E-kniha: Metabolický syndrom a nukleární receptory -- PPAR - Štěpán Svačina; Martin Haluzík

Doc. MUDr. Martin Haluzík, CSc.

Prof. MUDr. Štěpán Svačina, DrSc., MBA

METABOLICKÝ SYNDROM A NUKLEÁRNÍ RECEPTORY – PPAR

Recenze:

Prof. MUDr. Jaroslav Rybka, DrSc.

Doc. MUDr. Zdeněk Rušavý

© Grada Publishing, a.s., 2005

Cover Photo © profimedia.cz/CORBIS, 2005

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

jako svou 2214. publikaci

Odpovědná redaktorka PhDr. Anna Monika Pokorná

Fotografie na obálce profimedia.cz/CORBIS

Sazba a zlom Jan Šístek

Počet stran 128 + 8 stran bar. přílohy

První vydání, Praha 2005

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Husova ulice 1881, Havlíčkův Brod

Originální práce autorů v knize citované byly podporovány grantem 7429-3 od IGA MZ ČR.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými

známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny

s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění ale nevyplývají pro autory ani pro nakladatelství žádné

právní důsledky.

Všechna práva vyhrazena. Tato kniha ani její část nesmějí být žádným způsobem reprodukovány, ukládány či

rozšiřovány bez písemného souhlasu nakladatelství.

ISBN 80-247-0824-8 (tištěná verze)

ISBN 978-80-247-6246-3 (elektronická verze ve formátu PDF)

© Grada Publishing, a.s. 2011

Obsah Seznam zkratek .................................................................................................................. 9

1 Úvod – metabolický syndrom a PPAR ...................................................................... 11

2 Objev a historie PPAR (identifikace PPAR) ............................................................ 13

3 Struktura PPAR a mechanizmus aktivace .............................................................. 15

3.1 Ligandy pro PPAR .................................................................................................. 16

3.1.1 Endogenní ligandy pro PPAR ..................................................................... 16

3.1.2 Syntetické ligandy pro PPAR ..................................................................... 17

3.2 PPAR-α ................................................................................................................... 18

3.2.1 Gen pro PPAR-α ......................................................................................... 18

3.2.2 Tkáňová distribuce PPAR-α a regulace exprese PPAR-α při hladovění ... 18

3.2.3 Ligandy pro PPAR-α .................................................................................. 19

3.2.4 Účinky aktivace PPAR-α, cílové geny, úloha PPAR-α při reakci

organizmu na hladovění ............................................................................. 20

3.2.5 Metabolické důsledky chybění PPAR-α in vivo: fenotyp PPAR-α

knockout myší ............................................................................................ 24

3.3 PPAR-β/δ ............................................................................................................... 25

3.3.1 Vývojový a diferenciační význam PPAR-β/δ ........................................... 25

3.3.2 PPAR-β/δ a kůže ........................................................................................ 26

3.3.3 Vztah PPAR-β/δ k ateroskleróze ............................................................... 26

3.3.4 PPAR-β/δ a lipidy ...................................................................................... 27

3.3.5 PPAR-β/δ a nádory .................................................................................... 27

3.3.6 PPAR-β/δ a obezita .................................................................................... 28

3.3.7 PPAR-β/δ, steatóza a jaterní fibróza .......................................................... 28

3.3.8 Polymorfizmy PPAR-β/δ ........................................................................... 29

3.3.9 Závěr .......................................................................................................... 29

3.4 PPAR-γ .................................................................................................................. 29

3.4.1 Gen pro PPAR-γ ......................................................................................... 29

3.4.2 Tkáňová distribuce a regulace exprese PPAR-γ ....................................... 29

3.4.3 Ligandy pro PPAR-γ .................................................................................. 30

3.5 Atypické a smíšené ligandy pro PPAR ................................................................. 32

4 PPAR a inzulinová senzitivita ................................................................................... 35

4.1 PPAR-α a inzulinová senzitivita ........................................................................... 35

4.1.1 Ektopické ukládání lipidů a inzulinová senzitivita:

vliv aktivace PPAR-α .................................................................................. 35

4.1.2 Mechanizmus účinku PPAR-α na inzulinovou senzitivitu: experimentální

studie s PPAR-α agonisty ........................................................................... 36

