A koleszterinhomeosztázis és a gyógyszer-metabolizmus kapcsolata KÔHALMY KRISZTINA 1, DAMJANA ROZMAN DR. 2, JEAN-MARC PASCUSSI DR. 3, SÁRVÁRY ENIKÔ DR. 4 és MONOSTORY KATALIN DR. 1 1 Magyar Tudományos Akadémia, Kémiai Kutatóközpont, Farmakobiokémiai Osztály, Budapest 2 University of Ljubljana, Ljubljana, Szlovénia 3 Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Université Montpellier, Montpellier, Franciaország 4 Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, Transzplantációs és Sebészeti Klinika, Budapest Napjainkban a cardiovascularis megbetegedések vezetô halálozási oknak számítanak világszerte. A szív- és érrendszeri megbetegedések kialakulásában jelentôs szerepet játszik a magas szérumkoleszterin-szint, illetve az atherosclerosis. A vér koleszterinszintjének csökkentésével kedvezôen befolyásolható a káros folyamatok kialakulása, és a már kialakult betegségekben is javulás érhetô el. Az általánosan alkalmazott sztatinalapú gyógyszeres terápia a de novo koleszterin-bioszintézist gátolja a májban. Más hatóanyagok (például ezetimib) a koleszterin táplálékból történô felszívódását gátolják. A leghatékonyabb megoldást ezek kombinált alkalmazása jelentheti. A gyógyszeres terápia során azonban figyelembe kell venni, hogy számos vegyület (gyógyszer) képes specifikusan megváltoztatni a koleszterinhomeosztázis fenntartásában szerepet játszó enzimek mellett a gyógyszer-metabolizáló enzimek indukciójával a citokróm P450 enzimek mennyiségét is (például sztatinok), ami a terápia módosítását teszi szükségessé. A koleszterin-anyagcsere és a gyógyszer-metabolizmus szabályozásában ugyanis több kapcsolódási pont is található. A kapcsolat az úgynevezett nukleáris receptorokon keresztül valósul meg, ezért a koleszterinhomeosztázis és a gyógyszer-metabolizmus közti összefüggés megértése és ismereteink bôvítése elengedhetetlen egy megfelelô terápiás stratégia kidolgozásához, illetve új gyógyszerek fejlesztéséhez. Kulcsszavak: nukleáris receptorok, gyógyszer-metabolizmus, koleszterinhomeosztázis, indukció, citokróm P450 Crosstalk between cholesterol homeostasis and drug metabolism. Nowadays cardiovascular diseases are among the major causes of mortality in the developed world. High cholesterol level in blood and atherosclerosis play the main role in progression of cardiovascular diseases. Reducing serum cholesterol level has been shown to avoid deleterious effects, whereas in serious diseases it improves the outcome. A widely used, statin-based therapy induces a decrease in de novo cholesterol biosynthesis in the liver. Another possibility for lowering serum cholesterol level is to block the uptake of dietary cholesterol from intestine (e.g. ezetimibe). Coadministration of statins and cholesterol uptake inhibitors provides an efficient therapeutical strategy. Several therapeutic agents, reducing serum cholesterol level, are able to regulate the expression of not only cholesterogenic enzymes, but of the major drug metabolizing enzymes, cytochromes P450. The crosstalk between cholesterol homeostasis and drug metabolism is mediated by nuclear receptors, activating target genes in response of endogenous and exogenous ligands. Better understanding of the crosstalk between cholesterol homeostasis and drug metabolism is essential for developing an adequate strategy in therapy and in novel drug development. Keywords: nuclear receptors, drug metabolism, cholesterol homeostasis, induction, cytochrome P450 (Beérkezett: 2008. február 1.; elfogadva: 2008. május 19.) Rövidítések ABCG5/G8 = ATP binding cassette transzporter G5/G8; ACAT1/2 = acil-koenzim-a-koleszterin-aciltranszferáz 1/2; Ac-CoA = acetil-koenzim-a; CAR = konstitutív androsztánreceptor; = koleszterinészter; H = koleszterinészter-hidroláz; CM = kilomikron; CMR = kilomikron-maradék; CYP = citokróm P450 enzim; FXR = farnesoid X-receptor; GR = glükokortikoidreceptor; HDL = high density lipoprotein; HMG-CoA = 3-hidroxi-3-metil-glutaril-koenzim-A; HMG-CoAR = 3-hidroxi-3-metil-glutarilkoenzim-A-reduktáz; IDL = intermediate density lipoprotein; LCAT = lecitin-koleszterin-aciltranszferáz; LDL = low density lipoprotein; LPL = lipoproteinlipáz; LXR = liver X-receptor; NPC1L1 = Niemann Pick C1 like 1; NTCP = nátriumfüggô taurokólsavkotranszport-peptid; PXR = pregnán X-receptor; RXR = retinoid X-receptor; SR-A1/B1 = scavenger receptor A1/B1; SREBP = sterol response element binding protein; VDR = D-vitamin-receptor; VLDL = very low density lipoprotein; XRE = xenobiotikumérzékeny szakasz DOI:10.1556/OH.2008.28329 n 1283 n 2008 n 149. évfolyam, 27. szám n 1283 1289.
Az epesavak a májban szintetizálódnak koleszterinbôl, az epével választódnak ki, a vékonybélbôl 95%-ban visszaszívódnak, és a nátriumfüggô taurokólsavkotranszport-peptiden (NTCP) keresztül visszakerülnek a májba (enterohepaticus recirkuláció) (1. ábra 5. pont). Az enterohepaticus recirkuláció a legfontosabb fiziológiás folyamat az epesavbioszintézis kontrollálásában [5]. A legújabb kutatások szerint az epesavak úgynevezett szignálmolekulákként különbözô nukleáris receptorokat képesek aktiválni, szabályozni tudják az epesav- és a koleszterinmetabolizmust, valamint indukálják a citokróm P450 3A (CYP3A) enzimeket, amelyeknek a xenobiotikumok metabolizmusában (például ciklosporin, eritromycin, sztatinok) és az epesavak detoxifikálásában van óriási szerepe [3]. Az epesavak szintézise kétféle útvonalon történhet: 1. klasszikus vagy neutrális, 2. alternatív vagy savas útvonalon. Mindkét folyamatot a citokróm P450 enzimcsaládba tarton A koleszterin nélkülözhetetlen az emberi szervezet számára, a sejtmembrán építôeleme, a szteroid típusú hormonok, epesavak, oxiszterolok, valamint a D-vitamin prekurzora. Sejtmembránalkotóként befolyásolja a membrán stabilitását, permeabilitását és a fehérje átjárhatóságát. A koleszterinanyagcserét több, különbözô folyamat egyensúlya együttesen szabja meg, amelyek szigorú szabályzás alatt állnak. Koleszterinhomeosztázis A koleszterin homeosztázisa az étkezéssel a szervezetbe bekerülô koleszterin felszívódásának és a májban acetil-koenzim-a-ból (Ac-CoA) történô de novo szintézisének (extrahepatikusan is képzôdik koleszterin, a májnak azonban központi szerepe van a homeosztázisban) és továbbalakulásának egyensúlyaként jön létre. A homeosztázist szigorúan szabályozott folyamatok tartják fenn, amelyek regulálják az exogén és endogén forrásokból történô koleszterinfelvételt, a de novo bioszintézist, valamint a koleszterinbôl kiinduló epesavak, szteroidok és oxiszterolok bioszintézisét [1]. A koleszterin szintézise a májban A de novo koleszterinszintézis kulcsenzime a 3-hidroxi-3- metil-glutaril-koenzim-a-reduktáz (HMG-CoAR), amely a 3-hidroxi-3-metil-glutaril-koenzim-A-ból (HMG-CoA) mevalonsavvá történô átalakítást katalizálja. Dyslipidaemia kezelésére legelterjedtebben a HMG-CoA-reduktázt gátló, sztatin típusú hatóanyagokat alkalmazva gátolható a koleszterin-bioszintézis. A szintézis gátlásával azonban nô a felszívódás mértéke, ennek kiküszöbölésére kombinált gyógyszeres kezelésként felszívódásgátló gyógyszer (ezetimib) alkalmazása is szóba jöhet a sztatinok mellett [2]. Az acil-coa-koleszterin-aciltranszferázok (ACAT1/2) által katalizált reakcióban a koleszterin észterezôdik, és az így képzôdött koleszterinészterek () lipoproteinbe csomagolva kerülnek ki a májból a keringésbe (1. ábra 1. pont). A lipoproteinek több alkotóelembôl épülnek fel, trigliceridekbôl, apoproteinekbôl, koleszterinészterekbôl, foszfolipidekbôl, koleszterinbôl. A very low density lipoprotein (VLDL) szekretálódik a májból, és a szérumban intermediate density lipoproteinné (IDL), majd low density lipoproteinné (LDL) alakul. A lipoproteinekkel szállított koleszterinészterek egy része az LDL-receptorokon keresztül vagy az LDL-receptor-related proteinek (LRP) által endocytosissal visszajut a májba. A koleszterin nagy része észterformában szállítódik a lipoproteinekben, ezáltal nô a