -eicosatetraenoico) en el carbono 5 de su grupo dieno 1,4 (es decir, su grupo 5 Z ,8 Z) . dobles enlaces) para formar ácido 5( S )-hidroperoxi-6E , 8Z , 11Z , 14Z - eicosatetraenoico (es decir, 5S - HpETE). [5] El intermedio 5 S -HpETE puede luego ser liberado por la enzima y rápidamente reducido por las glutatión peroxidasas celulares a su alcohol correspondiente, ácido 5( S )-hidroxi-6 E ,8 Z ,11 Z ,14 Z -eicosatetraenoico ( es decir , 5-HETE ), o, alternativamente, metabolizado adicionalmente por la actividad epoxidasa de ALOX5 (también denominada LTA4 sintasa) que convierte 5 S -HpETE en su epóxido , 5 S ,6 S -hidroxi-6 E ,8 Z ,11 Z ,14 Ácido Z -eicosatetraenoico (es decir, LTA4 ). [6] Luego, una enzima soluble separada, leucotrieno-A4 hidrolasa , actúa sobre LTA4 para formar el producto dihidroxilo, leucotrieno B4 (LTB4, es decir, 5 S ,12 R -dihidroxi-5 S ,6 Z ,8 E ,10 E ,12R , 14Z - ácido eicosatetraenoico) o por la LTC4 sintasa o la glutatión S-transferasa 2 microsomal ( MGST2 ), que unen el azufre del residuo tio (es decir, SH) de la cisteína en el tripéptido glutamato - cisteína - glicina al carbono 6. de LTA4 formando así LTC4 (es decir, ácido 5 S -hidroxi,6 R -(S-glutationil)-7 E ,9 E ,11 Z ,14 Z -eicosatetraenoico). Los residuos Glu y Gly de LTC4 pueden eliminarse paso a paso mediante la gamma-glutamiltransferasa y una dipeptidasa para formar LTD4 y LTE4 secuencialmente.. [4] [7] En diversos grados, los otros sustratos de AGPI de ALOX5 siguen rutas metabólicas similares para formar productos análogos.
Las enzimas Alox5 de mamíferos subhumanos, como las de los roedores, parecen tener, al menos en general, estructuras, distribuciones, actividades y funciones similares a las de la ALOX5 humana. Por lo tanto, los estudios del modelo Alox5 en roedores parecen ser valiosos para definir la función de ALOX5 en humanos (ver Lipoxigenasa § Lipoxigenasas de ratón ).
ALOX5 existe principalmente en el citoplasma y el nucleoplasma de las células. Tras la estimulación celular, ALOX5: a) puede ser fosforilado en la serina 663, 523 y/o 271 mediante proteínas quinasas activadas por mitógenos , quinasa S6 , proteína quinasa A (PKA), proteína quinasa C , Cdc2 y/o Ca 2. + /proteína quinasa dependiente de calmodulina; b) se mueve para unirse con los fosfolípidos en la membrana nuclear y, probablemente, en la membrana del retículo endoplásmico ; c) es capaz de aceptar los ácidos grasos sustrato que le presenta la proteína activadora de la 5-lipoxigenasa (FLAP) que está incrustada en estas membranas; yd ) por lo tanto se vuelve adecuado para una alta actividad metabólica. Estos eventos, junto con los aumentos en los niveles de Ca 2+ citosólico , que promueven la translocación de ALOX5 desde el citoplasma y el nucleoplasma a las citadas membranas, son inducidos por estimulación celular como la causada por factores quimiotácticos en los leucocitos. Los aumentos de Ca 2+ citosólico , el movimiento de ALOX5 hacia las membranas y la interacción de ALOX5 con FLAP son fundamentales para la activación fisiológica de la enzima. [3] Las fosforilaciones de serina 271 y 663 no parecen alterar la actividad de ALOX5. La fosforilación de serina 523 (que se lleva a cabo por PKA) inactiva totalmente la enzima e impide su localización nuclear; Los estímulos que hacen que las células activen la PKA pueden bloquear la producción de metabolitos de ALOX5. [4] [8]
