Kemio kaj Biologio de Orexin-signalado (2010)

Iru al:

abstrakta

La oreksinoj (ankaŭ nomitaj hipokretinoj) estas neuropeptidoj, kiuj unue estis malkovritaj en 1998 fare de du sendependaj esplorgrupoj^{1, 2}. Oreksinoj A (33 aminoacidoj) kaj B (28 aminoacidoj) estas derivitaj de ununura antaŭ-por-oreksina polipeptido³. Ili mediacias siajn agojn per interagoj kun du proksime rilataj GPCR-oj nomitaj Orexin-ricevilo 1 kaj 2 (OxR1 kaj OxR2). OxR1 ligas Orexinon A kun proksimume 100-obla pli alta afineco ol Orexino B dum OxR2 ligas ambaŭ peptidojn kun proksimume la sama afineco. La oreksinoj estas produktitaj de specialigitaj neŭronoj en la hipotalamo, kiuj projektas al multaj malsamaj regionoj de la cerbo^{4, 5}.

Kiel ni revizios mallonge, fiziologiaj studoj dum la lastaj dek jaroj implicis orexinan signaladon kiel ludado de centra rolo en diversaj diversaj biologiaj procezoj, inkluzive de nutrado, energia homeostazo, dormo / vekado, aldono kaj rekompenco, inter aliaj.⁶. Estas klara evidenteco por difektoj en orexin-signalado implikita en dieto-induktita obezeco kaj diabeto^{7, 8}, narkolepsio^{9, 10}, panika angoro-malordo¹¹, drogmanio¹² kaj Alzheimer-malsano¹³. Tiel, ekzistas konsiderinda intereso en la drogindustrio en la evoluo de potencaj komponaĵoj por manipulado de oreksignaligado. Lastatempaj progresoj en komprenado kaj manipulado de oreksignaligado estas reviziitaj ĉi tie.

Oreksignaligado en kunordigado de dormado kaj nutrado

La plej bone komprenita rolo de oreksignaligado estas kunordigado de manĝado kaj dormado. La nivelo de oreksinproduktado en la hipotalamo estas inverse korelaciita kun sangaj glukozaj niveloj ¹⁴. Oreksignalo, almenaŭ baldaŭ induktas senton de malsato kaj stimulas nutradan konduton, probable per aktivigo de neŭronoj en la cerbo, kiuj produktas neuropeptidan Y kaj funkcie rilatajn hormonojn. Krome, oreksignaligado estas ŝlosila ero por indiki staton de maldormo ĉe mamuloj^{9, 15}. Alivorte, oreksina signalado ordonas, ke kiam bestoj malsatas, ili ankaŭ vekiĝas, sed satigitaj povas esti dormemaj. Tio havas bonan fiziologian sencon en tio, ke bestoj volas nutri manĝon, ne dormi, kiam ili malsatas.

Genetika ablacio de la oreksa geno aŭ la ricevilo en ronĝuloj rezultigas fenotipon rimarkinde similan al homa narkolepsio kun katapleksio, en kiu la besto suferas neuzan dormon en ĝia normala veka tempo, inkluzive de kolapso en nepara momento.⁹. Lin sama okazas pri hundoj kun neaktiva mutacio en la gena esprimo OxR2¹⁰. Plej multaj, kvankam ne ĉiuj, homaj narcoleptikaj, kvankam ili ne portas mutaciojn en la genoj, kiuj kodas oreksinon kaj ĝiajn receptorojn, tamen mankas detektebla oreksino. Oni pensas, ke tio kaŭzas aŭtomatan imunan atakon kontraŭ la produktantoj de neŭrinoj en la cerbo^{16, 17}. Tamen ĉi tiu aŭtoimuna modelo por homa narkolepsio restas esti pruvita kaj oni scias nenion pri la naturo de la puta aŭtoimuna reago.

La konata biologio de oreksignaligado antaŭdiras, ke cerbo-penetrantaj agonistoj de OxR2 devas stimuli vekiĝon kaj povus esti utilaj por kuracado de narkolepsio. Yanagisawa kaj kolegoj publikigis pruvojn pri konceptaj eksperimentoj, kiuj subtenas ĉi tiun ideon¹⁸. Ili montris, ke rekta intrakrania injekto de peksido de oksinino en la cerbon de manĝantoj al oksigen-deficitaj rezultigis pli altan staton de maldormo. Male, orexin-ricevilaj antagonistoj povus esti uzataj por trakti sendormeco¹⁹, kvankam la ebla indukto de katapleksio, vidita ĉe bestoj kaj homoj kun kronika manko de oksinino, estas zorgemo (vide infra).

