Гидроксилирование эстрадиола - Hydroxylation of estradiol

Основные маршруты метаболизм эстрадиола, показывая гидроксилирование.

В гидроксилирование эстрадиола является одним из основных маршруты из метаболизм из эстроген стероидный гормон эстрадиол. это гидроксилированный в катехол эстрогены 2-гидроксиэстрадиол и 4-гидроксиэстрадиол и в эстриол (16α-гидроксиэстрадиол), реакции которые катализированный к цитохром P450 ферменты преимущественно в печень, но и в других ткани.

2-гидроксилирование

Добавление гидроксильной группы к C2 представляет собой основной печеночный путь метаболизма эстрадиола, опосредованный CYP1A2, CYP2C8, CYP2C9, и CYP3A4. Внепеченочное 2-гидроксилирование в основном опосредуется CYP1A1 и CYP3A4.

2-Гидроксиэстрадиол (2-ОНЕ2) может испытать три метаболических судьбы: метилирование с образованием 2-meOHE2, окисление с образованием хиноны, или дегидрирование с образованием 2-OHE1.

2-ОНЕ2 может привязать к рецепторы эстрогена но с заметно меньшим сродством. Этот метаболит имеет несколько физиологических последствий: способность влиять на внутриклеточную передачу сигналов, секрецию аденогипофизарного гормона, образование радикалов и хинонов и ингибирование образования опухолей. Показана слабая канцерогенная активность, вероятно, из-за радикальный образование и индукция однонитевых разрывов ДНК.[1]

Инактивация 2-ОНЕ2 катализируется катехол-O-метилтрансфераза (COMT),[2] с COMT, демонстрирующим более высокую скорость метилирования 2-OHE2 по сравнению с 4-OH-E2. COMT, фермент, передающийся с кровью, опосредует наиболее распространенную форму инактивации 2- или 4-гидроксиэстрадиола в дополнение к глюкуронизации и сульфатированию. Однако эта инактивация может способствовать накоплению 4-ОНЕ.2, как 2-ОНЕ2 ингибирует 4-ОНЕ2 метилирование COMT, но 4-OHE2 не ингибирует 2-OH-E2 взамен метилирование.

Противоопухолевое действие 2-meOE2[3] считается, что это связано с антипролиферативными и антиметастатическими эффектами. Подавление клеточной пролиферации и метастазирования, по-видимому, происходит за счет индукции каспаза-8, с последующим каспаза-3 и, в конечном итоге, фрагментация ДНК. Индукция апоптоза 2-meOE2 может быть p53 зависимые или независимые. 2-meOE2 также было обнаружено, что ингибирует активность ароматазы, тем самым снижая синтез in situ E2 в раковой ткани.[4] 2-meOE2 имеет более высокое сродство к связыванию глобулин, связывающий половые гормоны (SHBG), чем E2 и 2-ОН-Е2 и не имеет сродства к рецептору эстрогена.

2-meOE2 также является мощным ингибитором ангиогенез в опухолевых тканях. Введение этого метаболита эстрадиола предотвращает рост гладких мышц сосудов. Это ингибирование ангиогенеза устраняется совместным введением с цитохром P450 и ингибиторы СОМТ, тем самым подтверждая участие ферментов цитохрома Р450 в блокаде кровоснабжения опухоли.

Дальнейшее противоопухолевое действие 2-meOE2 был идентифицирован с помощью иммуномодуляции. Цитокины Ил-6 и TNFα, а также простагландин PGE2, способны стимулировать активность ароматазы. Поскольку макрофаги и лимфоциты присутствуют в ткани груди, это обеспечивает подходящие средства для активации биосинтеза эстрадиола in situ. 2-meOE2 оказался способен вдвое снизить базальную активность ароматазы в молочных железах. фибробласты, возможно, из-за дестабилизации микротрубочки которые опосредуют перемещение рецепторов цитокинов к плазматической мембране. Ингибирование синтеза рецепторов цитокинов и блокада аутокринного и паракринного действия цитокинов и PGE2 также наблюдались.[5]

4-гидроксилирование

CYP -опосредованный метаболизм 4-OH-E2. Канцерогенные изменения показаны оранжевым цветом. Защитные изменения показаны синим цветом. Обратите внимание, что эта схема идентична схеме для 2-OH-E2, с гидроксильными, метоксильными и хиноновыми группами, встречающимися у С-2 вместо С-4.

Фермент, наиболее ответственный за гидроксилирование эстрадиола-4, - это CYP1B1. У людей мРНК и белок CYP1B1 проявляют конститутивную экспрессию в легких и почках, а также в регулируемых эстрогеном тканях, таких как грудь, яичники и матка. В то время как 4-гидроксилирование представляет собой второстепенный путь в печени, большая доля экспрессии CYP1B1 во внепеченочных тканях смещает баланс в пользу 4-OH-E.2 формирование. 4-ОН-Е2 считается наиболее канцерогенным из всех метаболитов эстрадиола, особенно с учетом того, что CYP1B1 проявляет избыточную экспрессию в опухолях рака груди.

