Chemie a Biologie vun Orexin Signaling (2010)

Géi op:

mythologesch

D'Oerexine (och Hypokretine genannt) sinn Neuropeptiden déi am Ufank vun 1998 vun zwou onofhängegen Forschungsgruppen entdeckt goufen^{1, 2}. Orexins A (33-Aminosäuren) a B (28 Aminosäuren) ginn aus engem eegene pre-pro-Orexin-Polypeptid³. Si vermëttelen hir Handlungen duerch Interaktiounen mat zwee eng relieux GPCRs genannt Orexin Receptor 1 a 2 (OxR1 an OxR2). OxR1 bindet Orexin A mat ongeféier 100-méi héije Affinitéit als Orexin B, während OxR2 béid Peptide mat ongeféier der selwechter Affinitéit bindet. D'Erzéiungen ginn duerch spezialiséiert Neuronen am Hypothalamus produzéiert, wat fir vill verschidde Regiounen am Gehir^{4, 5}.

Wéi aktuell kuerz iwwerpréift ginn, hunn physiologesch Studien an de leschten zéng Joër d'Orexin-Signalisatioun implizéieren als eng zentral Roll an eng Rei vu wichtigen biologesche Prozesser, z. B. Fütterung, Energieheemostase, Sleep / Wake Cycles, Sucht a Belounung,⁶. Et gëtt kloer Beweiser fir Defiziter am Orexin-Signal wat an Diabetis-induzéiertes Obesitéit an Diabetis involvéiert^{7, 8}, Narcolepsy^{9, 10}, Panik Angststurz¹¹, Drogenubannung¹² an der Alzheimer Krankheet¹³. Esou ass et erreechbar Interesse an der Drogenindustrie an der Entwécklung vu potentielle Verbindungen fir d'Manipulatioun vun der Orexin-Signalgebung. Den aktuellen Fortschrëtt am Verständnis a Manipulatioun vun der Orexin-Signalgebung gëtt iwwerschafft.

Orexin ass fir d'Koordinatioun vum Schlof a Fësch

Déi am beschten verstanene Roll vun der Orexin-Signalgebung ass d'Koordinatioun vun der Ernährung an dem Schlof. Den Niveau vun der Osexinproduktioun am Hypothalamus ass inversst correléiert mat Blutteglukosniveauen ¹⁴. D'Orexin-Signalisatioun, zumindest a kuerzfristeg, dréit eng Sensatioun vu Schwong an stimuléiert Fütterungsverhalen, méiglecherweis duerch Neuronen am Gehirn, déi Neuropeptid Y a funktionell Hormonen produzéieren. Zousätzlech ass d'Orexin-Signalisatioun eng Schlësselkomponent fir d'Erweiderung vun engem Status vu Wakefulness bei Säugetieren^{9, 15}. An anere Wierder, d'Orexin-Signalisatiounsmandate datt wann d'Déieren hongereg sinn, si se och erwächt, ma wann si séiss si, kënne se schloofen. Dëst mécht e gudde physiologeschen Sënn, datt Déieren eens ginn fir Nahrung ze brengen, net schlofen wann se hongereg sinn.

Genetesch Ablation vum Orexin-Gen oder den Rezeptor bei Nagetieren deen zu engem Phänotyp, deen aussergewéinlech ähnlech mat der mënschlecher Narkolepsie mei Kataplexie gëtt, ass, an där d'Dier onsefrëndlech Intrusioun vum Schlof an hir normal Wackelzäit leidt,⁹. Dat selwecht gëllt fir Hënn mat enger inaktivéierte Mutatioun am OxR2-exprimierenden Gen¹⁰. Déi meescht, awer net alles, human Narcoleptiker, obwuel si net Mutatiounen a Genen hunn, déi Osexin a seng Rezeptoren encadréiren, awer e bëssen erkennbaren Orexin. Dëst gëtt Gedanke wéinst engem Autoimmun Attack géint d'Orexin produzéiert Neuronen am Gehir^{16, 17}. Dëst Autoimmunemodal fir mënschlech Narkolepsie bleiwt awer nogewisen ze ginn an näischt gëtt iwwer d'Natur vun der putative Autoimmunreaktioun bekannt.

Déi bekannt Biologie vun der Orexin-Signalgebung verfaasst also, datt de Gehalts-penetrant OxR2-Agonisten d'Verwuerderung stimuléieren an eventuell nëtzlech si fir d'Behandlung vu Narcolepsy. Yanagisawa an Kollegen hunn Beweis vun Konzeptexperimente verëffentlecht, déi dës Iddi ënnerstëtzen¹⁸. Si weisen datt déi direkt intrakranial Injektioun vum Orexin-Peptiden an d'Gehirn vun den Orexin-defizienten Nagetieren zu engem erhéngte Staat vu Wëllkomm ass. Am Géigesaz, Orexin-Rezeptor-Antagonisten kënne benotzt ginn, fir Insomnia behandelen¹⁹, obwuel d'méiglecht Induktioun vu Kataplexie, gesäit an Déieren a Mënschen mat engem chronesche Orexindefizit, eng Suerg ass (vide infra).

