Výroční přehled farmakologie a toxikologie 2. část

Izomerní flavony obsahují 2-arylové substituenty na 4H-chromenu-4-jednom jádru a tyto sloučeniny jsou dále metabolizovány na různé fytoestrogeny. Baicalein se vyskytuje v bylině používané v tradiční čínské medicíně a s jednoduchým 2-fenylovým substituentem fungoval jako antagonista GPER ke snížení E{5}}indukované migrace, adheze a invaze do buněk rakoviny prsu (66). a potlačila E2-indukovanou buněčnou invazi a expresi a aktivaci matricové metaloproteinázy-9 (67).

Isoflavony jsou přírodní sloučeniny, které se široce vyskytují v mnoha zelenině a ovoci, jako jsou okurky, cibule, chřest a rajčata. V posledních letech stále více vědeckých studií ukazuje, že isoflavony jsou velmi prospěšné živiny, které mohou pomoci zlepšit imunitu člověka.

Za prvé, isoflavony jsou antioxidanty, které mohou neutralizovat volné radikály, inhibovat aktivitu volných radikálů a chránit buňky před oxidačním poškozením. Tento antioxidační účinek dokáže účinně zlepšit imunitu člověka a snížit výskyt nemocí.

Za druhé, izomerizované flavonoidy mají také účinek inhibující zánět. Výzkum ukázal, že zánět je u kořenů mnoha nemocí, včetně srdečních chorob, mrtvice, cukrovky a rakoviny. Protože isoflavony mohou inhibovat zánět, hrají důležitou roli při ochraně lidského zdraví.

Konečně, isoflavony mohou také podporovat buněčnou diferenciaci a proliferaci, posilovat imunitní funkce a pomáhat tělu produkovat více protilátek a imunitních buněk, čímž posilují imunitu těla.

Obecně jsou isoflavony velmi důležitou živinou, která může zlepšit imunitu člověka a snížit výskyt nemocí. Proto bychom měli dbát na rozumnou kombinaci skladby stravy a zvýšit potraviny obsahující isoflavony, abychom si udrželi zdravý fyzický i psychický stav. Z tohoto pohledu musíme zlepšit imunitu. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu, protože Cistanche má také antivirové a protirakovinné účinky, které mohou posílit schopnost imunitního systému bojovat a zlepšit obranyschopnost organismu.

Klikněte na zdravotní přínosy cistanche

Polyfenolické katechiny, jako je (-)-epikatechin, se vyskytují v zeleném čaji, kakau a některých druzích ovoce a přitahují značnou pozornost, pokud jde o jejich potenciální zdravotní přínosy. (−)-Epicatechin aktivoval GPER signální dráhy pro vazodilataci podobně jako G-1 (68) a stimuloval mitochondriální biogenezi v kosterním svalstvu myší (69). Syntetické propargylové etherové deriváty (-)-epikatechinu si uchovaly aktivitu v dráze eNOS/NO, a když byly imobilizovány, fungovaly jako afinitní kolona ke stahování GPER z proteinových extraktů endoteliálních buněk, což dále ověřovalo (-)-epikatechin jako ligand GPER (70).

Antokyany jsou rozmanitou třídou vysoce barevných flavonoidů nalezených v ovoci a červeném víně, které jsou zajímavé pro svou nutriční hodnotu a potenciální přínos pro cévní onemocnění. Aglykon delfinidin a glykosylát delfinidin 3-glukosid byly ekvipotentní při vyvolání rychlých NO zprostředkovaných vazodilatačních odpovědí u samců potkanů ​​a tato odpověď byla napodobena tkáňovou perfuzí buď G-1 nebo E2 a významně snížena léčbou s G36, což zapletlo GPER do této dráhy (71).

Zearalenon je fenolický makrolakton produkovaný mykotoxiny v zrnech a obilovinách a je metabolizován na epimerní alkoholy - a -zearalenon. Vzhledem k rozšířenému výskytu jsou tyto sloučeniny konzumovány zvířaty a lidmi, což vyvolává obavy z estrogenních účinků na reprodukční systém, další toxicity a potenciální role ve vývoji hormonálně závislých rakovin. Zearalenon je agonista GPER a expozice v buňkách a žlázách prasečí hypofýzy způsobila zvýšenou expresi GPER messenger RNA, ale ne ER/, spolu s aktivací drah GPER/PKC/p38 k upregulaci mikroRNA miR-7, která cílí genu FOS, což vede k inhibici syntézy a sekrece folikuly stimulujícího hormonu a vede k defektům reprodukce (72, 73). V buněčných liniích rakoviny tlustého střeva, které nejsou typicky považovány za citlivé na hormony, zearalenon podporoval růst buněk nezávislý na ukotvení a progresi buněčného cyklu, která byla potlačena G15 prostřednictvím MAPK a efektoru hroší dráhy YAP1, což poskytuje mechanismus pro podporu růstu rakoviny tlustého střeva ( 74).