Oreksignaligado en toksomaniaj kaj aliaj patologiaj kondutoj

La insulo estas cerba regiono, konata kiel implikita en la disvolviĝo de avidoj kaj avidoj kaj ĝenerale okupiĝas pri rekompenco²⁰. Damaĝo al ĉi tiu regiono de la cerbo rezultigas frapan falon en la instigo de fumantoj daŭrigi sian kutimon²¹. En kontrasto, sindeteno ĉe cigaredaj fumantoj estas konata por aktivigi la insulaĵon²². La sama regiono de la cerbo ŝajnas esti implikita en rekompencaj kondutoj implikitaj aldone al morfino, kokaino kaj alkoholo. Orexin-produktantaj neŭronoj dense innervas ĉi tiun regionon de la cerbo kaj orexin-signalado ludas ŝlosilan rolon en ĉi tiuj kondutoj.^23-25. Ekzemple administrado de la selektema antagonisto de OxR1 SB-334867 (vidu figuro 5) signife malpliigis la veturadon de ronĝuloj mem-injekti sin per nikotino¹². Similaj rezultoj estis akiritaj por aliaj toksomaniaj komponaĵoj. Interese, en la nikotina studo, farmakologia blokado de OxR1 ne multe subpremis manĝan konsumon, kiu kune kun maldormo estas pensita esti mediata ĉefe de OxR2. Tiel, la antaŭklinikaj datumoj pri ronĝuloj forte sugestas, ke selektemaj antagonistoj de OxR1 povus esti interesaj kontraŭ-toksomaniaj drogoj.

 

figuro 5

Strukturoj de antagonistoj de orexinaj riceviloj disvolvitaj de Glaxo Smith Kline (GSK) kaj Merck.

Antaŭnelonge signalado de oksino ankaŭ estis montrita implikita en panikaj atakoj kaj angoro¹¹. Uzante modelon de rato, en kiu panikaj atakoj estas induktitaj per traktado de la besto kronike kun inhibitoro de GABA-sintezo sekvita per akra traktado kun natria laktato, estis pruvite, ke SB-334867-mediaciita blokado de OxR1 aŭ siRNA-mediaciita silentigado de oksinoproduktado forte. subpremas panikajn atakojn en ĉi tiu modelo. Plie, homaj subjektoj sub panikaj atakoj levis nivelojn de oreksino en sia cerebrospina fluido (CSF) ¹¹kongrua kun rolo de oreksina signalado en homaj maltrankvilaj malordoj.

Antaŭnelonge raporto aperis liganta la dorman / vekan ciklon kun Alzheimer-malsano¹³. Specife, oni montris, ke la amasiĝo de amiloida betao, distingilo de la malsano, rilatas al maldormo. Ekzemple, kronika dorma senvalorigo pliigis amiloidajn beta-nivelojn en CSF de la besto. Interese, administrado de la antagonisto de riceviloj de oreksino SB-334867 malkreskis la nivelojn de ĉi tiu neŭrotaksa mezumo. Tiel eblas, ke taŭga kurac-reĝimo kun OxR-antagonistoj povus esti realigebla traktado por malrapidigi la disvolviĝon de Alzheimer-Malsano, se ĝi estus diagnozita sufiĉe frue.

Oreksignalo en energia homeostazo, diet-induktita obezeco kaj diabeto

Estas cirkonstancaj evidentaĵoj, ke signalado de oreksino gravas en energia homeostazo. Ekzemple, narcoleptaj homoj deficitaj en oreksino montras pli altan korpan masan indekson ol narcoleptikaj individuoj kun normalaj niveloj de oksinino²⁶. Genetika ablacio de oreksaj neŭronoj en musoj rezultigas obesajn bestojn²⁷ kaj ĉi tiuj musoj ankaŭ disvolvas aĝon al insulina rezisto⁷. Ĉi tiuj rezultoj estas kontraŭinstruaj en tio, ke farmacologia indukto de oreksina signalado akre antaŭenigas nutradan konduton¹. Ĉi tio sugestas, ke la mallongtempaj kaj pli longtempaj efikoj de oreksignaligado sur energia homeostazo estas malsamaj.

Lastatempe, ĉi tiu areo de oreksa biologio estis klarigita per limŝtona studo, kiu pruvis konklude, ke oreksina signalado forte kontraŭas dietan induktitan obezecon kaj la sekvan disvolviĝon de insulina rezisto en ronĝuloj⁸. Montriĝis, ke kronika super esprimo de la oreksina geno aŭ farmacologia indukto de la oreksa ricevilo preskaŭ tute blokis la disvolviĝon de obezeco kaj insulina rezisto en musoj nutrante altan grasan dieton. Ĉi tio pruvis plejparte pro pliigita energia elspezo, kvankam ne estis ŝanĝo en la spira kvociento, nerekta indikilo de karbonhidrato vs lipido. Kronika stimulado de oreksignaligado ankaŭ reduktis manĝaĵon. Vario de ambaŭ genetikaj kaj farmakologiaj eksperimentoj indikis, ke la plej granda parto de ĉi tiu efiko estis mediaciita per signalado per OxR2, ne OxR1. Fine, okulfrapa trovo de ĉi tiu studo estas, ke kronika stimulado de oreksignaligado ne havis efikon al musoj malhavantaj leptinon. Ĉi tiuj bestoj, dum nutrado de alta grasa dieto, tamen fariĝis obsesaj kaj rezistemaj al insulino eĉ kiam traktataj kun la agonisto de la orekso-ricevilo. Tiel, la protekta efiko de oreksino ŝajnas enradikiĝi en plibonigado de leptina sentiveco. Ĉi tiu studo havas evidentajn terapiajn implicojn en la traktado de diet-induktita obezeco kaj diabeto.

