Regulering af ATP-binding kassette transporter A1 (ABCA1) ekspression: kolesterolafhængige og – uafhængige signalveje med relevans for inflammatorisk lungesygdom

ATP-bindende kassette transportør A1 (ABCA1) er et transmembrant transportprotein, der er allestedsnærværende i humant væv og findes i overflod i lever og lunger (gennemgået i ). Selv om dets primære rolle er at opretholde lipidhomeostase ved at kontrollere udstrømningen af cellulært kolesterol og fosfolipider, anerkendes det i stigende grad, at ABCA1 har antiinflammatoriske funktioner i en række forskellige sygdomme, hvor inflammation er en underliggende patogen mekanisme (gennemgået i ). I betragtning af den rolle, som ABCA1 spiller i undertrykkelse af inflammation, kan forståelsen af de signalveje, der regulerer ABCA1-ekspressionen, således give potentielle terapeutiske strategier til at opretholde kolesterolhomeostase og behandle tilstande med overdreven inflammation i fremtiden.

ABCA1-medieret kolesteroludstrømning

ABCA1-transporter spiller en vigtig rolle i opretholdelsen af den cellulære kolesterolhomeostase ved at deltage i den omvendte kolesteroltransportvej (RCT) . ABCA1, der udtrykkes i perifere celler, letter eksporten af cellulært kolesterol til dets ekstracellulære acceptorprotein apolipoprotein-A1 (apoA-1) . I makrofager interagerer ABCA1 med apoA-1 for at udvikle spirende high density lipoprotein (HDL), inden det interagerer med ATP-bindende kassettetransportør G1 (ABCG1) og scavengerreceptor klasse B type 1 for at danne modne modne HDL-partikler . Efterfølgende transporterer HDL kolesterolet fra perifere væv til leveren til udskillelse.

Forandret ABCA1-ekspression i lungesygdomme

Mutationer i ABCA1 kan forårsage Tangier-sygdom, en sjælden genetisk lidelse, der er karakteriseret ved en betydelig reduktion i HDL-niveauet . Undersøgelser, der undersøger ABCA1’s rolle i RCT, har siden observeret ligheder i fænotypen af ABCA1-mangelfulde mus sammenlignet med fænotypen af menneskelig Tangier-sygdom . Fænotypen af ABCA1-knockout-musmakrofager in vivo omfattede lipidakkumulering og betydeligt reducerede HDL- og apoA-1-niveauer . Lipidakkumulering som følge af reduceret HDL og apoA-1 i ABCA1- og ABCG1-knockout-musmakrofager viste sig at inducere øgede cirkulerende proinflammatoriske cytokiner, hvilket viste tegn på systemisk inflammation . Desuden, mens lignende resultater blev fundet in vitro med knockdown af ABCA1 i humane makrofager, blev ABCG1-ekspressionen øget .

Evidens fra både in vitro- og in vivo-undersøgelser har vist, at ABCA1-ekspressionen er ændret i lungesygdomme som f.eks. KOL . I en nyere undersøgelse fandt Sonett et al., at ekspressionen af ABC-transportører (ABCA1 og ABCG1) i lunger hos patienter med moderat til svær KOL var betydeligt nedreguleret sammenlignet med raske lunger . Desuden blev der observeret en større nedregulering af ABCA1-ekspressionen sammenlignet med ABCG1, hvilket indikerer, at betydningen af at forbedre nedreguleret ABCA1 kan veje tungere end nedreguleret ABCG1 . Cigaretrøg foreslås som den primære årsag til nedreguleret ABCA1-ekspression hos patienter med KOL . Der er også tegn på, at cigaretrøg modulerer de signalveje, der regulerer ABCA1-ekspressionen i makrofager in vitro og in vivo . Pulmonale abnormiteter i ABCA1-ekspressionen er også blevet fundet ved lungebetændelse forårsaget af chlamydia pneumoniae-bakterier . Chlamydia pneumoniae-infektion blev påvist at påvirke kolesteroltrafikken, forbundet med fremskyndet intracellulær kolesterolakkumulering ved at nedregulere ABCA1-ekspression i musemodeller in vivo og humane makrofager og lungeepitelceller in vitro . Den nøjagtige rolle af ABCA1 i patogenesen af luftvejsinfektion er dog i øjeblikket ukendt.

