La 5-hidroxieicosanoide deshidrogenasa ( 5-HEDH ) o, más formalmente, la deshidrogenasa dependiente de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP + ), es una enzima que metaboliza entre dos metabolitos eicosanoides de la araquidonato 5-lipoxigenasa (5-LOX): ácido 5-hidroxieicosatetraenoico (5-( S )-HETE) y su análogo 5- ceto, el ácido 5-oxo-eicosatetraenoico (5-oxo-ETE). También actúa en la dirección inversa, metabolizando el 5-oxo-ETE a 5( S )-HETE. Dado que el 5-oxo-ETE es 30 a 100 veces más potente que el 5( S )-HETE en la estimulación de varios tipos de células, se considera que el 5-HEDH es un regulador y promotor de la influencia que el 5-LOX y sus metabolitos tienen sobre la función celular. Aunque el 5-HEDH se ha evaluado en una amplia gama de células intactas y en preparaciones de microsomas crudos , aún no se ha evaluado su estructura o genes, y la mayoría de los estudios sobre él se han limitado a tejidos humanos.
La especificidad del sustrato de 5-HEDH se ha evaluado en una variedad de células intactas y en preparaciones de microsomas crudos aislados de monocitos de sangre humana cultivados diferenciados en macrófagos . Estos estudios indican que la enzima oxida de manera eficiente los ácidos grasos insaturados de cadena larga que poseen un residuo hidroxi en el carbono 5 y un doble enlace trans en el carbono 6 a sus productos 5-oxo correspondientes. Por lo tanto, es más eficiente en la metabolización de 5( S )-HETE a 5-oxo-ETE y, con una eficiencia algo menor, en la metabolización de otros ácidos grasos insaturados 5( S )-hidroxi-6-trans como el ácido 5( S )-hidroxi-eicosapentaenoico, el ácido 5( S ) -hidroxi - eicosatrienoico , el ácido 5( S )-hidroxi-eicosadeinoico, el ácido 5( S )-hidroxi-eicosamonoenoico, el ácido 5( S ) -hidroxi-octadecadienoico, el ácido 5( S ),15( S )-dihidroxieicosatetraenoico y el isómero 6-trans del leucotrieno B4 (que es un ácido 5( S ),12( S )-dihidroxieicosatetraeónico) a sus análogos oxo correspondientes. La 5-HEDH tiene relativamente poca capacidad para oxidar el ácido 5( S )-hidroxi-tetradecadienoico, el estereoisómero R de 5( S )-HETE (5( R )-HETE), o una mezcla racémica de 8-HETE, y no oxida 12( S )-HETE, 15( S )-HETE, leucotrieno B4, una mezcla de racematos de 9-HETE, una mezcla de racematos de 11-HETE, o un ácido graso dienoico de 12 carbonos 5( S )-hidroxi-6-trans. [1] [2] [3] Por lo tanto, la 5-HEDH es una hidroxi deshidrogenasa que actúa de manera estereoespecífica para oxidar residuos de 5( S )-hidroxi en ácidos grasos intermedios insaturados 6-trans pero no de cadena corta.
La 5-HEDH es una enzima oxidorreductasa de la NADPH deshidrogenasa . Transfiere un catión hidrógeno (o hidrón ) H + desde los residuos 5( S )-hidroxi (es decir, 5( S )-OH) de sus dianas de ácidos grasos a nicotinamida adenina dinucleótido fosfato + (NADP + ) para formar homólogos 5-oxo (es decir, 5-O=) de sus dianas más NADP + reducido , es decir, NADPH. La reacción (donde R indica un ácido graso de cadena larga [14 o más carbonos]) es:
La reacción parece seguir un mecanismo de ping-pong . Es completamente reversible, convirtiendo fácilmente los objetivos 5-oxo en sus correspondientes contrapartes 5( S )-hidroxi. La dirección de esta reacción depende del nivel de NADP + en relación con el de NADPH: a) las células que tienen altas proporciones de NADP + /NADPH convierten los ácidos grasos 5-hidroxi que producen o que se les presentan en ácidos grasos 5( S ); b) las células que tienen bajas proporciones de NADP + /NADPH convierten poco o nada de los ácidos grasos 5-hidroxi que producen o que se les presentan en ácidos grasos 5-oxo y reducen rápidamente los ácidos grasos 5-oxo que se les presentan en los correspondientes ácidos grasos 5( S )-hidroxi. [4] [5]
El precursor metabólico inmediato del 5( S )-HETE, el ácido 5( S )-hidroperoxi-6 S ,8 Z ,11 Z ,14 Z -eicosatetraenoico 5( S )-HpETE, se puede convertir en 5-oxo-ETE en una reacción de deshidratación no enzimática o en reacciones químicas de peroxidación lipídica . [6] No se ha determinado la ocurrencia fisiológica y la relevancia de estas vías de reacción.