4.1.3 PPAR-α a inzulinová senzitivita: výsledky klinických studií .................. 38

4.2 PPAR-γ a inzulinová senzitivita ........................................................................... 42

4.2.1 Mechanizmus účinku PPAR-γ na inzulinovou senzitivitu ....................... 42

4.2.2 Vliv molekulárně-genetických manipulací PPAR-γ na inzulinovou

senzitivitu: výsledky experimentálních studií ........................................... 53

4.2.3 Je přítomnost tukové tkáně nutná pro inzulin-senzitizující účinky

PPAR-γ? ...................................................................................................... 55

4.2.4 Význam PPAR-γ ve svalové tkáni ............................................................. 57

4.2.5 Význam PPAR-γ v jaterní tkáni ................................................................ 59

4.2.6 Význam PPAR-γ v β-buňkách pankreatu ................................................. 60

4.2.7 Klinické využití PPAR-γ agonistů thiazolidindionů v léčbě diabetes

mellitus 2. typu ........................................................................................... 61

5 PPAR a ateroskleróza ................................................................................................. 73

5.1 Etiopatogeneze aterosklerózy ................................................................................ 73

5.1.1 Endotelová dysfunkce a ateroskleróza ...................................................... 73

5.1.2 Vznik aterosklerózy: jednotná hypotéza .................................................... 74

5.1.3 Ateroskleróza, inzulinová rezistence a diabetes ........................................ 75

5.1.4 Komplexní vlivy PPAR na aterogenezi ..................................................... 76

5.2 PPAR-α a ateroskleróza ......................................................................................... 76

5.2.1 PPAR-α a endotelová dysfunkce ............................................................... 77

5.2.2 Účinky PPAR-α na metabolizmus lipidů .................................................. 78

5.2.3 Klinické studie s fibráty ............................................................................ 80

5.2.4 Indikace pro léčbu fibráty ......................................................................... 83

5.3 PPAR-γ a ateroskleróza ......................................................................................... 84

5.3.1 Potenciální proaterogenní vlivy PPAR-γ ................................................... 85

5.3.2 Potenciální antiaterogenní účinky PPAR-γ ............................................... 86

5.2.3 PPAR-γ a ateroskleróza: experimentální a klinické poznatky ................. 89

5.2.4 PPAR-γ a ateroskleróza: shrnutí poznatků a jejich využití

v klinické praxi ........................................................................................... 92

6 PPAR a nádory ............................................................................................................ 93

6.1 PPAR a urologické nádory ................................................................................... 93

6.2 PPAR a karcinom prsu ......................................................................................... 94

6.3 PPAR a neuroblastom .......................................................................................... 94

6.4 PPAR a kolororektální karcinom ......................................................................... 94

6.5 PPAR-γ a další nádory ......................................................................................... 96

7 Další účinky PPAR ..................................................................................................... 97

7.1 PPAR-γ a arteriální hypertenze ............................................................................ 97

7.1.1 Leptin jako možný mediátor arteriální hypertenze u obezity

a inzulinové rezistence ................................................................................ 97

7.1.2 PPAR-γ, endotelová dysfunkce a arteriální hypertenze ............................ 98

7.2 PPAR-γ a střevní záněty ....................................................................................... 99

7.2.1 Nespecifické střevní záněty, etiopatogeneze a základní terapeutické

možnosti ...................................................................................................... 99

7.2.2 Exprese PPAR-γ v trávicím ústrojí .......................................................... 100

7.3 PPAR a játra ........................................................................................................ 102

7.4 PPAR a mozek ..................................................................................................... 103

7.5 PPAR a srdce ...................................................................................................... 104

7.6 PPAR a sval ......................................................................................................... 105

7.7 PPAR a obezita .................................................................................................... 106

7.8 PPAR a kůže ........................................................................................................ 106

7.9 Jiné PPAR efekty ................................................................................................. 108

7.9.1 Stárnutí ...................................................................................................... 108

7.9.2 Hibernace u zvířat .................................................................................... 108

7.9.3 Prevence diabetu ....................................................................................... 108

7.9.4 Koagulace ................................................................................................. 108

7.9.5 Akutní pankreatitida ................................................................................ 109

8 Závěr a perspektivy .................................................................................................. 111

Literatura ....................................................................................................................... 113