Ligandy pro GPER jsou četné strukturní třídy syntetických chemikálií narušujících endokrinní systém a pro rozlišení aktivit agonistů/antagonistů GPER byl vyvinut přístup farmakologického screeningu. Tato metoda využívala zobrazování živých buněk ke sledování změn v morfologii lidských fibroblastů MR5C v reakci na G-1 a G15 k hodnocení aktivity GPER (75). Bisfenoly jsou vyráběny průmyslově a začleňovány do mnoha spotřebitelských produktů v masivním měřítku po celém světě a jsou jednou z nejdůležitějších tříd sloučenin narušujících endokrinní systém. Tyto analogy obecně vykazují vyšší relativní vazebné afinity pro GPER než ER a iniciují mimojaderné signální dráhy při nízkých dávkách, které zpochybňují jejich klasické označení jako slabé estrogeny (76, 77). Fluorovaný bisfenolový analog BPAF měl devětkrát vyšší afinitu pro GPER než mateřská sloučenina, stanoveno pomocí fluorescenčního kompetitivního vazebného testu v GPER-exprimujících buňkách SKBR3, a GPER-zprostředkované negenomické účinky byly pozorovány při koncentracích 10-nM (78) . Vzhledem k tomu, že výrobci přecházejí na alternativy bez BPA s analogy, jako je sulfon BPS, obavy o estrogenní aktivitu přetrvávají a vyžadují další studium v ​​širokém kontextu zapojených receptorů a zvýšenou pečlivost při monitorování a hodnocení rizik.

Syntetické sloučeniny cílené na GPER

Objev, že GPER by mohl hrát roli v aktivitách estrogenních sloučenin (19–21, 79), stanovil kritickou potřebu nových farmakologických nástrojů k rozlišení mezi aktivitami ER/a GPER. Výzvy při získávání struktur s atomárním rozlišením pro membránově vázané GPCR a absence takové struktury GPER byly významnými překážkami pro strukturní přístupy, které se snaží navrhnout a optimalizovat sloučeniny cílené na GPER. Kombinované přístupy virtuálního a biomolekulárního screeningu vedly k objevu prvního a dosud nejvíce studovaného agonisty GPER, G-1 (80) (obrázek 3).

Tato strategie využívala výpočetní screening na bázi ligandu 10,{2}}členné knihovny sloučenin na strukturní podobnost s E2 k hodnocení sloučenin pro kompetitivní vazebné testy založené na průtokové cytometrii, které využívaly fluorescenční syntetické E2- sonda pro rozlišení sloučenin vykazujících selektivní vazbu GPER týkající se subtypů jaderných receptorů (80). Následná aplikace syntetické lékařské chemie pro studie struktury a aktivity tetrahydro-3Hcyklopenta[c]chinolinového skeletu vedla k identifikaci prvního antagonisty GPER, G15 (81), a vylepšeného analogu, G36 (82). Aktivita, selektivita a GPER závislost G-1 byly prokázány u několika ER-negativních buněčných linií, včetně SKBR3 (rakovina prsu) (19), Hec50 (rakovina endometria) (83) a MCF10A (normální prsa epithelium) (84) buňky, využívající přístupy malé interferující RNA knockdown (32, 83, 84), stejně jako ve více systémech u GPER knockout (KO) myší (85).

K dnešnímu dni aktivity těchto sloučenin, kde byly zkoumány, chybí v buňkách a myších bez GPER (85), s výjimkou hlášených účinků na tubulin ve vysokých koncentracích (3–50 μM) (86, 87). Tyto ověřené GPER-selektivní sloučeniny G-série jsou komerčně dostupné jako racemické směsi a umožnily aplikaci přístupů molekulární biologie a širokou škálu in vitro a in vivo studií pro charakterizaci nových ligandů a odlišení GPER od ER/ v mnoha různých drahách typy buněk, tkání a orgánů. (S,R,R)-enantiomer G-1 [1-((3aS,4R,9bR)-4-(6-bromobenzo[d][1,3 ]dioxol5-yl)-3a,4,5,9b-tetrahydro-3H-cyklopenta[c]chinolin-8-yl)ethan-1-on] byla získána chirální (vysokoúčinnou kapalinovou) chromatografií a postoupila jako první testovaný nový lék (IND) zaměřený na GPER, LNS8801 (88), který vstoupil do klinických studií na lidech (https://klinicktrials.gov/ct2/show/ NCT04130516).

Přístup použitý k identifikaci sloučenin řady G také vedl k objevu oxabicyklické sloučeniny AB-1, která vykazuje jedinečný a inverzní profil selektivity ve srovnání se sloučeninami řady G, která se neváže ani neovlivňuje aktivitu GPER. zatímco působí jako agonista ER/klasických genomových odpovědí/transkripce (a antagonizuje rychlé neklasické signální dráhy zprostředkované ER) (89). Tato selektivita je zvláště pozoruhodná vzhledem k tomu, že mnoho sloučenin cílených na ER také interaguje s GPER; například selektivní modulátor estrogenového receptoru (SERM) (4-hydroxy)tamoxifen (aktivní metabolit tamoxifenu používaný v experimentech in vitro) je silným agonistou GPER (20, 21, 90). Strukturálně příbuzný difenylakrylamidový tamoxifen-raloxifen hybrid, STX, také aktivoval GPER v mHippoE-18 hipokampálních klonálních buňkách (37, 91).

Značné úsilí se zaměřilo na vývoj modelů výpočetní homologie pro GPER, které umožnily studie molekulárního dokování, simulace molekulární dynamiky a přístupy virtuálního screeningu, jak je popsáno v nedávných přehledech (92–101). Zatímco hloubkové pokrytí tohoto předmětu je mimo rámec tohoto přehledu a charakterizace mnoha sloučenin zůstává neúplná, je poučné prozkoumat vybrané nové ligandy, které byly identifikovány, a shrnout doprovodné poznatky týkající se vazby a funkce.

