Regulation of ATP binding cassette transporter A1 (ABCA1) expression:

Az ATP-kötő kazetta transzporter A1 (ABCA1) egy transzmembrán transzporter fehérje, amely ubiquitikusan expresszálódik az emberi szövetekben, és nagy mennyiségben található a májban és a tüdőben (áttekintve a ). Bár elsődleges szerepe a lipidhomeosztázis fenntartása a sejtek koleszterin és foszfolipidek kiáramlásának szabályozásával, az ABCA1-nek egyre inkább elismerik gyulladáscsökkentő funkcióit számos olyan betegségben, ahol a gyulladás a patogén mechanizmus hátterében áll (áttekintve: ). Így, tekintettel az ABCA1-nek a gyulladás elfojtásában játszott szerepére, az ABCA1 expresszióját szabályozó jelátviteli utak megértése potenciális terápiás stratégiákat nyújthat a koleszterin homeosztázis fenntartására és a túlzott gyulladással járó állapotok kezelésére a jövőben.

ABCA1 által közvetített koleszterin kiáramlás

Az ABCA1 transzporter fontos szerepet játszik a sejtes koleszterin homeosztázis fenntartásában azáltal, hogy részt vesz a fordított koleszterin transzport útvonalban (RCT) . A perifériás sejtekben expresszálódó ABCA1 elősegíti a celluláris koleszterin exportját az extracelluláris akceptor fehérjéhez, az apolipoprotein-A1-hez (apoA-1) . Makrofágokban az ABCA1 kölcsönhatásba lép az apoA-1-gyel, hogy kialakuljon a naszcens nagy sűrűségű lipoprotein (HDL), mielőtt az ATP-kötő kazettás transzporter G1-gyel (ABCG1) és az 1-es típusú B típusú scavenger receptorral kölcsönhatásba lépne az érett HDL-részecskékkel . Ezt követően a HDL a koleszterint a perifériás szövetekből a májba szállítja kiválasztásra .

A megváltozott ABCA1 expresszió a tüdőbetegségekben

Az ABCA1 mutációi okozhatják a Tangier-kórt, egy ritka genetikai rendellenességet, amelyet a HDL-szint jelentős csökkenése jellemez . Az ABCA1 RCT-ben betöltött szerepét vizsgáló tanulmányok azóta hasonlóságokat figyeltek meg az ABCA1-hiányos egerek fenotípusában a humán Tangier-kór fenotípusához képest . Az ABCA1-knockout egerek makrofágjainak fenotípusa in vivo lipidfelhalmozódást és jelentősen csökkent HDL- és apoA-1-szintet tartalmazott . Az ABCA1 és ABCG1 knockout egerek makrofágjaiban a csökkent HDL- és apoA-1-szint következtében bekövetkező lipidfelhalmozódás megnövekedett keringő pro-inflammatorikus citokineket indukált, a szisztémás gyulladás jeleit mutatva . Ezenkívül, míg in vitro hasonló eredményeket találtak az ABCA1 kiütésével humán makrofágokban, az ABCG1 expressziója megnövekedett .

Az in vitro és in vivo vizsgálatokból származó bizonyítékok azt mutatják, hogy az ABCA1 expressziója megváltozik az olyan tüdőbetegségekben, mint a COPD . Egy nemrégiben végzett vizsgálatban Sonett és munkatársai megállapították, hogy az ABC transzporterek (ABCA1 és ABCG1) expressziója a közepesen súlyos vagy súlyos COPD-ben szenvedő betegek tüdejében jelentősen le van szabályozva az egészséges tüdőhöz képest . Ezenkívül az ABCA1 expressziójának nagyobb mértékű downregulációját figyelték meg az ABCG1-hez képest, ami azt jelzi, hogy a downregulált ABCA1 javításának fontossága meghaladhatja a downregulált ABCG1 jelentőségét . A COPD-s betegeknél a lefelé szabályozott ABCA1 expresszió elsődleges okaként a cigarettafüstöt javasolják . Arra is van bizonyíték, hogy a cigarettafüst in vitro és in vivo modulálja az ABCA1 expresszióját makrofágokban szabályozó jelátviteli utakat . Az ABCA1 expressziójának pulmonális rendellenességeit találták a chlamydia pneumoniae baktériumok által okozott tüdőgyulladásban is . Kimutatták, hogy a Chlamydia pneumoniae fertőzés befolyásolja a koleszterinforgalmat, ami az ABCA1 expressziójának in vivo egérmodellekben és in vitro emberi makrofág- és tüdőhámsejtekben az ABCA1 expressziójának szabályozásával az intracelluláris koleszterinfelhalmozódás felgyorsulásával jár együtt . Az ABCA1 pontos szerepe a légúti fertőzés patogenezisében azonban jelenleg nem ismert.

