Chemie en Biologie van Orexine Sein (2010)

Spring na:

Abstract

Die oreksiene (ook genoem hipokretiene) is neuropeptiede wat die eerste keer in 1998 deur twee onafhanklike navorsingsgroepe ontdek is.^{1, 2}. Oreksiene A (33 aminosure) en B (28 aminosure) word afgelei van 'n enkele pre-pro-oreksien polipeptied³. Hulle bemiddel hul optrede via interaksies met twee nou verwante GPCR's genaamd Orexin Receptor 1 en 2 (OxR1 en OxR2). OxR1 bind Orexin A met ongeveer 100-vou hoër affiniteit as Orexin B, terwyl OxR2 beide peptiede bind met ongeveer dieselfde affiniteit. Die oreksiene word vervaardig deur gespesialiseerde neurone in die hipotalamus, wat na baie verskillende streke van die brein uitwerk^{4, 5}.

Soos hieronder kortliks bespreek sal word, het fisiologiese studies oor die afgelope tien jaar impak op orexin seinering as 'n sentrale rol in 'n verskeidenheid belangrike biologiese prosesse, insluitende voeding, energie homeostase, slaap / wakker siklusse, verslawing en beloning, onder andere⁶. Daar is duidelike bewyse dat gebreke in oreksien sein betrokke is by dieet-geïnduseerde vetsug en diabetes^{7, 8}, narkolepsie^{9, 10}paniek angsversteuring¹¹, dwelmverslawing¹² en Alzheimer se siekte¹³. Daar is dus groot belangstelling in die dwelmbedryf in die ontwikkeling van kragtige verbindings vir die manipulasie van orexien sein. Onlangse vordering met die verstaan ​​en manipulering van oreksien sein word hier hersien.

Orexin sein in die koördinering van slaap en voeding

Die beste verstaan ​​van die rol van orexine sein is die koördinasie van voeding en slaap. Die vlak van orexienproduksie in die hipotalamus is omgekeerd gekorreleer met bloedglukosevlakke ¹⁴. Orexin sein, ten minste op kort termyn, veroorsaak 'n sensasie van honger en stimuleer voedingsgedrag, waarskynlik deur neurone in die brein wat neuropeptide Y en funksioneel verwante hormone aktiveer, te aktiveer. Daarbenewens is orexin sein 'n belangrike komponent om 'n toestand van wakkerheid in soogdiere te veroorsaak^{9, 15}. Met ander woorde, orexine-signalering mandaat dat wanneer diere honger is, hulle ook wakker is, maar wanneer hulle versadig is, kan hulle slaperig wees. Dit maak goeie fisiologiese sin deurdat diere vir kos soek, nie slaap nie, wanneer hulle honger het.

Genetiese ablasie van die orexien-geen of die reseptor in knaagdiere lei tot 'n fenotipe wat merkwaardig is soos menslike narkolepsie met katapleksie, waarin die dier 'n onvanpaste inbraak van slaap in die normale wakker tyd ondergaan, insluitende ineenstorting op vreemde oomblikke⁹. Dieselfde geld vir honde met 'n inaktiveer mutasie in die OxR2-ekspressiewe geen¹⁰. Die meeste, hoewel nie almal nie, menslike narkoleptici, alhoewel hulle nie mutasies dra in die gene wat orexien en sy reseptore kodeer nie, ontbreek nogtans detecteerbare orexien. Dit word vermoedelik te danke aan 'n outo-immuun-aanval op die orexien-produseerneurone in die brein^{16, 17}. Hierdie auto-immuunmodel vir menslike narkolepsie bly egter bewys en niks is bekend oor die aard van die vermeende outo-immuunreaksie nie.

Die bekende biologie van oreksien sein voorspel dus dat die brein penetrerende OxR2 agoniste wakkerheid moet stimuleer en kan nuttig wees vir die behandeling van narkolepsie. Yanagisawa en kollegas het bewys van konsep-eksperimente wat hierdie idee ondersteun, gepubliseer¹⁸. Hulle het getoon dat direkte intrakraniale inspuiting van orexienpeptied in die brein van orexien-defekte knaagdiere gelei het tot 'n verhoogde toestand van wakkerheid. Omgekeerd kan orexienreseptorantagoniste gebruik word om slapeloosheid te behandel¹⁹, alhoewel die moontlike induksie van katapleksie, gesien in diere en mense met 'n chroniese oreksientekort, is 'n bekommernis (vide infra).