Orexin si signaliséierend an aner pathologesch Verhalen

Den Insulaire ass eng Gehirregregioun, déi bekannt ass fir an der Entwécklung vun Drénglechkeet a Verdréchnunge beteiligt ze ginn an allgemeng ass a Belounungsverhalen involvéiert²⁰. D'Schied un dës Regioun vum Gehir op d'Opféierung vun der Motivatioun vu Fëmmerten fir hir Gewunnecht weider ze féieren²¹. Am Géigesaz, d'Abstinenz an den Zigarettenréier ass bekannt fir den Insulaire ze aktivéieren²². Déi selwescht Regioun vum Gehir ersetze sech an de Belohnungssucht Verhalensmedezin ze bidden, niewent dem Morphin, Kokain a Alkohol. Orexin produzéierend Neuronen spannend ongebonnen dës Regioun vum Gehir an d'Orexin-Signaliséierung spillt eng Schlësselroll bei dësen Behuelen^23-25. Zum Beispill d'Verwaltung vum OxR1-selektiven Antagonist SB-334867 (cf. Figure 5) de Risiko vun den Nager fir d'Selbstinféierunge mat Nikotin ze reduzéieren¹². Ähnlech Resultater sinn fir aner Suchtverhältnisser gewonnen. Interessanterweis ass an der Nikotinstudie déi pharmakologesch Blockade vun OxR1 d'Nahrungsaufnahme net wesentlech d'Ënnerdréckung ze vermeiden, déi, zesumme mat der Wuerkkeet, iwwerdréit vun OxR2 vermittelt ginn. Awer déi pré-clinical Daten an Nagetieren proposéieren drun datt d'OxR1 selektiv Antagonisten interessant Anti-Suchtfäegkeete sinn.

 

Figure 5

D'Struktur vun den Orexinrezeptor-Antagonisten entwéckelt vu Glaxo Smith Kline (GSK) an Merck.

D'Orexin-Signalisatioun gouf zënter kuerzem och nach an Panikattacken a Angscht gemaach¹¹. Mat engem Rattenmodell, bei deem Panikattacken duerch Behandlungen vum Déier chronesch mat engem GABA-Synthese-Inhibitor induzéiert ginn, gefollegt vun enger akuter Behandlung mat Natrium Laktat, huet et demonstriert datt déi SB-334867-vermittelte Blockade vun OxR1 oder siRNA-vermittelte Silencing vun der Orexinproduktioun staark Ënnert Panikattacken an dësem Modell. Aussergewéinlech humoristesch Themen déi Panikattacken erhéihen erhéigen Niveaue vun Orexin an hirer cerebrospinal fluid (CSF) ¹¹, konsequent mat enger Roll vun der Orexin-Signalisatioun a mënschlech Angststéierunge sinn.

Kuerz viru kuerzem huet en Bericht de Schlof / Wake Cycle mat der Alzheimer Krankheet erschloen¹³. Spezifi- lich gouf et gezeechent datt d'Akkumulation vun Amyloid Beta, e Symbol vun der Krankheet, mat Këppele korreléiert. Zum Beispill, chronesch Schlofenentferrung huet d'Amyloid Beta-Niveauen am CSF vum Déier vergréissert. Interessanterweis huet d'Verwaltung vum Orexin-Rezeptor-Antagonist SB-334867 d'Niveauen vun dësem neurotoxesche Mëttelen vermëttelt. Dofir ass et méiglech, datt eng adequat Behandlungsmoossnam mat OxR-Antagonisten eng viabel Behandlung kënne ginn fir d'Entwécklung vun der Alzheimer Krankheet ze luesen, wann et fréi genuch diagnostizéiert gouf.

Orexin si signaliséiert an Energieheemostase, Diät-induzéiert Fettgewässer an Diabetis

Et gëtt enorme Beweis datt d'Orexin-Signaliséierung an der Energieheemheostasis wichteg ass. Zum Beispill, Narcoleptiker, déi sech am Orexin kafen, weisen e méi héicht Kierpermass Index wéi narcoleptesch Individuen mat normale Niveau vun Orexin²⁶. Genetesch Ablation vun den Orexin-Neuronen an de Mais ass op d'obwuel Déieren²⁷ an dës Mais entsoen och d'agehalend Insulinresistenz⁷. Dës Resultate schéngen wahrscheinlech e Géigendeel an der pharmakologescher Induktioun vum Orexin ze signaliséieren aktiv d'Fütterung Verhalen¹. Dëst weist drënner datt d'kuerzfristeg a laangfristeg Effekter vun der Orexin-Signalisatioun op Energieheemheostase verschidden ass.

Viru kuerzem ass dës Gebitt vun der Osexinbiologie duerch e Landmarkendivisioun geklärt ginn, déi schlussendlech demonstrieren datt d'Orexin-Signalisatioun staark géint d'Diabetis-induzéiert an d'spéider Entwécklung vun der Insulinresistenz an den Nagetieren⁸. Et huet gewisen datt chronesch iwwer d'Expression vum orexin Gen oder der pharmakologescher Induktioun vum Orexinrezeptor bal komplett d'Blockéierung vun der Adipositas an der Insulinresistenz vu Mäusen eng héich Fettdiät blockéiert huet. Dëst gouf gefrot, duerch grouss Zuel vu verstäerkte Energieausgaben, obwuel et keng Verännerung vum Atmungsquotient, e indirekt Indikateur fir Kuelehydrat vs Lipid Auslagerung war. Chronesch Stimulatioun vun den Orexin-Signalgebung reduzéiert och de Liewensmëttelverbrauch. Eng Rei vu genetesch a pharmakologesch Experimenter huet ugewisen, datt d'Majoritéit vun dësem Effekt duerch Signalignabelen duerch OxR2, net OxR1, vermittelt gouf. Schlussendlech ass eng opfällegend Festféierung vun dëser Etude datt déi chronesch Stimulatioun vun der Orexin-Signalisatioun keen Effekt op d'Mais kéint kee Leptin hunn. Dës Déieren, bei deenen eng héich Fett Ernährung gefeiert goufen, war ëmmer obsesséiert a sinn aminsulin resistant, och wann se mat dem Orexinrezeptoragonist behandelt ginn. Dofir ass d'schützend Auswierkunge vum Orexin fir d'Leptin-Sensibilitéit ze verursaachen. Dës Etude weist eng therapeutesch Auswierkungen op d'Behandlung vun Diät-induzéiert Fettgewässer an Diabetis.