ABCA1, koleszterin homeosztázis és a gyulladással való kapcsolat

A celluláris koleszterin számos gyulladásos funkcióval kapcsolódik a tüdőben . Ezért az RCT folyamatában részt vevő fehérjék befolyásolhatják a makrofágok szabad koleszterin túlterhelése által kiváltott gyulladásos válaszokat . Az ABCA1 és a HDL funkcióinak megértése feltárhatja a koleszterin szabályozásának hatását a tüdő gyulladásos funkcióira. A HDL-nek az RCT-ben betöltött szerepe mellett a HDL segíti a surfactant termelését az alveoláris II-es típusú sejtekben , a COPD egyik kritikus sejttípusában. Továbbá ismert, hogy az ABCA1 elnyomása esetén az alveoláris sejtekben felesleges koleszterin halmozódik fel, ami károsítja a surfactant funkciót és fokozza a gyulladásos választ, amely szerepet játszik a krónikus obstruktív tüdőbetegség (COPD), az asztma és más tüdőbetegségek patogenezisében (áttekintve: ).

A koleszterin-homeosztázis és a légúti gyulladás közötti kapcsolatra tekintettel a terápiás fókusz az intracelluláris koleszterinszintézis csökkentésére irányult a koleszterinszintet csökkentő gyógyszerek, például sztatinok segítségével . Voltak nagy klinikai vizsgálatok, köztük a STATCOPE, amelyek a sztatinkezelés hatékonyságát vizsgálták COPD-s betegeken . A korábbi retrospektív vizsgálatokban megfigyelt előnyök ellenére a STATCOPE nem tapasztalt terápiás előnyt a sztatinkezelésből a COPD-s betegeknél . Ez azt sugallja, hogy a koleszterin egyensúly helyreállításának más megközelítése, talán olyan alternatív célpontokon keresztül, amelyek képesek a koleszterinszint modulálására és egyidejűleg a gyulladás visszaszorítására, mint például az ABCA1, további vizsgálatot igényel. Ez áll e felülvizsgálat középpontjában.

A legtöbb, az ABCA1 szerepét és funkcióját vizsgáló tanulmányt a koleszterinhez társuló betegségekben, például az ateroszklerózisban végezték . Az ateroszklerózist hagyományosan koleszterinraktározó betegségként ismerték . Ma már azonban krónikus gyulladásos betegségként ismerik el, és bizonyíték van arra, hogy a túlzott koleszterinfelhalmozódás elősegíti a gyulladásos válaszokat . Számos klinikai és preklinikai vizsgálatból származó bizonyíték van arra, hogy az ateroszklerózis és a gyulladás között kapcsolat áll fenn. Egy korábbi, egérmodelleken végzett vizsgálat kimutatta, hogy a gyulladásos mediátorok expressziójának gátlása jelentősen javítja az ateroszklerózis súlyosságát . Az ateroszklerózisban szenvedő betegeket az alacsony sűrűségű lipoproteinek (LDL) koleszterin magas szintje alapján azonosítják . Az LDL-koleszterin homeosztázisának szabályozása befolyásolja a veleszületett immunrendszert . Ezt mutatja, hogy az LDL-koleszterin a toll-szerű receptor (TLR) útvonalak aktiválásán keresztül pro-inflammatorikus citokineket indukál . Ez vezetett ahhoz, hogy a kutatás fókusza az ABCA1 ateroszklerózisban kifejtett gyulladáscsökkentő előnyeinek vizsgálata felé tolódott el. Az ABCA1 közvetlen gyulladáscsökkentő hatást is kifejthet, amely független a koleszterin homeosztázisra gyakorolt hatásától, bár a koleszterin sejtek túlélésében betöltött központi szerepe miatt ezt a függetlenséget nehéznek bizonyulhat kideríteni.

