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Epóxido hidrolasa 2

La hidrolasa de epóxido soluble (sEH) es una enzima bifuncional que en los seres humanos está codificada por el gen EPHX2 . [5] [6] [7] La ​​sEH es un miembro de la familia de las hidrolasas de epóxido . Esta enzima, que se encuentra tanto en el citosol como en los peroxisomas , se une a epóxidos específicos y los convierte en los dioles correspondientes . Una región diferente de esta proteína también tiene actividad de fosfatasa de lípido-fosfato . Las mutaciones en el gen EPHX2 se han asociado con la hipercolesterolemia familiar . [5]

Distribución de tejidos

Aunque se expresa con mayor intensidad en el hígado, la sEH también se expresa en otros tejidos, incluidos el endotelio vascular , los leucocitos, los glóbulos rojos, las células musculares lisas, los adipocitos y el túbulo proximal del riñón . [6] En el cerebro humano, la enzima se distribuye ampliamente, principalmente en los cuerpos celulares neuronales, así como en los astrocitos y oligodendrocitos. [8]

Reacciones catalizadas

Reacciones catalizadas por la epóxido hidrolasa soluble

La forma de sEH en el ambiente intracelular es un homodímero con dos actividades distintas en dos dominios estructurales separados de cada monómero: la actividad de hidrolasa de epóxido C-terminal ( hidrolasa de epóxido soluble : EC 3.3.2.10) y la actividad de fosfatasa N-terminal ( fosfatasa de lípido-fosfato : EC 3.1.3.76). [6] sEH convierte epóxidos, o éteres cíclicos de tres miembros, en sus dioles correspondientes mediante la adición de una molécula de agua. [6] Los dioles resultantes son más solubles en agua que los epóxidos originales, y por lo tanto son excretados más fácilmente por el organismo. [6]

El C-term-EH cataliza la adición de agua a un epóxido para producir un diol vecinal (reacción 1). [6] El Nterm-phos hidroliza monoésteres de fosfato, como fosfatos lipídicos, para producir alcoholes y ácido fosfórico (reacción 2). [6] El C-term-EH hidroliza una clase importante de moléculas de señalización lipídica que incluye muchos ácidos epoxieicosatrienoicos (EET) que tienen propiedades vasoactivas, antiinflamatorias y analgésicas. [9]

La sEH también parece ser la hepoxilina hidrolasa, responsable de inactivar los metabolitos epoxialcohol del ácido araquidónico, hepoxilina A3 y hepoxiina B3. [10] [11]

Descubrimiento

La sEH se identificó por primera vez en la fracción citosólica del hígado de ratón a través de su actividad sobre sustratos que contienen epóxido, como la hormona juvenil y epóxidos lipídicos como el epoxiestearato. [12] Se demostró que la actividad de la EH soluble era distinta de la de la epóxido hidrolasa microsomal (mEH), descubierta previamente con una selectividad de sustrato y una localización celular diferentes a las de la mEH. Los estudios que utilizaron un epóxido lipídico como sustrato detectaron esta actividad en la fracción soluble de múltiples órganos, aunque en una cantidad menor que en el hígado y el riñón. [13] La actividad enzimática se detectó en conejos, ratones y ratas, y en humanos, y ahora se cree que es ubicua en los vertebrados. [14] La enzima propuesta se denominó primero epóxido hidrolasa citosólica; sin embargo, después de su descubrimiento dentro de los peroxisomas de algunos órganos, se le cambió el nombre a epóxido hidrolasa soluble o sEH. [14]