Además de su activación, ALOX5 debe acceder a sus sustratos de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), que comúnmente están unidos mediante un enlace éster a la posición sn 2 de los fosfolípidos de membrana , para formar productos biológicamente activos. Esto se logra mediante una gran familia de enzimas fosfolipasa A2 (PLA 2 ). El conjunto de PLA 2 citosólico (es decir, cPLA 2 s) de enzimas PLA 2 (ver Fosfolipasa A2 § Fosfolipasas citosólicas A2 (cPLA2) ) en particular media en muchos casos de liberación de PUFA inducida por estímulos en células inflamatorias. Por ejemplo, los factores quimiotácticos estimulan a los neutrófilos humanos para que aumenten el Ca 2+ citosólico, lo que desencadena que las cPLA 2 s, en particular la isoforma α (cPLA 2 α), se desplacen desde su residencia normal en el citosol a las membranas celulares. Esta estimulación del factor quimiotáctico provoca al mismo tiempo la activación de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK), que a su vez estimula la actividad de cPLA 2 α fosforilándola en ser-505 (otros tipos de células pueden activar esta u otras isoformas de cPLA 2 utilizando otras quinasas que fosforilarlos en diferentes residuos de serina). Estos dos eventos permiten que cPLA 2 libere PUFA esterificados en fosfolípidos de membrana a FLAP, que luego los presenta a ALOX5 para su metabolismo. [9] [10]
Se sabe que otros factores regulan la actividad de ALOX5 in vitro, pero no se han integrado completamente en su activación fisiológica durante la estimulación celular. ALOX5 se une a la proteína de unión a actina F , una proteína similar a la coactina. Según estudios in vitro, esta unión a proteínas sirve para estabilizar ALOX5 actuando como chaperona (proteína) o andamio, evitando así la inactivación de la enzima para promover su actividad metabólica; Dependiendo de circunstancias tales como la presencia de fosfolípidos y los niveles de Ca 2+ ambiental , esta unión también altera los niveles relativos de productos hidroperoxi versus epóxido (consulte la sección de ácido araquidónico a continuación) fabricados por ALOX5. [3] [4] La unión de ALOX5 a las membranas, así como su interacción con FLAP, también hacen que la enzima altere sus niveles relativos de producción de hidroperóxido versus epóxido, favoreciendo en estos casos la producción de productos epóxido. [4] La presencia de ciertos diacilgliceroles como 1-oleoil-2-acetil- sn -glicerol, 1-hexadecil-2-acetil- sn -glicerol y 1- O -hexadecil-2-acetil- sn -glicerol , y El 1,2-dioctanoil- sn -glicerol, pero no el 1-estearoil-2-araquidonil- sn -glicerol, aumentan la actividad catalítica de ALOX5 in vitro. [4]
ALOX5 metaboliza varios PUFA omega-3 y omega-6 en una amplia gama de productos con actividades biológicas variables y, a veces, opuestas. A continuación se incluye una lista de estos sustratos junto con sus principales metabolitos y actividades de metabolitos.