Obschonn dës Studie virun allem duerch OxR2 als Signal fir den Adipositas-resistiven Phänotyp ze implizéieren ass, goufen aner OxR1-vermittelten Effekter notéiert⁸. D'Autoren hu festgestallt, datt d'genetesch Ablation vum OxR1 eleng géint héich Fett diät-induzéiert Hyperglykämie geschitt, awer net obwuel. Dëst weist datt d'Orexin-Signalisatioun duerch OxR1 duerch normale physiologesch Niveauen vum Orexin spielend eng zielgisléis Roll an der Entwécklung vun Alter- oder Fett-Diets-induzéiert Insulinresistenz spille. Mä am net-physiologeschen Szenario vum nohaltegen Orexin iwwer Ausdréck iwwer e transgene, OxR1- a OxR2-vermittelten Schutz géint d'Entwécklung vun der Insulinswiderstandsstatioun op der Hochfett Diät. Dëst komplizéierten Satz vun Resultater am Respekt vu OxR1 proposéiert datt entweder de Receptor verschidde Rollen ënnert Bedingungen vun normalen an supraphysiologeschen Orexin-Expression spillt oder datt de Receptor verschidde physiologesch Effekter vermëttelt, déi d'Entwécklung vun der Hyperinsulinemie erhéijen oder opbauen kënnen an datt de "Gewinner" vu Dës konkurrierende Effekter ass ofhängeg vun der Niveau vum Orexin oder dem Timing an der Dauer vun senger Signalisatioun.

D'Kopplung vum Orexin-Effekt op d'Leptin-Signalgebung ass interessant mat enger neier Studie déi viru kuerzem verëffentlecht gouf, wou et fonnt gouf, datt supraphysiologesch Niveauen vu Leptin Diabetiker nogoen ouni Insulin ze entfalen ²⁸. Virdrun war Leptin bekannt, datt Blutzeglukosniveau ofgeschloss gouf, andeems d'Residualniveau vum endogenen Insulin am Streptozotocin (STZ) induzéiert diabetesche Ratten mat partiellen Insulinmangel ²⁹. D'Iddi awer datt den Leptin eleng all Insulin-fehltesch Tiere vun diabetesche Symptomer géif retten, gouf ni gepréift an dës Erklärung war eng Iwwerraschung. Déi ähnlech Phenotypen, déi duerch chronesch Behandlung vu Dieren mat supraphysiologeschen Niveauen vum Orexin a Leptin induzéiert sinn, gekoppelt mat der Entdeckung datt den Osexin bei der Leptin-Sensibilitéit ze féieren funktionéiert, féiert een erauszefannen, ob dës zwou Etuden verschidde Säite vun der selben Mënz sinn an datt déi Stimulatioun vun D'Orexin / Leptin-Signalpfleeg kann e grousst versprécht Behandlung vu Typ I oder Typ II-Diabetis.

Ass d'Orexin-Signalgebung Auswierkungen an der Peripherie?

Déi meescht vun den Effekter vun der Orexin-Signalgebung, déi hei beschriwwe gëtt, ginn an de Hypothalamus opgefouert. D'Rollen vun den Orexin-Signalgebung, wann iwwerall, ausserhalb vum Nervensystem sinn kontrovers ass. Den Ausdrock vun den Asterixen an hir Rezeptoren goufen an de verschidden Peripheriegewunnen entdeckt, dorënner d'Dessert, Bauchspäicher, Niere, Adrenalien, Fettgewierz a Reproduktiouns Tract ^30-33, awer funktionell Beweis fir eng Roll fir Orexin ze signaliséieren an der Peripherie ass rar.

Eng kuerz Studie weist datt d'Inzidenz vun den OxR1-expriméiere Zellen an de Pankreese Flüchtlinge mat Streptozotocin (STZ) -enduereg Hyperglykämie bei Ratten erhéicht huet an zesumme mat Glukagon co-lokaliséiert gouf³⁴. Ausserdeem gouf gespäichert Kaspase-3 immunochemisch co-lokaliséiert mat OxR1 an den Inselen. D'Déieren, déi Oerexin äntwerten, hunn anerer reduzéiert Hyperglykämie a besser Glukosertoleranz als Wildtypen. Dës Resultate weisen datt d'Orexin-Signalisatioun iwwer OxR1 an der Bauchspaichung kann zu Beta-Zellapoptose bäidroen an d'Entwécklung vu Diabetis als Reaktioun op STZ Behandlung. Obwuel d'Verbindung verbreet ass, ass et méiglech, datt dësen Effekt d'Observatioune vu Funato et al., Déi virdrun uginn, erklärt hunn, datt d'genetesch Ablation vum OxR1 schützend géint héich Fett diätindustrieller Hyperglykämie a Hyperinsulinemia war⁸.