Strukturální význam G-1 skafoldu jako farmakoforu byl stanoven prostřednictvím několika syntetických programů generujících deriváty, které si zachovávají vazbu GPER. Cyklopentenová skupina byla nasycena a nahrazena tetrahydrofuranovými a tetrahydropyranylovými skupinami (98, 102, 103). Methylenová skupina byla nahrazena karboxylátovými a karboxamidovými funkčními skupinami (97, 104) a biarylové deriváty 5-brombenzo[1,3]dioxolové skupiny byly připraveny Suzuki-Miyaura cross-couplingem (94). V dalším příkladu fluorescenční barvivo borondipyromethen difluorid (BODIPY) konjugované v poloze 6- 5-bromobenzo[1,3]dioxolové skupiny napodobovalo strukturu G-1 a vykazovalo kompetitivní ligand vazba na GPER s 3H-E2 a G15 v buňkách SKBR3 (105). Indol-thiazol SAGZ5 vázaný na amid byl identifikován virtuálním screeningem 3D farmakoforového modelu a bylo zjištěno, že jde o agonistu GPER, který aktivuje adenylátcyklázu a následnou tvorbu cAMP v buňkách HL60 s hodnotami EC50 podobnými hodnotám G-1 ( 106). Dokovací model navrhl, že SAGZ5 se váže na stejné hydrofobní místo jako model pro G-1.

Bylo identifikováno několik dalších antagonistů GPER s určitou strukturní podobností s G15 a G36. Pyrrolobenzoxazinonové sloučeniny PBX1 a PBX2 byly identifikovány jako ligandy GPER kompetitivními vazebnými studiemi a při koncentracích 10-μM inhibovaly proliferaci buněk SKBR3 a migraci buněk fibroblastů asociovaných s rakovinou indukovanou 100 nM E2 a G-1 (107 ). Byly identifikovány další strukturně příbuzné sloučeniny, jako je pyrrolo[1,2-a]chinoxalin a dihydropyrolo[1,2-a]chinoxalin (PQO-14c a DHPQO-15g) jako antagonisté GPER pomocí homologického modelu založeného na chemokinovém receptoru CXCR4 a virtuálním skríninkem sloučenin s vazebnými režimy podobnými sloučeninám řady G (108). Tyto sloučeniny indukovaly buněčnou smrt v buňkách MCF7 a SKBR3 exprimujících GPER, přičemž strukturní analogy vykazují rozdílné účinky na expresi p53 a p21. Strukturálně příbuzné analogy tohoto skafoldu inhibovaly buněčnou proliferaci v buňkách TNBC, přičemž byla pozorována zvýšená aktivita dihydropyrrolového derivátu (109).

K návrhu benzylového anilinu CIMBA, který inhiboval G-1-indukovanou mobilizaci vápníku, byl použit přístup modelování homologie (110). Strukturu CIMBA lze považovat za acyklický analog G36, poskytující zvýšenou konformační flexibilitu a rozpustnost ve vodě ve srovnání s chinolinovým skeletem. Intraperitoneální injekce CIMBA v modelu myší s odstraněnými vaječníky zabránila E2-indukovaným cholesterolovým žlučovým kamenům způsobem závislým na dávce. Tyto výsledky podporují další studium antagonistů GPER pro vývoj nových léků pro léčbu onemocnění cholesterolových žlučových kamenů u žen.

Peptid odpovídající zbytkům 295–311 z pantové oblasti/domény AF2 ER (označovaný jako ER 17p) indukoval apoptózu v buňkách rakoviny prsu a podporoval regresi v ER negativním modelu xenoštěpu tumoru (111). Tento peptid byl navržen jako inverzní agonista GPER, který snižuje fosforylaci EGFR a ERK1/2, snižuje expresi c-fos a vyvolává downregulaci GPER závislou na proteazomu (112). Tato aktivita byla replikována krátkým syntetickým tetrapeptidem PLMI, který je založen na N-konci většího peptidu, a zatímco na první zvážení se tyto peptidy jeví nápadně odlišné od ostatních heterocyklických skafoldů, studie molekulárního dokování naznačily korelaci v předpokládané vazbě GPER místa heterocyklického antagonisty PBX-1 sloučeniny (112).

TERAPEUTICKÉ PŘÍLEŽITOSTI PRO GPER-SELEKTIVNÍ LIGANDY Rakovina

GPER je exprimován v široké škále lidských rakovin, což naznačuje možné role pro diagnostiku, prognózu nebo zacílení jeho aktivity nebo exprese jako terapeutické intervence. Exprese GPER byla dokumentována u lidských rakovin (nebo buněčných linií), jako je prsu, endometria, vaječníků, prostaty, slinivky břišní, štítné žlázy, tlustého střeva, plic, ledvin a melanom, mezi mnoha dalšími (přehled v 113). V mnoha rakovinných buněčných liniích, včetně prsu (84), endometria (114), štítné žlázy (115) a vaječníků (116), G-1 podporuje proliferaci a související signální dráhy (obrázek 4). Inhibice proliferace však byla také popsána v buněčných liniích rakoviny prsu (117), melanomu (118), prostaty (119, 120), pankreatu (121) a dalších. V modelu myšího xenograftového karcinomu prostaty zahrnujícího androgen-senzitivní i kastračně rezistentní karcinom inhiboval G-1 progresi rakoviny, ale pouze u onemocnění rezistentního na kastraci (119, 120). Rozdíly v mechanismech buněčné proliferace a také použité koncentrace G-1 mohou odpovídat za tyto rozdíly in vitro.