ALOX5 metaboliza el ácido graso omega-6 , el ácido araquidónico (AA, es decir, 5 Z , 8 Z , 11 Z , 14 Z -ácido eicosatetraenoico), en ácido 5-hidroperoxieicosatetraenoico ( 5-HpETE ), que luego se convierte rápidamente en ácido fisiológico y patológico. productos importantes. Las omnipresentes glutatión peroxidasas celulares (GPX) reducen el 5-HpETE a ácido 5-hidroxieicosatetraenoico ( 5-HETE ); El 5-HETE puede ser metabolizado aún más por la 5-hidroxieicosanoide deshidrogenasa (5-HEDH) al ácido 5-oxo-eicosatetraenoico (5-oxo-ETE). Alternativamente, la actividad intrínseca de ALOX5 puede convertir 5-HpETE en su 5,6 epóxido, leucotrieno A4 LTA4 , que luego se convierte rápidamente en leucotrieno B4 ( LTB4 ) por la leucotrieno-A4 hidrolasa (LTA4H) o en leucotrieno C4 ( LTC4 ). por LTC4 sintasa (LTC4S); LTC4 sale de sus células de origen a través del transportador MRP1 (ABCC1) y se convierte rápidamente en LTD4 y luego en LTE4 ) mediante las enzimas gamma-glutamiltransferasa y dipeptidasa peptidasa unidas a la superficie celular. En otra vía, ALOX5 puede actuar en serie con una segunda enzima lipoxigenasa, ALOX15 , para metabolizar AA en lipoxina A4 (LxA4) y LxB4 (consulte Mediadores proresolutivos especializados § Lipoxinas ). [3] [11] [12] [13] Las GPX, 5-HEDH, LTA4H, LTC4S, ABCC1 y las peptidasas de la superficie celular pueden actuar de manera similar sobre los metabolitos derivados de ALOX5 de otros AGPI.
LTB4 , 5-HETE y 5-oxo-ETE pueden contribuir a la respuesta inmune innata como factores quimiotácticos de leucocitos , es decir, reclutan y activan aún más neutrófilos y monocitos sanguíneos circulantes en sitios de invasión microbiana, lesión tisular y cuerpos extraños. Sin embargo, cuando se producen en exceso, pueden contribuir a una amplia gama de respuestas inflamatorias patológicas (5-HETE y LTB4). El 5-Oxo-ETE es un factor quimiotáctico particularmente potente y un activador de los eosinófilos y, por lo tanto, puede contribuir a reacciones y enfermedades alérgicas basadas en eosinófilos. [4] [14] Estos metabolitos también pueden contribuir a la progresión de ciertos cánceres como los de próstata, mama, pulmón, ovario y páncreas. ALOX5 puede estar sobreexpresado en algunos de estos cánceres; El 5-Oxo-ETE y, en menor medida, el 5-HETE estimulan la proliferación de líneas celulares humanas derivadas de estos cánceres; y la inhibición farmacológica de ALOX5 en estas líneas celulares humanas hace que mueran al entrar en apoptosis . [14] [15] [16] [17] [18] También se ha demostrado que ALOX5 y su metabolito LTB4, así como los receptores BLT1 y BLT2 de este metabolito , promueven el crecimiento de varios tipos de líneas celulares de cáncer humano en cultivo. [19] [20]
LTC4 , LTD4 y LTE4 contribuyen a reacciones alérgicas de las vías respiratorias como el asma , ciertas reacciones de hipersensibilidad no alérgica de las vías respiratorias y otras enfermedades pulmonares que implican broncoconstricción al contraer estas vías respiratorias y promover en ellas la inflamación, la permeabilidad microvascular y la secreción de moco; Asimismo, contribuyen a diversas reacciones alérgicas y no alérgicas que implican rinitis , conjuntivitis y urticaria . [3] Se ha demostrado que algunos de estos péptidos-leucotrienos promueven el crecimiento de líneas celulares cultivadas de cáncer de mama humano y leucemia linfocítica crónica , lo que sugiere que ALOX5 puede contribuir a la progresión de estas enfermedades. [19]
LxA4 y LxB4 son miembros de la clase especializada de mediadores pro-resolución de metabolitos de ácidos grasos poliinsaturados. Se forman más tarde que los factores quimiotácticos derivados de ALOX5 en la respuesta inflamatoria y se cree que limitan o resuelven estas respuestas, por ejemplo, inhibiendo la entrada de leucocitos circulantes en tejidos inflamados, inhibiendo la acción proinflamatoria de los leucocitos y promoviendo la formación de leucocitos. para salir de los sitios inflamatorios y estimular la apoptosis de los leucocitos (ver Mediadores pro-resolutivos especializados y Lipoxina ). [11]