D'Osexin-Signalisatiounskaskaden

Während d'Orexin-Signalisatioun intensiv am physiologeschen Niveau studéiert gëtt, gouf et vill manner Efforte fir d'Charakteristike vun den intrazellulose Veranstaltungen, déi duerch Bindung vun den Orexin Hormonen op hir Rezeptoren ausgeléist ginn. Et ass bekannt, datt d'Bindung vum Hormon zu hirem Rezeptor en Influx vu Kalzium, deen mat der Aktivatioun vun Erk ³⁵. D'Rezeptoren koumen och zu enger Phospholipase C (PLC) -dmediéiert Bunn, déi intrazellulär Calcium Stores verëffentlecht.

Déi grëndlech Analyse vun den Gen Transkriptionsprogrammer, déi duerch d'Orexin-Signalgebung ausgeléist ginn, gouf am 2007 gemellt ³⁶. Dës Studie beschäftegt den globalen Genexpressionsprofil fir Gene z'erfëllen ze erhéijen a down-geregelt an HEK293 Zellen déi stabil OxiroXUMX expriméieren. 1 Genen goufe fonnt UpReglementéiert an 260 Down-Reguléierter duerch zweefach oder méi, wann se zwou an véier Stonne no Orexin Stimulatioun gemaach goufen. Déi Gen-Annotatiounen hunn uginn datt ongeféier d'Hälfte vun den héich reguléiert Genen an Zellwachstum (64%) oder Metabolismus (30%) beteiligt waren. Eng Pathwayanalyse mam kommerziellen Ingenuity Programm implizéiert verschidde Weeër wéi déi vun der Orexin-Signalgebung geregelt (Figure 1). D'kanonesch TGF-β / Smad / BMP, FGF, NF-kB, a hypoxesche Signalweeër sinn de meeschte prominent. Dës Studie konzentréiert sech am Detail op den hypoxesche Wee, dat war en ongewéinlech "Hit" an dëser Etude, well d'Zellen ënner normo-normalen Zoustand kultivéiert goufen. Allerdings ass den Hypoxia-induziblen Faktor 1-α (HIF-1α) Transkriptfaktor, deen zu enger Bekanntheet op Hypoxie bekannt ass, a vill vun hiren Zilgene goufe indirekt vun der Orexin behandelt. An hypoxeschen Kreeszellen, wou HIF-1α Akt wier am beschten studéiert ginn, ass et Partner mat HIF-1β fir e heterodimereschen Transkriptfaktor (HIF-1) ze bilden, deen eng Reprogramméiere vum celluläre Stoffwechsel mécht³⁷. Insbesoën ass et masseg Upregulatioun vun Glucosimport a Glycolyse, déi verbindlech Siten upstream vun bal all de Genen déi dës Ereignisse involvéiert sinn. An hypoxeschen Zellen handelt HIF-1 d'Produkt vun Glycolyse, Pyruvat, an d'Produktioun vun Laktat anstatt d'Ëmrechnung an d'Acetyl-CoA an den TCA-Zyklus an d'oxidative Phosphorylatioun. Dëst ass op d'mannst deelweis duerch d'HIF-1-abhängige Upregulatioun vum Ausdrock vun der Laktat-Dehydrogenase A (LDH-A), dem Enzym, deen d'Ëmwandlung vu Pyruvat zu Laktat vermëttelt, wéi och Pyruvat-Dehydrogenaasen-Kéiën PDHK), déi PDH inaktivéiert, d'Enzym, déi d'Transformation vu Pyruvat zu Acetyl Co-A vermittelt (kuckt Figure 2). Iwwerraschend awer hunn d'Orexin behandelten Zellen den gréissten Deel vun hirem metabolesche Floss duerch den TCA-Zyklus an d'oxidative Phosphorylatioun ³⁶déi zu enger staark verstäerkter Produktioun vun ATP a vläicht aner biosynthetesch Zwëscher verbonne mat Aktivatioun vun dëse Weeër. Et ass net bekannt, wéi d'Orexin-Signalisatioun an d'Hypoxie kënnen HIF-1α Aktivitéit stimuléieren, awer nëmmen eng Ënnersetzung vun Genen, déi allgemeng duerch Transkriptiounsfaktor an Hypoxie aktivéiert ginn an Orexin behandelt Zellen aktivéiert ginn.

 

Figure 1

Zesummefaassung vun de Resultater vun enger Genexpressiounsanalyse vum Effekt vum Orexin op Zellen, déi den Orexinrezeptor 1 ausdroen. Top: Pabe-Chart, déi annotéiert Funktiounen vun Genen, déi staark vun der Orexin-Signalgebung beaflosst hunn, summéiert. Fuert: Propose Signalweeër ...

 

Figebam. 2

Schematesch Summary vun der Majoritéit vun den Orexin-Signalisatioun op den Glukosekabolismus. OxSig = Orexin-Signal. Den orange Oal stellt e Glukosetransporter. Pfeiler weisen datt d'Stimulatioun vum Prozess uginn an déi senkrecht Linnen e representéieren ...