Dum ĉi tiu studo plejparte implicis signaladon tra OxR2 kiel grava por la obezeco-rezista fenotipo, iuj efektoj de OxR1-mediaciitaj estis rimarkitaj⁸. La aŭtoroj trovis, ke genetika ablacio de OxR1 sole protektis kontraŭ hiperglicemio de alta grasa dieto, kvankam ne obezeco. Ĉi tio indikas, ke oreksina signalado tra OxR1 laŭ normalaj fiziologiaj niveloj de oreksino ludas permesan rolon en la disvolviĝo de aĝa aŭ alta grasa induktita insulina rezisto. Tamen, en la ne-fiziologia scenaro de daŭrita oreksino super esprimo per transgeno, ambaŭ OxR1- kaj OxR2-mediaciita protekto kontraŭ la disvolviĝo de insulina rezisto sur la alta grasa dieto. Ĉi tiu komplika aro de rezultoj rilate al OxR1 sugestas, ke aŭ la ricevilo ludu malsamajn rolojn sub kondiĉoj de normala kaj suprafiziologia oreksa esprimo, aŭ ke la ricevilo mediacias malsamajn fiziologiajn efikojn kiuj povas plibonigi aŭ kontraŭi la disvolviĝon de hiperinsulinemio kaj ke la "venkanto" de ĉi tiuj konkurencaj efikoj malsimilas depende de la nivelo de oreksino aŭ de la tempodaŭro kaj daŭro de ĝia signalado.

La kuplado de la oreksa efiko al signalado de leptino estas interesa rilate al alia studo publikigita ĵus en kiu oni trovis, ke suprafiziologiaj niveloj de leptino permesas al diabetaj ronĝuloj tute mankas insulino prosperi. ²⁸. Antaŭe, leptino sciis malpliigi sangan glukozon-nivelon potenigante postrestantajn nivelojn de endogena insulino en diabetaj ratoj induktitaj de streptozotocin (STZ) kun parta manko de insulino ²⁹. Tamen, la ideo, ke nur leptino povus savi bestojn de insulino-deficito de diabetaj simptomoj neniam estis provita kaj ĉi tiu trovo venis kiel grava surprizo. La similaj fenotipoj induktitaj de kronika kuracado de bestoj kun suprafiziologiaj niveloj de oksinino kaj leptino, kunigitaj kun la konstato ke oreksino ŝajnas funkcii plibonigante leptinan sentivecon, kondukas al unu scivoli, ĉu ĉi tiuj du studoj estas malsamaj flankoj de la sama monero kaj tiu stimulo de la orexinaj / leptinaj signalaj vojoj povas esti tre promesplena kuracado por tipo I aŭ tipo II-diabeto.

Ĉu orexin-signalado havas efikojn en la periferio?

La plej multaj el la efikoj de oreksignalado priskribita supre estas pensitaj ke ili okazas en la hipotalamo. La roloj de oreksignaligado, se ekzistas, ekster la nerva sistemo estas diskutindaj. La esprimo de la oreksinoj kaj iliaj riceviloj estis detektita en diversaj ekstercentraj histoj, inkluzive de la intesto, pankreato, renoj, suprarnaloj, adiposa histo kaj reprodukta vojo ^30-33, sed funkcia pruvo de rolo por oreksignaligado en la periferio estas malofta.

Lastatempa studo montris, ke la efiko de ekspresaj ĉeloj de OxR1 en la pankreataj insuletoj pliiĝis kun streptozotocino (STZ), induktita hiperglicemia en ratoj kaj ko-lokalizita kun glucagono.³⁴. Plie, fendita kaspase-3 ko-lokalizita imunokemike kun OxR1 en la insuloj. Bestoj, aliflanke, montris reduktitan hiperglicemion kaj pli bonan toleradon al glukozo ol sovaĝaj bestoj. Ĉi tiuj rezultoj sugestas, ke oreksina signalado per OxR1 en la pankreato povus kontribui al beta-ĉela apoptozo kaj disvolviĝo de diabeto kiel respondo al STZ-kuracado. Kvankam la rilato estas streĉa, eblas ke ĉi tiu efiko povus klarigi la observojn de Funato, et al., Menciitaj pli supre, ke genetika ablacio de OxR1 estis protekta kontraŭ hiperglicemio kaj hiperglinemio induktitaj de grasaj dietoj.⁸.

