ROS-Erkennung

ROS-Detektionsenzyme

Targeting Fibrotische Krankheiten an ihrer Quelle: Enzyme

Entzündliche und fibrotische Erkrankungen können schwierig zu bewältigen sein, und die heutigen Therapien können nur helfen, die Symptome zu lindern und nicht Faktoren zu behandeln, die mit der Ursache verbunden sind. Die Suche nach geeigneten Therapien, die auf Schlüsselkomponenten abzielen, die an der Entwicklung und dem Fortschreiten der Krankheit beteiligt sind, kann eine hilfreiche Methode zur Verbesserung der Patientenversorgung sein.

Einige der häufigsten entzündlichen und fibrotischen Erkrankungen sind:

  • Akutes Atemwegssyndrom
  • Chronisch obstruktive Lungenerkrankung
  • Leberfibrose
  • Idiopathische Lungenfibrose
  • Diabetische Nierenerkrankung
  • Neurodegenerative Erkrankungen
    • Alzheimer-Krankheit
    • Parkinson-Krankheit
    • Ischämischer Schlaganfall

Targeting Enzyme in diese Krankheiten verwickelt wurde als ein effektiver Ansatz zur Verringerung der Krankheit Schwere, vor allem über aktuelle Therapien, die Steroide und / oder verschiedene andere entzündungshemmende Medikamente verwenden vermutet.

Nox Enzym-generierte reaktive Sauerstoffspezies

Es ist eine weithin anerkannte Tatsache, dass Nox Enzym-generierte reaktive Sauerstoffspezies (ROS) spielt eine spürbare Rolle bei fibrotischen und entzündlichen Erkrankungen. Die medizinische Therapie mit Nox-Hemmern ist begrenzt, und nur sehr wenige dieser Inhibitoren sind isoformspezifisch. Kleine Moleküle werden von Forschern gesucht, um als isoformselektive Nox-Hemmer bei entzündlichen und fibrotischen Erkrankungen zu arbeiten.

Nox1 bis Nox5 und Duox1 und Duox2 gehören zur Nox-Familie von Enzymen und sind wichtige Quellen für zelluläre ROS. Mitochondriale Elektronentransportenzyme sind auch bedeutende Quellen von zellulärem ROS. Zu diesen Quellen von ROS gehören die folgenden:

  • Wasserstoffperoxid (H2O2)
  • Superoxid-Radikalanion (O2)

Erkennung von O2⨪ und H2O2 mit Elektronenparamagnetische resonanz (EPR)

Eine zuverlässige Methode zur Detektion fürO2⨪ undH2O2 war durchweg schwierig, da den häufig verwendeten ROS-Sonden spezifität und Reaktivität fehlen, um sowohlO2⨪ als auch H2O2zu produzieren. Zielonka J et al. ist der Ansicht, dass art- und standortspezifische Sonden ein effektiveres Hochdurchsatz-Screening bei der Untersuchung und Entdeckung von Nox-Isoenzym-spezifischen Inhibitoren ermöglichen können.

Die Forscher dieser Studie entwickelten einen schnellen, hochdurchsatzkompatiblen Assay zur Bestimmung der Erzeugung vonO2⨪ und H2O2 mit zwei Sonden: Cumarin-Boronsäure und Hydropropidin-Sonden. Während der Studie fanden die Forscher heraus, dass sie Nox-Enzyminhibitoren mit Zuverlässigkeit und Genauigkeit mithilfe einer mitteldurchsatz-Plattenleser-basierten Oximetrie und Elektronen-Paramagnetresonanz (EPR) Spin-Trapping identifizieren konnten.

Ein Bruker X-Band EPR Spektrometer wurde in diesem Experiment verwendet, um kurzlebige freie Radikale über Spin-Trapping zu identifizieren. Dieses Spektrometer ermöglichte eine bessere Überwachung der Aktivität von Reaktionssauerstoffspezies (ROS) in den untersuchten Proben. Zu den Bruker EPR-Spektrometern gehören:

  • EMXnano, ein Tischinstrument mit erstklassiger Empfindlichkeit und Stabilität, Mikrowellen- und Digitaltechnologien und integrierter Referenzstandard, Stickstoffvariable Temperatureinheit.
  • EMXmicro, ein kompaktes Spektrometer mit Multifrequenz-Fähigkeiten und einer Helium-Variablentemperatureinheit
  • EMXplus bietet Multifrequenz- und Multiresonanzoptionen/-fähigkeiten sowie Helium-Variablen-Temperatureinheit

Zusätzlich half diese Methode, unter anderem in dieser Studie verwendet, beim Verständnis der Wirkmechanismen der entdeckten selektiven Inhibitoren von Nox-Isoenzymen. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die rigorose und schnelle Identifizierung von O2⨪ und H2O2 ein tieferes Verständnis der Biologie hinter H2O2 und O2⨪-produzierenden Enzymen ermöglichen wird, was potenziell zur Entdeckung selektiver Nox-Isoforminhibitoren und zur Weiterentwicklung der Versorgung von Patienten mit entzündlichen und fibrosebedingten Erkrankungen beitragen wird.

Verweise

  • Zielonka J, Cheng G, Zielonka M, et al. High-Throughput Assays für Superoxid und Wasserstoffperoxid: Entwurf eines Screening-Workflows zur Identifizierung von Inhibitoren von NADPH-Oxidasen. J Biol Chem. 2014;289(23):16176–16189.
  • Liang S, Kisseleva T und Brenner DA. Die Rolle von NADPH Oxidasen (NOXs) bei Leberfibrose und der Aktivierung von Myofibroblasten. Vordere Physiol. 2016;7:17.
  • Mannam P, Srivastava A, Sugunaraj JP, Lee PJ und Sauler M. Oxidants in Akuteund chronische Lungenerkrankungen. J Blutlymphe. 2014;4:1000128.
  • Cifuentes-Pagano ME, Meijles DN, Pagano PJ. Nox Inhibitoren & Therapien: Rationales Design von Peptidic und Small Molecule Inhibitors. Curr Pharm Des. 2015;21(41):6023-6035.