Orexine sein in verslawende en ander patologiese gedrag

Die insula is 'n breinstreek wat bekend staan ​​om betrokke te wees by die ontwikkeling van dringendheid en drang en is gewoonlik betrokke by beloningsgedrag²⁰. Skade aan hierdie streek van die brein lei tot 'n opvallende daling in die motivering van rokers om hul gewoonte voort te sit²¹. In teenstelling hiermee is onthouding in sigarettrokers bekend om die insula te aktiveer²². Dieselfde streek van die brein blyk te wees betrokke by beloningsoekende gedrag wat bykomend tot morfien, kokaïen en alkohol betrokke is. Orexine-producerende neurone inneem hierdie streek van die brein digter en oreksien sein speel 'n sleutelrol in hierdie gedrag^23-25. Byvoorbeeld, die toediening van die OxR1 selektiewe antagonis SB-334867 (sien Figuur 5) het die ry van knaagdiere aansienlik verminder om hulself met nikotien te inspuit¹². Soortgelyke resultate is verkry vir ander verslawende verbindings. Interessant genoeg, in die nikotienstudie, het farmakologiese blokkade van OxR1 nie voedselinname wesenlik onderdruk nie, wat saam met waaksaamheid oorwegend deur OxR2 bemiddel word. Die voorkliniese data in knaagdiere dui dus sterk daarop dat OxR1 selektiewe antagoniste interessante anti-verslawende middels kan wees.

 

Figuur 5

Strukture van orexienreseptorantagoniste ontwikkel deur Glaxo Smith Kline (GSK) en Merck.

Orexin sein is ook onlangs getoon om betrokke te wees by paniekaanvalle en angs¹¹. Met behulp van 'n rotsmodel waarin paniekaanvalle veroorsaak word deur chroniese behandeling van die dier met 'n GABA-sintese-inhibitor gevolg deur akute behandeling met natriumlactaat, is aangetoon dat SB-334867-gemedieerde blokkade van OxR1 of siRNA-gemedieerde stolling van orexienproduksie sterk onderdruk paniek aanvalle in hierdie model. Daarbenewens het menslike vakke wat aan paniekaanvalle blootgestel is, verhoogde vlakke van orexien in hul serebrospinale vloeistof (CSF) ¹¹, in ooreenstemming met 'n rol van orexine sein in menslike angsversteurings.

Baie onlangs het 'n verslag verskyn wat die slaap- / wakkersiklus verbind met Alzheimer se siekte¹³. In die besonder is getoon dat die akkumulasie van amyloïd beta, 'n kenmerk van die siekte, gekorreleer is met waaksaamheid. Byvoorbeeld, chroniese slaap ontbering verhoogde amyloïed beta vlakke in die CSF van die dier. Interessant genoeg het die toediening van die orexienreseptorantagonist SB-334867 die vlakke van hierdie neurotoksiese intermediêre verlaag. Dit is dus moontlik dat 'n toepaslike behandelingsregime met OxR-antagoniste 'n lewensvatbare behandeling kan wees om die ontwikkeling van Alzheimer se siekte te vertraag, indien dit vroeg genoeg gediagnoseer word.

Orexin sein in energie homeostase, dieet-geïnduseerde vetsug en diabetes

Daar is omstandigheidsgetuienis dat oreksien sein belangrik is in energie homeostase. Byvoorbeeld, narkoleptiese mense wat onvoldoende in oreksien het, toon 'n hoër liggaamsmassa-indeks as narkoleptiese individue met normale vlakke van oreksien²⁶. Genetiese ablasie van orexienneurone in muise lei tot vetsugtige diere²⁷ en hierdie muise ontwikkel ook ouderdomsverwante insulienweerstand⁷. Hierdie resultate blyk te wees teenintuïtief deurdat farmakologiese induksie van orexien sein akute bevorderingsgedrag bevorder¹. Dit dui daarop dat die korttermyn- en langertermyn-effekte van orexien sein op energiehomeostase verskillend is.

Onlangs is hierdie gebied van orexinbiologie verduidelijkt deur 'n landmerkstudie wat onomwonde getoon het dat orexien sein sterk teen dieetgeïnduceerde vetsug teenstaan ​​en die daaropvolgende ontwikkeling van insulienweerstand by knaagdiere⁸. Daar is getoon dat chroniese oor die uitdrukking van die orexien geen of farmakologiese induksie van die orexienreseptor die ontwikkeling van obesiteit en insulienweerstand by muise met 'n hoë vet dieet byna heeltemal geblokkeer het. Dit blyk grootliks te danke aan verhoogde energieverbruik, hoewel daar geen verandering in die respiratoriese kwosiënt is nie, 'n indirekte aanduiding van koolhidraat versus lipiedbenutting. Chroniese stimulering van orexine seinering verminder ook voedselverbruik. 'N Verskeidenheid van beide genetiese en farmakologiese eksperimente het aangedui dat die meerderheid van hierdie effek bemiddel is deur sein deur OxR2, nie OxR1. Ten slotte, 'n treffende bevinding van hierdie studie is dat chroniese stimulering van orexien sein geen effek gehad het op muise wat leptien gehad het nie. Dié diere het, wanneer hulle 'n hoë vet dieet gevoer het, steeds obsessief en insulienbestand geword, selfs wanneer hulle met die orexienreseptoragonist behandel is. Dus, die beskermende effek van orexien blyk te wees gewortel in die verbetering van leptien sensitiwiteit. Hierdie studie het duidelike terapeutiese implikasies in die behandeling van dieetgeïnduceerde vetsug en diabetes.