La akvorezista signalado de oreksino

Dum la signalado de oreksino estis studita intense ĉe la fiziologia nivelo, estis multe malpli penado dediĉita al karakterizado de la intracelulaj eventoj ekigitaj per ligado de la oreksaj hormonoj al iliaj riceviloj. Estas sciate, ke ligado de la hormono al ĝia ricevilo deĉenigas enfluon de kalcio, kiu kunligiĝas al aktivigo de Erk ³⁵. La riceviloj ankaŭ kuniĝas al vojeto mediata kun fosfolipasa C (PLC), kiu liberigas intracelularajn kalciojn.

La plej ampleksa analizo de la genaj transskribaj programoj deĉenigitaj de orexin-signalado estis raportita en 2007 ³⁶. Ĉi tiu studo uzis tutmondan genan esprimon profilantan por identigi genojn forte aŭ supren-reguligitajn en HEK293-ĉeloj stabile esprimantaj OxR1. 260-genoj estis trovitaj esti supren-reguligitaj kaj 64 malsupren-reguligitaj de duoble aŭ pli kiam sampligitaj ambaŭ du kaj kvar horojn post oreksimulado. La genaj komentarioj indikis, ke ĉirkaŭ duono de la tre reguligitaj genoj estis implikitaj en ĉela kresko (30%) aŭ metabolo (27%). Analiza vojo uzanta la komercan programon Ingenuity implicis plurajn vojojn kiel reguligitaj per orexin-signalado (figuro 1). La kanonaj vojoj de TGF-β / Smad / BMP, FGF, NF-kB kaj hipoksaj signaloj estis la plej elstaraj. Ĉi tiu studo centris detale sur la hipoksika vojo, kiu estis nepara "sukceso" en ĉi tiu studo ĉar la ĉeloj estis kultivitaj en normoksaj kondiĉoj. Tamen la transcipa faktoro de Hypoxia-Inducible-Faktoro 1-α (HIF-1α), antaŭe sciita esti responda al hipoksio, kaj multaj el ĝiaj celaj genoj estis tre induktitaj per orexin-kuracado. En hipoksaj kanceraj ĉeloj, kie HIF-1α-agado plej bone studis, ĝi partneriĝas kun HIF-1β por formi heterodimerian transskriban faktoron (HIF-1), kiu pelas reprogramadon de ĉela metabolo.³⁷. Precipe ĝi amase reguligas glukozian importadon kaj glicolizon, havante ligajn lokojn supren de preskaŭ ĉiuj genoj implikitaj en ĉi tiuj eventoj. En hipoksaj ĉeloj, HIF-1 agas por igi la produkton de glicolizo, piruvato, al produktado de laktato prefere ol konvertiĝo al acetil-CoA kaj eniro en la TCA-ciklon kaj oxidativan fosforiladon. Ĉi tio estas farita, almenaŭ parte, de la HIF-1-dependa suprenreguligo de la esprimo de laktata dehidrogenazo A (LDH-A), la enzimo, kiu mediacias la konvertiĝon de la piruvato al laktato, same kiel la piruvato dehidrogenazajn kinas ( PDHK), kiu inaktivas PDH, la enzimo, kiu mediacias la transformon de piruvato al Acetil Co-A (vidu figuro 2). Surprize tamen, la ĉel-traktitaj ĉeloj de orekso ŝajnis puŝi la plej grandan parton de sia metabola fluo tra la TCA-ciklo kaj oxidativa fosforilado ³⁶, rezultigante forte plibonigitan produktadon de ATP kaj, supozeble aliaj biosintezaj intermediaj helpantoj kun aktivigo de ĉi tiuj vojoj. Oni ne scias, kiel oreksina signalado kaj hipoksio povas ambaŭ stimuli HIF-1α-agadon, tamen nur subaro de genoj ofte aktivigitaj de ĉi tiu transskriba faktoro en hipoksio estas aktivigitaj en orexin-traktataj ĉeloj.

 

figuro 1

Resumo de la trovoj de gena esprimo analizo de la efiko de oreksino sur ĉeloj esprimantaj la receptoron de oksinino 1. Supro: Piegrafiko resumanta komentitajn funkciojn de genoj tuŝitaj signife de orexin-signalado. Fundo: Proponitaj signalaj vojoj ...

 

Figo. 2

Skema resumo de la grava efiko de oreksignaligado sur glukoza metabolo. OxSig = oreksignalo. La oranĝa ovalo reprezentas transportilon de glukozo. Sago indikas stimulon de la indikita procezo kaj la normalaj linioj reprezentas ...

