Nuevos triterpenos hidroxamatos como activadores de hif. Implicaciones terapéuticas

Resumen

1. Introducción o motivación de la tesis El factor inducible por hipoxia (HIF) se estabiliza durante los procesos inflamatorios asociados a un gran número de patologías1, produciendo cambios en la expresión génica con un profundo impacto en el microambiente tisular, así como en la evolución de la enfermedad. Aunque los mecanismos que inician la estabilización de HIF dependen de diferentes factores, todos ellos convergen en las proteínas prolil-hidroxilasas (PHDs) que lo hidroxilan promoviendo su ubiquitinación y degradación2. Actualmente, el desarrollo farmacológico de moléculas que funcionen como inhibidores de las PHDs3 estabilizando la expresión de HIF está en auge para el tratamiento de enfermedades fibróticas, inflamatorias y neurodegenerativas como son la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII)4, la Enfermedad de Huntington (EH)5 y el Traumatismo Craneal Inducido (TCI)6. 2.Contenido de la investigación En esta tesis, hemos estudiado la eficacia de la molécula VCE-005.1, un derivado hidroxamato del ácido betulínico con carácter hipoximimético, en distintas enfermedades que pueden beneficiarse de esta modulación. Para ello, se llevaron a cabo aproximaciones tanto in vitro como in vivo, además de estudiar su perfil farmacológico. Los ensayos in vitro nos permitieron determinar el mecanismo de acción del compuesto, así como desvelar las posibles patologías en las que sería interesante su uso. Concretamente, se determinó que el compuesto VCE-005.1 modifica la actividad de la PHD2 por medio de la modulación de la proteína fosfatasa 2A (PP2A)/B55α, afectando así a la estabilidad de HIF-1α. En experimentos llevados a cabo en fibroblastos, el compuesto indujo la retracción de colágeno, y en células Caco-2 evitó la pérdida de resistencia eléctrica transepitelial (TEER) inducida por citocinas proinflamatorias. Además, en células estriatales con una forma mutada de la huntingtina, el compuesto indujo la expresión de genes dependientes de HIF y protegió contra la citotoxicidad inducida por ácido 3-NP. Finalmente, también se demostró en células microvasculares cerebrales que el VCE-005.1 aumenta la expresión de genes dependientes de HIF con carácter protector. Además, el compuesto también indujo la angiogénesis en células endoteliales vasculares y en un modelo de ratón basado en implantes de matrigel. Los ensayos in vivo llevados a cabo en modelos animales nos permitieron determinar de una manera más preclínica los efectos que el compuesto VCE-005.1 era capaz de llevar a cabo. Primero, en dos modelos murinos de EII demostramos que el tratamiento oral con VCE-005.1 previno la inflamación y la fibrosis del colon por medio de una mejora en la integridad de la barrera epitelial. Segundo, en un modelo de ratón de neurodegeneración estriatal usado como aproximación a la EH, se mostró que el compuesto mejoró los síntomas clínicos, previno la pérdida neuronal, disminuyó la astrogliosis reactiva, la activación microglial y los marcadores proinflamatorios y mejoró las defensas antioxidantes en el cerebro. Tercero, en un modelo de TCI el compuesto VCE-005.1 mejoró los síntomas clínicos y promovió una mejora de la barrera hematoencefálica, que se tradujo en una menor infiltración y en una mejora de la expresión de mediadores inflamatorios y marcadores de daño de la BHE. Por último, el compuesto VCE-005.1 mostró una biodisponibilidad oral prometedora, una buena penetrabilidad cerebral, ninguna actividad “off-target”, además de carecer de efectos genotóxicos y cardiotóxicos. 3.Conclusión Tomados en conjunto, nuestros resultados muestran la capacidad del compuesto VCE-005.1 para activar la ruta PP2A/B55α/PHD2/HIF-1α, y proporcionan evidencias de que el tratamiento oral alivia la inflamación del colon y la fibrosis asociada a la colitis. Además, el tratamiento intraperitoneal mejora la neuroinflamación asociada a enfermedades neurodegenerativas como son la EH y el TCI, identificando la mejora de la integridad de la barrera intestinal y hematoencefálica como posible mecanismo de acción y proporcionando así, una base sólida para estudios clínicos adicionales. 4. Bibliografía 1. Cummins EP, Keogh CE, Crean D, Taylor CT. The role of HIF in immunity and inflammation. Molecular aspects of medicine. 2016;47-48:24-34. Epub 2016/01/16. 2. Koyasu S, Kobayashi M, Goto Y, Hiraoka M, Harada H. Regulatory mechanisms of hypoxia-inducible factor 1 activity: Two decades of knowledge. Cancer science. 2018;109(3):560-71. Epub 2017/12/30. 3. Yeh TL, Leissing TM, Abboud MI, Thinnes CC, Atasoylu O, Holt-Martyn JP, et al. Molecular and cellular mechanisms of HIF prolyl hydroxylase inhibitors in clinical trials. Chemical science. 2017;8(11):7651-68. Epub 2018/02/13. 4. Brown E, Taylor CT. Hypoxia-sensitive pathways in intestinal inflammation. The Journal of physiology. 2018;596(15):2985-9. Epub 2017/11/09. 5. Niatsetskaya Z, Basso M, Speer RE, McConoughey SJ, Coppola G, Ma TC, et al. HIF prolyl hydroxylase inhibitors prevent neuronal death induced by mitochondrial toxins: therapeutic implications for Huntington's disease and Alzheimer's disease. Antioxidants & redox signaling. 2010;12(4):435-43. Epub 2009/08/08. 6. Khan M, Khan H, Singh I, Singh AK. Hypoxia inducible factor-1 alpha stabilization for regenerative therapy in traumatic brain injury. Neural regeneration research. 2017;12(5):696-701. Epub 2017/06/16.