Terwyl hierdie studie meestal geïmpliseer het deur OxR2 te signaleer as belangrik vir die vetsug-resistiewe fenotipe, is sommige OxR1-gemedieerde effekte aangeteken.⁸. Die skrywers het bevind dat genetiese ablasie van OxR1 alleen beskerm word teen hoë vet dieet-geïnduseerde hiperglisemie, alhoewel nie vetsug nie. Dit dui daarop dat orexien deur OxR1 deur normale fisiologiese vlakke van oreksien 'n permissiewe rol speel in die ontwikkeling van dieet- of hoë vet dieetgeïnduceerde insulienweerstand. In die niefisiologiese scenario van volgehoue ​​oreksien oor uitdrukking via 'n transgeen, word beide OxR1- en OxR2-gemedieerde beskerming teen die ontwikkeling van insulienweerstand op die hoë vet dieet. Hierdie ingewikkelde stel resultate met betrekking tot OxR1 dui daarop dat die reseptor ook verskillende rolle speel onder toestande van normale en suprafisiologiese oreksienuitdrukking, of dat die reseptor verskillende fisiologiese effekte bemiddel wat die ontwikkeling van hiperinsulienemie kan verbeter of teen die "wenner" van Hierdie mededingende effekte verskil, afhangende van die vlak van orexin of die tydsberekening en duur van die sein.

Die koppeling van die orexien-effek tot leptien-sein is interessant ten opsigte van 'n ander studie wat onlangs gepubliseer is, waaruit gevind is dat suprafisiologiese vlakke van leptien diabetiese knaagdiere heeltemal insulien misloop om te floreer ²⁸. Voorheen was leptien bekend om die bloedglukosevlak te verlaag deur residuele vlakke van endogene insulien in streptosotosien (STZ) -induksie-diabetiese rotte te versterk met gedeeltelike insulientekort ²⁹. Die idee dat leptien alleen is, kan egter insulien-gebrek aan diabetiese simptome red, maar dit is nooit getoets nie en hierdie bevinding het as 'n groot verrassing gekom. Die soortgelyke fenotipes wat veroorsaak word deur chroniese behandeling van diere met suprafisiologiese vlakke van orexien en leptien, tesame met die bevinding dat orexien blyk te funksioneer deur leptiengevoeligheid te verbeter, lei tot die vraag of hierdie twee studies verskillende kante van dieselfde munt was en die stimulering van die orexien / leptien seinroetes kan inderdaad 'n hoogs belowende behandeling vir tipe I- of tipe II-diabetes wees.

Het oreksien sein effekte in die periferie?

Die meeste van die effekte van orexien sein wat hierbo beskryf word, word in die hipotalamus voorkom. Die rolle van orexin sein, indien enige, buite die senuweestelsel, is omstrede. Die uitdrukking van die oreksiene en hul reseptore is opgespoor in verskeie perifere weefsels, insluitende die dunderm, pankreas, nier, adrenale, vetweefsel en voortplantingsweg ^30-33, maar funksionele bewys van 'n rol vir orexine sein in die periferie is skaars.

'N Onlangse studie het getoon dat die voorkoms van OxR1-ekspressiewe selle in die pankreas-eilandjies toegeneem het met streptosotosien (STZ) -induksie van hiperglisemie by rotte en saamgelei met glukagon³⁴. Daarbenewens is gesplitste caspase-3 immunokemiese met OxR1 in die holle gelokaliseer. Diere wat orexien ontbreek, het aan die ander kant verminderde hiperglukemie en beter glukosetoleransie as wilde-tipe diere vertoon. Hierdie resultate dui daarop dat orexine sein deur OxR1 in die pankreas kan bydra tot beta sel apoptose en die ontwikkeling van diabetes as gevolg van STZ behandeling. Terwyl die verband verwarrend is, is dit moontlik dat hierdie effek die waarnemings van Funato, et al., Wat hierbo genoem is, kan verduidelik, dat die genetiese ablasie van OxR1 beskerm teen hoë vet dieet-geïnduseerde hiperglykemie en hiperinsulienemie⁸.