Parallele Studie vu hypothalamesche Scheiwen aus Wildtyp oder OxR1 Knäppchen-Mäusen, déi allgemeng mat dësen Conclusiounen zougestëmmt ginn, applizéiert ginn an ze validéieren, datt d'Effekter waren d'Resultat vun der Orexin-Signalgebung ³⁶. A verschiddenen Aart ass dëst Resultat attraktiv datt et erkläert en Ergebniss an eisem Verstoe vu Orexinbiologie am physiologeschen Niveau. Wa mir e Statuë vun der Wakefulness mat enger héijer neuronaler Stoffaktivitéit gleewen, wat vernünft ass, ass et ongewéinlech, datt dëst passéiert wann de Gehir an enger niddereger Basis vu Glukose gebaüden ass. Dofir ass et e Sënn, datt d'Verwecklechkeet eng Iwwerreschterung vun dëser Situatioun erfuerderegt gëtt duerch e Mechanismus, deen d'Effizienz vun der Glukosaufnahme an der Veraarbechtung erhéicht. Eng Orexin-medezinesch Upregulatioun vum zelluläre Metabolismus wier och als Konsequenz mat der Observatioun vu méi Energieer Ausgaben a Widderstand géint héich Fett Diät-induzéiert Fettleibigkeit ⁸. Allerdéngs ass et wichteg ze erënneren datt dës Studie op OxR1-expriméiere Zellen a neuronalen Scheiwen aus Wildtyp oder OxR1 Knappmaus gewonnen huet. Wakefulness a Widderstand géint Diät-induzéiert Fettleibigkeit, wéi et schonn erwähnt ass, ass elo méi als Effekt vun der OxR2-vermittelter Signalisatioun. Et kéint vläicht datt déi beobachtet Weeër méi relevant sinn fir d'Belounungsverhalung an aner Prozesser, déi d'OxR1-vermittelter Signalisatioun ze dominéieren. Vill méi Aarbecht gëtt an de verschidden Zellarten a Gewëss erfuederlech fir dës Froen ze sortéieren. Awer d'Iddi datt d'Orexin-Signalgezeeche en Haaptregler vum energiespuerge Metabolismus ass en interessante Modell, deen zukünfteg Studien féiert.

Ass den Orexin wichteg bei der Kriibserkrankung?

D'Feststellung, datt d'Orexin-Signalgefoire fir Turbo Lued Glukosekonsum ze förderen ass, proposéiert eng eventuell Verknüpfung vun der Zellproliferatioun an Dividenden Zellen a sou Kriibs. Allerdéngs weisen déi publizéiert Resultater am Gespréich ueweeg datt ugesatene Orexin oxidativ Energie Metabolismus stimuléiere kann ³⁶, während vill Kriibszellen eng anaerobe Glycolyse fir den gréissten Deel vun hirem Metabolismus benotzen ³⁸. Eng Méiglechkeet ass datt Kriibszellen, déi den oxidativen Metabolismus beschäftegt, d'Orexin-Signaliséierung an engem autokrinen oder paracrine Modus benotzen fir hiren Metabolismus a Proliferatioun ze stimuléieren an, wa si d'Orexinreptorantagonisten interessant therapeutesch Méiglechkeeten wären. Op där anerer Säit, wann d'Orexin Signalgewiicht duerch de metabolesche Fluss iwwer TCA a oxidativ Phosphorylatioun vu Weeër op d'Käschte vun der anaeroben Glycolyse ass, kann d'Aktivatioun vun dësem Weeër gëfteg an Tumorzellen "süchteg" sinn zu engem glycolytesche Lifestyle.

Et ginn e puer Indikatiounen iwwer eng Roll iwwer d'Orexin-Signalisatioun an de Kreeszellen a wéi een vun der Analyse virgesi kéint virstellen, datt den Effekt vun der Orexin-Signalgebung an verschiddene Form vun Krebszellen ënnerscheet. Zum Beispill d'Orexine d'Zellwachstât verstoppen, andeems d'Apoptose am Mënsch Darmkrebs, Neuroblastomzellen induzéiert ginn, an Pistaz pancreatescht Tumorzellen ³⁹. Op der anerer Säit sinn d'Expressionë vun OxR1 an OxR2 méi héich an Adenomen wéi den normalen Adrenal-Cortex. Orexin A an B kënnen Zellproliferatioun an dësen Zellen stimuléieren an d'Effekter waren méi ausgesinn ouni Kultivéiert Adenomatie wéi normal Adrenokortikale Zellen ⁴⁰. Obwuel dës Rapporten interessant sinn, ass eis Verständnis vun der Wichtegkeet vun der Orexin-Signalatioun an de Kriibs, wann iergendeen, an der Kandheet an et vill méi Aarbecht gëtt gefuerdert fir ze bestëmmen, ob d'Orexin-Rezeptor oder Downstream-Effektoren vum Signalpfad sinnvoll Zieler fir Kriibi Chemotherapie .

Pharmakologesch Kontroll vun Orexin Signaling

D'Biologie, déi iwwerpréift soll, proposéiert datt d'Agonisten, d'Antagonisten an d'Potentiatrie vun der Orexin-Signalgebung eng beandrockend Interesse klinisch sinn. Zum Beispill, d'Behandlung vun Narkolepsie a Kataplexie, déi duerch en Mank vun der Orexinproduktioun bruecht gouf, sollte behandelt ginn mat engem Orexinrezeptoragonist. Engersäits ass e süchteg Verhalen ee behandelt ginn mat engem Orexin-Rezeptor-Antagonist. Di hunn induzéiert - Obesitéit an Diabetis gekämpft mat engem Orexin-Rezeptoragonist oder engem positiven allosteresche Potentiateur. Verschidde grouss pharmazeutesch Entreprisen hunn d'Entwécklung vun Molekülen unzefänken, déi d'Orexinrezeptoren zielen ⁴¹.