ABCA1, kolesterolhomeostase og forbindelsen med inflammation

Cellulært kolesterol er forbundet med mange inflammatoriske funktioner i lungerne . De proteiner, der er involveret i RCT-processen, kan derfor påvirke de inflammatoriske reaktioner, der fremkaldes af overbelastning af frit kolesterol i makrofager . Forståelse af ABCA1 og HDL’s funktioner kan afsløre virkningen af regulering af kolesterol på inflammatoriske funktioner i lungerne. Ud over HDL’s rolle i RCT bidrager HDL til produktionen af surfaktant i alveolære type II-celler , en kritisk celletype i KOL . Endvidere er det kendt, at når ABCA1 undertrykkes, ophobes overskydende kolesterol i alveolære celler, hvilket skader surfaktantfunktionen og øger det inflammatoriske respons, som er blevet inddraget i patogenesen for kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL), astma og andre lungesygdomme (gennemgået i ).

I betragtning af forholdet mellem kolesterolhomeostase og luftvejsinflammation har det terapeutiske fokus været på at reducere den intracellulære kolesterolsyntese ved hjælp af kolesterolsænkende lægemidler, såsom statiner . Der har været store kliniske forsøg, herunder STATCOPE, der har testet effektiviteten af statinbehandling af patienter med KOL . På trods af de fordele, der blev observeret i tidligere retrospektive undersøgelser, observerede STATCOPE ingen terapeutisk fordel af statinbehandling hos patienter med KOL . Dette tyder på, at en anden tilgang til genoprettelse af kolesterolbalancen, måske gennem alternative mål, der har potentiale til at modulere kolesterol og samtidig undertrykke inflammation, såsom ABCA1, bør undersøges nærmere. Dette er fokus for denne gennemgang.

De fleste undersøgelser, der udforsker ABCA1’s rolle og funktion, er blevet gennemført i kolesterolassocierede sygdomstilstande som f.eks. aterosklerose . Aterosklerose blev traditionelt kendt som en kolesteroloplagringssygdom . Men den er nu anerkendt som en kronisk inflammatorisk sygdom, med beviser for overskydende kolesterolophobning, der fremmer inflammatoriske reaktioner . Der er en række beviser fra kliniske og prækliniske undersøgelser, der forbinder åreforkalkning og inflammation. En tidligere undersøgelse med musemodeller viste, at en hæmning af ekspressionen af inflammatoriske mediatorer i væsentlig grad forbedrer sværhedsgraden af åreforkalkning . Patienter med åreforkalkning identificeres ved høje niveauer af low density lipoproteiner (LDL) kolesterol i kroppen . Reguleringen af LDL-kolesterolhomeostasen påvirker det medfødte immunsystem . Dette viser sig ved, at LDL-kolesterol inducerer proinflammatoriske cytokiner gennem aktivering af de toll-like receptor (TLR)-veje . Dette har fået forskningen til at fokusere på at se på de antiinflammatoriske fordele ved ABCA1 i forbindelse med åreforkalkning. ABCA1 kan også udøve direkte antiinflammatoriske virkninger, der er uafhængige af dens indvirkning på kolesterolhomeostase, selv om det i betragtning af kolesterols centrale rolle i celleoverlevelsen kan vise sig vanskeligt at udpege denne uafhængighed.