Paralelaj studoj de hipotalamaj tranĉaĵoj akiritaj de sovaĝaj tipoj aŭ OxR1-frapaj musoj ĝenerale koincidis kun ĉi tiuj konkludoj kaj validis, ke la efikoj viditaj estas rezulto de oreksignaligado. ³⁶. En iuj manieroj, ĉi tiu rezulto estas alloga per tio, ke ĝi klarigas kongreson laŭ nia kompreno de oreksa biologio sur la fiziologia nivelo. Se ni egalas staton de maldormo kun alta neurona metabola aktiveco, kio ŝajnas akceptebla, estas malofte, ke tio okazus kiam la cerbo estas banita je malaltaj niveloj de glukozo. Tial havas iom da senco, ke vekado postulas superregadon de ĉi tiu situacio per mekanismo, kiu pliigas la efikecon de konsumado kaj pretigo de glukozo. Orezul-mediaciita suprenreguligo de ĉela metabolo ankaŭ ŝajnus esti konforma al la observado de pliigita energia elspezo kaj rezisto al alta grasa induktita obezeco de dieto. ⁸. Tamen gravas memori, ke ĉi tiu studo temigis ĉel-esprimantajn OxR1 kaj neŭronajn tranĉojn akiritajn de sovaĝaj tipoj aŭ OxR1-frapaj musoj. Vekeco kaj rezisto al diet-induktita obezeco, kiel menciite supre, nun estas pensita pli kiel efiko de signalado de OxR2-mediaciita. Povas esti, ke la vojoj observitaj pli gravas por rekompenci konduton kaj aliajn procezojn, kiuj ŝajnas regi per OxR1-mediata signalado. Multe pli da laboro necesos en diversaj ĉelaj tipoj kaj histoj por ordigi ĉi tiujn problemojn. Sed la ideo, ke oreksignaligado estas ĉefa reguliganto de energia metabolo, estas interesa modelo, kiu gvidos estontajn studojn.

Ĉu oreksignalo gravas en kancero?

La trovo ke oreksignalo kapablas turboŝarĝi glukozon konsilas eblan ligon al ĉela proliferado en dividantaj ĉeloj kaj tiel al kancero. Tamen la publikigitaj rezultoj diskutitaj supre indikas ke oreksino povas stimuli oksidan energian metabolon ³⁶dum multaj kanceraj ĉeloj uzas anaerobian glicolizon por la plej granda parto de sia metabolo ³⁸. Unu ebleco estas, ke kanceraj ĉeloj, kiuj uzas oksidan metabolon, povus uzi signaladon de oreksino laŭ maniero aŭtokrina aŭ paracrina por stimuli ilian metabolon kaj proliferadon kaj, se jes, interesaj terapioj de orexin-riceviloj estus interesaj terapiaj ebloj. Aliflanke, se signalado de oreksino pelas metabolan fluon tra TCA kaj oksidaj fosforilaj vojoj koste de anaerobia glicolizo, tiam aktivigo de ĉi tiu vojo povus esti toksa al tumoraj ĉeloj "toksomaniuloj" al glicolita vivstilo.

Estas kelkaj indikoj pri rolo por oreksignaligado en kanceraj ĉeloj kaj, kiel oni povus antaŭdiri el ĉi-supra analizo, la efiko de oreksignaligo ŝajnas esti malsama en diversaj specoj de kanceraj ĉeloj. Ekzemple, oreksinoj subpremas ĉelkreskon induktante apoptozon en homa kancera kancero, neuroblastomaj ĉeloj kaj rataj pankreataj tumoraj ĉeloj ³⁹. Aliflanke, esprimo de OxR1 kaj OxR2 estas pli alta en adenomoj ol la normala suprena cortekso. Oreksino A kaj B povas stimuli ĉelan proliferadon en ĉi tiuj ĉeloj kaj la efikoj estis pli prononcitaj en kulturita adenomatozo ol normalaj adrenokortikaj ĉeloj ⁴⁰. Kvankam ĉi tiuj raportoj estas interesaj, nia kompreno pri la graveco de oreksignaligado en kancero, se ekzistas, estas en sia infanaĝo kaj necesos multe pli da laboro por determini ĉu la oksigenaj riceviloj aŭ malsuprenfluaj efikiloj de la signalanta vojo reprezentas realigeblajn celojn por kancero-kemioterapio. .

Farmakologia Kontrolo de Orela Signaligo

La biologio reviziita supre sugestas, ke agonistoj, antagonistoj kaj potenculoj de oreksignaligado povus esti de grava intereso klinike. Ekzemple, la traktado de narkolepsio kaj katapleksio provokita de manko de produktado de oreksino devas esti traktebla per agonisto de ricekso de oksinino. Aliflanke, toksomania konduto estu traktebla uzante antagoniston de ricekso de oksinino. La induktita obezeco kaj diabeto povus esti kombinitaj kun agonisto de orexin-ricevilo aŭ eble kun pozitiva allosteria potenco. Pluraj gravaj farmaciaj kompanioj entreprenis la disvolviĝon de molekuloj, kiuj celas la riceksojn de oreksino ⁴¹.

Antagonistoj de Orexinaj Riceviloj

Ĉar signalado de oreksino en la cerbo antaŭenigas vekiĝon, ĝi rezonas, ke farmakologia blokado de ĉi tiu vojo devas rezulti en dormemo kaj tial antagonistoj de oreksaj riceviloj povus esti utilaj drogoj por trakti sendormecon. Tamen grava zorgado estus indukto de katapleksio. Efektive, la centra demando en la evoluo de terapie utilaj orexin-ricevilaj antagonistoj estas, ĉu transira farmakologia inhibicio de la riceksa orekso fenokopios la narkoleptikan kaj kataplektikan fenotipon de kronika mankso de oksinino.

