El ácido 12-hidroxiheptadecatrienoico (también denominado ácido 12-HHT , 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. , ácido araquidónico . Fue descubierto y definido estructuralmente en 1973 por P. Wlodawer, Bengt I. Samuelsson y M. Hamberg, como un producto del metabolismo del ácido araquidónico elaborado por microsomas (es decir, retículo endoplasmático ) aislados de glándulas vesiculares seminales de ovejas y por plaquetas humanas intactas . [1] [2] El 12-HHT se denomina de manera menos ambigua ácido 12-( S )-hidroxi-5 Z ,8 E ,10 E- heptadecatrienoico para indicar la estereoisomería S de su residuo 12- hidroxilo y el Z , E y E isomería cis-trans de sus tres dobles enlaces. Durante muchos años se pensó que el metabolito era simplemente un subproducto biológicamente inactivo de la síntesis de prostaglandinas . Sin embargo, estudios más recientes le han asignado una actividad potencialmente importante.
La ciclooxigenasa-1 y la ciclooxigenasa-2 metabolizan el ácido araquidónico al intermedio 15-hidroperoxi, prostaglandina (PG) de 20 carbonos, PGG2 , y luego al intermedio 15-hidroxi, 20 carbonos, prostaglandina H2 (PGH2). La tromboxano sintasa metaboliza aún más la PGH2 al producto de 20 carbonos, tromboxano A2 , el producto de 17 carbonos, 12-HHT y el producto de 3 carbonos, malonildialdehído . Las plaquetas expresan las enzimas ciclooxigenasa y tromboxano sintasa, produciendo PGG2, PGH2 y TXA2 en respuesta a agentes agregadores 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 que se contraen. [3] Estos efectos se combinan para desencadenar la coagulación de la sangre y limitar la pérdida de sangre. El 12-HHT es un producto particularmente abundante de estas respuestas procoagulantes y representa aproximadamente un tercio de la cantidad total de metabolitos del ácido araquidónico formados por plaquetas humanas estimuladas fisiológicamente . [4] Su abundante producción durante la coagulación sanguínea, la presencia de ciclooxigenasas y, en menor medida, tromboxano sintasa en una amplia gama de tipos de células y tejidos, y su producción por otras vías implican que el 12-HHT tiene una o más bioactividades importantes relevantes para coagulación y, quizás, otras respuestas.
Varias enzimas del citocromo P450 (p. ej. , CYP1A1 , CYP1A2 , CYP1B1 , CYP2E1 , CYP2S1 y CYP3A4 ) metabolizan PGG2 y PGH2 a 12-HHT y MDA. [5] [6] [7] Si bien los últimos estudios se realizaron utilizando enzimas citocromo recombinantes o subfracciones de células alteradas, el monocito humano , una forma de leucocito circulante en sangre, aumenta su expresión de CYP2S1 cuando se ve obligado a diferenciarse en un macrófago. fenotipo por interferón gamma o lipopolisacárido (es decir, endotoxina ); Asociado con estos cambios, los macrófagos diferenciados metabolizaron el ácido araquidónico a 12-HHT mediante 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.
PGH2, particularmente en presencia de hierro ferroso (FeII), hierro férrico (FeIII) o hemina , se reorganiza de forma no enzimática en una mezcla de 12-HHT y el isómero 8-cis de 12-HHT, es decir, 12-( S )-. Ácido 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 cicloxigenasa activa y/o tromboxano sintasa. [10]
El 12-HHT es metabolizado aún más por la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa (NAD+) en una amplia variedad de células humanas y de otros vertebrados hasta su derivado 12-oxo (también denominado 12-ceto), 12-oxo-5 Z ,8 E ,10 E. -ácido heptadecatrienoico (12-oxo-HHT o 12-ceto-HHT). [11] [12] [13] [14] El tejido de riñón de cerdo también convirtió 12-HHT en ácido 12-ceto-5 Z ,8 E -heptadecadienoico (ácido 12-oxo-5 Z ,8 E -heptadecadienoico) y 12- ácido hidroxiheptadecadienoico. [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, 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 aórtica fetal bovina y de la vena umbilical humana para metabolizar el ácido araquidónico a prostaciclina I2 (PGI2), un poderoso inhibidor de la activación plaquetaria y estimulador de la vasodilatación ( ver Prostaciclina sintasa ); Sin embargo, no alteró el metabolismo del ácido araquidónico en las plaquetas humanas. [4] Poco