Rejstřík ........................................................................................................................... 125

Seznam zkratek 9

Seznam zkratek

ABCA-1 – ATP-binding cassette A-1

ADD-1 – adipocyte determination and differenciation factor-1

ADRP – adipose differentiation related protein

ATP – adenozintrifosfát

BCL-6 – B-cell lymfoma gene-6

C/EBP – CCAAT/enhancer binding protein

CoA – koenzym A

COX-2 – cyclooxygenase-2

CYP – cytochrom P450

FABP – fatty acid binding protein

FATP – fatty acid transport protein

HB-EGF – heparin binding epidermal growth factor

HMG – hydroxymetylglutaryl

HODE – kyselina hydroxyoctadecadienová

ICAM-1 – intercellular adhesion molecule-1

LC – long chain (mastné kyseliny s dlouhým řetězcem)

LDL – low density lipoproteins (lipoproteiny o nízké hustotě)

LXR – jaterní nukleární receptor X

MAPK – mitogen activated protein kinase

MCP-1 – monocyte chemoattractant factor-1

MCP-2 – monocyte chemoattractant factor-2

MMP-9 – matrix metalloproteinase-9

NcoR – nuclear receptor corepressor

NF-κB – nuclear factor kappa B

NO – nitric oxide (oxid dusnatý)

PAI-1 – plasminogen activator inhibitor-1

PCAF – CREB-binding protein associated factor

PDGF – platelet-derived growth factor

PGC-1 – peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1

PGC-2 – peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-2

PPAR – nukleární receptory aktivované peroxizomovými proliferátory

PPRE – peroxisome proliferator responzivní elementy

PRIP – PPAR-interacting protein

RXR – retinoidní nukleární receptor X

SC – short chain (mastné kyseliny s krátkým řetězcem)

SMRT – silencing mediator of retinoid and thyroid hormone receptors

SPPARM – selective PPAR modulator

SRC-1 – steroid receptor coactivator-1

SREBP-1c – sterol regulatory element binding protein-1c

TGL – triacylglyceroly

10 Metabolický syndrom a nukleární receptory – PPAR

TIF-2 – transcriptional intermediary factor-2

TNBS – kyselina trinitrobenzen sulfonová

TNF-α – tumor necrosis factor-α

UCP-1 – uncoupling protein-1

VCAM-1 – vascular cell adhesion molecule-1

VLC – very long chain (mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem)

VMK – volné mastné kyseliny

Úvod – metabolický syndrom a PPAR 11

1 Úvod – metabolický syndrom a PPAR Dříve než se začneme podrobněji zabývat poznatky o nukleárních receptorech aktivovaných peroxizomovými proliferátory (PPAR), považujeme za nutné již v této části knihy stručně vysvětlit, v čem spočívá souvislost mezi metabolickým syndromem a PPAR receptory a proč je toto téma důležité nejen z hlediska vědeckého, ale i klinického.

Metabolický syndrom (též Reavenův syndrom či syndrom X) v sobě zahrnuje řadu fenotypických rysů stále častěji provázejících životní styl ve vyspělých zemích současného světa (Reaven, 2002; Reaven, 1988; Svačina, 2001). Kombinace inzulinové rezistence, diabetu, arteriální hypertenze, dyslipidemie, obezity a dalších složek zcela jednoznačně zvyšuje riziko následných zdravotních komplikací. Dříve se na metabolický syndrom spíše pohlíželo optikou jeho jednotlivých složek a byla snaha nalézt primární odchylku, která vyvolává sekundárně odchylky ostatní. Dnešní pohled na toto onemocnění je komplexnější a stále více se ukazuje, že kombinace dědičných faktorů se spolupůsobením faktorů prostředí vyvolává jednotlivé složky metabolického syndromu spíše současně, často v různých kombinacích. Předpokládá se rovněž, že etiopatogenetický mechanizmus řady složek metabolického syndromu je společný. Velké úsilí tak bylo věnováno snaze o odhalení tohoto mechanizmu, které by umožnilo nejen cílenou léčbu více složek metabolického syndromu současně, ale i případnou prevenci jejich vzniku.