Dado que la 5-HEDH no se ha definido bioquímicamente ni genéticamente, los estudios sobre su distribución se han limitado a examinar la capacidad de las células o los microsomas celulares para producir 5-oxo-ETE a partir de 5( S )-HETE. Una amplia variedad de tipos de células poseen esta actividad, incluidos los neutrófilos sanguíneos , los monocitos , los eosinófilos , los linfocitos B y las plaquetas ; las células epiteliales de las vías respiratorias , las células del músculo liso de las vías respiratorias, las células endoteliales vasculares y los monocitos diferenciados in vitro en células dendríticas ; y las líneas de células cancerosas derivadas de muchas de estas células o de células de cáncer de próstata, mama y colon. [7] [8]
Las células suelen mantener proporciones bajas de NADP + /NADPH reduciendo rápidamente el NADP + a NADPH mediante la glutatión reductasa en una reacción cíclica de reposición de NADPH. Estas células reducen rápidamente el 5-oxo-ETE ambiental a 5( S )-HETE. Sin embargo, las células que sufren estrés oxidativo generan excesos de especies reactivas de oxígeno tóxicas, como el peróxido de hidrógeno ( H
2Oh
2). Las células utilizan glutatión peroxidasa para desintoxicar este H
2Oh
2convirtiéndolo en H
2O en una reacción que consume glutatión al convertirlo en disulfuro de glutatión ; las células luego metabolizan el disulfuro de glutatión nuevamente a glutatión en una reacción dependiente de la glutatión reductasa que convierte NADPH en NADP + . Si bien las células que sufren estrés oxidativo pueden reponer NADPH al reducir NADP + a través de la vía de las pentosas fosfato , a menudo desarrollan proporciones NADP + /NADPH muy altas y, por lo tanto, convierten preferentemente 5-( S )-HETE en 5-oxo-ETE. [9] Las células que funcionan como fagocitos tienen una segunda vía que aumenta drásticamente las proporciones NADP + /NADPH. Los neutrófilos y macrófagos, por ejemplo, después de fagocitar bacterias o de otra manera fuertemente estimulados para activar su explosión respiratoria, generan especies reactivas de oxígeno que incluyen H
2Oh
2activando el NADPH. Estos últimos tipos de células tienen niveles particularmente altos de 5-HEDH y, por lo tanto, son productores particularmente importantes de 5-oxo-ETE cuando se los estimula de esta manera. [10] [11] La muerte de neutrófilos y células tumorales también promueve fuertemente la oxidación de 5-HETE a 5-oxo-ETE, probablemente como resultado del estrés oxidativo asociado. [12]
El 5-HEDH funciona como un oxidante altamente específico de 5( S )-HETE a 5-oxo-ETE ; aún no se ha atribuido importancia funcional a su capacidad para oxidar de manera similar otros ácidos grasos 5( S )-hidroxilo. El 5-oxo-ETE estimula una amplia gama de actividades biológicas de manera mucho más potente y poderosa que el 5( S )-HETE. Por ejemplo, es 30 a 100 veces más potente para estimular las células que promueven la inflamación y las reacciones alérgicas, como los neutrófilos, monocitos, macrófagos, eosinófilos y basófilos, y es más potente que el 5-HETE para estimular el crecimiento de varios tipos de células cancerosas. Además, el 5-oxo-ETE parece estar involucrado en varias reacciones animales y humanas: inyectado en la piel de conejos, causa un edema severo con un infiltrado de células inflamatorias que se asemeja a una lesión similar a la urticaria ; [13] está presente en el líquido de lavado broncoalveolar de gatos sometidos a asma inducido experimentalmente; [14] estimula la acumulación local de eosinófilos, neutrófilos y monocitos cuando se inyecta en la piel de humanos; [15] y se ha extraído de escamas de pacientes psoriásicos. [16] La mayoría, si no todas, estas afecciones alérgicas e inflamatorias, así como las lesiones cancerosas de rápido crecimiento, están asociadas con el estrés oxidativo. [17] Por lo tanto, los estudios sugieren que 5-HEDH contribuye al desarrollo y progresión de estas reacciones y enfermedades al ser responsable de generar 5-oxo-ETE. [18] [19] También es posible que las células involucradas en estos estados patológicos favorezcan la acción inversa de 5-HEDH, la conversión de 5-oxo-ETE a 5( S )-HETE, como consecuencia de las reducciones en el estrés oxidativo y, por lo tanto, las proporciones NADP + /NADPH; Estas células podrían entonces "desintoxicar" el 5-oxo-ETE y contribuir a resolver los estados patológicos.
Una 15-hidroxiicosatetraenoato deshidrogenasa metaboliza el ácido 15-hidroxiicosatetraenoico (es decir, ácido 15( S )-hidroxi-5Z,8Z,11Z,13E-eicosatetraenoico o 15-HETE) a su análogo 15-ceto, 15-oxo-ETE, utilizando NAD + y NADH en lugar de NADP + y NADPH como sus cofactores. El 15-oxo-ETE parece tener un espectro de actividades algo diferente al de su precursor, el 15-HETE (véase Ácido 15-hidroxiicosatetraenoico § 15-Oxo-ETE ). Otras oxorreductasas eicosanoides que utilizan NAD + y NADH como cofactores incluyen: la 12-hidroxiicosatetraenoato deshidrogenasa, que metaboliza el ácido 12-hidroxieicosatetraenoico (12-HETE) y el LTB4 a sus análogos 12-oxo correspondientes, y la 11-hidroxi- TXB2 deshidrogenasa, que metaboliza TXB2 a su análogo 11-oxo; [20] y la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa (NAD+), que metaboliza (5 Z ,13 E )-(15 S )-11 alfa ,15-dihidroxi-9-oxoprost-13-enoato a su análogo 15-oxo. Otras oxirreductasas eicosanoides que utilizan NADP + y NADPH como cofactores incluyen la LTB4 12-hidroxi deshidrogenasa que metaboliza LTB4 a su análogo 12-oxo, [21] y la 15-hidroxiprostaglandina-D deshidrogenasa (NADP+) , la 15-hidroxiprostaglandina-I deshidrogenasa (NADP+) y la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa (NADP+) que metabolizan PGD2 , PGI2 y (13E ) -(15S ) -11 alfa ,15-dihidroxi-9-oxoprost-13-enoato, respectivamente, a sus análogos 15-oxo correspondientes.