Orexin Receptor Antagonisten

Well d'Orexin-Signalisatioun am Gehirn d'Wuerkkeet fördert, steet et duer, datt d'pharmakologesch Blockade vun dësem Weeër Schrwieregkeete leet a sou datt d'Orexinrezeptorantagonisten nëtzlech Drogen zur Behandlung vun Insomnia sinn. E grousse Problem ass awer d'Induktioun vu Kataplexie. D'zentral Fro an der Entwécklung vun therapeutesch nëtzlech Orexinrezeptor-Antagonisten ass eng transiente pharmakologesch Hemmung vum Orexinrezeptor Phenokopie vum narcoleptesche an kataplaktesche Phänotyp vum chronesche Orexindefizit.

Déi véier klinesch an klinesch Daten, déi bis elo disponibel sinn, behaapten, datt d'Äntwert "Nee" ass. Déi meescht vun den Daten ginn aus Studien iwwer Almorexant (Figure 3;; och bekannt als ACT-078573), deen duerch Actelion Pharmaceuticals fir d'Behandlung vun der Insomnia entwéckelt gëtt. Den Almorexant ass eng mëndlech verfügbar Tatrahydroisochinolin déi potentiell d'OxR1 an d'OxR2 antagoniseiert. Actelion publizéiert am Ufank 2007 eng virgeschriwwe Studie, déi d'Succès Behandlung vun Rass, Häerz a Mënscherevenement mat Almorexant bericht huet oder e klassesche GABA-Rezeptoragonist, Zolpidem ¹⁹. Den Almorexant ass gezeechent an sécherlech gutt an dës Studie. Et huet subjektiv an objektiv physiologesch Zeeche vum Schlof induzéiert. An de Rassexperimente gouf et demonstriert datt den Almorexant souwuel als net REM and REM schlofen. Dëst ass wichteg, datt Zolpidem den REM schléit. Wichteg waren keng Zeeche vun der Katapulatioun an engem vun den experimentellen Déieren a mënschlech Patienten.

 

Figure 3

Zesummefaassung vun der Entwécklung vum Almorexant, e klinesche Kandidat fir d'Behandlung vun der Insomnia, a verwandte Verbindungen mat ënnerschiddleche Selektivitéit fir déi zwou Orexinrezeptoren.

Am Enn vum 2009 huet d'Actelion d'Abschluss vun enger extenséierter Phase III-Studie vun enger Zwee-Wochen-Behandlung vun erwuessenen an eeler Leit mat primär chronescher Insomnia. D'Firma behaapt datt de primären Endpunkt vun der Prozedur, d'Iwwerwaachung vum Almorexant iwwer de Placebo, erreecht gouf wéi och verschidden sekondär Endpunkter ( http://www1.actelion.com/en/our-company/news-and-events/index.page?newsId=1365361). Allerdings huet eng kryptesch Linn an der Pressemitteilung gesot datt "... verschidde Sécherheetsbeobachtungen gemaach gi sinn, déi an der längerfristeger Phase III-Studie weider Evaluatioun an Evaluatioun erforderen." Et wäert interessant wëssen, wat dat heescht, wann d'Donnéeën ze ginn sinn.

Den Almorexant war d'Resultat vun engem breet Entwécklungsprogramm, dat mam Tatrahydroisochinolin ugefaangen huet 1 (Figure 3) ⁴². Dëse Compound entstoung als e Primärschlag vun engem Héichdiskussiounsplang mat engem FLIPR-baséiert Calciumassay an den chinesesche Hamster Ovary (CHO) Zellen, déi e grousse Niveauen vum Mënsch OxR1 oder OxR2 ausdroen. Bedenkt datt dës Verbindung 1 ass zimlech selektiv fir OxR1. An dësem Medikament huet et vill verschidde potentiell Verbindungen produzéiert, dorënner waren d'Dual Rezeptor-Antagonisten, während e puer vernehmbar selektiv Inhibitoren vu OxR1 oder OxR2 waren (cf. Figure 3). Zimlech grousse Schwängel am Grad vun der Selektivitéit goufen als Resultat vun modest Strukturreformen beobachtet. Zum Beispill, den Ersatz vun enger vun den Methoxygruppen am "oberen lénksen" aromatesche Rank vu 1 mat engem Isopropyl-Äther huet zu engem komplett OxR1 spezifesche Antagonist. Een aneren interessante Kontrast ass verbitt 3, wat éischter selektiv ass fir OxR2, awer deelt vill Strukturmaart mat der Dual Antagonist Almorexant. Leider sinn et keng strukturell Daten iwwer den Orexinrezeptor an dofir ass d'molekulare Basis vun dëser Selektivitéit net bekannt.

D'Tetrahydroisochinoline gi wäit vun den eenzegen Orexinrezeptorantagonisten gemellt. Zum Beispill huet d'Actelion strukturell ënnerschiddlech Verbindungen wéi Sulfonamide gemellt 4 an 5, déi potent Dual a OxR2 sinnent Antagonisten sinn (Figure 4) ⁴³. Duerch Inspektioun vun de Strukturen, woubäi en héich modifizéiert Glycin-Kär ass, gëtt zougelooss, datt d'Tetrahydroisochinoline an Sulfonamide iwwerlappende Siten am Receptor besetzen kënnen, awer fir déi bescht vun eisem Wësse, dat ass nett getest ginn.