La antaŭklinikaj kaj klinikaj datumoj disponeblaj ĝis nun argumentas, ke la respondo estas "ne". Plej multaj datumoj devenas de studoj pri Almorexant (figuro 3; ankaŭ konata kiel ACT-078573), kiu estas disvolvita de Actelion Pharmaceuticals por kuracado de sendormeco. Almorexant estas parole disponebla tatrahidroisoquinolino, kiu potence antagonigas ambaŭ OxR1 kaj OxR2. Actelion publikigis preparan studon en frua 2007, kiu raportis la sukcesan traktadon de ratoj, hundaj kaj homaj subjektoj kun Almorexant aŭ klasika agonisto de GABA-receptoro, zolpidem ¹⁹. Almorexant montriĝis sekura kaj bone tolerita en ĉi tiu studo. Ĝi induktis subjektivajn kaj objektivajn fiziologiajn signojn de dormo. En la rateksperimentoj, estis pruvite ke Almorexant induktis ambaŭ dormojn ne-REM kaj REM. Ĉi tio signifas, ke zolpidem ne induktas REM dormon. Grave, neniuj signoj de katapleksio estis observitaj ĉe iu el la eksperimentaj bestoj aŭ homaj pacientoj.

 

figuro 3

Resumo de la disvolviĝo de Almorexant, klinika kandidato por kuracado de sendormeco, kaj rilataj kombinaĵoj kun malsama selektiveco por la du oreksaj riceviloj.

Fine de 2009, Actelion anoncis la kompletigon de ampleksa studo de Fazo III pri du-semajna kuracado de plenkreskaj kaj maljunaj subjektoj kun primara kronika sendormeco. La kompanio asertas, ke la ĉefa primara fino de la proceso, supera efikeco de Almorexant super la placebo, estis renkontita, same kiel pluraj sekundaraj finpunktoj (vidu http://www1.actelion.com/en/our-company/news-and-events/index.page?newsId=1365361). Tamen, kripta linio en la novaĵa eldono diris, ke "... iuj sekurecaj observaĵoj estis faritaj, kiuj postulos plian taksadon kaj taksadon en pli longtempaj Fazaj III-studoj." Estos interese scii, kion tio signifas, kiam la datumoj fariĝos disponeblaj.

Almorexant estis la rezulto de vasta disvolva programo, kiu komenciĝis per la tatrahidroisoquinolino 1 (figuro 3) ⁴². Ĉi tiu komponaĵo ŝprucis kiel primara sukceso de alta trafa ekrano uzanta FLIPR-bazitan kalikan teston en ĉinaj Cindrulaj Ovaroj (CHO)-ĉeloj esprimantaj altajn nivelojn de homa OxR1 aŭ OxR2. Rimarku tiun kunmetaĵon 1 estas sufiĉe selektema por OxR1. Efektive, ĉi tiu kuracanta programo produktis multajn malsamajn potencajn komponaĵojn, iuj el kiuj estis dualaj receptoroj antagonistoj, dum iuj estis racie selektemaj inhibidores de aŭ OxR1 aŭ OxR2 (vidu figuro 3). Tre malmultaj svingoj en la grado de selektado estis observitaj rezulte de modestaj strukturaj ŝanĝoj. Ekzemple, la anstataŭigo de unu el la metoksaj grupoj en "maldekstra" aromaj ringoj de 1 kun izopropila etero rezultigis tute OxR1-specifan antagoniston. Alia interesa kontrasto estas kunmetita 3, kiu estas sufiĉe unuaranga por OxR2, sed dividas multajn strukturajn ecojn kun la duala antagonisto Almorexant. Bedaŭrinde, ekzistas neniuj strukturaj datumoj pri la ricekso de oreksino kaj tial la molekula bazo de ĉi tiu selektado estas nekonata.

La tetrahidroisoquinolinoj estas malproksimaj de la solaj antagonistoj de ricekso de oksino raportitaj. Ekzemple, Actelion raportis strukture distingajn komponaĵojn kiel sulfonamidoj 4 kaj 5, kiuj estas potencaj duaj kaj OxR2-selektaj antagonistoj respektive (figuro 4) ⁴³. Per inspektado de la strukturoj, kiuj inkluzivas tre modifitan glicinan kernon, oni tentas konkludi, ke la tetrahidroisoquinolinoj kaj sulfonamidoj povas okupi interkovrantajn lokojn sur la ricevilo, sed laŭ la scio, ĉi tio ne estis provita.

 

figuro 4

Strukturoj de aliaj antagonistoj de orekso-riceviloj disvolvitaj de Actelion Pharmaceuticals.