Den voksende dokumentation har dog klart impliceret ABCA1 som et mål af interesse i sygdomme, der er kendetegnet ved inflammation. De potentielle antiinflammatoriske virkninger af ABCA1 har således ført til stigende interesse for at undersøge fordelene ved ABCA1 i inflammatoriske lungesygdomme . Mens det er velkendt, at kolesterol udøver en betydelig regulerende kontrol over ABCA1-ekspressionen, er det mindre velkendt, hvilken indvirkning inflammatoriske mediatorer selv har på ABCA1-opregulering. I betragtning af interaktionen mellem kolesterolhomeostase og lungeinflammation repræsenterer denne sammenkobling en mulig mulighed for terapeutisk intervention med potentiale til at have gavnlige virkninger i både aterosklerose og KOL; to kroniske sygdomme, der er en fælles comorbiditet. For at fremhæve disse potentielle terapeutiske interaktioner er formålet med denne gennemgang at udforske de molekylære mekanismer, der er ansvarlige for ABCA1-ekspression. ABCA1-ekspression kan navnlig reguleres via kolesterolafhængige og -uafhængige mekanismer, og formålet med gennemgangen er at udforske disse signalveje i forbindelse med respiratoriske sygdomme.

Regulering af ABCA1-ekspression: kolesterolafhængige signalveje

Colesterolhomeostase opretholdes gennem feed-forward- og feed-back-mekanismer, der involverer ABCA1 og andre partnere. Især reguleres ABCA1-ekspression gennem vigtige signalveje medieret af overskydende kolesterol (fig. 1), som vil blive beskrevet kort nedenfor.

LXR/RXR-veje

Colesterol i celler kan omdannes til oxysteroler, som igen kan potent opregulere ABCA1-ekspression . I celletyper med relevans for inflammatoriske lungesygdomme (herunder makrofag-, epitel- og glatte muskelceller (tabel 1) ) er det hyppigst rapporterede oxysterol 25-hydroxycholesterol (25-HC). Denne naturligt forekommende stimulus øger ekspressionen af ABCA1 gennem aktivering af lever X-receptor (LXR)-vejen . LXR danner en heterodimer med retinoid X-receptor (RXR), og sammen danner de en transkriptionsfaktor, der binder sig til promotorelementet i ABCA1-genet for at øge ekspressionen og i sidste ende opreguleringen af ABCA1-proteinekspressionen , blandt andre mål. Transkriptionen sker ved tilstrømning af overskydende intracellulært kolesterol, men kolesterol aktiverer ikke direkte denne vej, men omdannes til 25-HC . Mens oxysteroler er de ligander, der aktiverer LXR/RXR for at øge ABCA1-ekspressionen, udløser kolesterolbelastning en stigning i oxysterolproduktionen nedstrøms mevalonatvejen for at indlede en øget transkription af ABCA1-genet . Specifikke oxysteroler kan produceres de novo i mevalonatvejen, uafhængigt af den almindelige kolesterolafledte oxysterol . Kolesterol hos mennesker syntetiseres overvejende de novo af leveren, initieret af acetylcoenzym 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzym . 24(S),25-epoxycholesterol (24,25EC) er et sådant eksempel, hvor det produceres fra acetylcoenzym under et hul i mevalonatvejen . I lighed med andre oxysteroler har 24,25EC siden vist sig i undersøgelser at aktivere LXR-receptorer .

Givet den vigtige rolle, som LXR spiller i denne vej, følger det, at et potentielt terapeutisk mål for at modulere kolesterolhomeostase er ved at øge ABCA1-ekspressionen gennem den LXR-afhængige vej . Med henblik herpå er der blevet udviklet en række syntetiske LXR-agonister, som er i stand til at øge ABCA1-ekspressionen betydeligt . Imidlertid har resultaterne af LXR-agonistbehandlingen været varierende med rapporter om negative off-target-effekter, herunder øget fedtsyre- og triglyceridsyntese og hepatisk steatose . På det seneste har der været stigende interesse for muligheden for, at LXRα, en isoform af LXR, er den primære årsag til de negative virkninger af konventionelle LXR-ligander . Dette har skabt interesse for udvikling af LXRβ-specifikke lægemidler, som menes ikke at generere sådanne bivirkninger.