4-ОН-Е2, как 2-OH-E2, может быть физиологически активным, а также канцерогенным. 4-ОН-Е2 способен связывать ER со сниженной скоростью диссоциации и длительной активацией, тем самым вызывая рост и пролиферацию клеток,[6] секреция аденогипофизарного гормона и выработка простагландинов.

Das et al.[7] вовлеченный 4-OH-E2 в индукции эстроген-чувствительных генов, ответ, который демонстрировал частичное или полное отсутствие отмены при совместном введении с антиэстрогеном, что свидетельствует о способности 4-OH-E2 осуществлять генетическую активацию посредством пути, независимого от передачи сигналов ER. Эффекты, не зависящие от связывания ER, включают разрыв одноцепочечной ДНК, особенно при синергетическом взаимодействии с оксидом азота в клетках рака молочной железы человека и выработке хинонов и свободных радикалов.

CYP1B1 может быть индуцирован E2.[8] ERα после связывания с эстрадиолом взаимодействует с CYP1B1 ERE для стимуляции экспрессии CYP1B1. Таким образом, хотя E2 вызывает генетические изменения, способствующие его собственной инактивации, снижение эстрогенной активности дает токсикологически активный метаболит, который представляет собой дополнительный путь эстрадиол-зависимого канцерогенез.

4-ОН-Е2 разделяет метаболическую схему 2-OH-E2: метилирование до 4-метоксиэстрадиола (4-meOE2), окисление до хинонов или дегидрирование до 4-OH-E1. Конъюгация повсеместно присутствующим COMT представляет собой наиболее распространенный внепеченочный путь 4-OH-E2 инактивация. Однако, если гомеостаз эстрогена нарушен увеличением CYP1B1 и уменьшением COMT, большая степень генотоксичности хинон образование из 4-OH-E2 произойдет.[9]4-ОНЕ2 может окисляться микросомальными цитохромами CYP или пероксидазы с образованием эстрадиол-3,4-семихинона.[10] Этот семихинон может подвергаться окислительно-восстановительному циклу с кислородом с образованием эстрадиол-3,4-хинона (E2-3,4-Q) и супероксид. E2-3,4-Q может быть преобразован обратно в 4-OHE2 в одну стадию с помощью хинонредуктазы или в две последовательные стадии, катализируемые редуктазой P450 через промежуточный семихинон. Активность GSH / S-трансферазы может аннулировать E2-3,4-Q за счет образования конъюгатов глутатиона.

E2-3,4-Q - мощный нуклеофил, и легко отреагирует электрофильный ДНК. Это приводит к образованию аддуктов ДНК 4-ОНЕ2-1-N7Gua и 4-OHE2-1-N3Ade через Майкл дополнение. Дестабилизация гликозильной связи между азотистым основанием и сахаром рибозы создает апуриновые сайты, поскольку нестабильные аддукты теряются из ДНК. 4-ОНЕ2-1-N7Gua имеет относительно медленный период полураспада депуринизации, составляющий прибл. 3 часа, что дает достаточно времени, чтобы основные механизмы эксцизионного восстановления скорректировали изменение. Однако 4-ОНЕ2-1-N3Ade проявляет мгновенную депуринизацию, что приводит к подверженной ошибкам репарации и индукции мутаций. Действительно, E2Было показано, что -3,4-Q вызывает мутации A-to-G в гене, кодирующем H¬-ras, при этом ras жизненно важен для правильной регуляции клеточного ответа на факторы роста. Хотя 2- и 4-ОНЕ2 имеют аналогичный окислительно-восстановительный потенциал и, следовательно, аналогичную активность окислительно-восстановительного цикла, большую канцерогенную способность 4-OHE2 может быть связано с его повышенной реакционной способностью с ДНК. Еще одним вредным эффектом окислительно-восстановительного цикла эстрогена является образование супероксидных и гидроксильных радикалов. Катализ P450-редуктазой приводит к образованию супероксидных радикалов, которые в присутствии супероксиддисмутазы и Fe3+, образуют высокореакционные гидроксильные радикалы, способные повредить практически все макромолекулы.

16α-гидроксилирование

Через действие CYP1A1, CYP1A2, CYP2C8, а CYP3A изоформы, 16α-гидроксиэстрадиол (16α-OHE2), также известный как эстриол, в большом количестве вырабатывается во время беременности. 16α-OHE2 может быть дегидрирован до 16α-гидроксиэстрона (16α-OHE1), метаболит, который, как было показано, ковалентно связывается с рецептором эстрогена посредством образования основания Шиффа.[11] Эта ковалентная связь происходит между стероидным карбонилом и ε-аминогруппой лизина. Теоретически 16α-OHE1 может также связывать ДНК, хотя этого не наблюдалось. 16α-OHE2 является мощным агонистом ER, способным стимулировать клеточную пролиферацию по уровням, близким к уровням, полученным с помощью E2.[12] Хотя исследования на моделях опухолей почек хомяков показали слабую канцерогенность, канцерогенный потенциал 16α-OHE2 у человека остается неизвестным.