U lidí exprese GPER koreluje se špatnými výsledky u rakoviny prsu (122–124), endometria (125) a rakoviny vaječníků (126). Exprese GPER je zvýšená u metastáz karcinomu prsu ve srovnání s odpovídajícími primárními nádory (127, 128), ale je zajímavé, že pouze u žen léčených tamoxifenem (128). Exprese GPER také koreluje se sníženou inhibicí růstu nádoru u primárních ER-/GPER-pozitivních nádorů prsu léčených tamoxifenem ve srovnání s inhibicí aromatázy. Tento rozdíl chybí u primárních ER-pozitivních nádorů prsu, které neexprimují GPER (123, 124). Úloha globální exprese GPER byla hodnocena na myším modelu MMTV-PyMT spontánní tumorigeneze mléčné žlázy. Ve srovnání s myší divokého typu vykazovaly myši GPER KO menší nádory se sníženými metastázami, což naznačuje, že in vivo má GPER protumorigenní funkci (129). Zda je toto zjištění způsobeno expresí v nádorových buňkách nebo stromálních buňkách (např. imunitních buňkách nebo fibroblastech), zůstává neznámé.

Účinky (4-hydroxy)tamoxifenu na rakovinu prsu (buňky) jakožto agonisty GPER byly široce zkoumány a jsou komplexní. Buňky MCF7 rezistentní na tamoxifen proliferovaly v reakci na tamoxifen cestou závislou na GPER (127, 130), která byla blokována buď knockdownem GPER nebo léčbou G15 (81, 127). Tamoxifen vyvolal cytoplazmatickou translokaci proapoptotického transkripčního faktoru Foxo3, což může zase přispívat k mechanismům rezistence (32, 90). Tamoxifen také indukoval migraci buněk rakoviny prsu (131) a zvýšenou expresi aromatázy v buňkách rezistentních na tamoxifen (132) prostřednictvím GPER. In vivo xenografty MCF7 rezistentní na tamoxifen znovu získaly citlivost na tamoxifen po léčbě G15 (127). G15 senzibilizoval buňky karcinomu prsu na doxorubicin inhibicí epiteliálně-mezenchymálního přechodu (133). Konečně, G-1 (stejně jako tamoxifen a fulvestrant) zvýšil zabíjení ER-negativních i ER-pozitivních buněk rakoviny prsu zprostředkované přirozenými zabíječskými buňkami, což naznačuje další možnou roli GPER v imunitní regulaci (134).

In vivo jsou účinky agonistů a antagonistů GPER komplikovány rozšířenou expresí GPER mimo nádorové buňky, včetně imunitních a stromálních buněk spojených s nádorem (jako jsou fibroblasty, adipocyty a vaskulární buňky). Protizánětlivé účinky GPER a G-1 pravděpodobně ovlivňují iniciaci a brzkou progresi rakoviny, jak dokazuje zrychlená zánětem řízená tumorigeneze jater u myší s deficitem GPER (135). Exprese GPER ve fibroblastech souvisejících s rakovinou prsu také naznačuje roli v progresi rakoviny (136–138), kde podporovala migraci a invazi rakovinných buněk (139–141). Adipocyty v tkáních bohatých na tuk, jako je prsa a obézní (142), také přispívají ke karcinogenezi mnohočetných rakovin (143). Adipocyty exprimují aromatázu, poskytující zvýšené lokální hladiny estrogenu, stejně jako mnoho adipokinů a obecně prozánětlivých cytokinů a hormonů, které mohou podporovat tumorigenezi. Protože G-1 snižuje obezitu a metabolickou dysfunkci (144), zánět (113, 145) a kardiotoxicitu vyvolanou chemoterapií (146), může prostřednictvím různých mechanismů snížit výskyt nebo zlepšit výsledky u rakoviny prsu a jiných druhů rakoviny.

GPER také hraje důležitou roli u mnoha dalších typů rakoviny. G-1 snížil tumorigenezi jater, částečně inhibicí zánětu a fibrózy (135). Naproti tomu u nemalobuněčného karcinomu plic se nádorová zátěž zvýšila při léčbě E2 nebo G{5}} a snížila se při léčbě G15 (147, 148). V melanomových buňkách inhiboval G-1 (stejně jako tamoxifen) proliferaci in vitro (149) a v kombinaci s anti-PD-1 protilátkovou terapií vedla priming G-1 ke snížení nádoru růstu, což podstatně zlepšuje přežití myší s melanomem (118). G-1 kombinace s terapií inhibice imunitního kontrolního bodu také prokázala účinnost u modelů rakoviny slinivky břišní (121). Tyto kombinované terapie vedly k imunitní paměti, která chrání před obnovením nádoru, což naznačuje široké účinky na nádorové a imunitní buňky (118). Tyto studie vedly ke schválení IND pro G-1 u rakoviny a následnému zahájení první fáze I klinického hodnocení G-1 v roce 2019 (https://clinicaltrials.gov/ct2/ show/NCT04130516).