después, se informó que el 12-HHT inhibía el efecto bloqueador de la quimiotaxis de un factor derivado de monocitos humanos en los mocitos humanos [16] mientras que se informó que el metabolito inmediato del 12-HHT, el 12-oxo-HT, estimulaba La quimiotasis de los neutrófilos humanos . [11] y para inhibir las respuestas de agregación plaquetaria a diversos agentes estimulando las plaquetas para elevar sus niveles de monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), 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, se consideró que el 12-HHT estaba inactivo o sin actividad biológica significativa. [17] [9] No obstante, este trabajo inicial sugirió que la 12-HHT puede contribuir a las respuestas inflamatorias basadas en monocitos y neutrófilos y la 12-oxo-HT puede servir como contrapeso a las respuestas de agregación plaquetaria provocadas o promovidas por TXA2. . En relación con esta última actividad, un estudio posterior demostró que este efecto inhibidor se debía a la capacidad del 12-oxo-HT de actuar como antagonista parcial del receptor de tromboxano : bloquea la unión del TXA2 a su receptor y, por tanto, las respuestas de las plaquetas y posiblemente otros tejidos a TXA2, así como agentes que dependen de la estimulación de la producción de TXA2 para su actividad. [18] Por lo tanto, la 12-HHT se forma simultáneamente con la producción de PGI2 y, al estimularla, inhibe las respuestas de activación plaquetaria mediadas por TXA2, mientras que la 12-oxo-HT bloquea la unión del receptor TXA2 para reducir no solo la trombosis y la coagulación sanguínea inducidas por TXA2, sino también posiblemente el vasoespasmo. y otras acciones de TXA2. Desde este punto de vista, la tromboxano sintasa conduce a la producción de un metabolito del ácido araquidónico ampliamente activo, TXA2, más otros dos metabolitos del ácido araquidónico, 12-HHT y 12-oxo-HT, que sirven indirectamente para estimular la producción de PGI2 o directamente como antagonista del receptor. para moderar la acción de TXA2, respectivamente. Esta estrategia puede ser esencial para limitar las actividades trombóticas y vasoespásticas nocivas del TXA2.
El leucotrieno B4 (es decir, LTB4) es un metabolito del ácido araquidónico producido por la vía de la enzima 5-lipoxigenasa . Activa las células tanto a través de su alta afinidad ( constante de disociación [Kd] de 0,5-1,5 nM) del receptor 1 de leucotrienos B4 (receptor BLT1) como de su receptor BLT2 de baja afinidad (Kd=23 nM); ambos receptores son receptores acoplados a proteína G que, cuando se unen a un ligando, activan las células liberando la subunidad alfa Gq y la subunidad alfa Gi sensible a la toxina pertussis de las proteínas G heterotriméricas . [19] [20] El receptor BLT1 tiene un alto grado de especificidad de unión a ligando: entre una serie de metabolitos eicosanoides hidroxilados del ácido araquidónico, se une solo a LTB4, 20-hidroxi-LTB4 y 12-epi-LTB4; entre esta misma serie, el receptor BLT2 tiene mucha menos especificidad ya que se une no solo a LTB4, 20-hidroxi-LTB4 y 12-epi-LTB4 sino también a 12( R )-HETE y 12( S )-HETE (es decir, los dos estereoisómeros del ácido 12-hidroxiicosatetraenoico ) 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 LTB4, 12( S )-HETE, 12( S )-HpETE, 12( R )-HETE, 15( S )-HETE y 20-hidroxi-LTB4 son ~100, 10, 10, 3, 3 y 1, respectivamente. Todas estas afinidades de unión se consideran bajas y, por lo tanto, indican que algunos ligandos desconocidos podrían unirse a BLT2 con alta afinidad. En 2009, se descubrió que el 12-HHT se une al receptor BLT2 con una afinidad ~10 veces mayor que el LTB4; El 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, LTB4) pero no al 12( S ) de LTB4. o isómeros 6 Z, mientras que el receptor BLT2 muestra un patrón de búsqueda 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 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, la lipoxina A4. , pero también se unió y fue activado por una amplia gama de péptidos, proteínas y otros agentes. [23] En última instancia, BLT2 puede demostrar que tiene especificidad de unión para una gama igualmente amplia de agentes.