SREBP-2 vej

En anden vej, der er involveret i reguleringen af cellulær kolesterolhomeostase, formidles af transkriptionsfaktoren sterol regulatory element binding protein 2 (SREBP-2) . SREBP-2 regulerer ABCA1 uafhængigt af LXR-vejen, og i modsætning til aktivering af LXR-vejen kan aktivering af SREBP-2 reducere ABCA1-ekspressionen i modsætning til aktivering af LXR-vejen . SREBP-2 aktivering er afhængig af SREBP cleavage activating protein (SCAP) proteinet, som har et sterol sensing domæne, der er i stand til at registrere det cellulære kolesterolniveau . Når det intracellulære kolesterolniveau er lavt, eskorterer SCAP SREBP-2 til Golgi for at blive aktiveret, inden det translokaliseres til sterolreguleringselementet (SRE) i kernen for at fremme transkriptionen af forskellige målgener samt SREBP-2 selv . Inden for intron 16 af SREBP-2 findes microRNA-33a (miR-33a), som er co-transskriberet sammen med SREBP-2 . Det er blevet vist, at miR-33a hæmmer ABCA1-ekspressionen i musenes bugspytkirteløer ex vivo og humane makrofager in vitro . For nylig er det blevet påvist, at hæmning af miR-33a i levervæv hos mus og makrofager in vivo fører til en øget ekspression af miR-33a-målgenet ABCA1 . Øget ABCA1-ekspression ved at hæmme miR-33a gør det muligt for ABCA1-målbehandling at omgå de negative virkninger af nuværende behandlinger, der aktiverer LXR-vejen .

Regulering af ABCA1-ekspression: kolesteroluafhængige signalveje

Reneste undersøgelser har vist, at en række inflammatoriske mediatorer og skadelige eksponeringer (såsom cigaretrøg), der driver lungesygdomme, også har en indvirkning på ABCA1-ekspressionen. Klinisk anvendte og eksperimentelle lægemidler er også rettet mod ABCA1, og nogle vigtige in vitro-undersøgelser, der er udført i celler med relevans for luftvejssygdomme, er anført i tabel 1. Disse ændringer i ABCA1-ekspressionen reguleres af signalering (Fig. 1) (som beskrevet nedenfor), hvoraf nogle er underlagt cross-talk.

TNF

Tumor Necrosis Factor (TNF) er et proinflammatorisk cytokin, som er stærkt udtrykt hos patienter med KOL . TNF er kendt for at aktivere mange signalveje, hvoraf nogle tidligere har vist sig at inducere ændringer i ABCA1-ekspression . Disse veje omfatter nuklear faktor-κB (NF-κB), sterol regulatorisk elementbindende protein 2 (SREBP-2) og janus kinase 2/signaltransducer 3 (JAK2/STAT3) . Med mange involverede veje og molekylære partnere har undersøgelser vist, at TNF-stimulering kan resultere i forskellige virkninger på ABCA1-ekspression afhængigt af cellelinjen . F.eks. kan TNF-stimulering øge ABCA1-ekspressionen via den kanoniske NF-κB-vej . Aktivering af NF-κB induceret af TNF opregulerer imidlertid også mRNA-niveauerne af miR-33a ved at målrette dets værtsgen SREBP-2 i makrofager in vitro og mus in vivo . Da øget ekspression af miR-33a er forbundet med undertrykt ABCA1-ekspression, vil en forøgelse af TNF i denne sammenhæng resultere i nedsat ABCA1-ekspression . Vi har for nylig vist, at TNF øger ABCA1-proteinopregulering i BEAS-2B-epitelceller in vitro , men til dato er de molekylære mekanismer for disse resultater ukendte. Interessant nok viste undersøgelser, der blev udført parallelt i en anden lungeepitelcellelinje, A549 in vitro, at TNF ikke øgede ABCA1-proteinet i disse celler . Måske er forskellen i virkningen af TNF på ABCA1 i de to lungeepitelcellelinjer, der almindeligvis anvendes som cellulære modeller af respiratorisk inflammation, det forskellige bidrag fra miR-33a eller andre kendte ABCA1-regulatorer. Der er behov for yderligere undersøgelser for at fastslå de involverede mekanismer.