 

Figure 4

Konstruktiounen vun aneren Orexinrezeptor-Antagonisten déi vun Actelion Pharmaceuticals entwéckelt goufen.

GSK bericht de ee vun den éischten Orexin-Rezeptor-Antagonist, SB-334867 ^44-46 (Figure 5), eng Verbindung déi relativ selektiv fir OxR1 ass a bleift am meeschten verbreet "Tool-Compound" an de Forschungslaboratoiren fir d'Orexinbiologie. Si bericht och e relativ wäit ewech vun SB-334867, 6, an där eng Prolinie gehéiert, mat vill besser Potenz géint déi zwou Rezeptoren, awer d'Begrënnung vernehmbar OxR1 Selektivitéit ⁴⁷. Et gouf spekuléiert datt 6 Géngt eng enk Zesummenaarbecht mat enger Verbindung mat onbeschiedenen Strukturen, déi GSK an klinesch Versprieche fir d'Behandlung vun der Insomnia nennt SB-674042 ⁴¹. GSK huet de Fortschrëtt vun dëser Verbindung zu Phase II klineschen Testen am 2007 ugekënnegt, awer keng weider klinesch Daten ginn op déi beschte Kenntnisser vun eisem Wëssen z'erreechen.

E Merck Team huet Proline enthaltend Orexinrezeptorantagonisten entwéckelt ⁴⁸An. Compound 7 (Figure 5) aus engem High-Throughput-Schirm ariichte a gutt ausgeglach In-vitro-Potenz géint OxR2, wéi och bescheidener Aktivitéit géint OxR1, mä in vivo exzellent Blo Hir Hirperperiatioun. Dëst gouf fonnt, datt et e Substrat fir de P-Glycoprotein war. Si hu fonnt datt dëst Problem duerch Methylatioun vum Benzimidazol Stickstoff verbessert ginn ass ^{41, 48}An. Compound 8, déi och e Phenylring anstatt e Pyrrol-Deel am "obere riets" Quadrant vum Molekül enthält, ass en potenteschen Dual Rezeptorantagonist mat exzellenter Blutt-Hirnbarrieren. 8 gouf gewisen a Ratten aktiv.

Aner pharmazeutesch Entreprisen hunn e puer Verbindungen mat der In-vitro-Aktivitéit géint d'Orexin-Rezeptoren bericht, awer dës ginn et net iwwerpréiften.

Et ass verlaangen ze spekuléieren datt déi selweschte Verbindungen, déi als Schlofkomponentent entwéckelt ginn, och nëtzlech si fir d'Behandlung vu chroneschen Ënnerdréckungen, obwuel en evidente Nebenwierk vun dësem Behandlungsriicht wäerte sinn datt d'Sujete suergen, wann se dual Rezeptorantagonisten sinn. Allerdéngs ass d'Entdeckung vun der Roll vun der Orexin-Signalisatioun an de prostituéiert Verhalen relativ relativ kuerz a bis zum Bestoe vun eisem Wësse waren keng klinesch Versuerge agesat ginn, fir d'Verbindungen, déi viru fir dës Indikatioun diskutéiert ginn diskutéiert ginn.

Orexin Receptor Agonisten a Potentiatoren

Wéi gesot diskutéiert, hunn Yanagisawa a Kollegen eng Beweisprinzip an Tiermodeller ugewisen, déi Narcolepsy mat engem Orexin-Rezeptoragonist behandelt ginn ¹⁸. Si hunn an dësen Studien e modifizéierte Osexin-Peptid benotzt. Virwëtzeg awer net no Peptid-Agonisten sinn nach an der Literatur zu deene beschte Kenntnisser bekannt ginn. Et ass schwéier ze soen datt d'Bildschirmer fir dës Verbindungen net duerchgefouert gi sinn, well d'extensiv Aarbecht vu Receptorantagonisten ass. Dofir ass et wahrscheinlech datt mächteg agonistesch schwiereg ze fannen sinn, obwuel et net kloer ass, datt dëst esou ass.

Viru kuerzem war den éischte positiven allosteresche Potentiateur vum Orexinrezeptor, 9 (Figure 6), gouf identifizéiert. Dës Verbindung gouf zäitgläich während e lues vun enger bescheidener Medikinchemiekampagne entdeckt fir d'Potenz vun enger Peptoidbasis-Orexin-Rezeptor-Antagonist ze erhéijen ⁴⁹An. Peptoid 10 gouf an engem Bildschierm identifizéiert, an deem Zellen déi OxR1 ausdrécken oder awer net identesch sinn, mat verschiddene Faarwen (roude a gréng respektéiert) markéiert a hybridiséiert an eng Microarray, déi u ville vu ville Glasfaser onmotivéiert Peptoiden unzeerkennen. D'Verbindungen, déi d'OxR1-expriméierende Zellen gebonne waren, goufen selektiv duerch e roude roude grénge Verhältnis vun de Leuchtféierer gefierft. ⁵⁰ fir d'Entwécklung vun dëser Methodik). E Sarkosinescht Scannexperimental ⁵¹ datt nëmmen zwou vun de néng Säite vun der Molekül an der Rezeptor-expressiver Zelle essentielle sinn (déi am roude Figebam. 6). Déi nächst Synthese an Analyse vun der Verbindung 11 confirméiert datt et de "minimale Pharmakofor" fir Rezeptor verbindlech war. 11 ass e ganz schwache Antagonist vun zwou Ozexinrezeptoren mat engem IC₅₀ vun nëmmen ongeféier 300 μM an vitro.