Die orexien sein-kaskade

Alhoewel orexien sein intensief op fisiologiese vlak bestudeer is, was daar baie minder moeite gedoen om die intrasellulêre gebeure wat deur die binding van die oreksienhormone aan hul reseptore verbind is, te karakteriseer. Dit is bekend dat binding van die hormoon aan die reseptor 'n invloei van kalsium veroorsaak, wat gekoppel is aan aktivering van Erk ³⁵. Die reseptore koppel ook aan 'n fosfolipase C (PLC) -gemiddelde pad wat intracellulêre kalsiumwinkels vrystel.

Die mees deeglike analise van die gentranskripsieprogramme wat deur orexien sein veroorsaak is, is in 2007 gerapporteer ³⁶. Hierdie studie het wêreldwye genexpressieprofiele gebruik om gene sterk op- of afgereguleer in HEK293-selle te identifiseer wat OxR1 stabiel uitdruk. 260-gene het bevind dat hulle gereguleer word en 64 word tweevoudig of meer gereguleer wanneer hulle beide twee en vier uur na orexinstimulasie gemonster word. Die geenannotasies het aangedui dat ongeveer die helfte van die hoogs gereguleerde gene betrokke was by selgroei (30%) of metabolisme (27%). 'N Padanalise met behulp van die kommersiële Ingenuity-program het verskeie paaie geïmpliseer wat gereguleer word deur orexine sein (Figuur 1). Die kanoniese TGF-β / Smad / BMP-, FGF-, NF-kB- en hipoksiese seinweë was die mees prominente. Hierdie studie het gefokus op die hipoksiese weg, wat in hierdie studie 'n vreemde "treffer" was, aangesien die selle onder normoksiese toestande gekweek is. Nietemin, die Hypoksia-Induktiewe Factor 1-α (HIF-1α) transkripsiefaktor, wat voorheen bekend was om op te staan ​​in reaksie op hipoksie, en baie van sy teikengenes is hoogs geïnduceerd deur orexienbehandeling. In hipoksiese kankerselle, waar HIF-1α-aksie die beste bestudeer is, is dit saam met HIF-1β om 'n heterodimeriese transkripsiefaktor (HIF-1) te vorm wat 'n herprogrammering van sellulêre metabolisme bestuur³⁷. In die besonder, dit reguleer glukose-invoer en glikolise op groot skaal, met bindende plekke stroomop van byna al die gene wat by hierdie gebeurtenisse betrokke is. In hipoksiese selle werk HIF-1 om die produk van glikolise, pyruvaat, na die produksie van laktaat te omskep eerder as omskakeling na asetiel-CoA en toetrede tot die TCA-siklus en oksidatiewe fosforilering. Dit word ten minste gedeeltelik gedoen deur die HIF-1-afhanklike regulering van die uitdrukking van laktaat dehidrogenase A (LDH-A), die ensiem wat die omskakeling van pirovaat na laktaat bemiddel, asook pyruvate dehidrogenase kinas ( PDHK), wat PDH inaktiveer, die ensiem wat die transformasie van pirovaat na Asetiel Co-A bemiddel (sien Figuur 2). Verrassend blyk dit egter dat die oreksienbehandelde selle die meeste van hul metaboliese vloed deur die TCA-siklus en oksidatiewe fosforilering ³⁶, wat lei tot 'n sterk verbeterde produksie van ATP en vermoedelik ander biosintetiese intermediêre bediende met die aktivering van hierdie weë. Dit is nie bekend hoe orexine sein en hipoksie beide HIF-1α-aktiwiteit kan stimuleer nie, maar slegs 'n subset van gene wat algemeen deur hierdie transkripsiefaktor in hipoksie geaktiveer word, word geaktiveer in orexienbehandelde selle.

 

Figuur 1

Opsomming van die bevindings van 'n geen-ekspressie-analise van die effek van orexien op selle wat die orexienreseptor 1 uitdruk. Top: Sirkelgrafiese opsomming van geannoteerde funksies van gene wat aansienlik geraak word deur orexien sein. Onderkant: Voorgestelde seinroetes ...

 

Fig 2

Skematiese opsomming van die belangrikste effek van orexien sein op glukosemetabolisme. OxSig = orexin sein. Die oranje ovaal verteenwoordig 'n glukose vervoerder. Pyle dui op 'n stimulasie van die aangeduide proses en die loodregte lyne verteenwoordig 'n ...