Kardiovaskulární systém

Estrogeny hrají důležitou roli v regulaci kardiovaskulárních funkcí a jejich receptory proto představují potenciální cíle pro terapeutické intervence u mnoha kardiovaskulárních onemocnění, včetně infarktu myokardu (koronární srdeční onemocnění), aterosklerózy, arteriální a plicní arteriální hypertenze a srdečního selhání. Úloha (úlohy) estrogenu je ilustrována nižším výskytem hypertenze a onemocnění koronárních tepen u premenopauzálních žen ve srovnání s muži stejného věku a podstatným nárůstem obou onemocnění po menopauze (150, 151). Role GPER v regulaci kardiovaskulárních funkcí a onemocnění byly široce demonstrovány pomocí G-1 a zahrnují regulaci krevního tlaku, angiogenezi, funkci myokardu a zánětu (152).

G-1, stejně jako E2, vyvolal vazorelaxaci převážně prostřednictvím produkce oxidu dusnatého v mnoha cévách (hlodavců, prasat a lidí) a akutně snížil krevní tlak u myší, což je účinek, který u myší GPER KO chyběl (31, 71, 153–155). U hypertenze závislé na soli s časnou diastolickou dysfunkcí (srdeční selhání se zachovanou ejekční frakcí) použití potkana mRen2.Lewis zlepšila chronická léčba G-1 myokardiální relaxaci u samic bez vaječníků a samic po ovariektomii a snížila hypertrofii srdečních myocytů a stěny tloušťky, při absenci zjevných změn krevního tlaku (156, 157). Podobné terapeutické účinky G-1 se objevily u starých potkanů ​​(158) a u potkanů ​​s hypertenzí vyvolanou AngII (159).

Léčba G-1 (po dobu 2 týdnů ve věku 14 měsíců) také zvrátila hypertenzi u samic potkanů ​​s omezeným intrauterinním růstem (tj. s nízkou porodní hmotností), která se vyskytuje v pokročilém věku (160). Kromě účinků agonismu GPER prostřednictvím G-1 zabránil G36 hypertenzi indukované AngII u myší prostřednictvím jedinečného mechanismu vyplývajícího z downregulace Nox1 s následným nedostatkem produkce reaktivních forem kyslíku zapojených do vazokonstrikce vyvolané AngII a tedy hypertenze (161). U potkaního modelu diabetické kardiomyopatie se průměrný arteriální tlak, srdeční hmotnost a indexy aterogenního a kardiovaskulárního rizika zlepšily léčbou E2 a G-1, přičemž blahodárné účinky E2 byly inhibovány G15 (162). Kromě arteriální hypertenze byl G-1 účinný při léčbě plicní arteriální hypertenze, zvrátil funkční aberace srdečního i kosterního svalstva u samic (163) a samců (164) myší po ovariektomii.

Ateroskleróza, která může vést k onemocnění koronárních tepen, je výsledkem zvýšené hladiny lipidů v krvi a chronického zánětlivého stavu. G-1 chránil před rozvojem aterosklerózy prostřednictvím vícenásobných účinků na dietě indukovaných (165) i genetických modelech (166). Za prvé, G-1 snížil hladinu cholesterolu v plazmě (viz níže) (144). Za druhé, G-1 indukoval diferenciaci a inhiboval proliferaci buněk hladkého svalstva koronárních cév (167). Za třetí, G-1 snížil zánět v dietou indukovaném modelu aterosklerózy u myší (165). V souladu s protizánětlivou úlohou GPER vykazovaly myši GPER KO zvýšenou akumulaci zánětlivých buněk a aterosklerózu jak u myší s intaktními vaječníky, tak u myší s ovariektomií (165). Za čtvrté, G-1, stejně jako E2, indukuje produkci oxidu dusnatého v lidských endoteliálních buňkách (oba inhibované G36) (165) a zvyšuje vazodilataci (166). Endoteliální dysfunkce a snížená produkce NO jsou charakteristickým znakem aterosklerózy a vaskulárního onemocnění (151, 168).

Endokrinologie a metabolismus

Metabolická homeostáza je rozdílně regulována u mužů a žen (169, 170), přičemž premenopauzální ženy vykazují nižší výskyt obezity a diabetu ve srovnání s muži stejného věku. Tyto ochranné účinky, pravděpodobně důsledek estrogenu, se po menopauze vytrácejí (171, 172). Tento rozdíl mezi pohlavími, stejně jako účinky nedostatku estrogenu, je také přítomen u myší (173, 174). Estrogenová substituční terapie u postmenopauzálních žen, stejně jako u myší po ovariektomii, může zmírnit přírůstek hmotnosti a související nepříznivé metabolické účinky (173–176).