GSK raportis unu el la unuaj antagonistoj de ricekso de oreksino, SB-334867 ^44-46 (figuro 5), komponaĵo relative selektema por OxR1 kaj restas la plej ofte uzata "ilo-kombinaĵo" en esploraj laboratorioj studantaj biologian oksinon. Ili ankaŭ raportis relative malproksiman parencon de SB-334867, 6, kiu inkluzivas prolinan unuon, kun multe pli bona potenco kontraŭ ambaŭ riceviloj, sed konservante akcepteblan OxR1-selektivecon ⁴⁷. Oni spekulis pri tio 6 povus esti proksima parenco de komponaĵo de nekonstruita strukturo, kiun GSK prenis en klinikaj provoj por traktado de sendormeco nomata SB-674042 ⁴¹. GSK anoncis la progreson de ĉi tiu komponaĵo al klinikaj provoj de Fazo II en 2007, sed neniuj pluaj klinikaj datumoj venis laŭ la plej bona scio.

Merck-teamo disvolvis antagonistojn de receptoroj al oksinino kun prolinoj ⁴⁸. Komponaĵo 7 (figuro 5) ŝprucis de alta trafa ekrano kaj elmontris bonegan vitro-potencon kontraŭ OxR2 kaj modesta agado kontraŭ OxR1, sed in vivo elmontris malbonan penetradon de sango-cerbo. Ĉi tio estis trovita el rezulto de ĝi esti substrato por la P-glicoproteino. Ili trovis, ke ĉi tiu problemo povus esti plibonigita per metilado de la benzimidazola nitrogeno ^{41, 48}. Komponaĵo 8, kiu ankaŭ enhavas fenilan ringon prefere ol pirolo en la "dekstra supra" kvadrato de la molekulo, estas potenca duobla receptoro antagonisto kun bonega sango-cerba baro-penetrado. 8 montriĝis aktiva ĉe ratoj.

Aliaj farmaciaj kompanioj raportis kelkajn komponaĵojn kun in vitro-agado kontraŭ receptoroj de oreksino, sed ĉi tiuj ne estos reviziitaj ĉi tie.

Estas tenta konjekti, ke la samaj komponaĵoj disvolvataj kiel helpa helpo povus esti utilaj ankaŭ por kuracado de kronikaj toksomanioj, kvankam evidenta kromefiko de ĉi tiu kuracada reĝimo estus, ke ĝi dormigos la subjektojn se ili estas antagonistoj de du receptoroj. Tamen, la malkovro de la rolo de oreksignaligado en toksomania konduto estas relative freŝa kaj, laŭ nia scio, neniuj klinikaj provoj estis komencitaj uzante la komponaĵojn diskutitajn supre por ĉi tiu indiko.

Agonistoj kaj Potencantoj de Orekso-Riceviloj

Kiel diskutita pli supre, Yanagisawa kaj kolegoj provizis pruvon de principo en bestaj modeloj, ke narkolepsio estu traktebla kun agonisto de oreksin-ricevilo ¹⁸. Ili uzis modifitan oreksan peptidon en ĉi tiuj studoj. Kurioze tamen, neniu el la peptidaj agonistoj ankoraŭ estis raportitaj en la literaturo laŭ la plej bona scio. Estas malfacile imagi, ke ekranoj por tiaj komponaĵoj ne efektiviĝis, konsiderante la vastan kvanton de laboro farita ĉe ricevilaj antagonistoj. Tiel, ŝajnas probable, ke potencaj agonistoj malfacilas trovi, kvankam ne klaras kial tiel.

Antaŭnelonge, la unua pozitiva alosterika potenco de la oksinela ricevilo, 9 (figuro 6), estis identigita. Ĉi tiu komponaĵo malkovriĝis fortike dum la kurso de modesta medikamenta kemio-kampanjo celanta pliigi la potencon de antagonisto de riceviloj ricevantaj peksidoid-oksinojn ⁴⁹. Peptoido 10 estis identigita en ekrano en kiu ĉeloj, kiuj faras aŭ ne esprimas OxR1, sed estas alie identaj, estis etiketitaj per diversaj koloraj tinkturiloj (ruĝaj kaj verdaj respektive) kaj hibridigitaj al mikroartikolo, kiu montras kelkajn mil peptoidojn senmovigitajn sur vitra glito. Komponaĵoj kiuj ligis la ĉel-esprimantajn OxR1 selektive estis identigitaj per alta ruĝa: verda rilatumo de la fluoreskaj tinkturoj kaptitaj sur tiu punkto (vidu ref. ⁵⁰ por la evoluo de ĉi tiu metodaro). Eksperimento pri sarkosina skanado ⁵¹ rivelis ke nur du el la naŭ flankaj ĉenoj ĉeestantaj en la molekulo estis esencaj por ligado al la ricevil-esprimantaj ĉeloj (reliefigitaj en ruĝo en Figo. 6). Poste sintezo kaj analizo de komponaĵo 11 konfirmis, ke ĝi estas la "minimuma farmoforo" por receptoro. 11 estas tre malforta antagonisto de ambaŭ riceksaj oreksinoj kun IC₅₀ de nur proksimume 300 μM in vitro.

