Годишен преглед на фармакологията и токсикологията, част 2

Изомерните флавони имат 2-арилови заместители в 4H-хромен-4-едно ядро ​​и тези съединения се метаболизират допълнително до различни фитоестрогени. Baicalein се среща в билка, използвана в традиционната китайска медицина, и с прост 2-фенилов заместител функционира като антагонист на GPER за намаляване на индуцираната от E2- миграция, адхезия и инвазия в клетките на рака на гърдата (66) и потиска E2-индуцираната клетъчна инвазия и експресията и активирането на матриксната металопротеиназа-9 (67).

Изофлавоните са естествени съединения, които се срещат широко в много зеленчуци и плодове, като краставици, лук, аспержи и домати. През последните години все повече и повече научни изследвания показват, че изофлавоните са много полезни хранителни вещества, които могат да помогнат за подобряване на човешкия имунитет.

Първо, изофлавоните са антиоксиданти, които могат да неутрализират свободните радикали, да инхибират активността на свободните радикали и да предпазват клетките от оксидативно увреждане. Този антиоксидантен ефект може ефективно да подобри човешкия имунитет и да намали честотата на заболяванията.

Второ, изомеризираните флавоноиди също имат ефект на инхибиране на възпалението. Изследванията показват, че възпалението е в основата на много заболявания, включително сърдечни заболявания, инсулт, диабет и рак, наред с други. Тъй като изофлавоните могат да инхибират възпалението, те играят важна роля в защитата на човешкото здраве.

И накрая, изофлавоните могат също така да насърчат клетъчната диференциация и пролиферация, да подобрят имунната функция и да помогнат на тялото да произвежда повече антитела и имунни клетки, като по този начин укрепва имунитета на тялото.

Като цяло изофлавоните са много важно хранително вещество, което може да подобри човешкия имунитет и да намали честотата на заболяванията. Затова трябва да обърнем внимание на разумна комбинация от диетична структура и да увеличим храните, съдържащи изофлавони, за да поддържаме здравословно физическо и психическо състояние. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като Cistanche има и антивирусни и противоракови ефекти, което може да засили способността на имунната система да се бори и да подобри имунитета на организма.

Кликнете върху ползите за здравето от цистанче

Полифенолни катехини като (-)-епикатехин се срещат в зеления чай, какаото и някои плодове и са привлекли значително внимание по отношение на техните потенциални ползи за здравето. (-)-Епикатехин активира GPER сигнални пътища за вазодилатация подобно на G-1 (68) и стимулира митохондриална биогенеза в миши скелетни мускули (69). Синтетичните пропаргилови етерни производни на (-)-епикатехин запазват активността си в пътя на eNOS/NO и, когато са имобилизирани, функционират като афинитетна колона за изтегляне на GPER от протеинови екстракти на ендотелни клетки, допълнително утвърждавайки (-)-епикатехин като GPER лиганд (70).

Антоцианините са разнообразен клас силно оцветени флавоноиди, намиращи се в плодовете и червеното вино, които представляват интерес поради тяхната хранителна стойност и потенциални ползи при съдови заболявания. Агликон делфинидин и гликозилат делфинидин 3-глюкозид са еквипотентни в предизвикването на бързи NO-медиирани вазодилататорни реакции при мъжки плъхове и този отговор е имитиран чрез тъканна перфузия с G-1 или E2 и значително намален чрез лечение с G36, което включва GPER в този път (71).

Зеараленон е фенолен макролактон, произведен от микотоксини в зърнени и зърнени култури и се метаболизира до епимерни алкохоли - и -зеараленон. С широко разпространение тези съединения се консумират от животни и хора, което поражда опасения относно естрогенните ефекти върху репродуктивната система, други токсични ефекти и потенциални роли в развитието на хормонално зависими ракови заболявания. Зеараленон е агонист на GPER и експозицията в клетките и жлезите на хипофизата на прасетата причинява повишена експресия на информационна РНК на GPER, но не и ER /, заедно с активиране на GPER/PKC/p38 пътища за регулиране на микроРНК miR-7, която е насочена генът FOS, което води до инхибиране на синтеза и секрецията на фоликулостимулиращия хормон и води до репродуктивни дефекти (72, 73). В клетъчни линии на рак на дебелото черво, които обикновено не се считат за хормонално-чувствителни, зеараленон насърчава независим от закрепването клетъчен растеж и прогресия на клетъчния цикъл, което е потиснато от G15, чрез MAPK и Hippo pathway effector YAP1, осигурявайки механизъм за насърчаване на растежа на рак на дебелото черво ( 74).