Función

La sEH tiene una selectividad de sustrato restringida y no se ha demostrado que hidrolice ningún xenobiótico tóxico o mutagénico . [6] Por el contrario, la sEH desempeña un papel importante en el metabolismo in vivo de epóxidos lipídicos endógenos, como los EET y el óxido de escualeno , un intermediario clave en la síntesis de colesterol. [6] Los EET son moléculas de señalización lipídica que funcionan de manera autocrina y paracrina . [15] Se producen cuando el ácido araquidónico es metabolizado por los citocromos p450 (CYP). [15] Estas enzimas epoxidan los dobles enlaces del ácido araquidónico para formar cuatro regioisómeros. [6] El ácido araquidónico también es el precursor de las prostaglandinas y los leucotrienos, que son producidos por ciclooxigenasas y lipoxigenasas, respectivamente. [9] Estos lípidos desempeñan un papel en el asma, el dolor y la inflamación y son el objetivo de varios productos farmacéuticos. [16] No se han identificado el receptor o los receptores de EET, pero se han desarrollado varias herramientas para el estudio de la biología de EET, que incluyen inhibidores de sEH de moléculas pequeñas, imitadores de EET y modelos genéticos de sEH. Mediante el uso de estas herramientas, así como de los propios EET, se ha descubierto que estos tienen propiedades antiinflamatorias y vasoactivas. [6] Se han utilizado varios modelos de enfermedad, incluida la hipertensión inducida por Ang-II y los modelos quirúrgicos de isquemia cerebral y cardíaca. También se han empleado modelos in vitro como anillos coronarios aislados y ensayos de agregación plaquetaria . [6]

El papel propuesto de sEH en la regulación de la hipertensión se puede utilizar como un modelo simple de la función de sEH en el riñón. [17] Aquí los EET son vasodilatadores y se puede pensar que equilibran otras señales vasoconstrictoras . sEH hidroliza los EET para formar los ácidos dihidroxieicosatrienoicos (DHET). [17] Estas moléculas son más solubles en agua y son metabolizadas más fácilmente por otras enzimas, por lo que la señal vasodilatadora se elimina del sitio de acción a través de la excreción, inclinando el equilibrio de las señales vasoconstrictoras y vasodilatadoras hacia la vasoconstricción. Este cambio en la señalización lipídica aumenta la resistencia vascular al flujo sanguíneo y la presión arterial. [6] Al reducir la actividad de la epóxido hidrolasa de sEH y, por lo tanto, cerrar la ruta principal del metabolismo de los EET, los niveles de estas moléculas se pueden estabilizar o aumentar, aumentando el flujo sanguíneo y reduciendo la hipertensión. [17] Esta reducción en la actividad de sEH se puede lograr en modelos genéticos en los que se ha eliminado sEH, o mediante el uso de inhibidores de sEH de moléculas pequeñas. [18]

Este modelo simplificado se complica por una serie de factores in vivo. Los EET muestran diferentes propiedades en diferentes lechos vasculares. [15] Los DHET se excretan más fácilmente, pero aún no se han caracterizado por completo y pueden poseer propiedades biológicas por sí mismos, lo que complica el equilibrio de señales descrito en el modelo simplificado. [6] Hay epóxidos de otros lípidos además del ácido araquidónico, como los epóxidos de ácido docosahexaenoico omega tres ( DHA ) y ácido eicosapentaenoico (EPA). [19] Se ha demostrado que estos epóxidos lipídicos tienen efectos biológicos in vitro en los que inhiben la agregación plaquetaria. [20] De hecho, en algunos ensayos son más potentes que los EET. [21] Otros lípidos epoxidados incluyen la leucotoxina de 18 carbonos y la isoleucotoxina. [22] El diepóxido de ácido linoleico puede formar dioles de tetrahidrofurano, [23]

La sEH metaboliza los metabolitos epoxialcohol biológicamente activos del ácido araquidónico, hepoxilina A3 (ácido 8-hidroxi-11 S ,12 S epoxi-(5 Z ,8 Z ,14 Z )-eicosatrienoico) a trioxilina A3 (ácido 8,11,12-trihidroxi-(5 Z ,9 E ,14 Z )-eicosatrienoico) y hepoxilina B3 (ácido 10-hidroxi-11 S ,12 S epoxi-(5 Z ,9 E ,14 Z )-eicosatrienoico) a trioxilina B3 (ácido 10,11,12-trihidroxi-(5 Z ,9 E ,14 Z )-eicosatrienoico). [24] Estos productos trihidroxi generalmente se consideran inactivos y se considera que la vía sEH generalmente limita las acciones de las hepoxilinas. [11] [24]

Se ha demostrado que la actividad fosfatasa de sEH hidroliza in vitro fosfatos lipídicos como pirofosfatos de terpeno o ácidos lisofosfatídicos . [6] Los estudios sugieren un papel potencial de sEH en la regulación de la biosíntesis y el metabolismo del colesterol en el cerebro. Si el dominio N-terminal de sEH regula el metabolismo del colesterol, implica que niveles más altos de su actividad fosfatasa podrían aumentar potencialmente las concentraciones de colesterol en el cerebro. [25] Sin embargo, su papel biológico aún se desconoce.

Importancia clínica

A través del metabolismo de los EET y otros mediadores lipídicos, la sEH desempeña un papel en varias enfermedades, entre ellas la hipertensión , la hipertrofia cardíaca , la arteriosclerosis , la lesión por isquemia / reperfusión cerebral y cardíaca , el cáncer y el dolor. [15] Debido a su posible papel en las enfermedades cardiovasculares y otras, la sEH se está estudiando como un objetivo farmacológico y hay disponibles potentes inhibidores de moléculas pequeñas. [18]

Debido a las implicaciones para la salud humana, la sEH se ha considerado como un objetivo farmacéutico y se han desarrollado varios inhibidores de la sEH en los sectores público y privado. [18] Uno de estos inhibidores, UC1153 (AR9281), fue llevado a un ensayo clínico de fase IIA para el tratamiento de la hipertensión por Arête Therapeutics. [26] Sin embargo, UC1153 fracasó en el ensayo clínico, en gran parte debido a sus malas propiedades farmacocinéticas. [18] Desde este ensayo, un inhibidor diferente de sEH, GSK2256294, desarrollado para la enfermedad pulmonar obstructiva crónica por GlaxoSmithKline ha entrado en la fase de pre-reclutamiento de un ensayo clínico de fase I para fumadores varones obesos. [27] EicOsis diseña y aplica inhibidores de sEH para tratar el dolor crónico en humanos, animales de compañía y caballos. Se ha demostrado que el inhibidor EC 1728 trata con éxito la laminitis equina y alivia el dolor inflamatorio en perros y gatos y actualmente se encuentra en ensayos clínicos en caballos. El inhibidor de sEH EC 5026 ha sido seleccionado como tratamiento terapéutico para la neuropatía diabética y recientemente ha entrado en ensayos clínicos de fase 1. [28] Por lo tanto, continúa el interés en sEH como objetivo terapéutico. Se ha descubierto que otro fármaco descrito como un trombolítico de molécula pequeña con múltiples mecanismos de acción, SMTP-7 , actúa como inhibidor de sEH, pero aún se encuentra en etapas experimentales tempranas. [29] [30]

Una indicación del posible valor terapéutico de la inhibición de sEH proviene de estudios que examinan polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) fisiológicamente relevantes de sEH en poblaciones humanas. [31] Los estudios Coronary Artery Risk Development in Young Adults (CARDIA) y Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) asociaron los SNP en la región codificante de sEH con la enfermedad cardíaca coronaria. [32] [33] En estos estudios, se identificaron dos SNP no sinónimos, R287Q y K55R. R287Q cambia la arginina en la posición 287 en el alelo más frecuente a glutamina , mientras que K55R cambia la lisina en la posición 55 a una arginina. R287Q se asoció con la calcificación de la arteria coronaria en la población afroamericana que participó en el estudio CARDIA. [32] [34] El alelo K55R está asociado con el riesgo de desarrollar enfermedad cardíaca coronaria en caucásicos que participaron en el estudio ARIC, donde también se asoció con un mayor riesgo de hipertensión y accidente cerebrovascular isquémico en homocigotos masculinos . [33]

Notas

Referencias

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Lectura adicional