Parallelle studies van hipotalamiese skywe verkry van wild-tipe of OxR1-knock-out-muise het algemeen saamgestem met hierdie gevolgtrekkings en bekragtig dat die gevolge wat gesien is die gevolg was van oreksien sein ³⁶. Op sommige maniere is hierdie resultaat aantreklik omdat dit 'n konneksie in ons begrip van orexinbiologie op fisiologiese vlak verklaar. As ons 'n toestand van waaksaamheid met 'n hoë neuronale metaboliese aktiwiteit vergelyk, wat redelik lyk, is dit vreemd dat dit sou gebeur as die brein in lae vlakke glukose gebaai word. Daarom is dit sinvol dat wakkerheid 'n oorheersing van hierdie situasie vereis deur middel van 'n meganisme wat die doeltreffendheid van glukose opname en verwerking verhoog. 'N Oreksien-gemedieerde opregulering van sellulêre metabolisme sal ook blyk te wees met die waarneming van verhoogde energieverbruik en weerstand teen hoë vet dieetgeïnduceerde vetsug ⁸. Dit is egter belangrik om te onthou dat hierdie studie gefokus is op OxR1-uitdrukkende selle en neuronale snye wat verkry is van wild-tipe of OxR1-knock-out-muise. Wakkerheid en weerstand teen dieetgeïnduceerde vetsug, soos hierbo genoem, word nou beskou as meer van 'n effek van OxR2-gemedieerde sein. Dit kan wees dat die bane waargeneem word, meer relevant is om gedrag en ander prosesse wat deur OxR1-gemedieerde seinverligting oorheers word, te beloon. Veel meer werk sal in verskillende seltipes en weefsels benodig word om hierdie probleme uit te sorteer. Maar die idee dat orexin sein 'n belangrike reguleerder van energie metabolisme is, is 'n interessante model wat toekomstige studies sal lei.

Is orexin sein belangrik in kanker?

Die bevinding dat orexin-sein in staat is om turbo-glukoseverbruik te laai, dui op 'n moontlike verband met die proliferasie van selle in die verdeling van selle en dus tot kanker. Die gepubliseerde resultate hierbo bespreek, dui egter daarop dat orexien oksidatiewe energie metabolisme kan stimuleer ³⁶, terwyl baie kankerselle anaërobiese glikolise gebruik vir die grootste deel van hul metabolisme ³⁸. Een moontlikheid is dat kankerselle wat oksidatiewe metabolisme gebruik, orexien sein in 'n outokriene of parakriene manier kan gebruik om hul metabolisme en proliferasie te stimuleer en indien wel, sal orexienreseptorantagoniste interessante terapeutiese opsies wees. Aan die ander kant, as orexien die metaboliese vloei deur TCA en oksidatiewe fosforileringsbane weens anaërobiese glikolise beman, kan die aktivering van hierdie weg giftig wees vir tumorcellen wat verslaaf is aan 'n glykolitiese lewenstyl.

Daar is 'n paar aanduidings van 'n rol vir orexine sein in kankerselle en, soos 'n mens kan voorspel uit bogenoemde analise, blyk die effek van orexien sein anders in verskillende soorte kankerselle. Byvoorbeeld, orexiene onderdruk selgroei deur apoptose in menslike dikdermkanker, neuroblastomaselle, en pankreas tumorcelle te ontwikkel. ³⁹. Aan die ander kant is die uitdrukking van OxR1 en OxR2 hoër in adenome as die normale bynier korteks. Orexin A en B kan sel proliferasie in hierdie selle stimuleer en die effekte was meer uitgespreek in gekweekte adenomatous as normale adrenokortiese selle ⁴⁰. Terwyl hierdie verslae interessant is, sal ons begrip hê vir die belangrikheid van orexien sein in kanker, indien enige, in sy kinderskoene en veel meer werk sal wees, om te bepaal of die orexienreseptore of stroomaf-effekte van die seinwegbaan lewensvatbare teikens vir kanker chemoterapie verteenwoordig. .

Farmakologiese beheer van Orexine Sein

Die biologie wat hierbo hersien word, dui daarop dat agoniste, antagoniste en potensiators van orexine seinering van groot belang kan wees. Byvoorbeeld, die behandeling van narkolepsie en katapleksie wat veroorsaak word deur 'n gebrek aan oreksienproduksie moet behandelbaar wees met behulp van 'n orexienreseptoragonist. Aan die ander kant moet verslawende gedrag behandelbaar wees met behulp van 'n orexienreseptor antagonis. Dieet-geïnduseerde-vetsug en diabetes kan gekommunikeer word met óf 'n orexienreseptoragonist of dalk 'n positiewe allosteriese potensiator. Verskeie groot farmaseutiese maatskappye het die ontwikkeling van molekules onderneem wat die oreksienreseptore teiken ⁴¹.

Orexin Receptor Antagonists

Aangesien orexine sein in die brein waaksaamheid bevorder, beteken dit dat farmakologiese blokkade van hierdie weg sleg moet wees. Orexienreseptorantagoniste kan dus bruikbare middels wees vir die behandeling van slapeloosheid. 'N Belangrike kommer is egter die induksie van katapleksie. Inderdaad, die sentrale vraag in die ontwikkeling van terapeuties bruikbare orexienreseptorantagoniste is of oorgang farmakologiese inhibisie van die oreksienreseptor die narkoleptiese en kataplektiese fenotipe van chroniese oreksientekort sal fenokopieer.