El ácido hidromiel (es decir, ácido 5 Z , 8 Z , 11 Z -eicosatrienoico) es idéntico al AA excepto que tiene un enlace simple en lugar de doble entre sus carbonos 14 y 15. ALOX5 metaboliza el ácido hidromiel en análogos de la serie 3 (es decir, que contienen 3 dobles enlaces) de sus metabolitos AA de la serie 4, a saber, ácido 5 ( S ) -hidroxi-6 E , 8 Z , 11 Z -eicosatrienoico (5-HETrE), ácido 5-oxo-6,8,11-eicosatrienoico (5-oxo-ETrE), LTA3 y LTC3; Dado que LTA3 inhibe la LTA hidrolasa, las células que metabolizan el ácido hidromiel producen relativamente poca LTB3 y no pueden metabolizar el ácido araquidónico a LTB4. Por otro lado, el 5-oxo-ETrE es casi tan potente como el 5-oxo-ETE como factor quimiotáctico de eosinófilos y, por lo tanto, puede contribuir al desarrollo de respuestas alérgicas fisiológicas y patológicas. [12] Presumiblemente, las mismas vías metabólicas que siguen a ALOX5 en la metabolización del ácido araquidónico a los metabolitos de la serie 4 también actúan sobre el ácido hidromiel para formar estos productos.
ALOX5 metaboliza el ácido graso omega-3 , el ácido eicosapentaenoico (EPA, es decir, 4 Z , 8 Z , 11 Z , 14 Z , 17 Z -ácido eiosapentaenoico), en ácido 5-hidroperoxi-eicosapentaenoico que luego se convierte en productos de la serie 5. que son estructuralmente análogos a sus homólogos del ácido araquidónico, a saber, ácido 5-hidroxi-eicosapentaenoico (5-HEPE), ácido 5-oxo-eiocosapentaenoico (5-oxo-HEPE), LTB5, LTC5, LTD5 y LTE5. [4] [21] Presumiblemente, las mismas vías metabólicas que siguen a ALOX5 en la metabolización del ácido araquidónico a los metabolitos de la serie 4 también actúan sobre el EPA para formar estos productos de la serie 5. ALOX5 también coopera con otras enzimas lipoxigenasa, ciclooxigenasa o citocromo P450 en vías metabólicas en serie para metabolizar el EPA en resolvinas de la serie E (consulte Mediadores pro-resolutivos especializados § Resolvinas derivadas de EPA para obtener más detalles sobre este metabolismo), a saber, resolvina E1 (RvE1) y RvE2. [22] [23]
5-HEPE, 5-oxo-HEPE, LTB5, LTC5, LTD5 y LTE5 son generalmente menos potentes para estimular células y tejidos que sus homólogos derivados del ácido araquidónico; dado que su producción está asociada con una producción reducida de sus homólogos derivados del ácido araquidónico, pueden servir indirectamente para reducir las actividades proinflamatorias y proalérgicas de sus homólogos derivados del ácido araquidónico. [4] [21] RvE1 y ReV2 son mediadores pro-resolución especializados que contribuyen a la resolución de la inflamación y otras reacciones. [23]
ALOX5 actúa en serie con ALOX15 para metabolizar el ácido graso omega 3, el ácido docosahexaenoico (DHA, es decir, 4 Z , 7 Z , 10 Z , 13 Z , 16 Z , 19 Z -ácido docosahexaenoico), a resolvinas de la serie D (consulte Pro especializado -mediadores de resolución § resolvinas derivadas de DHA para más detalles sobre este metabolismo). [23] [24]
Las resolvinas de la serie D (es decir, RvD1, RvD2, RvD3, RvD4, RvD5, RvD6, AT-RVD1, AT-RVD2, AT-RVD3, AT-RVD4, AT-RVD5 y AT-RVD6) son mediadores pro- resolución especializados que contribuir a la resolución de la inflamación, promover la curación de los tejidos y reducir la percepción del dolor basado en la inflamación. [23] [24]
Los estudios en sistemas animales modelo que eliminan o sobreexpresan el gen Alox5 han dado resultados aparentemente paradójicos. En ratones, por ejemplo, la sobreexpresión de Alox5 puede disminuir el daño causado por algunos tipos pero aumentar el daño causado por otros tipos de patógenos invasivos . Esto puede ser un reflejo de la variedad de metabolitos producidos por la enzima Alox5, algunos de los cuales poseen actividades opuestas como los factores quimiotácticos proinflamatorios y los mediadores pro-resolución especializados antiinflamatorios. Las funciones de Alox5 y presumiblemente de ALOX5 humano pueden variar ampliamente dependiendo de los agentes que las estimulan y los tipos de metabolitos que forman; los tejidos específicos que responden a estos agentes; los momentos (por ejemplo, tempranos o retrasados) en que se realizan las observaciones; y, muy probablemente, varios otros factores.