Множество структурни класове от синтетични химикали, нарушаващи ендокринната система, са лиганди за GPER и е разработен подход за фармакологичен скрининг, за да се разграничат активностите на GPER агонист/антагонист. Този метод използва изобразяване на живи клетки за наблюдение на промените в морфологията на MR5C човешки фибробластни клетки в отговор на G-1 и G15 за оценка на активността на GPER (75). Бисфенолите се произвеждат промишлено и се включват в много потребителски продукти в огромен мащаб по целия свят и са един от най-важните класове съединения, нарушаващи ендокринната система. Тези аналози обикновено проявяват по-висок относителен афинитет на свързване за GPER отколкото ER и инициират екстрануклеарни сигнални пътища при ниски дози, които оспорват класическото им определяне като слаби естрогени (76, 77). Флуорираният аналог на бисфенол BPAF има деветкратно по-висок афинитет към GPER в сравнение с изходното съединение, определен с помощта на флуоресцентен конкурентен анализ на свързване в GPER-експресиращи SKBR3 клетки и GPER-медиирани негеномни ефекти са наблюдавани при 10-nM концентрации (78) . Тъй като производителите преминават към алтернативи без BPA с аналози като сулфон BPS, опасенията за естрогенната активност остават и изискват по-нататъшно проучване в широкия контекст на участващите рецептори и повишено старание за наблюдение и оценка на риска.

Синтетични GPER-насочени съединения

Откритието, че GPER може да играе роля в дейностите на естрогенните съединения (19–21, 79), установи критичната необходимост от нови фармакологични инструменти за разграничаване на дейностите на ER/ и GPER. Предизвикателствата за получаване на структури с атомна разделителна способност за мембранно свързани GPCRs и липсата на такава структура на GPER са значителни пречки пред структурно-базирани подходи, които се стремят да проектират и оптимизират GPER-насочени съединения. Комбинираните виртуални и биомолекулярни подходи за скрининг доведоха до откриването на първия и към днешна дата най-широко изследван GPER агонист, G-1 (80) (Фигура 3).

Тази стратегия използва базиран на лиганд изчислителен екран на 10000-членна библиотека от съединения за структурно сходство с Е2 за класиране на съединенията за клетъчно-базирани поточни цитометрични конкурентни анализи на свързване, които използват флуоресцентен синтетичен E2- сонда за разграничаване на съединения, проявяващи селективно GPER свързване по отношение на подтиповете на ядрения рецептор (80). Последващото приложение на синтетична медицинска химия за изследване на структурата-активност на тетрахидро-3Hcyclopenta[c]quinoline скеле доведе до идентифицирането на първия GPER антагонист, G15 (81), и подобрения аналог, G36 (82). Активността, селективността и GPER зависимостта на G-1 са демонстрирани в няколко ER-отрицателни клетъчни линии, включително SKBR3 (рак на гърдата) (19), Hec50 (рак на ендометриума) (83) и MCF10A (нормална гърда епител) (84) клетки, използвайки подходи за нокдаун на малка интерферираща РНК (32, 83, 84), както и в множество системи при GPER нокаут (KO) мишки (85).

Към днешна дата активността на тези съединения, където са изследвани, липсва в клетки и мишки без GPER (85), с изключение на докладваните ефекти върху тубулин при високи концентрации (3–50 μM) (86, 87). Тези валидирани GPER-селективни съединения от серия G са налични в търговската мрежа като рацемични смеси и са позволили прилагането на подходи на молекулярната биология и голямо разнообразие от in vitro и in vivo изследвания за характеризиране на нови лиганди и разграничаване на GPER от ER / по множество пътища в различни видове клетки, тъкани и органи. (S, R, R)-енантиомерът на G-1 [1-((3aS,4R,9bR)-4-(6-бромобензо[d][1,3) ]диоксол5-ил)-3а,4,5,9b-тетрахидро-3Н-циклопента[с]хинолин-8-ил)етан-1-он] беше получено чрез хирална (високоефективна течна) хроматография и напредна като първото насочено към GPER изследвано ново лекарство (IND), LNS8801 (88), което влезе в клинични изпитвания при хора (https://kliničnитриалс.гов/ct2/show/ NCT04130516).

Подходът, използван за идентифициране на съединенията от серия G, също доведе до откриването на оксабицикличното съединение AB-1, което проявява уникален и обратен профил на селективност в сравнение със съединенията от серия G, като не се свързва с или засяга активността на GPER докато действа като агонист на ER / класически геномни отговори/транскрипция (и антагонизира бързите некласически сигнални пътища, медиирани от ER) (89). Тази селективност е особено забележима, като се има предвид, че много ER-насочени съединения също взаимодействат с GPER; например селективният модулатор на естрогенния рецептор (SERM) (4-хидрокси)тамоксифен (активният метаболит на тамоксифен, използван при in vitro експерименти) е мощен агонист на GPER (20, 21, 90). Структурно свързаният дифенилакриламид тамоксифен-ралоксифен хибрид, STX, също активира GPER в mHippoE-18 хипокампални клонални клетки (37, 91).

Значителни усилия са насочени към разработването на изчислителни хомологични модели за GPER, които са позволили изследвания на молекулярно докинг, симулации на молекулярна динамика и подходи за виртуален скрининг, както е описано в скорошни рецензии (92–101). Въпреки че задълбоченото отразяване на тази тема е извън обхвата на този преглед и характеризирането на много от съединенията остава непълно, поучително е да се изследват избрани нови лиганди, които са идентифицирани, и да се обобщят съпътстващите прозрения относно свързването и функцията.