 

figuro 6

Disvolviĝo de ricevilo pozitiva potenca ricevilo. La strukturo de la peptoido, kiu ekestis kiel primara sukceso de liganta ekrano, estas montrita ĉe la supro. La parto de la molekulo trovita grava por la liganta ricevilo estas reliefigita en ruĝo. Ĉi tio ...

La strukturo de 11 ŝajnis sugesti malfortan similecon al Almorexant (figuro 6) en tio, ke la komponaĵo enhavis piperonilan ringon ligitan al glicina unuo, dum preskaŭ la samaj unuoj, sed kun dimetoksibenila ringo anstataŭ piperonilo, ĉeestas en Almorexant. Uzante ĉi tiun modelon kiel gvidilon, pluraj derivaĵoj de 11 estis sintezitaj en kiuj hidrokarbonaj unuoj estis aldonitaj al la amina nitrogeno per redukta aminado. Derivaĵo de benzilo, 12, en kiu plia metileno ankaŭ estis enmetita inter la aromata ringo kaj la nitrogeno montriĝis multe pli plibonigita antagonisto, kvankam ankoraŭ kun nur modesta potenco (Figo. 6), sugestante ke la modelo eble ĝustas. Konkurencaj studoj por determini ĉu la peptoida derivaĵo 12 kaj Almorexant konkurencas unu kun la alia por ligado al la ricevilo ne estis raportitaj.

Dum pliaj optimumaj klopodoj, komponaĵo 9 estis sintezita, kiu diferencis de 12 nur en tio, ke la piperonil-ringo estis malfermita ĝis du metoksaj unuoj kaj la ununura metilena ligilo inter la glicina nitrogeno kaj la aromata ringo, kiu ĉeestis en komponaĵo 10 estis reestigita. Rimarkinde, 9 ne antagonigis OxR1 en ĉelkulturo-testado, sed ŝajnis iomete pliigi la esprimon de raporta geno de deksido. La provoj tial ripetiĝis ĉe pli malaltaj oksoksinaj koncentriĝoj (EC₂₀ de la hormono) kaj la rezultoj klare pruvis tion 9 estas pozitiva potenco de oksigen-mediaciita aktivigo de la ricevilo. Ĉe ĉi tiu koncentriĝo de hormono, 9 ekspoziciis EC₅₀ pri 120 nM. Kiam la provo estis kondukita ĉe saturigaj niveloj de la potenco 9 kaj la nivelo de oreksino estis titolita, oni trovis, ke la EC₅₀ de oreksino malpliiĝis proksimume kvaroble kaj ke la maksimuma nivelo de raporta gena esprimo estis ĉirkaŭ trioble pli granda ol tiu provokita per satigado de niveloj de oreksino. Similaj rezultoj estis akiritaj en eksperimentoj uzantaj ĉelojn esprimantajn OxR2, montrante tion 9 estas potenca duala ricevilo.

La malkovro de la unua potenca ricevilo de oreksinoj estas eble ekscita rilate al eblaj aplikoj kiel kontraŭ-obeza / diabeta traktado ⁸, kvankam ĝis nun ne en vivo eksperimentoj estis raportitaj uzante ĉi tiun komponaĵon. Kiel menciite supre, Yanagisawa montris, ke agonisto de peptid-bazitaj oreks-receptoroj blokas dieton-induktitan obezecon kaj disvolvon de tipo II-diabeto en ronĝuloj. ⁸. Ĉar ĉi tiuj bestoj kaj, supozeble, super nutritaj homoj ankoraŭ esprimas normalajn nivelojn de la oreksa hormono, pozitiva potenco eble utilas por stimuli la favoran naturan agon de la hormono ĉe ĉi tiuj individuoj. Kompreneble potenco verŝajne interesas la traktadon de narkolepsio, ĉar tuŝitaj individuoj produktas malmultan aŭ neniun oksinon.

resumo

Nun estas klare, ke la neuropeptida oreksino kaj ĝiaj kognaj receptoroj ludas centran rolon en regulado de nutrado, dormado, energia elspezo, serĉado de rekompencoj kaj diversaj aliaj kondutoj. Oni scias malmulte pri la intracelaj eventoj estigitaj de orexin-signalado. Klare estas granda promeso medie en la farmakologia manipulado de oreksignaligado kaj kelkaj farmaciaj kompanioj kaj akademiaj laboratorioj havas aktivajn programojn en ĉi tiu areo. Kvankam tiaj komponaĵoj ankoraŭ ne estas en la kliniko, la potenca duan antagonisto de la ricevilo de oreksino Almorexant kompletigis kio estis ŝajne sukcesa fazo III klinika provo por la traktado de sendormeco. Ĝis nun, neniuj agonistoj de orekso-riceviloj estis raportitaj. Ŝajnas probable, ke estos multaj agadoj en ĉi tiu areo dum la venontaj pluraj jaroj.

Dankojn

Referencoj