lipoproteinek kapacitása, és sokkal hatékonyabbá válik a transzport folyamata (1. ábra 2. pont) [3]. Az LDL-t a perifériás szövetek a scavenger receptorokon (SR-A1) keresztül veszik fel. A perifériás szövetekben a koleszterinészterek hidrolízisével koleszterin képzôdik, a hidrolízist a koleszterinészter-hidrolázok (H) katalizálják. A perifériás szövetekben a fel nem használt koleszterin az ABCA1 transzporteren keresztül kilépve a sejtekbôl high density lipoproteinként (HDL) szállítódik vissza a májba. A máj a HDL-bôl az SR-B1 receptorokon keresztül veszi fel a koleszterint koleszterinészter formájában. A koleszterin koleszterinészter átalakítást a lecitin-koleszterin-aciltranszferázok (LCAT) katalizálják. Az acilezéshez az LCAT a perifériás szövetekben az acilcsoport beviteléhez foszfatidil-kolint használ forrásként, míg a májban és a bélben az ACAT1/2 enzimek acil-coa-t (1. ábra 3. pont) [4]. Felszívódás és kiválasztás Az étkezéssel bevitt koleszterin a vékonybél lumenébôl szívódik fel, a felszívódásban fontos szerepe van a bélhámsejtekben található Niemann Pick C1 like 1 (NPC1L1) fehérjéknek. A májban szintetizálódott koleszterin és az epesavak úgynevezett biliaris micellát képeznek a foszfolipidekkel. A micellák az epehólyagban raktározódnak, és minden étkezés után a vékonybélbe szekretálódnak az epével. A táplálék eredetû koleszterin könnyedén beépül ezekbe a micellákba, és a biliaris eredetû koleszterinnel együtt szívódik fel a lumen falát bélelô enterocytákban. A micellák egy csatornán, az NPC1L1 fehérjéken keresztül jutnak be az enterocytákba [3]. Az enterocytákba bekerülô koleszterin egy része az ATP binding cassette transzportereken (ABCG5/G8) keresztül visszapumpálódik a béllumenbe, nagy része azonban észterifikálódik az ACAT2 katalizálta folyamat során. A képzôdött koleszterinészterek trigliceridekkel, valamint apoproteinnel (apob48) együtt a kilomikronokban (CM) szállítódnak a máj LDL-receptoraihoz. A kilomikronális trigliceridek lipoproteinlipáz (LPL) katalizálta hidrolízise során szabad zsírsavak és kilomikron-maradék képzôdik (CMR). A koleszterinészter-transzportot valójában ezek a kilomikronmaradékok végzik. Emellett a máj átalakítás nélkül is kiválaszt koleszterint a bélbe (1. ábra 4. pont) [4]. Az epesavak bioszintézise és szerepe 2008 n 149. évfolyam, 27. szám n 1284 n O R V O S I H E T I L A P
1. Reverz koleszterintranszport 3. LCAT HDL SR-B1 H HMG-CoAR ACAT1/2 Ac-CoA koleszterin CYP7A1 oxiszterolok epesavak H perifériás szövetek ABCA1 SR-A1 oxidált LDL 3. LRP LDL LDLR IDL VLDL 2. VLDL NTCP Az oxiszterolok (7α-hidroxi-, 24-hidroxi-, 25-hidroxi- és a 27-hidroxi-koleszterin) koleszterinbôl, valamint az epesavbioszintézis intermedierjeibôl oxidációs reakciók során szintetizálódnak, a liver X-receptor (LXR) potenciális ligandjaiként regulálják a koleszterinszintézist, valamint a lipidmetabolizmust [16]. Az oxiszterolok nemcsak az LXR-n keresztül fejtik ki regulálóhatásukat, hanem a szterolérzékeny szakaszokhoz kötôdô proteineken (sterol response element binding proteins, SREBP) keresztül is képesek szabályozni a koleszterin- és zsírsavszintézisben kulcsfontosságú szerepet játszó gének transzkripcióját. Ha az oxiszterolszint alacsony a sejtekben, az SREBP az endoplazmás reticulumból a Golgin Lipidmetabolizmus 4. LRP LDLR CMR LPL étkezéssel ACAT2 CM bevitt koleszterin ABCG5/G8 epesavak vékonybél epesavak Enterohepaticus recirkuláció 5. feces 1. ábra Az epesavszintézis és a koleszterin-anyagcsere fôbb lépései zó enzimek katalizálják. A két útvonal közt átfedések lehetségesek, egy adott enzim több átalakítást is katalizálhat. A folyamatban részt vevô legfontosabb enzimek a következôk: CYP7A1, CYP27A1, CYP8B1, CYP7B1. Klasszikus vagy neutrális útvonal A kétféle szintézisfolyamat közül a neutrális útvonal a meghatározó. Elnevezése onnan ered, hogy az átalakítások során képzôdô intermedierek többnyire semlegesek [6]. A klasszikus vagy neutrális útvonal elsô lépését, a koleszterin 