Структурното значение на G-1 скелета като фармакофор е установено чрез няколко синтетични програми, генериращи производни, които запазват GPER свързването. Циклопентеновата група е наситена и заменена с тетрахидрофуранови и тетрахидропиранилови групи (98, 102, 103). Метиленовата група е заменена с карбоксилатни и карбоксамидни функционални групи (97, 104), а биарилните производни на 5-бромобензо[1,3]диоксоловата група са получени чрез кръстосано свързване на Suzuki–Miyaura (94). В друг пример, флуоресцентно борондипирометеново дифлуоридно (BODIPY) багрило, конюгирано в 6-позиция на 5-бромобензо[1,3]диоксолова група, имитира структурата на G-1 и показва конкурентен лиганд свързване към GPER с 3H-E2 и G15 в SKBR3 клетки (105). Свързаният с амид индол-тиазол SAGZ5 беше идентифициран чрез виртуален скрининг на 3D фармакофорен модел и беше установено, че е GPER агонист, който активира аденилат циклаза и последващо образуване на cAMP в HL60 клетки със стойности на EC50, подобни на тези на G-1 ( 106). Докинг моделът предполага, че SAGZ5 се свързва в същото хидрофобно място, както е моделирано за G -1.

Идентифицирани са няколко допълнителни GPER антагонисти с някои структурни сходства с G15 и G36. Пиролобензоксазиноновите съединения PBX1 и PBX2 бяха идентифицирани като GPER лиганди чрез конкурентни изследвания на свързване и при 10-μM концентрации инхибират SKBR3 клетъчната пролиферация и клетъчната миграция на свързани с рака фибробласти, индуцирани от 100 nM E2 и G-1 (107 ). Идентифицирани са допълнителни структурно свързани съединения като пироло[1,2-a]хиноксалин и дихидопироло[1,2-a]хиноксалин (PQO-14c и DHPQO-15g). като GPER антагонисти, използвайки модел на хомология, базиран на хемокиновия рецептор CXCR4 и чрез практически скрининг за съединения с режими на свързване, подобни на G-серията от съединения (108). Тези съединения индуцират клетъчна смърт в GPER-експресиращи MCF7 и SKBR3 клетки, със структурни аналози, показващи различни ефекти върху експресията на р53 и р21. Структурно свързани аналози на това скеле инхибират клетъчната пролиферация в TNBC клетки, с наблюдавана повишена активност на дихидропироло производно (109).

Използван е подход за моделиране на хомология за проектиране на бензилов анилин CIMBA, който инхибира G-1-индуцираната мобилизация на калций (110). Структурата на CIMBA може да се разглежда като ацикличен аналог на G36, осигуряващ повишена конформационна гъвкавост и разтворимост във вода в сравнение с хинолиновото скеле. Интраперитонеалното инжектиране на CIMBA в модел на мишка с овариектомия предотвратява E2-индуцираните холестеролни жлъчни камъни по дозозависим начин. Тези резултати насърчават по-нататъшно проучване на антагонистите на GPER за разработването на нови лекарства за лечение на холестеролна жлъчнокаменна болест при жени.

Пептид, съответстващ на остатъци 295–311 от шарнирния регион/AF2 домейн на ER (наречен ER 17p), индуцира апоптоза в клетките на рак на гърдата и насърчава регресия в ER отрицателен туморен ксенотрансплантатен модел (111). Предполага се, че този пептид е обратен агонист на GPER, като намалява фосфорилирането на EGFR и ERK1/2, намалява експресията на c-fos и индуцира зависимата от протеазома низходяща регулация на GPER (112). Тази активност се възпроизвежда от късия синтетичен тетрапептид PLMI, който се основава на N края на по-големия пептид, и докато на първо разглеждане тези пептиди изглеждат поразително различни от другите хетероциклични скелета, изследванията за молекулярно докинг предполагат корелация в прогнозираното GPER свързване места на хетероцикличното антагонистично PBX-1 съединение (112).

ТЕРАПЕВТИЧНИ ВЪЗМОЖНОСТИ ЗА GPER-СЕЛЕКТИВНИ ЛИГАНДИ Рак

GPER се изразява в широк спектър от човешки ракови заболявания, което предполага възможни роли за диагностика, прогноза или насочване на неговата активност или изразяване като терапевтични интервенции. Експресията на GPER е документирана в човешки рак (или клетъчни линии) като рак на гърдата, ендометриума, яйчниците, простатата, панкреаса, щитовидната жлеза, дебелото черво, белите дробове, бъбреците и меланома, наред с много други (прегледани в 113). В много ракови клетъчни линии, включително гърдата (84), ендометриума (114), щитовидната жлеза (115) и яйчниците (116), G-1 насърчава пролиферацията и свързаните сигнални пътища (Фигура 4). Съобщава се обаче и за инхибиране на пролиферацията в клетъчни линии на гърдата (117), меланома (118), простатата (119, 120), панкреаса (121) и други ракови клетки. В миши ксенотрансплантатен модел на рак на простатата, включващ както андроген-чувствителен, така и устойчив на кастрация рак, G-1 инхибира прогресията на рака, но само при резистентно на кастрация заболяване (119, 120). Разликите в механизмите на клетъчна пролиферация, както и използваните концентрации на G-1 могат да обяснят тези in vitro разлики.