La producción de LTB4 y la expresión de BLT1 por los tejidos humanos se limitan en gran medida a las células derivadas de la médula ósea, como los neutrófilos , los eosinófilos , los mastocitos y varios tipos de linfocitos [20] [22] y, en consecuencia, se considera que contribuyen principalmente a la Muchas respuestas inflamatorias humanas defensivas y patológicas ( colitis ulcerosa , artritis , asma , etc.) están mediadas por estos tipos de células. Se están utilizando o desarrollando fármacos que inhiben la producción de LTB4 o su unión a BLT1 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 robusta que la del eje del receptor LTB4/BLT2. [27] [20] [22] Estudios recientes indican que las funciones del eje del receptor 12-HHT/BLT2 en la fisiología y patología humanas pueden ser muy diferentes de las del eje LTB4/BLT1.
El 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 creadas 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 LTB4/BLT1.
Por otro lado, la línea celular inmortalizada de piel humana HaCaT expresa receptores BLT2 y responde a la radiación ultravioleta B (UVB) generando especies reactivas de oxígeno tóxicas que a su vez causan la muerte de las células HaCaT activando vías apoptóticas en una reacción dependiente del receptor BLT2. . El tratamiento tópico de la piel del ratón con un antagonista del receptor BLT2, LY255283, protege contra la apoptosis inducida por la radiación UVB y los ratones transgénicos que sobreexpresan BLT2 exhibieron una apoptosis cutánea significativamente más extensa en respuesta a la irradiación UVB. [28] Además, el 12-HHT inhibe que las células HaCaT sinteticen 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 LTB4/BLT1 y antiinflamatorias de los ejes 12-HHT/BLT2 ocurre en otro entorno. En un modelo de ratón de enfermedad alérgica de las vías respiratorias inducida por ovoalbúmina, el 12-HHT y sus metabolitos ciclooxigenasa acompañantes, prostaglandina E2 y prostaglandina D2 , 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 exposición intratraqueal a ovoalbúmina. ; Después de este desafío, solo el 12-HHT, entre los ligandos activadores del receptor BLT2 monitoreados (LTB4, el estereoisómero 12( S ) de 12-HETE y 15( S )-HETE) alcanzó niveles capaces de activar los receptores BLT2. Además, los ratones knockout para BLT2 mostraron una respuesta muy mejorada a la exposición a ovoalbúmina. Finalmente, la expresión del receptor BLT2 se redujo significativamente en las células T CD4+ reguladoras de alergias de pacientes con asma en comparación con sujetos de control sanos. [30] A diferencia de LTB4 y su receptor BLT1, que están implicados en la contribución a la enfermedad de las vías respiratorias basada en alérgenos en ratones y humanos, [31] el 12-HHT y su receptor BLT2 parecen suprimir esta enfermedad en ratones y pueden hacerlo en humanos. [30] [32] Si bien se realizan más estudios para investigar el papel del eje 12-HHT/BLT2 en las enfermedades inflamatorias y alérgicas humanas, los estudios actuales indican que el 12-HHT, actuando a través de BLT2, puede servir para promover o limitar las enfermedades inflamatorias y para promover respuestas alérgicas.
El tratamiento con dosis altas de aspirina (la aspirina, en estas dosis, inhibe las ciclooxigenasas-1 y -2 para bloquear su producción de 12-HHT), la desactivación de la tromboxano sintasa y la desactivación del receptor BLT2, pero no la desactivación del receptor TXA2, perjudican la reepitelización basada en queratinocitos y, por lo tanto, cierre de heridas inducidas experimentalmente en ratones, mientras que un agonista sintético del receptor BLT2 acelera el cierre de la herida 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 antiguo modelo de ratón. Estudios complementarios que utilizaron una prueba de raspado in vitro indicaron que el 12-HHT estimuló la migración de queratinocitos humanos y de ratón mediante un mecanismo dependiente del receptor BLT2 que implicaba la producción del factor de necrosis tumoral α y metaloproteinasas . [33] Estos resultados indican que el eje del receptor 12-HHT/BLT2 contribuye de manera crítica a la curación 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 a la ingesta de altas dosis de aspirina y, según estudios con ratones, de otros agentes antiinflamatorios no esteroides (AINE) en humanos. [34] [22] Los agonistas sintéticos de BLT2 pueden ser útiles para acelerar la curación de heridas ulcerosas crónicas, particularmente en pacientes, por ejemplo diabéticos, que tienen problemas de curación de heridas. [33] [35] [22]
Un gran número de estudios han asociado BLT2 y, directamente o por suposición, 12-HHT en la supervivencia, crecimiento y/o propagación de diversos cánceres humanos. BLT2, también llamado receptor 2 de leucotrienos B4 , está estrechamente asociado con 12-HHT en la estimulación de la metástasis (comportamiento maligno de las células tumorales) en los siguientes cánceres: