Una lipoxina ( LX o Lx ), acrónimo de producto de interacción lipoxigenasa , es un metabolito autacoide bioactivo del ácido araquidónico elaborado por varios tipos de células. Se clasifican como eicosanoides no clásicos y miembros de la familia especializada de mediadores pro-resolución (SPM) de metabolitos de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA). Al igual que otras SPM, las LX se forman durante las respuestas inflamatorias y luego actúan para resolverlas . Inicialmente se identificaron dos lipoxinas, la lipoxina A 4 (LXA 4 ) y LXB 4 , pero estudios más recientes han identificado epímeros de estas dos LX: las epilipoxinas , 15-epi-LXA 4 y 15-epi-LXB 4 respectivamente.
LXA 4 y LXB 4 fueron descritos por primera vez por Serhan, Hamberg y el premio Nobel Samuelsson en 1984. [1] Informaron que los neutrófilos de la sangre humana , cuando son estimulados, producen estas dos lipoxinas y que los neutrófilos, cuando son estimulados por cualquiera de los LX, respuestas de desgranulación y generación de anión superóxido montado (O 2 − ). Ambas respuestas se consideran proinflamatorias porque, si bien tienen como objetivo neutralizar los patógenos invasores y digerir material extraño, pueden contribuir a dañar los tejidos del huésped y, por lo tanto, prolongar y promover una mayor inflamación. Sin embargo, estudios posteriores encontraron que estas lipoxinas, así como sus epímeros, epi-LXA 4 y LXB 4 , actúan principalmente para amortiguar y resolver la inflamación, es decir, son agentes de señalización celular antiinflamatorios .
Las lipoxinas se derivan enzimáticamente del ácido araquidónico , un ácido graso ω-6 . Estructuralmente, se definen como metabolitos del ácido araquidónico que contienen tres residuos hidroxilo (también denominados residuos hidroxi) y cuatro dobles enlaces . Esta definición estructural los distingue de otros SPM como las resolvinas , neuroprotectinas y maresinas , que son metabolitos de los ácidos grasos omega 3 , el ácido eicosapentaenoico o el ácido docosahexaenoico , así como una variedad de metabolitos derivados de otros PUFA (consulte Pro- mediadores resolutivos ). Todos estos otros SPM tienen actividades y funciones similares, aunque no necesariamente idénticas, a las lipoxinas. [2] [3]
La formación de LX se conserva en una amplia gama de especies animales, desde peces hasta humanos. [4] La biosíntesis de los LX requiere dos ataques enzimáticos separados contra el ácido araquidónico (AA). Un ataque implica la unión de un residuo hidroperoxi (-O-OH) al carbono 15, la conversión de esta especie en un 14,15- epóxido y la resolución de este epóxido para formar 14,15-dihidroxi-eicosatetraenoato o 15-hidroxi. -productos de eicosatetraenoato. Este paso está catalizado por enzimas con actividad 15-lipoxigenasa que en humanos incluye ALOX15 , ALOX12 , ciclooxigenasa 2 tratada con aspirina y citocromo P450 de las subclases microsomales, mitocondriales o bacterianas. ALOX15B también puede conducir este metabolismo. El otro punto de ataque de la enzima forma un 5,6- epóxido que se resuelve en productos de 5,6-dihidroxi-eicosatetraenoato o de 5-hidroxieicosatetraenoato; este paso catalizado por la 5-lipoxigenasa (ALOX5). Por consiguiente, estas dobles oxigenaciones producen 5,6,15-trihidroxi- o 5,14,15-trihidroxi-eicosatetraenoatos. [5] [6] Las dobles oxigenaciones pueden realizarse dentro de un solo tipo de célula que posee ALOX5 y una enzima con actividad 15-lipoxigenasa o, alternativamente, por dos tipos de células diferentes, cada uno de los cuales posee una de estas actividades enzimáticas. En la última vía biosintética transcelular , un tipo de célula forma 5,6-dihidroxi-, 5-hidroxi-, 14,15-dihidroxi- o 15-hidroxi-eicosatetraenoato, y luego pasa este intermedio a un segundo tipo de célula. que lo metaboliza hasta obtener el producto LX final. [7] Por ejemplo, los LX están formados por plaquetas que, al carecer de ALOX5, no pueden sintetizarlos. Más bien, los neutrófilos forman el 5,6-epóxido, leucotrieno A4 (LTA 4 ), a través de ALOX5 y lo pasan a las plaquetas que luego lo reducen a un producto de 5,6-dihidroxi-eicosateteraenoato y lo metabolizan aún más a través de ALOX12 para formar el 15. -producto hidroxi, LXA 4 . [5] Los dos LX se distinguen de sus epímeros 15-epi-LTX por sus fórmulas estructurales:
Tenga en cuenta que las dos LX tienen sus residuos 15-hidroxilo en la configuración quiral S porque todas las enzimas ALOX forman productos 15 S -hidroxi AA. Por el contrario, los residuos 15-hidroxi de los dos epi-LX son productos de quiralidad 15 R porque son sintetizados por la ciclooxigenasa 2 tratada con aspirina o el citocromo P450 microsomal, mitocondrial o bacteriano ; estas enzimas forman casi total o parcialmente productos 15 R -hidroxi. [5] (15-Epi-LTA4 4 y 15-epi-LTB4 4 a veces se denominan AT-LxA 4 y AT-LxB 4 , respectivamente, cuando se reconoce su formación por la ciclooxigenasa 2 tratada con aspirina, es decir, por A spirin - Triggered ciclooxigenasa 2.)
Además de las vías citadas anteriormente, se ha demostrado que otras rutas metabólicas transcelulares producen LX. Por ejemplo, la 5-lipoxigenasa (es decir, (ALOX5) en neutrófilos y la 15-lipoxigenasa -1 (es decir, ALOX15) en eritrocitos y reticulocitos inmaduros operan en serie para formar LxA4 4 y LxB4 4 ; esta vía también ocurre en interacciones en serie entre neutrófilos y eosinófilos. ; entre epitelio o macrófagos/monocitos M2 y neutrófilos y endotelio o músculo esquelético y neutrófilos [5] [6] [7] .
Las lipoxinas comúnmente se forman como consecuencia de estimular la producción de metabolitos proinflamatorios del ácido araquidónico. Sin embargo, ciertas citoquinas como IFN-γ e IL-1β aumentan aún más la producción de lipoxinas (así como de otros metabolitos y proteínas antiinflamatorios de AGPI, por ejemplo, IL4 ) .
Las LX se metabolizan rápidamente, principalmente por macrófagos, a productos inactivos al oxidarse en el carbono 15 para formar productos 15- ceto (también denominados 15-oxo) LX mediante una 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa ; El 15-oxo-LXA 4 puede metabolizarse aún más a 13,14-dihidro-LXA 4 mediante una oxidorreductasa . 15-Epi-LXA 4 y 15-epi-LXB 4 son más resistentes a la enzima deshidrogenación que sus epímeros LX. [4] Como consecuencia de la operación de esta vía anabólica , las LX tienen vidas medias muy cortas in vivo , las epi-LX tienen vidas medias in vivo más largas y, por lo tanto, mayores potencias que sus epímeros LX, y lipoxinas sintéticas que son metabólicamente resistentes. relacionados con esta vía se han preparado, utilizado en modelos animales para estudiar las actividades de LX y probado como posibles agentes terapéuticos en animales y humanos. [5] [7]
Al igual que otros metabolitos AA, como LTA4 y ácido 5-oxo-eicosatetraenoico , las células y los tejidos pueden convertir los LX en productos 20-hidroxi mediante oxidación omega ; También se ha demostrado que ligan LXA 4 al glutatión para formar cisteinil-lipoxinas , inicialmente LXC 4 , que luego se metaboliza secuencialmente a LXD 4 y LXE 4 . [9] El papel de estas vías para limitar o contribuir a la actividad de los LX no se ha evaluado completamente.
El lípido antiinflamatorio lipoxina A 4 es un potenciador alostérico endógeno del receptor cannabinoide CB1 . La lipoxina A 4 aumenta la afinidad de la anandamida en este receptor para ejercer efectos cannabimiméticos en el cerebro , mejorando alostéricamente la señalización de la AEA y potenciando así los efectos de este endocannabinoide tanto in vitro como in vivo . Además de esto, la lipoxina A 4 muestra un efecto protector dependiente del receptor CB1 contra el deterioro de la memoria espacial inducido por el β-amiloide en ratones. [10]
Los análogos sintéticos de LX y 15-epi-LXA 4 activados por aspirina, relativamente estables, es decir, metabólicamente resistentes, pueden imitar muchas de las acciones antiinflamatorias deseables "pro-resolución" de los LX nativos y se están probando para uso clínico. [11] [12] Estructuralmente, estos análogos de LX a menudo imitan a los LX porque son o se parecen mucho a un ácido graso trihidroxi de 20 carbonos, pero son resistentes a la inactivación metabólica de la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa al tener una modificación estructural voluminosa u otra modificación cerca de sus 15- residuos de hidroxi. [5] Por ejemplo, ciertos análogos simplemente alteran la estructura de un LX: reemplazando un átomo de hidrógeno con un residuo metilo en el carbono 15 de LXA 4 para formar 15-metil-LXA 4 ; cambiar los últimos 4 carbonos de LXA 4 o 15-epi-LXA 4 a un residuo 1-fenoxi o 1-fenoxi-4-fluoro para formar 16-fenoxi-LX 4 , 15-epi-15-fenoxi-LXA 4 , 16-(para-fluoro-fenoxi-LXA 4 , o 15-epi-16-(para-fluoro-fenoxi-LXA 4 ; y formar un enlace entre el carbono 9 y el carbono 14 de LXA 4 para formar un análogo del anillo de fenilo interno denominado LXA 4 aromático ; otros análogos estructurales más complejos en desarrollo incluyen análogos de 15-epi-LXA 4 denominados ZK-142 y ZK994 [5] .
En las fases iniciales de muchas respuestas inflamatorias agudas, los tejidos dañados, los patógenos invasores y otros eventos locales hacen que las células cercanas produzcan y liberen metabolitos proinflamatorios derivados del ácido araquidónico, como: leucotrienos (LT), por ejemplo, LTB 4 , LTB 4 , LTC 4 , LTD 4 y LTE 4 ; ácidos hidroxieicosatetraenoicos (HETE), por ejemplo 5-HETE y 12-HETE ; y oxoeicosanoides (oxo-ETE), por ejemplo ácido 5-oxo-eicosatetraenoico (5-oxo-ETE) y 12-oxo-ETE. Estos metabolitos proceden a actuar directa o indirectamente para reclutar leucocitos circulantes, macrófagos tisulares y células dendríticas tisulares en el sitio del tejido alterado. La consiguiente congregación de los diversos tipos de células promueve vías transcelulares en la formación de mediadores pro-resolutivos (SPM) especializados, incluidos los LX, que luego proceden a estimular respuestas celulares y tisulares que tienden a revertir las acciones de los mediadores proinflamatorios, amortiguar y revertir la respuesta inflamatoria e iniciar la reparación del tejido. [13]
LXA 4 y 15-epi-LXA 4 son ligandos de receptor de alta afinidad y activadores del receptor FPR2 . FPR2, que ahora se denomina receptor ALX, ALX/FPR o ALX/FPR2, es un receptor acoplado a proteína G identificado inicialmente como un receptor para el factor quimiotáctico leucocitario , N-formilmetionina-leucil-fenilalanina (FMLP), basándose en su similitud de secuencia de aminoácidos con el conocido receptor FMLP, FPR1 . En ratones se encuentran al menos seis homólogos de este receptor. ALX/FPR es un receptor promiscuo (es decir, que interactúa con diversos ligandos) que se une y es activado por otros ligandos, incluidos: a) varios oligopéptidos N-formilo que, como FMLP, son liberados por microbios y mitocondrias o son análogos de los liberados por microbios y mitocondrias; b) oligopéptidos no formilo derivados de microbios; c) ciertos polipéptidos que están asociados con el desarrollo de amiloidosis crónica y/o inflamación, incluidas las proteínas séricas de amiloide A (SAA), un péptido de 42 aminoácidos en forma de beta amiloide denominado Aβ42, humanina y un fragmento soluble escindido (aminoácidos 274– 388) del receptor de uroquinasa ; y d) otras SPM, incluidas las resolvinas RvD1, RvD2, RvD5, AT-RvD1 y RvD3 (consulte Mediadores pro-resolutivos especializados ). [5] [7] [14]