Mindazonáltal egyre több bizonyíték utal arra, hogy az ABCA1 a gyulladással jellemezhető betegségek egyik érdekes célpontja. Az ABCA1 potenciális gyulladáscsökkentő hatásai így növekvő érdeklődéshez vezettek az ABCA1 gyulladásos tüdőbetegségekben jelentkező előnyeinek vizsgálata iránt . Míg jól ismert, hogy a koleszterin jelentős szabályozó hatást gyakorol az ABCA1 expressziójára, kevésbé ismert, hogy maguk a gyulladásos mediátorok milyen hatással vannak az ABCA1 felszabályozására. Tekintettel a koleszterin homeosztázis és a tüdőgyulladás közötti kölcsönhatásra, a kapcsolat megvalósítható lehetőséget jelent a terápiás beavatkozásra, amely jótékony hatással lehet mind az ateroszklerózisban, mind a COPD-ben; két krónikus állapot, amelyek közös komorbiditást jelentenek. E potenciális terápiás kölcsönhatások kiemelése érdekében e felülvizsgálat célja az ABCA1 expressziójáért felelős molekuláris mechanizmusok feltárása. Nevezetesen, az ABCA1 expresszió koleszterin-függő és -független mechanizmusokon keresztül szabályozható, és az áttekintés célja, hogy ezeket a jelátviteli utakat a légzőszervi betegségek összefüggésében vizsgálja meg.

Az ABCA1 expresszió szabályozása: koleszterin-függő jelátviteli utak

A koleszterin homeosztázis fenntartása az ABCA1 és más partnerek bevonásával működő feed-forward és feed-back mechanizmusokon keresztül történik. Nevezetesen, az ABCA1 expresszióját a koleszterinfelesleg által közvetített kulcsfontosságú jelátviteli útvonalak szabályozzák (1. ábra), amelyeket az alábbiakban röviden ismertetünk.

LXR/RXR útvonal

A koleszterin a sejtekben oxiszterolokká alakítható, amelyek viszont erőteljesen felszabályozhatják az ABCA1 expressziót . A gyulladásos tüdőbetegségek szempontjából releváns sejttípusokban (beleértve a makrofág-, hám- és simaizomsejteket (1. táblázat) ) a leggyakrabban jelentett oxiszterol a 25-hidroxikoleszterin (25-HC). Ez a természetben előforduló inger a máj X receptor (LXR) útvonal aktiválásán keresztül növeli az ABCA1 expresszióját . Az LXR heterodimert alkot a retinoid X receptorral (RXR), és együtt egy transzkripciós faktort alkotnak, amely az ABCA1 gén promóter eleméhez kötődik, hogy növelje az expressziót és végül az ABCA1 fehérje expressziójának felszabályozását , más célpontok mellett. A transzkripció a felesleges intracelluláris koleszterin beáramlásakor következik be, azonban a koleszterin nem közvetlenül aktiválja ezt az útvonalat, hanem 25-HC-vá alakul át. Míg az oxiszterolok azok a ligandumok, amelyek aktiválják az LXR/RXR-t az ABCA1 expressziójának növelése érdekében, a koleszterin terhelése kiváltja az oxiszterol termelésének növekedését a mevalonát útvonal után, hogy elindítsa az ABCA1 gén növekvő transzkripcióját . A mevalonát útvonalon a közös koleszterinből származó oxiszterintől függetlenül de novo is előállíthatók specifikus oxiszterolok . A koleszterint az emberekben túlnyomórészt a máj szintetizálja de novo, amelyet az acetilkoenzim 3-hidroxi-3-metilglutarilkoenzim kezdeményez . A 24(S),25-epoxikoleszterin (24,25EC) egy ilyen példa, ahol az acetilkoenzimből keletkezik a mevalonát-útvonal egy rése során . Más oxiszterolokhoz hasonlóan a 24,25EC azóta vizsgálatokban kimutatták, hogy aktiválja az LXR receptorokat .

Az LXR-nek ebben az útvonalban játszott fontos szerepéből következik, hogy a koleszterin homeosztázis módosításának egyik lehetséges terápiás célpontja az ABCA1 expresszió növelése az LXR függő útvonalon keresztül . Ebből a célból egy sor szintetikus LXR-agonistát fejlesztettek ki, amelyek képesek jelentősen növelni az ABCA1 expresszióját . Az LXR agonista kezelés eredményei azonban változatosak voltak, és beszámoltak a célon kívüli káros hatásokról, beleértve a zsírsav- és trigliceridszintézis fokozódását és a máj steatosisát . Az utóbbi időben egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik annak lehetősége iránt, hogy az LXRα, az LXR egyik izoformája az elsődleges oka a hagyományos LXR ligandumok káros hatásainak . Ez felkeltette az érdeklődést az LXRβ-specifikus gyógyszerek kifejlesztése iránt, amelyekről úgy gondolják, hogy nem okoznak ilyen káros hatásokat.