7α-pozícióban történô hidroxilezését a CYP7A1 enzim katalizálja, s ez a klasszikus útvonal és az elsôdleges epesavak bioszintézisének sebességmeghatározó lépése is egyben [7]. Emberben elsôdleges epesavként a kólsav és kenodezoxikólsav szintetizálódik 1:1 arányban. A klasszikus vagy neutrális útvonal során kólsav, az alternatív vagy savas útvonal során pedig kenodezoxikólsav termelôdik. Az újabb kutatási eredmények szerint kólsav az alternatív vagy savas útvonal során is képzôdhet [8, 9, 10]. Ezután az elsôdleges epesavak taurinnal és glicinnel konjugálódva ürülnek az epével. Az elsôdleges epesavakból szintetizálódnak a másodlagos epesavak: a dezoxikólsav és a litokólsav. A másodlagos epesavak közül a litokólsav a legtoxikusabb. A szervezetben felhalmozódva DNS-adduktot képez, ezáltal a DNS károsodását idézi elô, gátolja a DNS-hiba-javító enzimek mûködését, továbbá potenciális karcinogénként a vastagbélrák kialakulásában is szerepe van [11]. Alternatív vagy savas útvonal A koleszterin átalakítása során savas karakterû közti termékek képzôdnek. Az elsô lépést, a koleszterin 27-hidroxi-koleszterin átalakulást a CYP27A1 enzim katalizálja. A neutrális útvonalhoz képest az alternatív útvonal jelentôsége kisebb, hozzájárulása a totál epesav-bioszintézishez mintegy 18% körüli [12]. Bizonyos esetekben, például krónikus májbetegeknél azonban megfigyelhetô a savas karakterû intermedierek felhalmozódása a szervezetben, amibôl arra lehet következtetni, hogy az alternatív vagy savas útvonal folyamata elengedhetetlenül fontos a totál epesav-bioszintézishez [13, 14, 15]. Oxiszterolok O R V O S I H E T I L A P n 1285 n 2008 n 149. évfolyam, 27. szám
Az epesavak az FXR potenciális endogén ligandjai (3. ábra), a hidrofób karakterû kenodezoxikólsav a receptor leghatékonyabb aktivátora (EC 50 :10 20 µm) [22]. A másodlagos epesavak és a hidrofil jellegû epesavak kevésbé vagy egyáltalán nem képesek aktiválni az FXR-t. Számos folyamatban, mint például az epesavak metabolizmusában, a ren citoplazma sejtmag P450 CYP2B CYP2C CYP3A Receptor CAR, PXR GR, CAR, PXR, VDR GR, CAR, PXR, VDR receptor dimerizációs partner (RXR) xenobiotikum P450 mrns 5 3 XRE XRE XRE xenobiotikum receptor 2. ábra A nukleáris receptorok szerepe a xenobiotikumok által kiváltott citokróm P450 enzimek indukciójában készülékbe vándorol, ahol egy 58 kda-os fragmens lehasadásával aktiválódik. Az aktivált SREBP képes bejutni a sejtmagba, ahol a célgének (például LDLR, HMGCoAR) szterolérzékeny szakaszaihoz kötôdve fokozza a transzkripciót [17]. Az oxiszterolszintézis során a májban a CYP7A1, a tüdôben a CYP27A1, az agyban pedig elsôsorban a CYP46 enzim katalizálja a koleszterin hidroxilezését. A monooxiszterolok további hidroxilezôdése csökkenti a szervezetben a monoformák toxicitását, amelyeknek az atheroscleroticus plakkok kialakulásában van bizonyítottan szerepe [18]. A reverz koleszterintranszport folyamatához hasonlóan a perifériás szövetekben szintetizálódó oxiszterolok egy része a keringéssel visszajutva a májba epesavakká alakul, ami egyfajta védekezési mechanizmus az atherosclerosis kialakulása ellen [19]. A nukleáris receptorok szerepe a szabályzásban A koleszterinhomeosztázis molekuláris szabályozásában és a megfelelô egyensúly kialakításában kulcsfontosságú szerepet játszanak a nukleáris receptorok (2. ábra). A koleszterinszint szabályozásán kívül fontos szerepük van a gyógyszer-metabolizmusban, valamint a glükoneogenezis folyamatában is. A legnagyobb mennyiségben a májban expresszálódnak, de megtalálhatók a vesében, a szívben és az agyban is. Endogén ligandjaikról keveset tudunk, ezért többnyire az úgynevezett orphan receptorok közé soroljuk ôket. A nukleáris receptorok felépítése nagyjából azonos struktúrával jellemezhetô, amely egy konzervatív DNS-kötô doménbôl, egy ligandkötô doménbôl és koregulátor kötôhelyekbôl áll [3]. A nukleáris receptorok által történô szabályozást korepresszorok és koaktivátorok módosítják. A megfelelô