Die voorkliniese en kliniese data wat tot dusver beskikbaar gestel word, argumenteer dat die antwoord nee is. Die meeste van die data kom uit studies van Almorexant (Figuur 3; ook bekend as ACT-078573), wat ontwikkel word deur Actelion Pharmaceuticals vir die behandeling van slapeloosheid. Almorexant is 'n oraal beskikbaar tatrahydroisoquinoline wat beide OxR1 en OxR2 sterk teenwerk. Actelion het 'n voorlopige studie in die vroeë 2007 gepubliseer wat die suksesvolle behandeling van rot-, honde- en menslike vakke met Almorexant of 'n klassieke GABA-reseptor-agonis, zolpidem ¹⁹. Almorexant is getoon om veilig en goed geduld te wees in hierdie studie. Dit het subjektiewe en objektiewe fisiologiese tekens van slaap veroorsaak. In die rot eksperimente, is getoon dat Almorexant beide nie-REM en REM slaap veroorsaak. Dit is belangrik omdat zolpidem nie REM-slaap veroorsaak nie. Dit is belangrik dat geen tekens van katapleksie in enige van die eksperimentele diere of menslike pasiënte waargeneem is nie.

 

Figuur 3

Opsomming van die ontwikkeling van Almorexant, 'n kliniese kandidaat vir die behandeling van slapeloosheid, en verwante verbindings met verskillende selektiwiteit vir die twee orexienreseptore.

Aan die einde van 2009 het Actelion die voltooiing van 'n uitgebreide Fase III studie van 'n twee weke behandeling van volwasse en bejaarde vakke met primêre chroniese slapeloosheid aangekondig. Die maatskappy beweer dat die primêre eindpunt van die verhoor, beter doeltreffendheid van Almorexant oor die placebo, bereik is, asook verskeie sekondêre eindpunte (sien http://www1.actelion.com/en/our-company/news-and-events/index.page?newsId=1365361). 'N Kriptiese lyn in die nuusberig het egter gesê dat "... sekere veiligheidswaarnemings gemaak is wat verdere evaluering en evaluering in langer fase Fase III-studies sal vereis." Dit sal interessant wees om te weet wat dit beteken wanneer die data beskikbaar word.

Almorexant was die resultaat van 'n uitgebreide ontwikkelingsprogram wat met die tatrahydroisoquinoline begin het 1 (Figuur 3) ⁴². Hierdie verbinding het ontstaan ​​as 'n primêre treffer uit 'n hoë deursettingsskerm met behulp van 'n FLIPR-gebaseerde kalsium-toets in Chinese Hamster Ovary (CHO) selle wat hoë vlakke van menslike OxR1 of OxR2 uitdruk. Let op dat saamgestelde 1 is redelik selektief vir OxR1. Inderdaad, hierdie medisinale program het baie verskillende kragtige verbindings geproduseer, waarvan sommige dubbele reseptorantagoniste was, terwyl sommige redelik selektiewe inhibeerders van óf OxR1 of OxR2 was (sien Figuur 3). Baie groot swaaie in die graad van selektiwiteit is waargeneem as gevolg van beskeie strukturele veranderings. Byvoorbeeld, die vervanging van een van die metoksigroepe in die "boonste linker" aromatiese ring van 1 met 'n isopropyl eter het 'n volledige OxR1 spesifieke antagonis tot gevolg gehad. Nog 'n interessante kontras is saamgestel 3, wat eerder selektief vir OxR2 is, maar deel baie strukturele eienskappe met die dubbele antagonist Almorexant. Ongelukkig is daar geen strukturele data op die orexienreseptor nie en dus is die molekulêre basis van hierdie selektiwiteit onbekend.

Die tetrahydroisoquinoliene is ver van die enigste orexienreseptor antagoniste wat gerapporteer word. Byvoorbeeld, Actelion het strukturele onderskeidende verbindings soos sulfonamiede aangemeld 4 en 5, wat onderskeidelik dubbele en OxR2 selektiewe antagoniste is (Figuur 4) ⁴³. Deur inspeksie van die strukture, wat 'n hoogs gemodifiseerde glisienkern insluit, word daar bevraagteken dat die tetrahydroisoquinoliene en sulfonamiede oorvleuelende terreine op die reseptor kan beslaan, maar na ons beste wete is dit nie getoets nie.

 

Figuur 4

Strukture van ander orexienreseptorantagoniste ontwikkel deur Actelion Pharmaceuticals.