SREBP-2 útvonal

Egy másik útvonal, amely részt vesz a sejtek koleszterin-homeosztázisának szabályozásában, a szterin szabályozó elemet kötő fehérje 2 (SREBP-2) transzkripciós faktor közvetítésével történik . A SREBP-2 az LXR útvonaltól függetlenül szabályozza az ABCA1-et, és az LXR útvonal aktivációjától eltérően a SREBP-2 aktivációja csökkentheti az ABCA1 expresszióját . A SREBP-2 aktiválása a SREBP hasadást aktiváló fehérjétől (SCAP) függ, amely szterolérzékelő doménnel rendelkezik, amely képes érzékelni a sejtek koleszterinszintjét . Amikor az intracelluláris koleszterinszint alacsony, a SCAP az SREBP-2-t a Golgiba kíséri aktiválásra, mielőtt a sejtmagban lévő szterinszabályozó elemhez (SRE) transzlokálódik, hogy elősegítse a különböző célgének, valamint maga az SREBP-2 transzkripcióját . A SREBP-2 16-os intronjában található a microRNS-33a (miR-33a), amely együtt íródik a SREBP-2-vel . A miR-33a bizonyítottan gátolja az ABCA1 expresszióját egér hasnyálmirigy-szigetekben ex vivo és humán makrofágokban in vitro . Nemrégiben kimutatták, hogy a miR-33a gátlása egerek májszövetében és makrofágjaiban in vivo a miR-33a célgén ABCA1 fokozott expressziójához vezet . Az ABCA1 expressziójának növelése a miR-33a gátlásával lehetővé teszi, hogy az ABCA1 célzott kezelés megkerülje az LXR útvonalat aktiváló jelenlegi kezelések káros hatásait .

Az ABCA1 expressziójának szabályozása: koleszterin-független jelátviteli utak

A legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy számos gyulladásos mediátor és káros expozíció (például a cigarettafüst), amelyek a tüdőbetegségeket mozgatják, hatással vannak az ABCA1 expressziójára is. A klinikailag alkalmazott és kísérleti gyógyszerek szintén az ABCA1-et célozzák, az 1. táblázatban néhány kulcsfontosságú, a légzőszervi betegségek szempontjából releváns sejteken végzett in vitro vizsgálatot sorolunk fel. Az ABCA1 expressziójának e változásait jelátvitel szabályozza (1. ábra) (az alábbiakban részletezettek szerint), amelyek közül néhány keresztbeszélgetésnek van kitéve.

TNF

A tumor nekrózis faktor (TNF) egy proinflammatorikus citokin, amely a COPD-s betegeknél magasan expresszálódik . A TNF-ről ismert, hogy számos jelátviteli útvonalat aktivál, amelyek közül néhányról korábban kimutatták, hogy változást idéz elő az ABCA1 expressziójában . Ezek az útvonalak közé tartozik a nukleáris faktor-κB (NF-κB), a szterin szabályozó elem kötő fehérje 2 (SREBP-2) és a janus kináz 2/jelátvivő 3 (JAK2/STAT3) . Mivel számos útvonal és molekuláris partner vesz részt, a vizsgálatok kimutatták, hogy a TNF-stimuláció a sejtvonaltól függően eltérő hatást gyakorolhat az ABCA1 expressziójára . Például a TNF-stimuláció a kanonikus NF-κB útvonalon keresztül növelheti az ABCA1 expresszióját . Ugyanakkor a TNF által indukált NF-κB aktiváció a miR-33a mRNS szintjét is felszabályozza azáltal, hogy a gazdagénjét, a SREBP-2-t célozza makrofágokban in vitro és egerekben in vivo . Mivel a miR-33a fokozott expressziója az ABCA1 elnyomott expressziójával jár együtt, a TNF növelése ebben a kontextusban az ABCA1 expressziójának csökkenését eredményezi . Nemrégiben kimutattuk, hogy a TNF növeli az ABCA1 fehérje upregulációját BEAS-2B epitélsejtekben in vitro , azonban mindeddig nem ismertek ezen eredmények molekuláris mechanizmusai. Érdekes módon egy másik tüdőepitél sejtvonalon, az A549 in vitro sejtvonalon párhuzamosan végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a TNF nem növelte az ABCA1 fehérjét ezekben a sejtekben. Talán a TNF ABCA1-re gyakorolt hatásának különbsége a két tüdőhámsejtvonalon belül, amelyeket általában a légúti gyulladás sejtmodelljeként használnak, a miR-33a vagy más ismert ABCA1 szabályozók eltérő hozzájárulása. További vizsgálatok indokoltak az érintett mechanizmusok megállapítására.