Exprese GPER je spojena s tělesnou hmotností, výdejem energie a homeostázou glukózy. Důkazem toho je skutečnost, že myši GPER KO vykazovaly zvýšenou tělesnou hmotnost a adipozitu (ve viscerálních i subkutánních depotech), dyslipidémii a inzulínovou rezistenci a intoleranci glukózy (153, 177–180). To, že GPER moduluje bazální metabolismus, bylo vyvozeno ze skutečnosti, že nebyly pozorovány žádné změny ani v ustáleném denním příjmu potravy, ani v lokomotorické aktivitě, ale výdej energie se u myší GPER KO snížil, což je v souladu s pozorováním snížené exprese termogenních genů v hnědé tukové tkáni. uncoupling protein 1 a 3-adrenergní receptor (177, 179). Je zajímavé, že ačkoliv nebyl žádný celkový rozdíl v příjmu potravy, samice myší GPER KO vykazovaly nižší citlivost na krátkodobou inhibici krmení leptinem a cholecystokininem (179). V souladu s tímto účinkem vedla léčba G-1 u potkanů ​​po ovariektomii k akutnímu přechodnému snížení příjmu potravy (181).

Využitím modelů obezity buď pomocí estrogenové deprivace (tj. ovariektomie) nebo diety s vysokým obsahem tuků (HFD) vedla chronická léčba G-1 po zvýšení hmotnosti ke ztrátě hmotnosti a tukové tkáně, ke zlepšení hladin cirkulujících lipidů a zvýšení energetický výdej beze změn ve spotřebě potravy nebo lokomoci (144). Podobně nebyly pozorovány žádné změny v netukové hmotě ani hustotě kostí/obsahu minerálů. V bílé i hnědé tukové tkáni, stejně jako v kosterním svalu, léčba G-1 zvýšila expresi genů zapojených do mitochondriální biogeneze a oxidace mastných kyselin a zároveň snížila expresi mnoha genů zapojených do zánětu, hypoxie a angiogeneze ( 144). Důležité je, jak bylo dříve pozorováno (165), léčba G-1 u myší po ovariektomii nevedla k nasávání dělohy (144), jak k tomu dochází u suplementace estrogenem (182).

Myši GPER KO také vykazovaly vyšší plazmatickou hladinu glukózy a zhoršenou citlivost na inzulín a glukózovou toleranci, stejně jako defektní sekreci inzulínu stimulovanou glukózou a estrogenem (177–179). V modelu diabetu 1. typu vyvolaného streptozotocinem vykazovaly samice myší GPER KO snížený pankreatický inzulín a obsah pankreatických buněk a také vyšší hladinu glukózy v krvi (183). Kromě podpory přežití ostrůvků (183) zprostředkovával GPER sekreci inzulínu v izolovaných ostrůvcích v reakci na E2 a G-1, přičemž oba byly sníženy inhibicí GPER pomocí G15 nebo v ostrůvcích od myší GPER KO (184). A konečně, ovariektomizované myši divokého typu, ale ne GPER KO myši, reagovaly na akutní a chronickou estrogenovou léčbu zlepšenou homeostázou glukózy, což dále odhalilo roli GPER ve funkci estrogenu in vivo (178, 179).

Výše popsané modely také vedly k metabolické dysfunkci, včetně inzulínové rezistence a intolerance glukózy. Léčba pomocí G-1 také vedla ke zlepšení glukózové homeostázy, jak odhalily testy glukózové a inzulínové tolerance, a ke snížení koncentrací glukózy a inzulínu nalačno (144). Jedna studie s využitím ovariektomie, streptozotocinu a HFD k vytvoření modelu těžkého postmenopauzálního diabetu 2. typu na krysách zjistila, že léčba estrogeny a G-1 zlepšila hladinu glukózy v krvi nalačno a HOMA-IR (homeostatický model hodnocení inzulinové rezistence), s blahodárnými účinky estrogenu zvrácenými G15 (162). To, že GPER také působí na zvýšení sekrece inzulínu u lidí, bylo prokázáno na pankreatických ostrůvcích izolovaných od pacientů s diabetem 2. typu, kde se po stimulaci G-1 zvýšila sekrece inzulínu stimulovaná glukózou, zatímco sekrece glukagonu a somatostatinu klesla (185, 186) .

Akce GPER-selektivních ligandů v jiných systémech

GPER se projevuje v kůži a hraje v ní více rolí. Úloha GPER v estrogenem indukované melanogenezi naznačuje, že modulátory GPER by mohly najít uplatnění u chloasmatu a dalších poruch kožní pigmentace (187, 188). U infekcí kůže a měkkých tkání způsobených Staphylococcus aureus snížil G-1 dermonekrózu, pravděpodobně prostřednictvím snížené celkové akumulace neutrofilů a zvýšení bakteriální clearance při absenci přímých baktericidních účinků (189). Pozorovaný rozdíl mezi pohlavími a úloha estrogenu při hojení ran (190, 191) spolu se sníženým hojením u myší GPER KO (R. Ko, O. Davidson, K. Ahmed, R. Clark, J. Brandenburg a kol., nepublikované výsledky), naznačují další možnosti terapie agonisty GPER u kožních onemocnění a hojení ran.