Los ratones knockout para el gen Alox5 son más susceptibles al desarrollo y a las complicaciones patológicas de la infección experimental con Klebsiella pneumoniae , Borrelia burgdorferi y Paracoccidioides brasiliensis . [8] [25] En un modelo de sepsis inducida por perforación del ciego , los ratones con gen ALOX5 knockout exhibieron una disminución en la cantidad de neutrófilos y un aumento en la cantidad de bacterias que se acumularon en su peritoneo . [26] Por otro lado, los ratones con gen ALOX5 knockout demuestran una mayor resistencia y una menor patología a la infección por Brucella abortus [27] y, al menos en su fase aguda, a la infección por Trypanosoma cruzi . [28] Además, los ratones sin Alox5 exhiben un componente inflamatorio empeorado, incapacidad para resolver las respuestas relacionadas con la inflamación y una menor supervivencia en modelos experimentales de enfermedad por virus respiratorio sincitial , enfermedad de Lyme , enfermedad por Toxoplasma gondii y lesión corneal . Estos estudios indican que Alox5 puede cumplir una función protectora, presumiblemente generando metabolitos como factores quimiotácticos que movilizan el sistema de inmunidad innato . Sin embargo, la supresión de la inflamación también parece ser una función de Alox5, presumiblemente al contribuir a la producción de mediadores pro-resolución (SPM) especializados antiinflamatorios , al menos en ciertos sistemas modelo de roedores basados en la inflamación. Estos estudios genéticos permiten que ALOX5, junto con los factores quimiotácticos y los SPM a los que contribuyen, puedan desempeñar funciones proinflamatorias y antiinflamatorias opuestas similares en humanos. [22] [29]
Los ratones con desactivación del gen Alox5 exhiben un aumento en el volumen del tumor pulmonar y metástasis hepáticas de células de carcinoma de pulmón de Lewis que se implantaron directamente en sus pulmones; Este resultado difiere de muchos estudios in vitro que implicaron al ALOX5 humano junto con ciertos de sus metabolitos en la promoción del crecimiento de células cancerosas en que encuentra que el Alox5 de ratón y, quizás, algunos de sus metabolitos inhiben el crecimiento de las células cancerosas. Los estudios en este modelo sugieren que Alox5, actuando a través de uno o más de sus metabolitos, reduce el crecimiento y la progresión del carcinoma de Lewis al reclutar células T auxiliares CD4+ inhibidoras del cáncer y células T citotóxicas T CD8+ en los sitios de implantación. [30] Esta sorprendente diferencia entre los estudios in vitro en humanos y los estudios in vivo en ratones puede reflejar diferencias entre especies, diferencias in vitro versus in vivo, o diferencias en tipos de células cancerosas en la función de ALOX5/Alox5.
Los estudios implican que ALOX5 contribuye a la inmunidad innata al contribuir a las crecientes respuestas inflamatorias a una amplia gama de enfermedades:
sin embargo, ALOX5 también contribuye al desarrollo y progresión de respuestas inflamatorias excesivas y crónicas como:
(ver Inflamación § Trastornos ).