ligand sejtbe jutásakor (például egy xenobiotikum vagy epesav) a ligand közvetlenül vagy szignáltranszdukcióval aktiválja a nukleáris receptort, amely a megfelelô dimerizációs partnerrel homo- vagy heterodimert képezve bejut a sejtmagba. A dimer a célgén promoterrégiójában található xenobiotikumérzékeny szakaszokhoz kötôdve modulálja az adott gén transzkripcióját (2. ábra) [20]. A dimerizációs partner ebben a folyamatban többnyire a retinoid X-receptor (RXR). A klasszikus szteroidhormon típusú nukleáris receptorok (például a glükokortikoid-, mineralokortikoid-, androgén és progeszteronreceptor) a palindróm AGAACA-N 3 -TGTTCT szekvenciához kötôdnek a célgének promoterrégiójában, míg a nem szteroidhormon típusú receptorok és az ösztrogénreceptor az ismételt AG(G/T)TCA szekvenciához kapcsolódik. Az ismétlôdô szekvenciát 1 7 nukleotid választja el egymástól, a szekvenciákat elválasztó nukleotidok száma határozza meg a hetero- vagy homodimert képzô receptorok kötôdésének specifitását [5] A szekvencia irányultságát tekintve egyirányú (direct repeat, DR), ellentétes (inverted repeat, IR) vagy fordított (reverted repeat, ER) lehet [21]. A szabályzásban részt vevô fontosabb nukleáris receptorok Farnesoid X-receptor (FXR) 2008 n 149. évfolyam, 27. szám n 1286 n O R V O S I H E T I L A P
verz koleszterintranszport folyamatában és a cholestasis kialakulásának gátlásában elengedhetetlenül fontos az FXR jelenléte [3]. Liver X-receptor (LXR) Az LXR-nek két izoformája ismert, az LXRα és az LXRβ. Az LXRβ több szövetben is expresszálódik az emberi szervezetben, az LXRα izoforma csak a májban, a lépben, a zsírszövetekben és az agyalapi mirigyben fejezôdik ki [3]. Az oxiszterolok képesek aktiválni az LXR-t. Ha a májban megnô a koleszterinszint, az oxiszterolok aktiválják az LXRα-t, és a koleszterin epesav átalakításban kulcsfontosságú CYP7A1 gén transzkripcióját fokozzák, stimulálva ezzel a koleszterin epesavakká történô konverzióját [23, 24]. 1. táblázat A koleszterin-anyagcserében részt vevô legfontosabb nukleáris receptorok és célgénjeik táblázatos összefoglalása Folyamat Receptor Célgének Epesav-bioszintézis FXR. CYP7A1, CYP8B1, CYP27A1 LXR PXR RXR - CYP7A1. CYP7A1 - CYP7A1 Epesavak eliminálása PXR - CYP3A4 VDR - CYP3A4 Lipoproteinmetabolizmus LXR - LPL, ApoE Pregnán X-receptor (PXR) A xenobiotikumok által kiváltott citokróm P450-indukcióban (például CYP3A4, CYP2B6, CYP2C9) a PXR-nek óriási szerepe van. A xenobiotikumok mellett a koleszterin és az epesavak is képesek szabályozni a citokróm P450 enzimek indukcióját. A másodlagos epesavak közé tartozó litokólsav PXR ligand és a PXR ligandfüggô aktiválásával indukálja a CYP3A4 enzimet. Az indukció hatására nô az enzim mennyisége az endoplazmás reticulumban. A CYP3A4 a litokólsav metabolizmusában is részt vesz, a litokólsav 6α- és 6β-hidroxi-litokólsav átalakítást katalizálja, ami végsô soron polárosabb, kevésbé toxikus származékokat eredményez. A litokólsavval kiváltott, PXR közvetítette CYP3A4-indukció tehát egyfajta védekezési mechanizmus a hepatotoxicitás és cholestasis kialakulása ellen. Emellett a PXR az epesavak bioszintézisében kulcsfontosságú szerepet játszó CYP7A1- et gátolja (1. táblázat), csökkentve ezáltal a koleszterinbôl képzôdô epesavak mennyiségét. A PXR közvetítette CYP- 3A4-indukció és CYP7A1-gátlás egyszerre valósul meg, érzékenyen szabályozva ezzel a koleszterin- és az epesav-homeosztázist (3. ábra). Acetil-CoA CYP2C9 CYP2C19 CYP3A4 sztatinok 3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA HMG-CoA reduktáz H CYP11A1 pregnenolon CYP7A1 HO H CYP27A1 H CYP46 CYP27A1 CYP27B1 7α-hidroxikoleszterin 27-hidroxikoleszterin 24-hidroxikoleszterin 25-hidroxikoleszterin Szteroidhormonok GR-ligandok PXR-, CAR-ligandok Epesavak FXR-ligandok PXR-, VDR-ligandok Oxiszterolok LXR-ligandok D-vitaminok VDR-ligandok 3. ábra A koleszterinhomeosztázis és a gyógyszer-metabolizmus fontosabb kapcsolódási pontjai O R V O S I H E T I L A P n 1287 n 2008 n 149. évfolyam, 27. szám