При хората експресията на GPER корелира с лоши резултати при рак на гърдата (122–124), ендометриума (125) и рак на яйчниците (126). Експресията на GPER се повишава при метастази на рак на гърдата в сравнение със съвпадащи първични тумори (127, 128), но интересно само при жени, лекувани с тамоксифен (128). Експресията на GPER също корелира с намаленото инхибиране на туморния растеж при първични ER-/GPER-позитивни тумори на гърдата, лекувани с тамоксифен в сравнение с инхибирането на ароматазата. Тази разлика отсъства при първичните ER-положителни тумори на гърдата, които не експресират GPER (123, 124). Ролята на глобалната експресия на GPER е оценена в MMTV-PyMT миши модел на спонтанна туморогенеза на млечната жлеза. В сравнение с мишките от див тип, GPER KO мишките дават по-малки тумори с намалени метастази, което предполага, че in vivo GPER има протуморогенна функция (129). Дали това откритие се дължи на експресия в туморни клетки или стромални клетки (напр. имунни клетки или фибробласти) остава неизвестно.

Като агонист на GPER, ефектите на (4-хидрокси)тамоксифен върху рак на гърдата (клетки) са широко изследвани и са сложни. Устойчивите на тамоксифен MCF7 клетки пролиферират в отговор на тамоксифен чрез GPER-зависим път (127, 130), който е блокиран или от нокдаун на GPER, или от лечение с G15 (81, 127). Тамоксифенът предизвиква цитоплазмена транслокация на проапоптотичния транскрипционен фактор Foxo3, което от своя страна може да допринесе за механизми на резистентност (32, 90). Тамоксифенът също индуцира миграция на клетки от рак на гърдата (131) и повишава експресията на ароматаза в резистентни на тамоксифен клетки (132) чрез GPER. In vivo, резистентните на тамоксифен MCF7 ксенотрансплантати възвърнаха чувствителността към тамоксифен при лечение с G15 (127). G15 сенсибилизира раковите клетки на гърдата към доксорубицин чрез инхибиране на епителен-мезенхимален преход (133). И накрая, G-1 (както и тамоксифен и фулвестрант) повишава медиираното от естествените клетки убийци убиване както на ER-отрицателни, така и на ER-положителни клетки от рак на гърдата, което предполага още една възможна роля на GPER в имунната регулация (134).

In vivo, ефектите на агонистите и антагонистите на GPER се усложняват от широко разпространената експресия на GPER извън туморните клетки, включително в свързаните с тумора имунни и стромални клетки (като фибробласти, адипоцити и васкуларни клетки). Противовъзпалителните ефекти на GPER и G-1 вероятно засягат инициирането на рака и ранното му развитие, както се вижда от ускорената предизвикана от възпаление чернодробна туморогенеза при GPER-дефицитни мишки (135). Експресията на GPER във фибробласти, свързани с рак на гърдата, също предполага роля в прогресията на рака (136–138), където насърчава миграцията и инвазията на раковите клетки (139–141). Адипоцитите в богати на мазнини тъкани като гърдата и затлъстелите (142) също допринасят за карциногенезата на множество видове рак (143). Адипоцитите експресират ароматаза, което води до повишени локални нива на естроген, както и много адипокини и като цяло провъзпалителни цитокини и хормони, които могат да стимулират туморогенезата. Тъй като G-1 намалява затлъстяването и метаболитната дисфункция (144), възпалението (113, 145) и индуцираната от химиотерапия кардиотоксичност (146), той може да намали честотата или да подобри резултатите при рак на гърдата и други видове рак чрез различни механизми.

GPER също играе важна роля при много други видове рак. G-1 намалява чернодробната туморогенеза, отчасти чрез инхибиране на възпаление и фиброза (135). Обратно, при недребноклетъчен рак на белия дроб, туморната тежест се увеличава с E2 или G-1 лечение и намалява с G15 лечение (147, 148). В клетките на меланома, G-1 (както и тамоксифен) инхибира пролиферацията in vitro (149) и когато се комбинира с терапия с анти-PD-1 антитела, G-1 прайминг води до намаляване на тумора растеж, което значително подобрява оцеляването на мишки, носещи меланом (118). G-1 комбинация с терапия за инхибиране на имунната контролна точка също показва ефикасност при модели на рак на панкреаса (121). Тези комбинирани терапии доведоха до имунна памет, защита срещу повторно предизвикване на тумора, което предполага широки ефекти в туморните и имунните клетки (118). Тези проучвания доведоха до одобрение от IND за G-1 при рак и последващо започване на първото фаза I клинично изпитване на G-1 през 2019 г. (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04130516).