TLR4/Myeloid88 pathway

Toll like receptor 4 (TLR4) er en primær kilde til det medfødte immunsystemforsvar . Dette protein udtrykkes i makrofager og bronchiale epithelceller i lungerne, to centrale celletyper, der driver luftvejsinflammation . Den vigtigste årsag til luftvejsbetændelse hos patienter med KOL er cigaretrøg . Navnlig resulterer eksponering for cigaretrøg (CSE) i en stigning i lipopolysaccharid (LPS)-induceret TLR4-ekspression, der er vist i primære små luftvejsepitelceller in vitro og hos mus in vivo . Den LPS-afhængige stigning i TLR4 aktiverer dens nedstrøms adaptormolekyle Myeloid88, der overfører TLR4-signalering til NF-κB-inhibitoren IκBα . Fosforylering af IκBα gør det muligt for NF-κB at translokere ind i kernen , hvilket i sidste ende aktiverer inflammatoriske gener, der er ansvarlige for kodning af proinflammatoriske cytokiner som TNF, samtidig med at det fremmer ekspressionen af miR33a, som reducerer ABCA1-ekspressionen . Virkningen af cigaretrøg på TLR4/Myeloid88-vejen blev undersøgt ved at udsætte humane THP-1-makrofageceller in vitro og musemakrofager in vivo for CSE . Resultaterne viste, at ABCA1-ekspressionen blev signifikant nedreguleret af CSE-eksponering in vitro og in vivo .

cAMP/PKA-banen

Den cykliske adenosinmonofosfat (cAMP)/protein kinase A (PKA)-bane er ansvarlig for regulering af flere cellulære funktioner, herunder antiinflammatoriske reaktioner . Aktivering af cAMP/PKA-banen reducerer inflammation ved at hæmme NF-κB, hvilket forhindrer reduktionen af ABCA1 og øgede proinflammatoriske cytokiner forårsaget af NF-κB . ABCA1-ekspression reguleres også både transkriptionelt og posttranslationelt af cAMP/PKA-vejen . Transkriptionelt inducerer cAMP en stigning i ABCA1-ekspression og dens medierede omvendte kolesteroltransport . Tidligere undersøgelser har vist, at stimulering af humane fibroblaster in vitro og murine makrofager in vivo med en 8-bromo-cAMP-analog aktiverede cAMP/PKA-vejen . Tidlige undersøgelser udført på humane makrofager var imidlertid ikke i stand til at påvise en signifikant stigning i ABCA1-ekspression via aktivering af cAMP/PKA-vejen . I modsætning hertil viste en nyere undersøgelse udført af Liao et al., at stimulering af humane THP-1 makrofagceller med intermedin, et peptid fra calcitoninfamilien, signifikant øgede ABCA1-ekspressionen og kolesteroludstrømningen gennem cAMP/PKA-vejen . Det er vigtigt at bemærke, at virkningen af cAMP på ABCA1-ekspression afhænger af den art, der anvendes til undersøgelsen, da der er vigtige forskelle i 5′-promotorelementet i murin- og humane ABCA1-gen, hvorved det funktionelle cAMP-responselement (CRE) i murin ABCA1-genpromotor ikke er til stede i den første intron i den humane promotor .

Men selv om transkriptionel regulering er forskellig, reagerer celler fra både mennesker og mus på cAMP, om end via uensartede mekanismer. Post-translationelt initieres opreguleringen af ABCA1-fosforylering og kolesteroludstrømning i denne signalkaskade, når apoA-1 interagerer med ABCA1 under processen med omvendt kolesteroltransport . Interaktionen mellem apoA-1 og ABCA1 aktiverer heterotrimeriske G-proteiner og adenylylcyklase til at producere cAMP og dermed aktivere PKA, der er et direkte downstream-mål for cAMP . PKA øger derefter fosforyleringen af ABCA1, hvilket tidligere undersøgelser har vist, at ABCA1-ekspressionen og kolesteroludstrømningen i makrofagceller øges betydeligt . Hvorvidt opregulering af ABCA1 ved hjælp af cAMP/PKA-vejen sker i forbindelse med inflammatoriske lungesygdomme, bør undersøges nærmere, især da cAMP-elevatoriske midler (f.eks. β2-adrenerge receptoragonister og phosphodiesterasehæmmere) i dag er udbredte behandlinger inden for respiratorisk medicin.