LXA 4 y 15-epi-LXA 4 inhiben la quimiotaxis , la transmigración , la generación de superóxido, la activación de NF-κB y/o la generación de citoquinas proinflamatorias (por ejemplo , IL8 , IL13 , IL12 e IL5 ) por neutrófilos, eosinófilos, monocitos innatos . células linfoides y/o macrófagos , así como suprimir la proliferación y producción de anticuerpos IgM e IgG por parte de los linfocitos B. Estas acciones parecen implicar la estimulación de vías de señalización antiinflamatorias, pero también el bloqueo de las acciones de otros ligandos ALX/FPR que simulan vías proinflamatorias. [5] [6] [13] [15] Los ratones transgénicos creados para sobreexpresar ALX/FPR exhiben respuestas inflamatorias notablemente reducidas a diversas agresiones. [4] LXA 4 y 15-epi-LXA 4 , cuando se introducen mediante administración intratecal en roedores, suprimen la percepción del dolor inflamatorio; esta acción puede involucrar al receptor ALX/FPR que se muestra presente en los astrocitos espinales del animal de prueba y, según estudios que utilizan 15-epi-LXA, la inhibición del complejo de señalización del inflamasoma NALP1 . [6] [16]
Por mecanismos aún por identificar claramente, los dos LX también: a) estimulan la capacidad de destrucción de bacterias de los leucocitos y las células epiteliales de las vías respiratorias; b) bloquear la producción de la citocina proinflamatoria, TNFα , al tiempo que aumenta la producción de la citocina antiinflamatoria, CCR5 por parte de los linfocitos T ; c)' mejoran la capacidad de los monocitos y macrófagos para fagocitos (es decir, ingerir) y, por lo tanto, eliminan neutrófilos y eosinófilos apoptóticos potencialmente dañinos de los sitios inflamatorios (ver Eferocitosis ), ya sea afectando directamente a estas células o estimulando a las células NK para que lo hagan; d) hacer que varios tipos de células reduzcan la producción de especies reactivas de oxígeno proinflamatorias y la expresión de moléculas de adhesión celular y aumenten la producción del inhibidor plaquetario, PGI2 y el vasodilatador, óxido nítrico ; e) inhibir la producción de citoquinas proinflamatorias por células mesangiales , fibroblastos y otros tipos de células proinflamatorias; y f) reducir la percepción del dolor debido a la inflamación. [5] [6] [13] [15]
LXA 4 y 15-epi-LTA 4 también actúan movilizando factores de transcripción que regulan la expresión de varios genes reguladores de la inflamación. LXA 4 estimula varios tipos de células para promover la entrada de Nrf2 en el núcleo y así aumentar la expresión de genes como la hemo oxigenasa-1 (HMOX1), que aumenta la producción del agente de señalización gaseoso antiinflamatorio, monóxido de carbono y genes. Participa en la síntesis de glutatión , un producto que neutraliza el estrés oxidativo y el daño tisular inducido por oxidantes. [17] [18] Los análogos estructurales metabólicamente resistentes de LXB 4 y 15-epi-LXA 4 inhiben la formación de peroxinitrito (es decir, ONOO − ) para atenuar la movilización de los factores de transcripción NFκB y AP-1 al reducir su acumulación en el núcleo de los neutrófilos. , monocitos y linfocitos; NFκB y AP-1 aumentan la expresión de genes proinflamatorios. Los dos LXB también desencadenan la activación de proteínas supresoras de señalización de citocinas (ver proteínas SOCS ) que, a su vez, inhiben la activación de los factores de transcripción de las proteínas STAT que regulan positivamente muchos genes que producen productos proinflamatorios. [7]