Сърдечносъдова система

Естрогените играят важна роля в регулирането на сърдечно-съдовата функция и следователно техните рецептори представляват потенциални цели за терапевтични интервенции при множество сърдечно-съдови заболявания, включително миокарден инфаркт (коронарна болест на сърцето), атеросклероза, артериална и белодробна артериална хипертония и сърдечна недостатъчност. Ролята(ите) на естрогена се илюстрира от по-ниската честота на хипертония и коронарна артериална болест при жени в пременопауза в сравнение с мъже на същата възраст и значителното увеличение на двете заболявания след менопаузата (150, 151). Ролите на GPER в регулирането на сърдечно-съдовата функция и заболяването са широко демонстрирани с помощта на G-1 и включват регулирането на кръвното налягане, ангиогенезата, миокардната функция и възпалението (152).

G-1, подобно на E2, предизвиква вазорелаксация до голяма степен чрез производство на азотен оксид в множество съдове (от гризачи, свине и човешки произход) и рязко понижава кръвното налягане при мишки, ефект, който липсва при GPER KO мишки (31, 71, 153–155). При зависима от солта хипертония с ранна диастолна дисфункция (сърдечна недостатъчност със запазена фракция на изтласкване), като се използва mRen2.Lewis плъх, хроничното лечение с G-1 подобрява релаксацията на миокарда при жени с непокътнати яйчници и овариектомирани жени и намалява хипертрофията на сърдечните миоцити и стената дебелина, при липса на явни промени в кръвното налягане (156, 157). Подобни терапевтични ефекти на G-1 се наблюдават при възрастни плъхове (158) и AngII-индуцирани хипертонични плъхове (159).

Лечението с G-1 (за 2 седмици на 14-месечна възраст) също обърна хипертонията при женски плъхове с ограничен вътрематочен растеж (т.е. ниско тегло при раждане), които се появяват в напреднала възраст (160). В допълнение към ефектите на агонизма на GPER чрез G-1, G36 предотвратява индуцирана от AngII хипертония при мишки чрез уникален механизъм, произтичащ от регулирането надолу на Nox1 с последващата липса на производство на реактивни кислородни видове, участващи в индуцираната от AngII вазоконстрикция и следователно хипертония (161). При плъх модел на диабетна кардиомиопатия, средното артериално налягане, сърдечното тегло и индексите на атерогенен и сърдечно-съдов риск са подобрени чрез лечение с Е2 и G-1, като благоприятните ефекти на Е2 са инхибирани от G15 (162). В допълнение към артериалната хипертония, G-1 е ефективен при лечение на белодробна артериална хипертония, обръщайки както сърдечните, така и функционалните аберации на скелетните мускули при овариектомирани женски (163) и мъжки (164) мишки.

Атеросклерозата, която може да доведе до коронарна артериална болест, е резултат от повишени нива на липиди в кръвта и хронично възпалително състояние. G-1 предпазва от развитието на атеросклероза чрез многобройни действия както в индуцирани от диета (165), така и в генетични модели (166). Първо, G-1 намалява нивата на плазмения холестерол (виж по-долу) (144). Второ, G-1 индуцира диференциация и инхибира коронарната гладкомускулна клетъчна пролиферация (167). Трето, G-1 намалява възпалението в индуциран от диета модел на атеросклероза при мишки (165). В съответствие с противовъзпалителната роля на GPER, GPER KO мишки показват повишено натрупване на възпалителни клетки, както и атеросклероза както при овариално непокътнати, така и при овариектомирани мишки (165). Четвърто, G-1, както и E2, индуцира производството на азотен оксид в човешките ендотелни клетки (и двете инхибирани от G36) (165) и засилена вазодилатация (166). Ендотелната дисфункция и намаленото производство на NO са отличителни белези на атеросклероза и съдово заболяване (151, 168).

Ендокринология и метаболизъм

Метаболитната хомеостаза е различно регулирана при мъже и жени (169, 170), като жените в пременопауза проявяват по-ниска честота на затлъстяване и диабет в сравнение с мъжете на същата възраст. Тези защитни ефекти, вероятно резултат от естрогена, се губят след менопаузата (171, 172). Тази полова разлика, както и ефектите от лишаването от естроген, присъстват и при мишки (173, 174). Естрогенната заместителна терапия при жени в постменопауза, както и при овариектомирани мишки, може да облекчи наддаването на тегло и свързаните с него нежелани метаболитни ефекти (173-176).

Експресията на GPER е свързана с телесното тегло, разхода на енергия и хомеостазата на глюкозата. Това се доказва от факта, че мишките GPER KO показват повишено телесно тегло и затлъстяване (както във висцералните, така и в подкожните депа), дислипидемия и инсулинова резистентност и непоносимост към глюкоза (153, 177–180). Заключението, че GPER модулира базалния метаболизъм, е от факта, че не са наблюдавани промени нито в стационарния дневен прием на храна, нито в локомоторната активност, но разходът на енергия намалява при GPER KO мишки, в съответствие с наблюдението на намалена експресия на термогенните гени в кафявата мастна тъкан разединяващ протеин 1 и 3-адренергичен рецептор (177, 179). Интересното е, че въпреки че няма цялостна разлика в приема на храна, женските мишки GPER KO показват по-ниска чувствителност към краткосрочното инхибиране на храненето на лептин и холецистокинин (179). В съответствие с този ефект, лечението с G-1 на овариектомирани плъхове води до остро преходно намаляване на приема на храна (181).