GSK het een van die eerste orexienreseptor antagonis, SB-334867, gerapporteer ^44-46 (Figuur 5), 'n samestelling wat relatief selektief vir OxR1 is en steeds die mees gebruikte "gereedskapsamestelling" in navorsingslaboratoriums is wat oreksienbiologie bestudeer. Hulle het ook 'n relatief verre familielid van SB-334867 gerapporteer, 6, wat 'n proline-eenheid insluit, met baie beter potensiaal teen beide reseptore, maar behoud van redelike OxR1 selektiwiteit ⁴⁷. Dit is bespiegel dat 6 kan 'n nabye familielid wees van 'n saamgestelde onbekende struktuur wat GSK in kliniese proewe geneem het vir die behandeling van slapeloosheid, genaamd SB-674042 ⁴¹. GSK het die vordering van hierdie verbinding aan kliniese proewe in 2007 aangekondig, maar geen verdere kliniese data is tot die beste van ons kennis bereik nie.

'N Merck-span het proline-bevattende oreksienreseptor antagoniste ontwikkel ⁴⁸. saamgestelde 7 (Figuur 5) het ontstaan ​​uit 'n hoë-deurvoer skerm en het uitstekende uitstekende in vitro sterkte teen OxR2 sowel as 'n beskeie aktiwiteit teen OxR1, maar in vivo het arm bloedbreinbinder penetrasie uitgestal. Dit is bevind dat dit 'n substraat vir die P-glikoproteïen is. Hulle het gevind dat hierdie probleem vergemaklik kan word deur die meting van die bensimidasool stikstof ^{41, 48}. saamgestelde 8, wat ook 'n fenielring eerder as 'n pirrolgroep in die "boonste regs" kwadrant van die molekuul bevat, is 'n sterk dubbele reseptorantagonis met uitstekende bloedbreinbinderpenetrasie. 8 is getoon om aktief te wees in rotte.

Ander farmaseutiese maatskappye het 'n paar verbindings met in vitro-aktiwiteit aangemeld teen oreksienreseptore, maar dit sal hier nie hersien word nie.

Dit is aanloklik om te spekuleer dat dieselfde verbindings ontwikkel word omdat slaaphulpmiddels ook nuttig kan wees vir die behandeling van chroniese verslawings, alhoewel 'n duidelike newe-effek van hierdie behandelingsreëling sou wees dat dit die vakke slaperig sal maak as hulle dubbele reseptorantagoniste is. Die ontdekking van die rol van orexine sein in verslawende gedrag is egter relatief onlangs en na ons beste wete is geen kliniese proewe begin met die gebruik van die bostaande verbindings vir hierdie aanduiding nie.

Oreksien Receptor Agoniste en Potentiators

Soos hierbo bespreek, het Yanagisawa en kollegas bewys van beginsel in diermodelle verskaf dat narkolepsie behandel moet word met 'n oreksienreseptoragonist ¹⁸. Hulle het in hierdie studies 'n aangepaste orexienpeptied gebruik. Vreemd genoeg is daar egter nie in die literatuur nie-nie-peptiedagoniste na die beste van ons kennis aangemeld. Dit is moeilik om te dink dat skerms vir sulke verbindings nie uitgevoer is nie, gegewe die uitgebreide hoeveelheid werk wat op reseptorantagoniste gedoen word. So, dit lyk waarskynlik dat kragtige agoniste moeilik is om te vind, maar dit is nie duidelik waarom dit so is nie.

Baie onlangs het die eerste positiewe allosteriese potensiator van die orexienreseptor, 9 (Figuur 6), is geïdentifiseer. Hierdie samestelling is toevallig ontdek tydens 'n beskeie medisyne chemie veldtog gemik op die verhoging van die sterkte van 'n peptied-gebaseerde orexien reseptor antagonis ⁴⁹. Peptoid 10 is geïdentifiseer in 'n skerm waarin selle wat OxR1 uitdruk, maar nie andersins identies is nie, met verskillende kleurkleurige kleurstowwe (rooi en groen onderskeidelik) gemerk is en na 'n mikroarray gebrei word wat verskeie duisend peptonoïede wat op 'n glashuis geïmmobiliseer is, vertoon. Verbindings wat die OxR1-ekspressiewe selle selektief gebind is, is geïdentifiseer deur 'n hoë rooi: groen verhouding van die fluoresserende kleurstowwe wat op daardie plek vasgevang is (kyk ref. ⁵⁰ vir die ontwikkeling van hierdie metodologie). 'N Sarkosyn-skandering-eksperiment ⁵¹ onthul dat slegs twee van die nege sykettings wat in die molekuul teenwoordig is, noodsaaklik was vir binding aan die reseptoruitdrukkende selle (gemerk in rooi in Fig 6). Daaropvolgende sintese en analise van verbinding 11 het bevestig dat dit die "minimale farmakofoor" vir reseptorbinding was. 11 is 'n baie swak antagonis van beide orexienreseptore met 'n IC₅₀ van slegs ongeveer 300 μM in vitro.

 

Figuur 6

Ontwikkeling van 'n orexienreseptor positiewe potensiator. Die struktuur van die peptoid wat ontstaan ​​het as 'n primêre treffer van 'n bindende skerm word bo-aan getoon. Die deel van die molekuul is belangrik vir die binding van reseptore, en word in rooi uitgelig. hierdie ...

Die struktuur van 11 was 'n swak ooreenkoms met Almorexant voorgestel (Figuur 6n Gebruik hierdie model as 'n gids, verskeie afgeleides van 11 is gesintetiseer in watter koolwaterstof eenhede via reduktiewe aminasie by die amien stikstof gevoeg is. 'N Benzyl afgeleide, 12, waarin 'n addisionele metiel ook tussen die aromatiese ring geplaas is en die stikstof bewys is dat dit 'n baie verbeterde antagonis is, al is dit nog net met beskeie sterkte (Fig 6), wat daarop dui dat die model korrek kan wees. Kompetisie studies om te bepaal of die peptoid afgeleide 12 en Almorexant kompeteer met mekaar om binding aan die reseptor te hê, is nie aangemeld nie.

Tydens verdere optimalisering pogings, saamgestelde 9 is gesintetiseer, wat verskil van 12 slegs deurdat die piperonielring tot twee metoksien eenhede oopgemaak is en die enkelvoudige metileen skakelaar tussen die glykien stikstof en die aromatiese ring wat in verbinding was 10 is herstel. opvallend 9 OxR1 het nie in 'n selkultuur-toets geantagoniseer nie, maar het die uitdrukking van 'n oreksien-afhanklike verslaggewer gene effens verhoog. Die toetse is dus herhaal by laer orexinkonsentrasies (EC₂₀ van die hormoon) en die resultate het dit duidelik getoon 9 is 'n positiewe potensiator van orexin-gemedieerde aktivering van die reseptor. By hierdie hormoonkonsentrasie, 9 uitgestal 'n EC₅₀ van ongeveer 120 nM. Wanneer die toets op versadigende vlakke van die potensiator uitgevoer is 9 en die vlak van orexien is getitreer, dit is bevind dat die EC₅₀ van orexien is ongeveer vier keer afgeneem en dat die maksimale vlak van verslaggewer genexpressie ongeveer drie keer groter was as wat veroorsaak is deur versadigde vlakke van orexien. Soortgelyke resultate is verkry in eksperimente met die gebruik van selle wat OxR2 uitdruk, wat daarop dui 9 is 'n dubbele reseptor potentiator.

Die ontdekking van die eerste orexien reseptor potensiator is potensieel opwindend ten opsigte van moontlike toepassings as 'n anti-obesiteit / diabetes behandeling ⁸, alhoewel tot op datum no in vivo eksperimente is aangemeld met behulp van hierdie verbinding. Soos hierbo genoem, het Yanagisawa getoon dat 'n peptiedgebaseerde oreksienreseptoragonist dieetgeïnduceerde vetsug blokkeer en die ontwikkeling van tipe II-diabetes in knaagdiere ⁸. Aangesien hierdie diere en vermoedelik oor gevoed mense steeds normale vlakke van die oreksienhormoon uitdruk, kan 'n positiewe potensiator nuttig wees om die gunstige natuurlike werking van die hormoon in hierdie individue te stimuleer. Natuurlik is 'n potensiator onwaarskynlik dat dit van belang is in die behandeling van narkolepsie, aangesien geaffekteerde individue min of geen orexien produseer.

Opsomming

Dit is nou duidelik dat die neuropeptide-oreksien en sy verwante reseptore 'n sentrale rol speel in die regulering van voeding, slaap, energie-uitgawes, beloning soek en 'n verskeidenheid ander gedrag. Min is bekend oor die intracellulêre gebeure wat deur orexin seinering afgestel word. Daar is duidelik 'n groot belofte medies in die farmakologiese manipulasie van orexien sein en 'n aantal farmaseutiese maatskappye en akademiese laboratoriums het aktiewe programme in hierdie area. Alhoewel geen sulke verbindings nog in die kliniek is nie, het die sterk dubbele orexienreseptor-antagonis Almorexant wat klaarblyklik 'n suksesvolle fase III kliniese proeflopie vir die behandeling van slapeloosheid was, voltooi. Tot dusver is geen orexienreseptoragoniste aangemeld nie. Dit lyk waarskynlik dat daar oor die volgende paar jaar baie aktiwiteit op hierdie gebied sal plaasvind.

Erkennings

Verwysings