D-vitamin-receptor (VDR) A D-vitamin-receptornak (VDR) elsôsorban endokrin szerepe van, a D 3 -vitamin (kolekalciferol) felvételével szabályozza a kalcium- és a foszfátanyagcserét, biztosítva a megfelelô csontképzôdést [25]. Azonban potenciális epesavszenzorként is képes mûködni, a hepatotoxikus litokólsav és metabolitjai (3-keto-litokólsav, 6-keto-litokólsav, gliko-litokólsav) VDR-agonistaként aktiválják a receptort. A litokólsav ugyanakkor nemcsak a VDR-t aktiválja, hanem számos más nukleáris receptort is, például az FXR-t és a PXR-t is [26]. Az aktivált VDR képes indukálni a CYP3A4 expresszióját, aminek hatására fokozódik a litokólsav és metabolitjainak eliminálása a szervezetbôl (1. táblázat). A D-vitamin okozta CYP3A4-indukció szintén a litokólsav és származékainak detoxifikálásához vezet, védelmet biztosítva ezáltal a szervezetnek a litokólsav káros hatásai ellen, és egyben magyarázatot ad a D-vitamin vastagbélrák kialakulása elleni protektív szerepére is [27]. A hypercholesterinaemia terápiája Végsô soron a koleszterinszint kialakulása és egyensúlya érzékenyen szabályozott folyamatok során valósul meg. A molekuláris szintû mechanizmusok ismerete lehetôvé teszi a magas koleszterinszint csökkentését célzó, szelektív és hatékony gyógyszerek tervezését és fejlesztését. Milyen gyógyszerek jöhetnek szóba? Általánosságban elmondható, hogy alkalmasak lehetnek azon hatóanyagok, amelyek fokozzák az epesavszintézist, serkentve ezzel az epesavak elválasztását, és csökkentve az epesavak és a koleszterin újbóli felszívódását a vékonybélbôl. További szempont lehet, hogy a potenciális gyógyszerek addicionálisan alkalmazhatóak legyenek már kialakult betegségek, például cholestasis, cholelithiasis és cirrhosis esetén is [3]. A koleszterin-bioszintézis gátlása A sztatinok igen népszerû hypolipidaemiás ágensek, a de novo koleszterin-bioszintézis során a HMGCoA mevalonsav átalakulást katalizáló HMGCoA-reduktázt gátolják. Magas koleszterinszint esetén elsôként a sztatinkezelés választandó [2]. Kísérletek igazolják azonban, hogy a szintézis gátlásával kompenzatorikusan nô a felszívódás mértéke, és fordítva, a felszívódás gátlásával nô a szintézis mértéke. Ilyen esetekben hatékony lehet a felszívódásgátlókkal kombinált kezelés (sztatin + ezetimib) [2]. Problémát jelenthet viszont a sztatinok okozta citotoxicitás mellett a CYP enzimekre kifejtett indukciós hatás, amelynek során a megnövekedett CYP3A4 enzimszint miatt a terápiás dózist emelni kell. A felszívódás gátlása A táplálék eredetû koleszterin felszívódásának gátlását célzó terápia egyre nagyobb teret hódít, és egyre több kutatás foglalkozik ezzel a témával. A növényi eredetû szterolok és sztanolok (β-szitoszterol, kampeszterol, sztigmaszterol, sztigmasztanol) hatékony inhibitorai a koleszterinabszorpciónak, hasonló a szerkezetük a koleszterinéhez, és étkezés során ugyanúgy bejutnak a szervezetbe, mint a koleszterin. Az abszorpcióban részt vevô biliaris micellákhoz nagyobb affinitással kötôdnek, ezáltal ki tudják szorítani a koleszterint a micellákból, gátolva ezzel a koleszterin felszívódását [4]. Szintén a koleszterin felszívódását gátolja az ezetimib, amely a bélhámsejtekben található NPC1L1 fehérje gátlásával fejti ki hatását [2]. A koleszterinefflux növelésével is csökkenthetô az abszorpció mértéke a vékonybélben. Erre alkalmasak lehetnek a rexinoidok. Egereken végzett kísérletek alapján a rexinoidok az Abca1 transzporter indukálásával fokozták az efflux mértékét, ami végsô soron a felszívódás csökkenését eredményezi [28]. További lehetôségek A CYP7A1 és CYP27A1 enzimek kulcsfontosságúak a koleszterin továbbalakulásában, ezért a CYP7A1 és CYP27A1 támadáspontú terápiák hatékonyak lehetnek a koleszterinszint csökkentésében és az atherosclerosis kialakulásának prevenciójában. Primer humán hepatocytákban és HepG2 sejtekben a CYP7A1 gén expressziójának fokozásával aktiválódik az epesav-bioszintézis klasszikus útvonala, ugyanakkor