Използването на модели на затлъстяване чрез лишаване от естроген (т.е. овариектомия) или диета с високо съдържание на мазнини (HFD), хронично лечение с G-1 след наддаване на тегло доведе до загуба на тегло и мастна тъкан, подобрени нива на циркулиращи липиди и повишено разход на енергия без промени в консумацията на храна или придвижването (144). По същия начин не са наблюдавани промени нито в чистата маса, нито в костната плътност/минералното съдържание. Както в бялата, така и в кафявата мастна тъкан, както и в скелетните мускули, лечението с G-1 повишава експресията на гени, участващи в митохондриалната биогенеза и окислението на мастни киселини, като същевременно намалява експресията на много гени, участващи във възпаление, хипоксия и ангиогенеза ( 144). Важно е, както беше отбелязано по-рано (165), лечението с G-1 на овариектомирани мишки не доведе до поглъщане на матката (144), както се случва при добавяне на естроген (182).

GPER KO мишки също показват по-висока плазмена глюкоза и нарушена инсулинова чувствителност и глюкозен толеранс, както и дефектна стимулирана от глюкоза и естроген инсулинова секреция (177-179). В индуциран от стрептозотоцин модел на диабет тип 1, женски мишки GPER KO показват намален панкреатичен инсулин и съдържание на панкреатични клетки, както и по-висока кръвна глюкоза (183). В допълнение към насърчаването на оцеляването на островчета (183), GPER медиира секрецията на инсулин в изолирани островчета в отговор на E2 и G-1, като и двата бяха намалени чрез инхибиране на GPER с G15 или в островчета от GPER KO мишки (184). И накрая, овариектомирани мишки от див тип, но не и GPER KO, отговарят на остро и хронично лечение с естроген с подобрена глюкозна хомеостаза, което допълнително разкрива ролята на GPER в естрогенната функция in vivo (178, 179).

Моделите, описани по-горе, също водят до метаболитна дисфункция, включително инсулинова резистентност и непоносимост към глюкоза. Лечението с G-1 също доведе до подобрения в глюкозната хомеостаза, както се разкрива от тестове за глюкозен и инсулинов толеранс и намалени концентрации на глюкоза и инсулин на гладно (144). Използвайки овариектомия, стрептозотоцин и HFD за създаване на модел на плъх на тежък постменопаузен диабет тип 2, едно проучване установи, че лечението с естроген и G-1 подобрява кръвната захар на гладно и HOMA-IR (оценка на хомеостатичен модел за инсулинова резистентност), с благоприятните ефекти на естрогена, обърнати от G15 (162). Това, че GPER също така функционира за повишаване на инсулиновата секреция при хора, е демонстрирано в панкреатични острови, изолирани от пациенти с диабет тип 2, където глюкозо-стимулираната инсулинова секреция се повишава, докато секрецията на глюкагон и соматостатин намалява при G-1 стимулация (185, 186) .

Действия на GPER-селективни лиганди в други системи

GPER се експресира и играе множество роли в кожата. Ролята на GPER в индуцираната от естроген меланогенеза предполага, че модулаторите на GPER могат да намерят приложение при хлоазма и други нарушения на пигментацията на кожата (187, 188). При инфекция на кожата и меките тъкани в резултат на Staphylococcus aureus, G-1 намалява дермонекрозата, вероятно чрез намалено цялостно натрупване на неутрофили и повишен бактериален клирънс при липса на директни бактерицидни ефекти (189). Наблюдаваната полова разлика и ролята на естрогена при заздравяването на рани (190, 191), заедно с намаленото заздравяване при GPER KO мишки (R. Ko, O. Davidson, K. Ahmed, R. Clark, J. Brandenburg, et al., непубликувани резултати), предлагат допълнителни възможности за терапия с агонист на GPER при кожни заболявания и заздравяване на рани.

Що се отнася до хепатобилиарната система, естрогенът има множество функции както в черния дроб, така и в жлъчния мехур, защитавайки чернодробната функция и намалявайки стеатохепатита, като същевременно насърчава образуването на камъни в жлъчката. Естрогенът и генистеинът, отчасти чрез GPER, защитават хепатоцитите от митохондриална дисфункция и натрупване на триглицериди (192). DHEA, чрез превръщане в естроген, който след това действа чрез GPER, намалява неалкохолния стеатохепатит при мишки (47). Стимулираното от естроген образуване на жлъчни камъни включва както GPER, така и ER, с различни пътища на кристализация на холестерола за двата описани рецептора (193). Освен това, при GPER KO мишки, образуването на камъни в жлъчката отсъства, докато се увеличава чрез третиране на мишки от див тип с естроген и G-1 (193, 194). Обратно, образуването на жлъчни камъни е намалено от селективни антагонисти на GPER като аналога G36, CIMBA, което предполага, че насочването към GPER с антагонисти може да представлява терапевтична възможност за това състояние (110).