LXA 4 y 15-epi-LXA 4 también son antagonistas de alta afinidad del receptor 1 de cisteinil leucotrienos, del cual los leucotrienos (LT) LTC4 , LTD4 y LTE4 son agonistas , es decir, los tres leucotrienos se unen y estimulan así la contracción del músculo liso, la quimiotactaxis de eosinófilos. , secreción de glándulas mucosas y otras respuestas proalérgicas en las células del pulmón, la piel y otros tejidos. [4] [19] (CysLT1 y ATX/FPR2 tienen una identidad de secuencia de aminoácidos del 47 %. [19] ) La capacidad de estos LX para bloquear las acciones de los tres LT puede contribuir a su capacidad para resolver reacciones alérgicas; por ejemplo, LXA4 relaja la contracción del músculo liso causada por los cisteinil leucotrienos en el ensayo de la bolsa de la mejilla de hámster y un análogo de 15-epi-LXAA 4 metabólicamente resistente inhibe potentemente la hipersensibilidad e inflamación de las vías respiratorias impulsadas por alérgenos en un modelo de ratón. [4] [19] [20]
En concentraciones más altas (>30 nmol/litro), LXA 4 se une a AHR , el receptor de arilhidrocarburos; Después de esta unión, AHR ingresa al núcleo, donde se une con el translocador nuclear AhR (ARNT). El complejo AHR/ARNT se une a elementos de respuesta xenobiótica para activar la transcripción de genes, la mayoría de los cuales participan principalmente en el metabolismo xenobiótico . Estos genes incluyen SOCS2 (es decir, supresor de la señalización de citoquinas 2), CYP1A1 , CYP1A2 , CYP1B1 , subunidad Ya de glutatión S-transferasa , quinona oxidorreductasa, UDP-glucuronosiltransferasa y familia de aldehído deshidrogenasa 3, miembro A1 . Esta actividad de LXA 4 se ha demostrado sólo en células murinas. [21] [22]
LXA 4 se une y activa el receptor de estrógeno alfa , con una IC50 de 46 nM. Se demostró que LXA 4 y ATLa activan respuestas transcripcionales y funcionales (fosfatasa alcalina y proliferación) a través de ERa en células epiteliales endometriales humanas in vitro y en tejido uterino de ratón in vivo . Curiosamente, LXA 4 también demostró potencial antiestrogénico, atenuando significativamente la actividad inducida por E2. En un modelo de ratón con endometrio, concentraciones fisiológicamente relevantes de ATLa causaron una reducción en el tamaño de la lesión e impactaron la producción de mediadores inflamatorios. Las moléculas reguladas a través de ERa también se vieron afectadas, lo que implica que la lipoxina A 4 y sus análogos, que inhiben las vías proliferativas e inflamatorias, podrían considerarse posibles terapias. [23] [24]
Las acciones de LXB 4 y 15-epi-LXB 4 han estado mucho menos definidas que las de sus análogos LXA 4 . Se desconoce su mecanismo para estimular las células diana (p. ej., receptores). Se ha demostrado que uno o ambos análogos inhiben el reclutamiento de neutrófilos en los sitios de inflamación, inhiben la citotoxicidad de las células NK , estimulan el reclutamiento de monocitos en los sitios inflamatorios, mejoran la fagocitosis de los macrófagos y suprimen la percepción del dolor inflamatorio en roedores. [5] [6] [25]
Se ha demostrado que una o más de las lipoxinas o sus análogos metabólicamente resistentes suprimen, limitan la gravedad y/o aumentan la supervivencia en una amplia gama de enfermedades inflamatorias y alérgicas, según lo evaluado en estudios con modelos de ratones y ratas. Estos estudios incluyen modelos de evocaciones experimentales: endometriosis [26] , colitis , peritonitis , pancreatitis , inflamación renal y glomerulonefritis , asma pulmonar , lesión pulmonar inducida por ácido, fibrosis quística , pleuresía , inflamación cerebral y el componente inflamatorio de la enfermedad de Alzheimer , isquemia vascular. -lesiones por reperfusión en diversos órganos, incluidos el corazón y las extremidades posteriores, rechazo de trasplantes de corazón, riñón y médula ósea , artritis , dermatitis , periodontitis , inflamación de la córnea y dolor e hiperalgesia basados en inflamación . [5] [7] [4]