a HMGCoAR és ACAT enzimek aktivitása és mrns-szintje csökken, az LPLR és H enzimek aktivitása és mrnsszintje pedig nô [29]. HepG2 sejtekben megfigyelték, hogy a CYP27A1 gén indukciójával fokozódik az epesav-bioszintézis, és egyben nô a HMGCoAR és ACAT enzimek aktivitása [30]. Megjegyzendô azonban, hogy mind a CYP7A1, mind a CYP27A1 indukciója sejt- és fajspecifikus választ vált ki. A 27-hidroxikoleszterin-szint emelkedése a perifériás sejtekben aktiválja az LXR-t, és csökkenti a koleszterinszintézist, továbbá az ABCA és ABCG gének indukciójával fokozza a koleszterinefflux mértékét a perifériás szövetekbôl [31]. Az LXR-t és FXR-t célzó terápiás készítmények kifejlesztése (szintetikus ligandok) is újabb lehetôséget jelent a koleszterinszint csökkentésére. FXR-antagonisták a CYP7A1 transzkripciójának fokozásával növelhetik a koleszterin konverzióját epesavakká, s ugyanez a hatás érhetô el LXR-agonistákkal is, az FXR hatása azonban sokkal markánsabb az LXR-nél, ezért az FXR-antagonisták hatékonyabbak lehetnek az LXR-agonistáknál. Másrészt az FXR-agonisták csökkenthetik a szérumtriglicerid-szintet [32], hatékonyak lehetnek a vékonybél védelmében a toxikus epesavak ellen, valamint a hypertriglyceridaemia és cholestaticus májbetegségek kezelésére is ideálisnak tûnnek. 2008 n 149. évfolyam, 27. szám n 1288 n O R V O S I H E T I L A P
A koleszterinszint csökkentésére több alternatíva is rendelkezésünkre áll. A gyakorlatban igen gondosan, több szempontot is mérlegelve kell kiválasztanunk a beteg számára optimális terápiás kezelést. Az újabb eredmények, amelyek szerint az epesavak és oxiszterolok szignálvegyületekként is funkcionálnak, a nukleáris receptorok mint például az LXR és FXR kulcsfontosságú szerepe, a gyógyszer-metabolizmus és a koleszterinhomeosztázis kapcsolatának feltárása (PXR, VDR szerepe) elôsegítheti egy hatékonyabb gyógyszeres terápia megtervezését. Továbbá az epesavak és az oxiszterolok szerepének tisztázása a koleszterinhomeosztázisban részt vevô gének regulációjának komplex mechanizmusában, közelebb vihet számos metabolikus elváltozás patogenezisének megértéséhez. Köszönetnyilvánítás A dolgozat az Európai Unió Steroltalk (LSH GCT-2005-512096) programjának és az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíjának (BO/00413/05) támogatásával készült. Irodalom [1] Fon Tacer, K., Haugen, T. B., Baltsen, M. és mtsai: Tissue-specific transcriptional regulation of the cholesterol biosynthetic pathway leads to accumulation of testis meiosis-activating sterol (T-MAS). J. Lipid Res., 2002, 43, 82 89. [2] Márk L., Paragh Gy.: A koleszterin-anyagcsere változása a szintézis és a felszívódás kombinált gátlása kapcsán. Orv. Hetil., 2007, 14, 627 632. [3] Chiang, J. Y. L.: Bile acid regulation of gene expression: roles of nuclear hormone receptors. Endocrine Rev., 2002, 23, 443 463. [4] Attie, A. D.: ABCA1: at the nexus of cholesterol, HDL and atherosclerosis. TRENDS Biochem. Sci., 2007, 32, 172 179. [5] Hofmann, A. F.: The continuing importance of bile acids in liver and intestinal disease. Arch. Intern. Med., 1999, 159, 2647 2658. [6] Björkhem, I.: Mechanism of bile acid biosynthesis in mammalian liver. In Danielsson H., Sjovall J. (szerk.), The Netherlands, Elsevier Sci. Pub., 1985, 231 277. [7] Myan t N. B., Mitropoulos, K. A.: Cholesterol 7α-hydroxylase. J. Lipid Res., 1977, 18, 135 153. [8] Vlahcevic, Z. R., Eggertsen, G., Bjorkhem, I. és mtsai: Regulation of sterol 12α-hydroxylase and cholic acid biosynthesis in the rat. Gastroenterology, 2000, 118, 599 607. [9] Princen, H. M. G., Meijer, P., Wolthers, B. G. és mtsai: Cyclosporin A blocks bile acid synthesis in cultured hepatocytes by specific inhibition of chenodeoxycholic acid synthesis. Biochem J., 1991, 275, 501 505. [10] Vlahcevic, Z. R., Stravitz, R. T., Heuman, D. M. és mtsai: Quantitative estimations of the contribution of different bile acid pathways to total bile acid synthesis in rat. Gastroenterology, 1997, 