 

Figure 6

Entwécklung vun engem Orexinrezeptor positive Potentiatrie. D'Struktur vum Peptoid, deen als primäre Hit vun engem Bindeband opgetaucht ass, steet am Top. Deen Deel vum Molekül, deen als Rezeptor verbindlech wichteg ass, gëtt am Rot markéiert. Dëst ass ...

D'Struktur vun 11 schéngt eng schwaach Ähnlechkeet mat Almorexant ze weisen (Figure 6), datt d'Verbindung e Piperonylring enthale gouf mat enger Glycinie-Einheit, während bal déiselwecht Eenheeten, awer mat engem Dimethoxybenylring am Plaz vu Piperonyl, am Almorexant sinn. Mat dësem Modell als Guillem benotzt verschidde Derivate vu 11 Si goufen synthetiséiert, an deenen d'Kuelekohibeinbauten un den Aminstickstoff duerch reduktive Aminatioun agefouert ginn. Eng Benzyl-Derivat, 12, an deem en zousätzleche Methylen och tëscht dem aromatesche Roude steet an de Stickstoff erwuess ass e staark verbessert Antagonist, awer trotzdem nëmme mat enger bescheidener Potenz (Figebam. 6), wat suggeréiert datt de Modell korrekt sinn. Concours Studium fir ze bestëmmen, ob d'Peptoid-Derivat 12 an Almorexant konkurréiere matenee verbonnen mat dem Receptor net bericht ginn.

Bei weider Optimisatiounsmoossnamen, Compound 9 gouf synthetiséiert, wat sech vu verschiddene gemaach huet 12 datt nëmmen de Piperonylring op zwou Methoxygeheine geheelt an de eenzel Methylenlinker tëscht dem Glycin-Stickstoff an dem aromatesche Rank, déi an der Verbindung 10 gouf restauréiert. Bemierbar, 9 huet den OxR1 net an engem Zellkulturprüf verwiesselt, awer huet den Ausdrock vun engem Orexin-abhängige Reportergene liicht geännert. D'Tester goufen also an der ënneschter Erzockerkonzentralitéit wiederholt (EC₂₀ vum Hormon) an d'Resultater demonstriert kloer 9 ass e positiven Potentiatrie vun der Orexin-vermittelter Aktivatioun vum Rezeptor. An dëser Hormonkonzentratioun, 9 en EC₅₀ vun ongeféier 120 nM. Wann de Préift op den säftegen Niveauen vum Potentiator virgesi war 9 an den Niveau vum Orexin gouf ofgerappt, et gouf fonnt datt d'EG₅₀ Orexin ass ongeféier véierfacht verréngert an datt de Maximumniveau vun der Reporter Genexpressioun ongeféier dräi mol méi grouss ass wéi déi vun de sättlechen Niveauen vun Orexin. Ähnlech Resultater goufen an Experimenter ze kréien, déi Zellen hunn, déi d'OxR2 ausdribbelen, ze gesinn 9 ass en Dual Rezeptor-Potentiatrie.

D'Entdeckung vum éischten Orexinrezeptor-Potentiateur ass potenziell interessant wat d'Méiglechkeeten an der Applikatioun als Anti-Fettleibigkeit / Diabetisbehandlung ⁸, awer bis elo nee an vivo Experimenter si mat dëser Verbindung gemellt ginn. Wéi gesot, huet Yanagisawa ugeholl datt e Peptidbasis-Orexin-Rezeptor agonistesche Blöden Diät-induzéiert Fettgewässer an d'Entwécklung vun Typ II-Diabetis an Nagetieren ⁸. Well dës Déieren a vermutlech iwwer nourienten Mënschen ëmmer nach normale Niveauen vum Orexin Hormon ausgedréckt ginn, kann e positiven Potentiator nëtzlech sinn fir d'favorable Naturheilung vum Hormon an dësen Individuen ze stimuléieren. Natierlech kënnt en Potenzial un d'Interesse vun der Behandlung vu Narcolepsy ze interesséieren, well déi betraffe Leit e klengen oder Orexin produzéiere kënnen.

Resumé

Et ass elo kloer, datt den Neuropeptidazorexin an hir cognate Rezeptoren eng zentrale Rolle spielen fir d'Ernährung, d'Schlof, d'Energieausgaben, d'Belaaschtung an d'Verschidden aner Verhalen ze regelen. Weniger is bekannt iwwert déi intrazelluléis Événementer déi vun der Orexin-Signalgebung opgesat ginn. Et gëtt kloer verspriechen medizinesch an der pharmakologescher Manipulatioun vun der Orexin-Signalgebung an eng Rei vun pharmazeuteschen Firmen an akademescher Laboratoiren hunn aktiv Programmer an dësem Beräich. Obwuel keng Verbindungen ëmmer an der Klinik sinn, huet de potentielle Dual-Orexin-Rezeptor-Antagonist Almorexant fäerdeggestallt datt et e klenge Phase III-klineschen Prozess war fir d'Behandlung vun der Insomnia. Bis elo sinn nach keen Orexin Rezeptoragonisten gemellt ginn. Et ass wahrscheinlech datt et an den nächste Joer e groussen Aktivitéitsrapport gëtt.

Arbeschterlidder

Referenze