Другие гидроксилирования

Функция остатка гидроксилированного E2 метаболиты (6α-, 6β-, 7α-, 12β-, 15α-, 15β- и 16β-OHE2) еще предстоит выяснить. Некоторые из этих метаболитов, такие как 15α-OHE2, выделяются в относительно больших количествах у беременных женщин, что может служить индикатором хорошего плод здоровье.

Рекомендации

  1. ^ Лир, Дж. Г. (1 февраля 2000 г.). "Является ли эстрадиол генотоксичным мутагенным канцерогеном?". Эндокринные обзоры. 21 (1): 40–54. Дои:10.1210 / EDRV.21.1.0386. PMID  10696569.
  2. ^ Ли, К.-М. (24 октября 2003 г.). «Исследования метаболизма и связывания ДНК 4-гидроксиэстрадиола и эстрадиол-3,4-хинона in vitro и в молочной железе самок крыс ACI in vivo». Канцерогенез. 25 (2): 289–297. Дои:10.1093 / carcin / bgg191. PMID  14578156.
  3. ^ "2-Метоксиэстрадиол (2-MeOE2); результат из Google (2-meOE2)".
  4. ^ Лахани, штат Нью-Джерси; Саркар, Массачусетс; Venitz, J; Фигг, WD (февраль 2003 г.). «2-Метоксиэстрадиол, перспективное противораковое средство». Фармакотерапия. 23 (2): 165–172. Дои:10.1592 / phco.23.2.165.32088. PMID  12587805.
  5. ^ Purohit, A .; Сингх, А .; Ghilchik, M.W .; Рид, М.Дж. (июль 1999 г.). «Ингибирование активности ароматазы, стимулированной фактором некроза опухоли, с помощью агентов, стабилизирующих микротрубочки, паклитаксела и 2-метоксиэстрадиола». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 261 (1): 214–217. Дои:10.1006 / bbrc.1999.1010. PMID  10405348.
  6. ^ Cheng, Z. N .; Shu, Y .; Liu, Z. Q .; Wang, L. S .; Оу-Ян, Д. С .; Чжоу, Х. Х. (2001). «Роль цитохрома P450 в метаболизме эстрадиола in vitro» (PDF). Acta Pharmacologica Sinica. 22 (2): 148–154. PMID  11741520.
  7. ^ Das, SK; Тейлор, JA; Korach, KS; Пария, Британская Колумбия; Дей, СК; Lubahn, DB (25 ноября 1997 г.). «Эстрогенные реакции у мышей с дефицитом рецептора эстрогена-альфа выявляют отдельный путь передачи сигналов эстрогена». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 94 (24): 12786–91. Bibcode:1997PNAS ... 9412786D. Дои:10.1073 / пнас.94.24.12786. ЧВК  24216. PMID  9371753.
  8. ^ Цучия Ю. (1 мая 2004 г.). «Человеческий CYP1B1 регулируется эстрадиолом через рецептор эстрогена». Исследования рака. 64 (9): 3119–3125. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-04-0166. PMID  15126349.
  9. ^ Лу, Фанг; Захид, Мухаммед; Саид, Мухаммад; Cavalieri, Ercole L .; Роган, Элеонора Г. (июнь 2007 г.). «Метаболизм эстрогена и образование аддуктов эстроген-ДНК в обработанных эстрадиолом клетках MCF-10F». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 105 (1–5): 150–158. Дои:10.1016 / j.jsbmb.2006.12.102. ЧВК  1986824. PMID  17582757.
  10. ^ Liehr, JG; Улубелен А А; Strobel, HW (25 декабря 1986 г.). «Цитохром P-450-опосредованный окислительно-восстановительный цикл эстрогенов». Журнал биологической химии. 261 (36): 16865–70. PMID  3782146.
  11. ^ Сванек, GE; Фишман, Дж (ноябрь 1988 г.). «Ковалентное связывание эндогенного эстрогена 16 альфа-гидроксиэстрона с рецептором эстрадиола в клетках рака груди человека: характеристика и внутриядерная локализация». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 85 (21): 7831–5. Bibcode:1988PNAS ... 85.7831S. Дои:10.1073 / pnas.85.21.7831. ЧВК  282290. PMID  3186693.
  12. ^ Гупта, Мона; Макдугал, Эндрю; Сейф, Стивен (декабрь 1998 г.). «Эстрогенная и антиэстрогенная активность 16α- и 2-гидроксиметаболитов 17β-эстрадиола в клетках рака груди человека MCF-7 и T47D». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 67 (5–6): 413–419. Дои:10.1016 / S0960-0760 (98) 00135-6. PMID  10030690.