В стомашно-чревния тракт G-1 намалява двигателната функция (т.е. мускулния контрактилитет и следователно подвижността), висцералната болка (195, 196) и реперфузионното увреждане след чревна исхемия/реперфузия чрез намалено увреждане на клетъчните крипти на дебелото черво (197). G-1 също намалява смъртността и увреждането на тъканите в модел на болестта на Crohn (198), а активирането на GPER също отслабва чревното възпаление в модел на остър колит, което води до подобрена бариерна функция на чревната лигавица (199, 200). Чревната експресия на GPER изглежда е повишена при болест на Crohn (198), улцерозен колит (201) и синдром на раздразнените черва (202).

GPER регулира множество аспекти на бъбречната функция, включително съдовия тонус на бъбречната артерия и интерлобуларната артерия (203, 204). Естрогенът и G-1, чрез активиране на GPER, стимулират Н плюс -АТФазна активност в интеркалирани клетки на бъбречните тубули (205) и регулират екскрецията на Na плюс in vivo (206). Икариинът, агонист на GPER, предпазва бъбречните подоцити от апоптоза (207), а при хипертонична нефропатия G-1 намалява протеинурията, без съпътстващи промени в кръвното налягане (208, 209). G-1 също намалява увреждането на бъбречните клетки в резултат на лечение с метотрексат (210). Интересно е, че GPER KO мишки показват силно намалена свързана с възрастта бъбречна фиброза и бъбречно заболяване, вероятно чрез регулиране на Nox1, както се наблюдава в сърцето и васкулатурата, което предполага терапевтична роля на GPER антагонистите при хронично бъбречно заболяване (161, 211).

Много полезни ефекти на естрогена в нерепродуктивните тъкани и заболявания изглежда включват противовъзпалителни ефекти, които са поне частично медиирани чрез GPER, който е широко изразен в имунните клетки (145). В съответствие с това, мишките GPER KO показват повишено възпаление при много модели (135, 165, 177, 179, 212), докато приложението на G-1 намалява възпалението при множество миши модели, включително белодробна алергия с хиперреактивност на дихателните пътища (213), хронично затлъстяване и диабет (144), възпалителни заболявания на червата (198, 214) и хронични неврологични заболявания (212, 215–218). Сред действията си G-1 насърчава производството на противовъзпалителния цитокин IL-10 в Th17 клетки (219, 220) и намалява производството на липополизахарид-индуцирани цитокини в макрофагите (217). Активността на GPER също е достатъчна, за да защити развитието на плода и неонаталната жизнеспособност по време на инфекция на майката и възпаление на плацентата, което предполага терапевтичен път чрез G-1 (221).

GPER играе широка роля в централната и периферната нервна система, както се вижда от набора от защитни действия на G-1 при остри и хронични неврологични/невродегенеративни заболявания (218). В модел на множествена склероза (експериментален автоимунен енцефаломиелит), G-1 едновременно намалява тежестта и забавя появата на симптомите чрез намаляване на имунната реактивност (212, 217). В модели на болестта на Алцхаймер и Паркинсон и след травматично мозъчно увреждане, G-1 подобрява множество измервания на неврологичните функции отчасти чрез намаляване на невровъзпалението (222-225). При модели на травматично увреждане на мозъка и гръбначния мозък G-1 осигурява защита (223, 226, 227). При модели на инсулт G-1 намалява размера на инфаркта, пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера и индуцираната от инсулт имуносупресия (228–232) чрез подобрено сигнализиране за оцеляване на невроните (228, 233) и подобрена мозъчна микроваскуларна функция (231), възстановяване аутофагия в астроцити (234) или инхибиране на TL4-медиирано микроглиално възпаление (229). Активирането на GPER с G-1 също показва антидепресантни и анксиолитични ефекти (81, 235), подкрепени от проучвания при плъхове GPER KO (236). Познанието, ученето, паметта и други поведенчески ефекти (напр. лордоза) също са свързани с GPER чрез действията на G-1 (222, 224, 237–241).

ИЗВОДИ И БЪДЕЩИ НАСОКИ
От последния ни преглед на фармакологията на GPER през 2015 г. (7) е постигнат значителен напредък в разбирането на функциите на GPER и потенциалните приложения на GPER-насочени лиганди (както агонисти, така и антагонисти). Нови естествени и синтетични съединения са идентифицирани като агонисти и антагонисти на GPER, което предполага ролята на GPER в благоприятните ефекти на фитоестрогените, както и във вредните ефекти на ендокринните разрушители. Продължаващото идентифициране на нови GPER действия и приложения, често демонстрирани чрез използването на GPER-насочени лиганди, в почти всяка система на тялото, предвещава възможности за терапевтично развитие на такива насочени лиганди и необходимостта от оценка на GPER ефектите на настоящите и разработваните лекарства . С напредъка на G-1 във фаза I/II клинични изпитвания през 2020 г. за напреднал рак (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04130516) и интригуващи възможности при метаболитни нарушения и сърдечно-съдови, бъбречни и хепатобилиарни заболявания, да не говорим за имунни, неврологични, стомашно-чревни и инфекциозни заболявания, GPER-насочените съединения могат да намерят широко приложение във фармакопеята.