Las lipoxinas tienen efectos protectores en modelos animales de inflamación basada en infección: a) LXA 4 y un análogo de LXA 4 disminuyeron la inflamación sistémica y mejoraron la supervivencia en modelos de ratas con sepsis por bacterias gramnegativas ; [13] [27] b) 15-epi-LXA 4 suprimió la lesión pulmonar (es decir, shock pulmonar o síndrome de dificultad respiratoria aguda ) causada por la inyección intraperitoneal de Escherichia coli en ratones; c) los ratones transgénicos con deficiencia en la síntesis de lipoxinas por la deleción de su gen Alox5 eran más susceptibles a los efectos inflamatorios y letales de Toxoplasma gondii y fueron rescatados de estos defectos por LXA4 4 ; [28] d) LXA 4 restauró la función de los macrófagos causada por el virus respiratorio sincitial en ratones transgénicos con deficiencia de síntesis de lipoxina por la eliminación del gen Alox5 ; [13] e) LXA 4 mejoró la periodontitis infecciosa en modelos de conejo y porcino; [13] f) 15-epi-LXA 4 disminuyó los niveles sanguíneos del parásito, disminuyó la inflamación cardíaca y aumentó la supervivencia en un modelo de ratón con enfermedad de Chagas inducida por Trypanosoma cruzi ; [28] f') 15-epi-LXA 4 prolongó la supervivencia en un modelo de ratón con malaria cerebral inducida por Plasmodium berghei ; [28] yg ) LXA 4 acorta la duración de la respuesta alérgica a la infestación parasitaria, Angiostrongylus costaricensis . [13]
Sin embargo, las lipoxinas también tienen efectos nocivos en estos modelos: la infección por aerosol con Mycobacterium tuberculosis en ratones transgénicos defectuosos en ALOX5, que contribuye a la síntesis de LX, mostró una inflamación mucho menos grave y una mejor supervivencia que los ratones de control; [28] y el tratamiento de los ratones transgénicos con LXA 4 oral revirtió el efecto protector de la eliminación de ALOX5. [28]
Se han detectado LX y epi-LX en diversos tejidos humanos que sufren una amplia gama de reacciones inflamatorias, reacciones alérgicas y otras afecciones, como en la sangre de pacientes sometidos a angioplastia coronaria o ejercicio extenuante. [5] [6] [25] LXA 4 inhibe la acción de contracción bronquial de LTC4 y relaja los bronquios precontraídos en individuos asmáticos. [4]
El herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi (KSHV) provoca la transformación maligna de las células humanas y es responsable del sarcoma de Kaposi y del linfoma de derrame primario , dos cánceres que afectan especialmente a los humanos infectados por el VIH . Los estudios en células de sarcoma de Kaposi humano y linfoma de derrame primario encuentran que: a) KSHV promueve la producción de citocinas proinflamatorias, lipoxigenasas, ciclooxigenasa y metabolitos de las dos últimas clases de enzimas, al tiempo que suprime la producción de agentes de señalización antiinflamatorios como LXA. 4 , aparentemente como estrategia para promover su latencia y capacidad transformadora maligna; b)' Las células del sarcoma de Kaposi y del linfoma de derrame primario expresan el receptor ALX/FPR; yc)' el tratamiento de estas últimas células con LXA 4 o 15-epi-LXA 4 invierte este perfil pro-malignidad de señalización proinflamatoria mediante un mecanismo dependiente de ALX/FPR. Estos estudios sugieren que los dos LX o sus análogos deberían probarse en modelos animales para determinar si podrían ser útiles para tratar las dos neoplasias malignas humanas. [7] [29]
En un ensayo controlado aleatorio , la aplicación tópica de 15-epi-LXA4 o un análogo comparativamente estable de LXB4, 15 R/S -metil-LXB4, redujo la gravedad del eccema en un estudio de 60 bebés. [30] [31]
Actualmente, BLXA4, un análogo de lipoxina, se encuentra en la fase 1 de ensayo clínico y actualmente está reclutando voluntarios para el tratamiento de la gingivitis oral (consulte: Seguridad y eficacia preliminar del enjuague bucal BLXA4-ME análogo de lipoxina para el tratamiento de la gingivitis (BLXA4) en https:// Clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02342691?term=Lipoxin&rank=3). [7]