Estas funciones duales probablemente reflejan la capacidad de ALOX5 para formar: a) un potente factor quimiotáctico, LTB4, y posiblemente también un factor quimiotáctico más débil, 5 S -HETE, que sirven para atraer y activar células que inducen inflamación, como los leucocitos circulantes y los macrófagos tisulares, y células dendríticas y b) subfamilia de SPM de lipoxina y resolvina que tienden a inhibir estas células, así como las respuestas inflamatorias generales. [8] [31] [32]
ALOX5 contribuye al desarrollo y progresión de reacciones y enfermedades alérgicas e inflamatorias como:
Esta actividad refleja su formación de a) LTC4, LTD4 y LTE4 que promueven la permeabilidad vascular, contraen el músculo liso de las vías respiratorias y perturban de otro modo estos tejidos y b) LTB4 y posiblemente 5-oxo-ETE, que son factores quimiotácticos y activadores de, el tipo de célula que promueve tales reacciones, el eosinófilo . [8] [14] El 5-Oxo-ETE y, en menor medida, el 5 S -HETE, también actúan sinérgicamente con otro mediador proalérgico, el factor activador de plaquetas , para estimular y activar de otro modo los eosinófilos. [14] [33] [34] [35]
ALOX5 contribuye a reacciones de hipersensibilidad a los AINE no alérgicas del sistema respiratorio y de la piel, como:
También puede contribuir a respuestas de hipersensibilidad del sistema respiratorio al aire frío y posiblemente incluso a las bebidas alcohólicas. Es probable que estas respuestas patológicas involucren los mismos metabolitos formados por ALOX5 que los que promueven reacciones alérgicas. [13] [8] [36]
Los estudios de tejidos, modelos animales y genética animal y humana citados anteriormente implican a ALOX5 en una amplia gama de enfermedades:
(ver Inflamación § Trastornos )
Sin embargo, el uso clínico de fármacos que inhiben ALOX5 para tratar cualquiera de estas enfermedades ha tenido éxito únicamente con Zileuton junto con su preparación de liberación controlada, Zileuton CR.
Zileuton está aprobado en EE.UU. para la profilaxis y el tratamiento crónico del asma alérgica; También se utiliza para tratar reacciones crónicas no alérgicas, como las reacciones pulmonares, nasales y conjuntivales no alérgicas inducidas por AINE, así como el asma inducida por el ejercicio. Zileuton ha demostrado algunos efectos beneficiosos en ensayos clínicos para el tratamiento de la artritis reumatoide, la enfermedad inflamatoria intestinal y la psoriasis. [8] [37] Zileuton se encuentra actualmente en un estudio de fase II para el tratamiento del acné vulgar (acné facial inflamatorio de leve a moderado) y en un estudio de fase I (consulte Ensayo clínico § Fases ) que lo combina con imatinib para el tratamiento de mieloide crónico . leucemia . [38] [39] Zyleuton y zileuton CR causan elevaciones de las enzimas hepáticas en 2% de los pacientes; Por lo tanto, los dos fármacos están contraindicados en pacientes con enfermedad hepática activa o elevaciones persistentes de las enzimas hepáticas superiores a tres veces el límite superior normal. Se debe evaluar la función hepática antes de iniciar cualquiera de estos fármacos, mensualmente durante los primeros 3 meses, cada 2 a 3 meses durante el resto del primer año y periódicamente a partir de entonces; Zileuton también tiene un perfil farmacológico bastante desfavorable (ver Zileuton § Contraindicaciones y advertencias ). [38] Dadas estas deficiencias, se están estudiando otros medicamentos dirigidos a ALOX5.