TLR4/Myeloid88 útvonal

A TLR4 (Toll like receptor 4) a veleszületett immunrendszeri védekezés egyik elsődleges forrása . Ez a fehérje kifejeződik a makrofágokban és a tüdő hörgőhámsejtjeiben, a légúti gyulladást irányító két kulcsfontosságú sejttípusban . A COPD-s betegeknél a légúti gyulladás fő oka a cigarettafüst . Nevezetesen, a cigarettafüst-expozíció (CSE) a lipopoliszacharid (LPS) által indukált TLR4 expresszió növekedését eredményezi, amelyet in vitro primer kis légúti epitélsejtekben és in vivo egerekben mutattak ki . A TLR4 LPS-függő növekedése aktiválja a Myeloid88 downstream adaptor molekuláját, amely a TLR4 jelátvitelt az NF-κB inhibitor, IκBα felé továbbítja. Az IκBα foszforilációja lehetővé teszi az NF-κB számára, hogy transzlokálódjon a sejtmagba , végül aktiválja a proinflammatorikus citokinek, mint a TNF kódolásáért felelős gyulladásos géneket, miközben elősegíti a miR33a expresszióját is, amely csökkenti az ABCA1 expresszióját . A cigarettafüst TLR4/Myeloid88 útvonalra gyakorolt hatását úgy vizsgálták, hogy humán makrofág THP-1 sejteket in vitro és egér makrofágokat in vivo CSE-nek tettek ki . Az eredmények azt mutatták, hogy az ABCA1 expresszióját a CSE expozíció in vitro és in vivo jelentősen lecsökkentette .

cAMP/PKA útvonal

A ciklikus adenozin monofoszfát (cAMP)/protein kináz A (PKA) útvonal felelős számos sejtfunkció szabályozásáért, beleértve a gyulladásgátló válaszokat . A cAMP/PKA útvonal aktiválása csökkenti a gyulladást az NF-κB gátlásával, megakadályozva az ABCA1 csökkenését és az NF-κB által okozott megnövekedett pro-inflammatorikus citokinek számát . Az ABCA1 expresszióját szintén a cAMP/PKA útvonal szabályozza mind transzkripcionálisan, mind poszttranszlációsan . Transzkripcionálisan a cAMP az ABCA1 expressziójának növekedését és az általa közvetített fordított koleszterintranszportot indukálja . Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a humán fibroblasztok in vitro és az egér makrofágok in vivo stimulálása 8-bromo-cAMP analóggal aktiválta a cAMP/PKA útvonalat . A humán makrofágokon végzett korai vizsgálatok azonban nem tudták kimutatni az ABCA1 expresszió jelentős növekedését a cAMP/PKA útvonal aktiválásával . Ezzel szemben a Liao és munkatársai által nemrégiben végzett vizsgálat kimutatta, hogy a humán THP-1 makrofág sejtek intermedinnel, egy kalcitonin családba tartozó peptiddel történő stimulálása jelentősen növelte az ABCA1 expresszióját és a koleszterin kiáramlását a cAMP/PKA útvonalon keresztül . Fontos megjegyezni, hogy a cAMP hatása az ABCA1 expressziójára a vizsgálathoz használt fajtól függ, mivel az egér és a humán ABCA1 gén 5′ promóter elemében alapvető különbségek vannak, mivel az egér ABCA1 gén promóterében lévő funkcionális cAMP válaszelem (CRE) nincs jelen a humán promóter első intronjában .

Míg azonban a transzkripciós szabályozás eltérő, az emberi és egér sejtek egyaránt reagálnak a cAMP-ra, bár eltérő mechanizmusokon keresztül. Poszt-transzlációsan az ABCA1 foszforilációjának és a koleszterin kiáramlásának felszabályozása ebben a jelkaszkádban akkor indul be, amikor az apoA-1 kölcsönhatásba lép az ABCA1-gyel a fordított koleszterintranszport folyamata során . Az apoA-1 és az ABCA1 közötti kölcsönhatás aktiválja a heterotrimer G-fehérjéket és az adenil-ciklázt cAMP előállítására, következésképpen aktiválja a PKA-t, a cAMP közvetlen downstream célpontját . A PKA ezután növeli az ABCA1 foszforilációját, ami korábbi vizsgálatok szerint jelentősen növeli az ABCA1 expresszióját és a koleszterin kiáramlását a makrofág sejtekben . További vizsgálatot igényel, hogy az ABCA1 cAMP/PKA útvonal általi felszabályozása a gyulladásos tüdőbetegségek összefüggésében történik-e, különösen mivel a cAMP-emelő szerek (pl. β2-adrenerg receptor agonisták és foszfodiészteráz gátlók) ma széles körben alkalmazott kezelések a légzésgyógyászatban.