JAK2/STAT3-vej

Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) spiller en kompleks rolle i reguleringen af inflammation, der opstår i forbindelse med luftvejsskader . Cigaretrøg er forbundet med forekomsten af luftvejsskader og inflammation og kan også aktivere STAT3 i lungerne . Selv om STAT3’s nøjagtige rolle i inflammatoriske lungesygdomme er relativt dårligt forstået, er det kendt, at fravær af STAT3-ekspression forringer lungernes medfødte antiinflammatoriske respons , hvilket tyder på, at tilstedeværelsen af STAT3 er vigtig for at reducere lungeinflammation. Hidtil har det vist sig, at STAT3-aktivering som følge af ABCA1- og apoA-1-interaktion giver en antiinflammatorisk virkning . Lignende antiinflammatoriske virkninger blev vist af proinflammatoriske cytokiner, interleukiner og interferoner aktivering af Janus kinase 2 (JAK2)/STAT3-vejen . Et kendt cytokin, der aktiverer denne vej, er interleukin 6 (IL-6), idet IL-6-ekspression fremmes af inflammatoriske markører for KOL som TNF . Det første signalmolekyle, som aktiveres ved apoA-1 og ABCA1-interaktion eller ved IL-6 cytokin, er JAK2 . Ved aktivering af JAK2 undergår det autofosforylering, inden det fosforylerer sit downstream-mål STAT3 . I humane og musemakrofager binder fosforyleret STAT3 sig til CRE-stedet, der er placeret på det første intron i det humane og murine ABCA1-gen for at øge genekspressionen af ABCA1 .

Apoptose øger ABCA1-ekspression

Under akut og kronisk luftvejsbetændelse er der en betydelig stigning i immun- og strukturceller, der undergår apoptose . Clearance af celleapoptose i lungerne reguleres primært af luftvejsmakrofager i en proces kaldet efferocytose . Apoptotiske celler er tidligere blevet vist at være direkte forbundet med en stigning i ABCA1-ekspression i makrofager . Apoptotiske celler indeholder fosfatidylserin (PtdSer), der fungerer som et genkendelsessignal for fagocytter, idet det binder sig til celleoverfladereceptorer på makrofager, såsom mer-tyrosinkinase (MerTK) . Under efferocytose, der reguleres af MerTK i lungevævet, aktiveres LXR-vejen; således opreguleres ekspression af ABCA1 . Med den øgede apoptose, der forekommer i inflammatoriske lungesygdomme som KOL, er den sandsynlige følge heraf, at ABCA1-ekspressionen bør øges; denne forudsigelse holder imidlertid ikke, fordi efferocytoseprocessen hos patienter med KOL er dysreguleret . Den nøjagtige mekanisme, der ligger til grund for defekten af efferocytose i KOL, er ukendt, men det spekuleres dog, at den er forbundet med ændringer i ekspression og funktion af PtdSer-receptorer som MerTK . Der er derfor behov for yderligere undersøgelser, der udforsker de molekylære mekanismer bag dysreguleret efferocytose i KOL, for at identificere, hvilken potentiel effekt funktionelle ændringer i MerTK har på ABCA1-ekspressionen.

Nyere undersøgelser har rapporteret om en vej reguleret af den fagocytiske receptor hjernespecifikke angiogenesehæmmer 1 (BAI1), der fungerer på samme måde som den måde, hvorpå MerTK genkender PtdSer på apoptotiske celler . Kort sagt aktiverer BAI1 sin nedstrøms signalformidler Ras-relateret C3 botulinumtoksin-substrat 1 (RAC1) ved kontakt med PtdSer for at fremme ABCA1-transkription uafhængigt af LXR-vejen . Det er i øjeblikket uklart, om denne vej er til stede i lungevævet. Der er således behov for yderligere undersøgelser, der undersøger virkningen af apoptose på ABCA1-ekspression i lungemakrofager.