Pokud jde o hepatobiliární systém, estrogen má více funkcí jak v játrech, tak ve žlučníku, chrání funkci jater a snižuje steatohepatitidu a zároveň podporuje tvorbu žlučových kamenů. Estrogen a genistein, částečně prostřednictvím GPER, chránily hepatocyty před mitochondriální dysfunkcí a akumulací triglyceridů (192). DHEA prostřednictvím konverze na estrogen, který pak působí prostřednictvím GPER, snížil myší nealkoholickou steatohepatitidu (47). Estrogenem podporovaná tvorba žlučových kamenů zahrnuje jak GPER, tak ER, s odlišnými drahami krystalizace cholesterolu pro dva popsané receptory (193). Kromě toho u myší GPER KO tvorba žlučových kamenů chyběla, zatímco byla zvýšena léčbou myší divokého typu estrogenem a G-1 (193, 194). Naopak, tvorba žlučových kamenů byla snížena selektivními antagonisty GPER, jako je analog G36, CIMBA, což naznačuje, že cílení GPER pomocí antagonistů může představovat terapeutickou příležitost pro tento stav (110).

V gastrointestinálním traktu G-1 snižoval motorickou funkci (tj. svalovou kontraktilitu a tedy motilitu), viscerální bolest (195, 196) a reperfuzní poškození po střevní ischemii/reperfuzi prostřednictvím sníženého poškození buněk krypt tlustého střeva (197). G-1 také snížil mortalitu a poškození tkání v modelu Crohnovy choroby (198) a aktivace GPER také zmírnila střevní zánět v modelu akutní kolitidy, což vedlo ke zlepšení bariérové ​​funkce střevní sliznice (199, 200). Zdá se, že střevní exprese GPER je zvýšená u Crohnovy choroby (198), ulcerózní kolitidy (201) a syndromu dráždivého tračníku (202).

GPER reguluje řadu aspektů funkce ledvin, včetně renální tepny a vaskulárního tonu interlobulární tepny (203, 204). Estrogen a G-1 prostřednictvím aktivace GPER stimulovaly aktivitu H plus - ATPázy v renálních tubulárních interkalovaných buňkách (205) a regulovaly vylučování Na plus in vivo (206). Icariin, agonista GPER, chránil ledvinové podocyty před apoptózou (207) a u hypertenzní nefropatie snižoval G-1 proteinurii bez doprovodných změn krevního tlaku (208, 209). G-1 také snížil poškození ledvinových buněk v důsledku léčby methotrexátem (210). Je zajímavé, že myši GPER KO vykazovaly značně sníženou renální fibrózu a onemocnění ledvin související s věkem, pravděpodobně prostřednictvím regulace Nox1, jak bylo pozorováno v srdci a vaskulatuře, což naznačuje terapeutickou roli antagonistů GPER u chronického onemocnění ledvin (161, 211).

Zdá se, že mnoho blahodárných účinků estrogenu v nereprodukčních tkáních a nemocech zahrnuje protizánětlivé účinky, které jsou alespoň částečně zprostředkovány prostřednictvím GPER, který je široce exprimován v imunitních buňkách (145). V souladu s tím vykazovaly myši GPER KO v mnoha modelech zvýšený zánět (135, 165, 177, 179, 212), zatímco podávání G-1 snížilo zánět u mnoha myších modelů, včetně alergie plic s hyperreaktivitou dýchacích cest (213), chronická obezita a diabetes (144), zánětlivá onemocnění střev (198, 214) a chronická neurologická onemocnění (212, 215–218). Mezi svými účinky G-1 podporoval produkci protizánětlivého cytokinu IL-10 v buňkách Th17 (219, 220) a snižoval produkci cytokinů indukovaných lipopolysacharidy v makrofázích (217). Aktivita GPER byla také dostatečná k ochraně vývoje plodu a neonatální životaschopnosti v době infekce matky a zánětu placenty, což naznačuje terapeutickou cestu prostřednictvím G-1 (221).

GPER hraje rozsáhlé role v centrálním a periferním nervovém systému, jak je prokázáno řadou ochranných G-1 účinků u akutních a chronických neurologických/neurodegenerativních onemocnění (218). V modelu roztroušené sklerózy (experimentální autoimunitní encefalomyelitida) G-1 snižoval závažnost a oddaloval nástup příznaků prostřednictvím snížení imunitní reaktivity (212, 217). V modelech Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby a po traumatickém poranění mozku G-1 zlepšil četná měření neurologických funkcí částečně snížením neurozánětu (222–225). V modelech traumatického poranění mozku a míchy poskytoval ochranu G-1 (223, 226, 227). V modelech mrtvice G-1 snížil velikost infarktu, propustnost hematoencefalické bariéry a imunosupresi vyvolanou mrtvicí (228–232) prostřednictvím zlepšené signalizace přežití neuronů (228, 233) a zlepšení mozkové mikrovaskulární funkce (231) a obnovil autofagie v astrocytech (234) nebo inhibice TL4-zprostředkovaného mikrogliálního zánětu (229). Aktivace GPER pomocí G-1 také vykazovala antidepresivní a anxiolytické účinky (81, 235), což bylo podpořeno studiemi na krysách GPER KO (236). Poznání, učení, paměť a další behaviorální účinky (např. lordóza) jsou také spojeny s GPER prostřednictvím působení G-1 (222, 224, 237–241).