ДЕКЛАРАЦИЯ ЗА РАЗКРИВАНЕ

Авторите са изобретатели на американски патенти, свързани с GPER-селективни съединения (7,875,721 и 8,487,100) и техните приложения (10,251,870; 10,471,047; 10,561,648; 10,682,341; и 10,980,785), които са лицензирани на Sandia Biotech, GPER G{ {22}} Разработка Group и Linnaeus Therapeutics. Авторите имат право на възнаграждения, управлявани от университетските политики за изобретатели, но нямат дялово участие в никакви лицензионни компании.

БЛАГОДАРНОСТИ

Бихме искали да благодарим на всички, които са допринесли със знания в тази област и да се извиним на онези, чиято работа не може да бъде цитирана поради ограничения в дължината. Авторите са подкрепени от грантове R01 на Националния институт по здравеопазване CA127731, CA163890 и CA194496; Dialysis Clinic Inc.; Центърът за биомедицински научни постижения в автофагията, възпалението и метаболизма (P20 GM121176); и цялостен онкологичен център на Университета на Ню Мексико (P30 CA118100).

ЦИТИРАНА ЛИТЕРАТУРА

1. Santoro N, Epperson CN, Mathews SB. 2015. Симптоми на менопауза и тяхното управление. Ендокринол. Metab. Clin. North Am. 44: 497-515

2. Мехта J, Клинг JM, Менсън JE. 2021. Рискове, ползи и начини на лечение на менопаузалната хормонална терапия: текущи концепции. Преден. Ендокринол. 12:564781

3. North Am. Менопауза Soc. Hormone Ther. Съвет за изявление на позицията. Панел. 2018. Изявлението за позицията на хормоналната терапия от 2017 г. на Северноамериканското общество по менопауза. Менопауза 25: 1362–87

4. McDonnell DP, Wardell SE, Chang CY, Norris JD. 2021. Ендокринни терапии от следващо поколение за рак на гърдата. J. Clin. Oncol. 39:1383-88

5. Haines CN, Wardell SE, McDonnell DP. 2021. Текущи и нововъзникващи терапии, насочени към естрогенни рецептори за лечение на рак на гърдата. Есета по биохимия. 65:985-1001

6. Dahlman-Wright K, Cavailles V, Fuqua SA, Jordan VC, Katzenellenbogen JA, et al. 2006. Международен съюз по фармакология. LXIV. Естрогенни рецептори. Pharmacol. Откр. 58:773–81

7. Prossnitz ER, Arterburn JB. 2015. Международен съюз по фундаментална и клинична фармакология. XCVII. G протеин-свързан естрогенен рецептор и неговите фармакологични модулатори. Pharmacol. Откр. 67:505–40

8. Fruzzetti F, Fidecicchi T, Montt Guevara MM, Simoncini T. 2021. Estetrol: нов избор за контрацепция. J. Clin. Med. 10:5625

9. Diamanti-Kandarakis E, Bourguignon JP, Giudice LC, Hauser R, Prins GS, et al. 2009. Химикали, нарушаващи ендокринната система: научна декларация на ендокринното общество. Ендокр. Откр. 30:293–342

10. Lorand T, Vigh E, Garai J. 2010. Хормонално действие на растителни и антропогенни нестероидни естрогенни съединения: фитоестрогени и ксеноестрогени. Curr. Med. Chem. 17:3542-74

11. Frye CA, Bo E, Calamandrei G, Calza L, Dessi-Fulgheri F, et al. 2012. Ендокринни разрушители: преглед на някои източници, ефекти и механизми на действие върху поведението и невроендокринните системи. J. Neuroendocrinol. 24:144–59

12. Song S, Guo Y, Yang Y, Fu D. 2022. Напредък в патогенезата и терапевтичните стратегии за остеопороза. Pharmacol. Там. 237:108168

13. Yang F, Li N, Gaman MA, Wang N. 2021. Ралоксифен има благоприятен ефект върху липидния профил при жени, обяснявайки неговия благоприятен ефект върху сърдечно-съдовия риск: мета-анализ на рандомизирани контролирани проучвания. Pharmacol. Рез. 166:105512

14. Набиева Н, Фашинг П.А. 2021. Преглед на ендокринното лечение на пациенти с рак на гърдата – история, стандарт на грижа и възможности за подобрение. Ракови заболявания 13:5643

15. Wehling M. 1994. Негеномни действия на стероидни хормони. Тенденции Ендокринол. Metab. 5:347–53

For more information:1950477648nn@gmail.com