Flavocoxid es una mezcla patentada de bioflavonoides purificados derivados de plantas que incluyen baicalina y catequinas . Inhibe la COX-1, COX-2 y ALOX5 in vitro y en modelos animales. Flavocoxid ha sido aprobado para su uso como alimento médico en los Estados Unidos desde 2004 y está disponible con receta médica para su uso en la osteoartritis crónica en tabletas de 500 mg con el nombre comercial Limbrel. Sin embargo, en los ensayos clínicos se produjeron elevaciones de las enzimas hepáticas séricas en hasta el 10% de los pacientes tratados con flavocoxid, aunque sólo se produjeron elevaciones por encima de 3 veces el límite superior normal en el 1-2% de los receptores. Sin embargo, desde su lanzamiento, ha habido varios informes de lesión hepática aguda clínicamente aparente atribuida al flavocóxido. [40]
Setileuton (MK-0633) ha completado un ensayo clínico de fase II para el tratamiento del asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y la aterosclerosis (NCT00404313, NCT00418613 y NCT00421278, respectivamente). [38] [41] PF-4191834 [42] ha completado estudios de fase II para el tratamiento del asma (NCT00723021). [38]
La hiperforina , un componente activo de la hierba de San Juan , es activa en concentraciones micromolares para inhibir ALOX5. [43] La indirubina-3'-monoxima, un derivado del alcaloide natural indirubina , también se describe como un inhibidor selectivo de ALOX5 eficaz en una variedad de sistemas modelo basados y libres de células. [44] Además, la curcumina , un componente de la cúrcuma , es un inhibidor de 5-LO según lo definido por estudios in vitro de la enzima. [45]
Se ha descubierto que el ácido acetil-ceto-beta-boswélico ( AKBA ) , uno de los ácidos boswélicos bioactivos que se encuentran en Boswellia serrata (incienso indio), inhibe la 5-lipoxigenasa. La boswellia reduce el edema cerebral en pacientes irradiados por un tumor cerebral y se cree que se debe a la inhibición de la 5-lipoxigenasa. [46] [47]
Si bien solo un fármaco inhibidor de ALOX5 ha demostrado ser útil para tratar enfermedades humanas, otros fármacos que actúan en sentido descendente en la vía iniciada por ALOX5 están en uso clínico. Montelukast , Zafirlukast y Pranlukast son antagonistas del receptor 1 de cisteinil leucotrienos que contribuye a mediar las acciones de LTC4, LTD4 y LTE4. Estos medicamentos son de uso común como profilaxis y tratamiento crónico del asma y rinitis alérgicas y no alérgicas [3] y también pueden ser útiles para tratar la apnea del sueño infantil adquirida debido a la hipertrofia adenoamigdalina (consulte Miopatía no inflamatoria adquirida § Dieta y traumatismos). Miopatía inducida ). [48]
Sin embargo, hasta la fecha ni los inhibidores de la síntesis de LTB4 (es decir, bloqueadores de ALOX5 o LTA4 hidrolasa) ni los inhibidores de los receptores LTB4 (BLT1 y BLT2) han resultado ser fármacos antiinflamatorios eficaces. Además, los bloqueadores de la síntesis de LTC4, LTD4 y LTE4 (es decir, inhibidores de ALOX5), así como de los antagonistas de los receptores LTC4 y LTD4, han demostrado ser inferiores a los corticosteroides como terapia con un solo fármaco para el asma persistente, particularmente en pacientes con obstrucción de las vías respiratorias. Como segundo fármaco añadido a los corticosteroides, los inhibidores de leucotrienos parecen inferiores a los fármacos agonistas adrenérgicos beta2 en el tratamiento del asma. [49]
ALOX5 contribuye a la formación de metabolitos de AGPI que pueden promover (p. ej., los leucotrienos, 5-oxo-ETE), pero también de metabolitos que inhiben (p. ej., lipoxinas, resolvinas) enfermedades. En consecuencia, una determinada anomalía en la expresión o actividad de ALOX5 debido a variaciones en su gen puede promover o suprimir la inflamación dependiendo de las funciones relativas que estos metabolitos opuestos tienen en la regulación del tipo particular de reacción examinada. Además, las reacciones tisulares relacionadas con ALOX5 estudiadas hasta la fecha están influenciadas por múltiples variables genéticas, ambientales y de desarrollo que pueden influir en las consecuencias de anomalías en la expresión o función de ALOX5. En consecuencia, las anomalías en el gen ALOX5 pueden variar según la población y los individuos estudiados.