JAK2/STAT3 útvonal

A transzkripció jelátvivő és aktivátor 3 (STAT3) komplex szerepet játszik a légúti sérüléssel járó gyulladás szabályozásában . A cigarettafüst összefüggésbe hozható a légúti sérülés és gyulladás kialakulásával, és a STAT3-at is aktiválhatja a tüdőben . Bár a STAT3 pontos szerepe a gyulladásos tüdőbetegségekben viszonylag kevéssé ismert, az ismert, hogy a STAT3 expressziójának hiánya károsítja a tüdő veleszületett gyulladásellenes válaszát , ami arra utal, hogy a STAT3 jelenléte fontos a tüdőgyulladás csökkentésében. Az eddigi bizonyítékok azt mutatták, hogy a STAT3 aktiválása az ABCA1 és az apoA-1 kölcsönhatásának eredményeként gyulladáscsökkentő hatást fejt ki . Hasonló gyulladáscsökkentő hatást mutatott a pro-gyulladásos citokinek, interleukinok és interferonok janus kináz 2 (JAK2)/STAT3 útvonal aktiválása . Az egyik ismert citokin, amely aktiválja ezt az útvonalat, az interleukin 6 (IL-6), az IL-6 expresszióját elősegítik a COPD gyulladásos markerei, mint a TNF . Az apoA-1 és az ABCA1 kölcsönhatásakor vagy az IL-6 citokin hatására aktiválódó kezdeti jelzőmolekula a JAK2 . A JAK2 aktiválódását követően autofoszforiláción megy keresztül, mielőtt foszforilálná downstream célpontját, a STAT3-at . Emberi és egér makrofágokban a foszforilált STAT3 a humán és egér ABCA1 gén első intronján található CRE helyhez kötődik, és növeli az ABCA1 génexpresszióját.

Az apoptózis növeli az ABCA1 expresszióját

A légutak akut és krónikus gyulladása során jelentősen megnő az apoptózison áteső immun- és strukturális sejtek száma . A tüdőben az apoptózisos sejtek kiürülését elsősorban a légúti makrofágok szabályozzák az efferocitózisnak nevezett folyamat során . Korábban kimutatták, hogy az apoptotikus sejtek közvetlenül kapcsolódnak a makrofágok ABCA1 expressziójának növekedéséhez . Az apoptotikus sejtek foszfatidil-szerint (PtdSer) tartalmaznak, amely felismerő jelként hat a fagociták számára, és a makrofágok sejtfelszíni receptoraihoz, például a mer-tirozin-kinázhoz (MerTK) kötődik . A tüdőszövetben a MerTK által szabályozott efferocitózis során az LXR útvonal aktiválódik; így az ABCA1 expressziója felszabályozódik . A gyulladásos tüdőbetegségekben, például a COPD-ben bekövetkező fokozott apoptózissal a valószínű következmény az, hogy az ABCA1 expressziójának növekednie kellene; ez a jóslat azonban nem igaz, mert a COPD-s betegeknél az efferocitózis folyamata szabályozatlan . A COPD-ben az efferocitózis hibájának hátterében álló pontos mechanizmus ismeretlen, azonban feltételezhetően a PtdSer-receptorok, például a MerTK expressziójának és működésének megváltozásához kapcsolódik . Ezért további vizsgálatokra van szükség a COPD-ben a diszregulált efferocitózis hátterében álló molekuláris mechanizmusok feltárására annak megállapítására, hogy a MerTK funkcionális változásainak milyen lehetséges hatása van az ABCA1 expressziójára.

A közelmúltban végzett vizsgálatok arról számoltak be, hogy a fagocita receptor, az agyi specifikus angiogenezis gátló 1 (BAI1) által szabályozott útvonal hasonló módon működik, mint ahogy a MerTK felismeri a PtdSer-t az apoptotikus sejteken . Röviden, a BAI1 a PtdSerrel való érintkezéskor aktiválja a Ras-hez kapcsolódó C3 botulinum toxin szubsztrát 1 (RAC1) jelátviteli mediátorát, hogy elősegítse az ABCA1 transzkripcióját az LXR útvonaltól függetlenül . Jelenleg nem világos, hogy ez az útvonal jelen van-e a tüdőszövetben. Így további vizsgálatok, amelyek az apoptózis hatását vizsgálják az ABCA1 expressziójára a tüdő makrofágokban, indokoltak.