ApoA-1-interaktion med ABCA1

ApoA-1 er en acceptor for cellulært kolesterol fra perifere celler, der interagerer direkte med ABCA1 for at danne spirende lipidfattigt HDL . Murphy et al. viste, at HDL dannet af interaktionen mellem apoA-1 og ABCA1 havde antiinflammatoriske virkninger . Det er sandsynligt, at apoA-1’s antiinflammatoriske egenskaber er direkte forbundet med regulering af ABCA1-signalvejene, cAMP/PKA og JAK2/STAT3 . Som skitseret ovenfor er begge disse signalveje kendt for at opregulere ABCA1-ekspression, med øget ABCA1-ekspression korreleret med stigning i HDL . De signalveje, der er involveret i reguleringen af ABCA1-ekspressionen, er derfor centrale i formidlingen af HDL’s antiinflammatoriske egenskaber.

Intrigant nok undertrykker apoA-1 LPS-induceret proinflammatorisk cytokinproduktion via TLR4/myeloid88 -vejen i makrofager . Dette var forbundet med en reduktion af mRNA-stabiliteten af proinflammatoriske mediatorer gennem virkningerne af det destabiliserende RNA-bindingsprotein, tristetraprolin (TTP) . Selv om det er uklart, hvorledes interaktionen mellem ABCA1 og apoA-1 inducerer den TTP-medierede antiinflammatoriske effekt, rapporterede Yin et al. at virkningen af apoA-1 på TTP var signifikant formindsket, når ABCA1-ekspressionen blev slået fra . Samlet set understreger disse undersøgelser løftet om ApoA-1 som et gavnligt mål i luftvejssygdomme. Omkostningerne ved oprenset apoA-1 og rekombinant apoA-1 kan imidlertid vise sig at være prohibitive for yderligere undersøgelser. Der er blevet udviklet syntetiske analoger af apoA-1, kendt som apoA-1-mimetika, som tilbyder en omkostningseffektiv løsning . Det er spændende, at ApoA-1-mimetika 5A og 4F, der er blevet administreret intravenøst og intratrachealt, har vist sig at have antiinflammatoriske og antioxidative virkninger i menneskelige kranspulsårer in vitro og i mus in vivo gennem interaktion med ABCA1 . Yderligere undersøgelser er berettigede.

Effekt af nuværende medicinering ved lungesygdomme på ABCA1-ekspression

Aktuelle farmakologiske behandlinger til personer med luftvejssygdomme omfatter brugen af kortikosteroider, bronkodilatatorer (såsom β2-adrenerge receptoragonist) og fosfodiesterasehæmmere. Selv om nogle undersøgelser har undersøgt virkningen af den nuværende respiratoriske medicinering på ABCA1-ekspression, er der meget plads til yderligere undersøgelser. Effekten af disse lægemidler på de signalveje, der regulerer ABCA1-ekspressionen, vil blive skitseret nedenfor.

Cortikosteroider

Der har hidtil kun været begrænsede undersøgelser, der har haft til formål at undersøge effekten af steroider på ABCA1-ekspressionen. Selv om der ikke er noget bevis for et glukokortikoid responselement i ABCA1-promotoren, er der vist ikke-cis-medieret transkriptionel regulering af ABCA1 i makrofager . Steroidet dexamethason nedsatte ABCA1-ekspression gennem en LXR-uafhængig vej i makrofager in vitro .