El promotor aguas arriba en el gen ALOX5 humano comúnmente posee cinco repeticiones GGGCCGG que se unen al factor de transcripción Sp1 y, por lo tanto, aumentan la transcripción del gen ALOX5. Las variantes homocigotas para esta región promotora de cinco repeticiones en un estudio de 624 niños asmáticos en Ankara, Turquía, tenían muchas más probabilidades de tener asma grave . Estas variantes están asociadas con niveles reducidos de ALOX5, así como con una producción reducida de LTC4 en sus eosinófilos. [50] Estos datos sugieren que ALOX5 puede contribuir a disminuir la gravedad del asma, posiblemente mediante la metabolización de PUFA en mediadores especializados a favor de la resolución . [51] Diferencias de polimorfismo de un solo nucleótido en los genes que promueven la actividad de ALOX5 (es decir, la proteína activadora de la 5-lipoxigenasa ), metabolizan el producto inicial de ALOX5, 5 S -HpETE, a LTB4 (es decir , leucotrieno-A4 hidrolasa ), o son los genes celulares Los receptores responsables de mediar las respuestas celulares a los productos ALOX LTC4 y LTD4 (es decir, CYSLTR1 y CYSLTR2 ) se han asociado con la presencia de asma en estudios de población única. Estos estudios sugieren que las variantes genéticas pueden desempeñar un papel, aunque relativamente menor, en la susceptibilidad general al asma alérgica. [50]
La aspirina y otros medicamentos antiinflamatorios no esteroides (AINE) pueden causar enfermedades exacerbadas por los AINE (N-ERD). Estos se han clasificado recientemente en 5 grupos, 3 de los cuales no son causados por un mecanismo inmunológico clásico y son relevantes para la función de ALOX5: 1) Enfermedad respiratoria exacerbada por AINE (ERNE), es decir, síntomas de obstrucción de las vías respiratorias bronquiales, dificultad para respirar , y/o congestión nasal / rinorrea que se produce poco después de la ingestión de AINE en pacientes con antecedentes de asma y/o rinosinusitis ; 2) enfermedad cutánea exacerbada por AINE (ECN), es decir, respuestas de roncha y/o respuestas de angioedema que ocurren poco después de la ingestión de AINE en pacientes con antecedentes de urticaria crónica ; y 3) urticaria/angioedema inducido por AINE (NIUA) (es decir, ronchas y/o síntomas de angioedema que aparecen poco después de la ingestión de AINE en pacientes sin antecedentes de urticaria crónica ). [52] La variante genética del polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en el gen ALOX5 , ALOX5 -1708 G>A, se asocia con asma inducida por AINE en pacientes coreanos y tres variantes de SNP ALOX5, rs4948672, [53] rs1565096, [54] y rs7894352, [55] se asocian con reacciones cutáneas inducidas por AINE en pacientes españoles. [33]
Portadores de dos variaciones en el motivo de unión Sp1 predominante de cinco repeticiones en tándem (GGGCCGG) del promotor del gen ALOX5 en 470 sujetos (blancos no hispanos, 55,1 %; hispanos, 29,6 %; asiáticos o isleños del Pacífico, 7,7 y afroamericanos, 5,3 %, y otros, 2,3%) se asociaron positivamente con la gravedad de la aterosclerosis , a juzgar por las mediciones del espesor de la íntima-media carotídea. Los alelos variantes implicaron eliminaciones (una o dos) o adiciones (una, dos o tres) de motivos Sp1 al alelo de cinco motivos en tándem. [56]
Inhibidor de araquidonato 5-lipoxigenasa