ApoA-1 kölcsönhatás az ABCA1-gyel

ApoA-1 a perifériás sejtekből származó celluláris koleszterin befogadója, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép az ABCA1-gyel, hogy kialakuljon a születő lipidszegény HDL . Murphy és munkatársai kimutatták, hogy az apoA-1 és az ABCA1 kölcsönhatásából képződő HDL gyulladáscsökkentő hatású . Valószínű, hogy az apoA-1 gyulladáscsökkentő tulajdonságai közvetlenül az ABCA1 jelátviteli útvonalak, a cAMP/PKA és a JAK2/STAT3 szabályozásához kapcsolódnak. Amint fentebb vázoltuk, mindkét jelátviteli útvonalról ismert, hogy felszabályozza az ABCA1 expresszióját, a megnövekedett ABCA1 expresszió pedig korrelál a HDL növekedésével . Az ABCA1 expresszió szabályozásában részt vevő jelátviteli útvonalak tehát kulcsfontosságúak a HDL gyulladáscsökkentő tulajdonságainak közvetítésében.

Az apoA-1 érdekes módon elnyomja az LPS által kiváltott proinflammatorikus citokintermelést a TLR4/mieloid88 útvonalon keresztül a makrofágokban . Ez a proinflammatorikus mediátorok mRNS-stabilitásának csökkentésével függött össze a destabilizáló RNS-kötő fehérje, a tristetraprolin (TTP) hatására . Bár nem világos, hogy az ABCA1 és az apoA-1 közötti kölcsönhatás pontosan milyen mechanizmussal váltja ki a TTP által közvetített gyulladáscsökkentő hatást, Yin és munkatársai arról számoltak be, hogy az apoA-1 TTP-re gyakorolt hatása jelentősen csökkent, amikor az ABCA1 expresszióját elnémították . Összességében ezek a vizsgálatok aláhúzzák az ApoA-1 mint a légzőszervi betegségek jótékony célpontjának ígéretét. A tisztított apoA-1 és a rekombináns apoA-1 költségei azonban tiltó tényezőnek bizonyulhatnak a további vizsgálatokhoz. Az apoA-1 szintetikus analógjait, az úgynevezett apoA-1 mimetikumokat fejlesztették ki, amelyek költséghatékony megoldást kínálnak. Izgalmas módon az intravénásan és intratracheálisan beadott 5A és 4F apoA-1 mimetikumok gyulladáscsökkentő és antioxidáns hatást mutattak humán koszorúér-sejtekben in vitro és egerekben in vivo az ABCA1-gyel való kölcsönhatás révén. További vizsgálatok indokoltak.

Tüdőbetegségek jelenlegi gyógyszereinek hatása az ABCA1 expressziójára

A légzőszervi betegségben szenvedők jelenlegi farmakológiai kezelései közé tartozik a kortikoszteroidok, hörgőtágítók (például β2-adrenerg receptor agonista) és foszfodiészteráz gátlók alkalmazása. Bár néhány tanulmány vizsgálta a jelenlegi légzőszervi gyógyszerek hatását az ABCA1 expressziójára, még sok lehetőség van további vizsgálatokra. Ezeknek a gyógyszereknek az ABCA1 expressziót szabályozó jelátviteli útvonalakra gyakorolt hatását az alábbiakban vázoljuk fel.

Kortikoszteroidok

A mai napig korlátozott számú vizsgálat irányult a szteroidok ABCA1-expresszióra gyakorolt hatásának vizsgálatára. Bár nincs bizonyíték glükokortikoid válaszelemre az ABCA1 promóterében, kimutatták, hogy makrofágokban létezik az ABCA1 nem cisz-mediált transzkripciós szabályozása . A szteroid dexametazon csökkentette az ABCA1 expressziót egy LXR-független útvonalon keresztül makrofágokban in vitro .

Bronchodilatátorok

β2-adrenerg receptor agonisták gyakran használt hörgőtágítók a tüdőbetegségek, például a COPD vagy az asztma kezelésére . A mechanizmus, amellyel a β2-agonisták elősegítik a hörgőtágító hatást a tüdőben, feltehetően az intracelluláris kalcium cAMP/PKA-függő csökkenésén keresztül történik, bár más útvonalak is létezhetnek. A cAMP/PKA útvonal aktiválása a β2-agonista kezelés után megnövekedett intracelluláris cAMP eredménye . Amint azt egy korábbi szakaszban vázoltuk, megállapították, hogy a cAMP az ABCA1 expressziójának felfelé történő szabályozását indukálja humán makrofágokban . Így a β2-agonista kezelés hörgőtágító hatása mellett a β2-agonisták gyulladáscsökkentő tulajdonságai a tüdő gyulladásos válaszainak ABCA1 által közvetített elfojtásával hozhatók összefüggésbe.