113, 1949 1957. [11] Owen, R. W., Dodo, M., Thompson, M. H. és mtsai: Fecal steroids and colorectal cancer. Nutr. Cancer, 1987, 9, 73 80. [12] Duane, W. C., Javitt, N. B.: 27-Hydroxycholesterol Production rates in normal human subjects. J. Lipid Res., 1999, 40, 1194 1199. [13] Axelson, M., Sjovall, J.: Potential bile acid precursors in plasma possible indicators of biosynthetic pathways to cholic and chenodeoxycholic acids in man. J. Steroid Biochem., 1990, 36, 631 640. [14] Kóbori L.: Új lehetôségek a májátültetésben. Folia Hepatol., 2004, 8, 14 15. [15] Kóbori L.: Májátültetés. Új diéta, 2003, 1, 10 11. [16] Kandutsch, A. A., Chen, H. W.: Inhibition of sterol synthesis in cultured mouse cells by cholesterol derivatives oxygenated in the side chain. J. Biol. Chem., 1974, 249, 6057 6061. [17] Bennett, M. K., Osborne, T. F.: Nutrient regulation of gene expression by the sterol regulatory element binding proteins: increased recruitment of gene-specific coregulatory factors and selective hyperacetilation of histone H3 in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6340 6344. [18] Brown, A. J., Jessup, W.: Oxysterols and atherosclerosis. Atherosclerosis, 1999, 142, 1 28. [19] Björkhem, I., Andersson, O., Diczfalusy, U. és mtsai: Atherosclerosis and sterol 27-hydroxylase: evidence for a role of this enzyme in elimination of cholesterol from human macrophages. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1994, 91, 8592 8596. [20] Tamási, V., Vereczkey, L., Falus, A. és mtsai: Some aspects of interindividual variations in the metabolism of xenobiotics. Inflamm. Res., 2003, 52, 322 333. [21] Honkakoski, P., Negishi, M.: Regulation of cytochrome P450 (CYP) genes by nuclear receptors. Biochem. J., 2000, 347, 321 337. [22] Makishima, M., Okamoto, A. Y., Repa, J. J. és mtsai: Identification of a nuclear receptor for bile acids. Science, 1999, 284, 1362 1365. [23] Peet, D. J., Janowski, B. A., Mangelsdorf, D. J.: The LXRs: a new class of oxysterol receptors. Curr. Opin. Genet. Dev., 1998, 8, 571 575. [24] Lehmann, J. M., Kliewer, S. A., Moore, L. B. és mtsai: Activation of the nuclear receptor LXR by oxysterols defines a new hormone response pathway. J. Biol. Chem., 1997, 272, 3137 3140. [25] Haussler, M. R., Whitfield, G. K., Haussler, C. és mtsai: The nuclear vitamin D receptor: biological and molecular regulatory properties revealed. J. Bone Miner. Res., 1998, 13, 325 349. [26] Xie, W., Radominska-Pandya, A., Shi, Y. és mtsai: An essential role for nuclear receptors SXR/PXR in detoxification of cholestatic bile acids. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 3375 3380. [27] Makishima, M., Lu, T. T., Xie, W. és mtsai: Vitamin D-receptor as an intestinal bile acid sensor. Science, 2002, 296, 1313 1316. [28] Repa, J. J., Turley, S. D., Lobaccaro, J. A. és mtsai: Regulation of absorption and ABC1-mediated efflux of cholesterol by RXR heterodimers. Science, 2000, 289, 1524 1529. [29] Pandak, W. M., Schwarz, C., Hylemon, P. B. és mtsai: Effects of CYP7A1 overexpression on cholesterol and bile acid homeostasis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2001, 281, G878 889. [30] Hall, E., Hylemon, P. B., Vlahcevic, Z. és mtsai: Overexpression of CYP27 in hepatic and extrahepatic cells: role in the regulation of cholesterol homeostasis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2001, 281, G293 G301. [31] Fu, X., Menke, J. G., Chen, Y. és mtsai: 27-Hydroxycholesterol is an endogenous ligand for LXR in cholesterol-loaded cells. J. Biol. Chem., 2001, 276, 38378 38387. [32] Kast, H. R., Nguyen, C. M., Sinal, C. J. és mtsai: Farnesoid X- activated receptor induces apolipoprotein c-ii transcription: a molecular mechanism linking plasma trigliceride levels to bile acids. Mol. Endocrinol., 2001, 15, 1720 1728. (Monostory Katalin dr., Budapest, Pusztaszeri út 59 67., 1025 e-mail: monostor@chemres.hu) O R V O S I H E T I L A P n 1289 n 2008 n 149. évfolyam, 27. szám