Bronchodilatorer

β2-adrenerge receptoragonister er almindeligt anvendte bronchodilatorer til behandling af lungesygdomme som KOL eller astma . Den mekanisme, hvormed β2-agonister fremmer bronkodilatoriske virkninger i lungerne, menes at ske via cAMP/PKA-afhængig reduktion af intracellulær calcium , selv om der kan findes andre veje. Aktivering af cAMP/PKA-vejen er resultatet af øget intracellulær cAMP efter behandling med β2-agonister . Som skitseret i et tidligere afsnit er det blevet fastslået, at cAMP inducerer opregulering af ABCA1-ekspression i humane makrofager . Ud over de bronkodilaterende virkninger af β2-agonistbehandling kan de antiinflammatoriske egenskaber af β2-agonister således være forbundet med ABCA1-medieret undertrykkelse af inflammatoriske reaktioner i lungerne.

Fosfodiesterasehæmmere

Type 4 fosfodiesterase (PDE4)-hæmmere er en behandlingsmulighed i KOL . I lighed med virkningen af β2-agonister udviser PDE4-hæmmere flere fordele, som omfatter reduktion af inflammation og fremkaldelse af afslapning af luftvejens glatte muskler via cAMP/PKA-vejen . Den PDE4-selektive inhibitor, rolipram, har vist sig at øge intracellulær cAMP, som opregulerer ABCA1-ekspression og apoA-1-medieret kolesteroludstrømning i makrofager fra mus og mennesker .

ABCA1 som et alternativt biologisk mål for behandling af lungeinflammation

Statiner

Statiner blev postuleret som mulig behandling af inflammatoriske lungesygdomme, herunder KOL . Kliniske forsøg som STATCOPE viste sig imidlertid at have en samlet set ubetydelig indvirkning på patientresultaterne . Tidligere undersøgelser har undersøgt, om årsagen til statinernes manglende evne til at reducere inflammation under lungekræft væsentligt er forbundet med, at ABCA1 nedreguleres som følge af statinbehandling . Vi viste for nylig, at i humane lungeepitelcellelinjer in vitro havde både simvastatin og atorvastatin ikke signifikant indflydelse på ABCA1-ekspressionen (tabel 1) . I humane makrofagceller in vitro viste Niesor et al. imidlertid, at simvastatin og atorvastatin reducerede ABCA1-ekspressionen og øgede miR33, hvilket understøtter muligheden for, at en undertrykkende virkning på ABCA1-medierede antiinflammatoriske funktioner kunne have spillet en rolle i de tvetydige resultater, der blev vist i STATCOPE . Det er plausibelt, at de forskellige resultater i disse cellelinjer skyldtes celletypespecificitet. Ved at afprøve denne hypotese på andre pulmonale cellelinjer, som f.eks. glatte muskelceller i luftvejene, ville vi derfor forbedre vores forståelse af statiners virkning på ABCA1-ekspressionen mere generelt, og om kombinationsbehandling til forbedring af en eventuel statin-induceret ABCA1-nedregulering er egnet.

LXR-agonister

Da LXR-transkriptionsfaktoren er en potent inducerende faktor for ABCA1-ekspression kombineret med beviser for antiinflammatorisk virkning , følger det heraf, at LXR-agonister ville være stærke kandidater som potentielle terapeutika til behandling af inflammatoriske lungesygdomme. Dette blev understøttet af nylige undersøgelser med intranasal administration af LXR-agonister (T0901317 eller GW3965), som viste en betydelig dæmpning af proinflammatoriske cytokiner i mus in vivo og i lungeepitelceller in vitro . Som skitseret er de i øjeblikket tilgængelige LXR-ligander imidlertid rettet mod begge LXR-isoformer, hvilket fører til uønskede bivirkninger på lipidparametre . Disse omfatter øgede plasmafedtsyrer og triglycerider, som er kendte risikofaktorer for KOL . Tidlige LXR-agonister, såsom GW3965, har heller ikke formået at undertrykke inflammatorisk cytokinproduktion fra alveolære makrofager in vitro fuldstændigt . De negative virkninger af behandling med syntetiske LXR-agonister, herunder forhøjede triglyceridniveauer og hepatoksicitet, menes at skyldes LXRα-aktivering . Derfor er udvikling af LXRβ-selektive agonister i øjeblikket under klinisk undersøgelse for at afhjælpe hepatisk lipogenese.