ZÁVĚRY A BUDOUCÍ SMĚRY
Od našeho posledního přehledu farmakologie GPER v roce 2015 (7) bylo dosaženo významného pokroku v pochopení funkcí GPER a potenciálních aplikací ligandů cílených na GPER (agonistů i antagonistů). Byly identifikovány nové přírodní a syntetické sloučeniny jako agonisté a antagonisté GPER, což naznačuje roli GPER v prospěšných účincích fytoestrogenů a také škodlivých účincích endokrinních disruptorů. Pokračující identifikace nových GPER účinků a aplikací, často demonstrovaných prostřednictvím použití GPER-cílených ligandů, prakticky v každém systému těla, předznamenává příležitosti pro terapeutický vývoj takových cílených ligandů a nutnost vyhodnotit GPER účinky současných a vyvíjejících se léků. . S pokrokem G-1 do fáze I/II klinických studií v roce 2020 pro pokročilé druhy rakoviny (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04130516) a zajímavými příležitostmi v oblasti metabolických poruch a kardiovaskulárních, ledvinových a hepatobiliární onemocnění, nemluvě o imunitních, neurologických, gastrointestinálních a infekčních onemocněních, mohou sloučeniny cílené na GPER nalézt široké použití v lékopisu.

PROHLÁŠENÍ O ZVEŘEJNĚNÍ

Autoři jsou vynálezci amerických patentů souvisejících se sloučeninami selektivními na GPER (7 875 721 a 8 487 100) a jejich aplikacemi (10 251 870; 10 471 047; 10 561 648; 10 682 341; a 10 682 341, G{0, 2, 98) } Vývoj Group a Linnaeus Therapeutics. Autoři mají nárok na licenční poplatky, jak je řízeno univerzitními pravidly pro vynálezce, ale nemají žádné majetkové účasti v žádných licenčních společnostech.

PODĚKOVÁNÍ

Rádi bychom poděkovali všem, kteří přispěli znalostmi v této oblasti, a omlouváme se těm, jejichž práce nebylo možné citovat z důvodu omezení délky. Autoři byli podpořeni granty National Institutes of Health R01 CA127731, CA163890 a CA194496; Dialyzační klinika Inc.; Centrum excelence biomedicínského výzkumu v autofagii, zánětu a metabolismu (P20 GM121176); a Komplexní onkologické centrum University of New Mexico (P30 CA118100).

CITOVANÁ LITERATURA

1. Santoro N, Epperson CN, Mathews SB. 2015. Menopauzální symptomy a jejich léčba. Endokrinol. Metab. Clin. Severní Am. 44:497–515

2. Mehta J, Kling JM, Manson JE. 2021. Rizika, přínosy a léčebné modality menopauzální hormonální terapie: současné koncepty. Přední. Endocrinol. 12:564781

3. Severní Am. Menopauza Soc. Hormonální Ther. Poradenství v prohlášení o pozici. Panel. 2018. Stanovisko k hormonální terapii z roku 2017 společnosti The North American Menopause Society. Menopauza 25:1362–87

4. McDonnell DP, Wardell SE, Chang CY, Norris JD. 2021. Endokrinní terapie nové generace pro rakovinu prsu. J. Clin. Oncol. 39:1383–88

5. Haines CN, Wardell SE, McDonnell DP. 2021. Současné a vznikající terapie zaměřené na estrogenový receptor pro léčbu rakoviny prsu. Eseje Biochem. 65:985-1001

6. Dahlman-Wright K, Cavailles V, Fuqua SA, Jordan VC, Katzenellenbogen JA, et al. 2006. Mezinárodní farmakologická unie. LXIV. Estrogenové receptory. Pharmacol. Zj 58:773–81

7. Prossnitz ER, Arterburn JB. 2015. Mezinárodní unie základní a klinické farmakologie. XCVII. Estrogenový receptor spřažený s G proteinem a jeho farmakologické modulátory. Pharmacol. Zj. 67:505–40

8. Fruzzetti F, Fidecicchi T, Montt Guevara MM, Simoncini T. 2021. Estetrol: nová volba antikoncepce. J. Clin. Med. 10:5625

9. Diamanti-Kandarakis E, Bourguignon JP, Giudice LC, Hauser R, Prins GS, a kol. 2009. Chemikálie narušující endokrinní systém: vědecké prohlášení Endokrinní společnosti. Endokr. Zj. 30:293–342

10. Lorand T, Vigh E, Garai J. 2010. Hormonální působení rostlinných a antropogenních nesteroidních estrogenních sloučenin: fytoestrogeny a xenoestrogeny. Curr. Med. Chem. 17:3542–74

11. Frye CA, Bo E, Calamandrei G, Calza L, Dessi-Fulgheri F, et al. 2012. Endokrinní disruptory: přehled některých zdrojů, účinků a mechanismů působení na chování a neuroendokrinní systémy. J. Neuroendocrinol. 24:144–59

12. Song S, Guo Y, Yang Y, Fu D. 2022. Pokroky v patogenezi a terapeutických strategiích pro osteoporózu. Pharmacol. Ther. 237:108168

13. Yang F, Li N, Gaman MA, Wang N. 2021. Raloxifen má příznivé účinky na lipidový profil u žen, což vysvětluje jeho příznivý účinek na kardiovaskulární riziko: metaanalýza randomizovaných kontrolovaných studií. Pharmacol. Res. 166:105512

14. Nabieva N, Fasching PA. 2021. Revize endokrinní léčby u pacientek s rakovinou prsu – historie, standard péče a možnosti zlepšení. Raci 13:5643

15. Wehling M. 1994. Negenomické působení steroidních hormonů. Trendy Endocrinol. Metab. 5:347–53

For more information:1950477648nn@gmail.com