A foszfodiészteráz-gátlók

A 4. típusú foszfodiészteráz (PDE4) gátlók a COPD egyik kezelési lehetősége. A β2-agonisták hatásához hasonlóan a PDE4-gátlók többszörös előnyöket mutatnak, amelyek közé tartozik a gyulladás csökkentése és a légúti simaizomzat relaxációjának kiváltása a cAMP/PKA útvonalon keresztül . A PDE4-szelektív gátlóról, a rolipramról kimutatták, hogy növeli az intracelluláris cAMP-ot, ami felszabályozza az ABCA1 expressziót és az apoA-1 által közvetített koleszterin kiáramlást egér és humán makrofágokban .

Az ABCA1 mint alternatív biológiai célpont a tüdőgyulladás kezelésében

A statinok

A statinokat a gyulladásos tüdőbetegségek, köztük a COPD lehetséges kezeléseként aposztrofálták. Az olyan klinikai vizsgálatok, mint a STATCOPE azonban összességében jelentéktelennek bizonyultak a betegek kimenetelére . Korábbi tanulmányok azt vizsgálták, hogy annak oka, hogy a sztatinok nem képesek jelentősen csökkenteni a gyulladást a tüdő exacerbáció során, összefüggésben van-e azzal, hogy az ABCA1 a sztatinkezelés hatására downregulálódik . Nemrégiben kimutattuk, hogy humán tüdőhámsejtvonalakban in vitro mind a simvastatin, mind az atorvastatin nem befolyásolta jelentősen az ABCA1 expresszióját (1. táblázat) . Humán makrofág sejtekben in vitro azonban Niesor és munkatársai kimutatták, hogy a simvastatin és az atorvastatin csökkentette az ABCA1 expresszióját és növelte a miR33-at, ami alátámasztja annak lehetőségét, hogy az ABCA1 által közvetített gyulladáscsökkentő funkciókra gyakorolt elnyomó hatás szerepet játszhatott a STATCOPE-ban kimutatott kétértelmű eredményekben . Valószínűsíthető, hogy az eltérő eredmények ezekben a sejtvonalakban a sejttípus-specifikusságnak tudhatók be. Ezért e hipotézis más tüdősejtvonalakon, például légúti simaizomsejteken történő tesztelésével javíthatnánk a sztatinok ABCA1-expresszióra gyakorolt hatásának szélesebb körű megértését, valamint azt, hogy alkalmas-e a kombinált terápia az esetleges sztatinok által kiváltott ABCA1-csökkentés mérséklésére.

LXR agonisták

Mivel az LXR transzkripciós faktor az ABCA1 expresszió erős indukálója, párosulva a gyulladáscsökkentő hatás bizonyítékával , ebből következik, hogy az LXR agonisták erős jelöltek lennének a gyulladásos tüdőbetegségek kezelésének potenciális terápiájaként. Ezt támasztják alá az LXR-agonisták (T0901317 vagy GW3965) intranazális beadásával végzett közelmúltbeli vizsgálatok, amelyek in vivo egerekben és in vitro tüdőhámsejtekben a pro-inflammatorikus citokinek jelentős mérséklődését mutatták. Azonban, mint vázoltuk, a jelenleg rendelkezésre álló LXR ligandumok mindkét LXR izoformát célozzák, ami a lipidparaméterekre gyakorolt nemkívánatos mellékhatásokhoz vezet . Ezek közé tartozik a plazma zsírsav- és trigliceridszintjének emelkedése, amelyek a COPD ismert kockázati tényezői . A korai LXR-agonisták, mint például a GW3965, szintén nem tudták teljesen visszaszorítani az alveoláris makrofágok gyulladásos citokintermelését in vitro . A szintetikus LXR-agonista kezelés káros hatásai, beleértve az emelkedett trigliceridszintet és a hepatoxicitást, feltehetően az LXRα aktivációjának köszönhetőek . Így az LXRβ-szelektív agonisták kifejlesztése jelenleg klinikai vizsgálat alatt áll a hepatikus lipogenezis mérséklésére.