Zásadním přelomem v chápaní etiologie metabolického syndromu byly dva objevy devadesátých let minulého století. Prvním objevem byly identifikace leptinu jako hormonu produkovaného prakticky výlučně adipocyty. Tento objev vedl k poznání, že tuková tkáň je velmi aktivním endokrinním orgánem, který se prostřednictvím svých hormonů zásadním způsobem podílí na metabolických regulacích. Dalším zásadním poznatkem byl objev nukleárních PPAR receptorů (dále jen PPAR). Současné poznatky ukazují, že PPAR působí jako transkripční faktory ovlivňující expresi genů kódujících celou řadu působků (enzymů, regulačních proteinů apod.) zapojených nejen v metabolizmu lipidů a sacharidů, ale také v regulaci zánětu, nádorového bujení, imunitních dějů, diferenciace buněk apod. Komplexnost funkce PPAR a jejich výskyt prakticky ve všech tkáních a orgánech lidského těla otevírá možnost vysvětlit propojenost různých složek metabolického syndromu a umožnit jeho prevenci a léčbu. PPAR-γ se hojně vyskytují v tukové tkáni a jsou nejvýznamnějším regulátorem její diferenciace, kapacity k ukládání triacylglycerolů a nepřímo i její endokrinní funkce. PPAR-γ v jiných orgánech (např. v trávicím ústrojí) mohou ovlivňovat sklon tkání k nádorovému bujení a k rozvoji autoimunitně podmíněných zánětlivých onemocnění. PPAR-α jsou naopak hojně nalézány v jaterní a svalové tkáni, kde regulují oxidaci volných mastných kyselin a ovlivňují tak mimo jiné i citlivost těchto tkání na inzulin. PPAR-β/δ se vyskytují prakticky ve všech tkáních a zásadním způsobem ovlivňují myelinizaci centrálního nervového systému a podílejí se na regulaci implantace embrya v průběhu nitroděložního vývoje.Metabolický syndrom a nukleární receptory – PPAR

Není náhodou, že v současnosti jsou v klinické praxi hojně používány dvě skupiny léků, které působí prostřednictvím PPAR: hypolipidemické léky – fibráty a inzulin-senzitizující léky – thiazolidindiony. V obou případech byly paradoxně tyto léky zavedeny do praxe dříve, než byl objeven molekulární mechanizmus jejich účinku.

V současné době není pochyb o tom, že další výzkumy PPAR přinesou zásadní poznatky o etiopatogenezi, prevenci a léčbě nejen metabolického syndromu, ale i řady dalších onemocnění. Klinická účinnost řady léků působících jako aktivátory PPAR již byla jednoznačně prokázána, přestože výsledky některých větších zásadních studií (především u thiazolidindionů) zatím nejsou k dispozici. Vývoj dalších kombinovaných agonistů různých subtypů PPAR představuje jeden z nejnadějnějších směrů v léčbě metabolického syndromu. Ve fázi výzkumu je pak použití PPAR agonistů v prevenci či terapii některých nádorových či zánětlivých onemocnění.

Kromě agonistů PPAR-γ ze skupiny thiazolidindionů mohou jako PPAR-γ agonisté působit i látky z jiných chemických skupin. Jde především o tyrozinové deriváty, izoxazolidindiony a deriváty kyseliny fenyloctové nebo fenoxyoctové. Některé z nethiazolidindionových preparátů mají silnější hypoglykemizující účinky než v současné době používané thiazolidindiony, navíc bez výraznějšího nárůstu množství tukové tkáně, který je pro současné PPAR-γ agonisty typický. Metabolizmus glukózy je ovlivňován i aktivací RXR (retinoidního nukleárního receptoru X), který je za normálních okolností součástí receptorového komplexu vznikajícího po aktivaci PPAR-γ. Jiné nukleární receptory – LXR (jaterní nukleární receptor X) hrají důležitou úlohu při řízení metabolizmu cholesterolu a jeho transportu z tkání do jater.

Objev a historie PPAR (identifikace PPAR) 13

2 Objev a historie PPAR (identifikace PPAR) PPARs (peroxisome proliferator activated receptors = receptory aktivované peroxizomovými proliferátory) patří do rodiny nukleárních receptorů, kam jsou mimo jiné řazeny i receptory pro steroidní a thyroidální hormony (Kersten et al., 2000).

Název této skupiny látek má historický původ. První práce, které vedly k identifikaci PPAR, byly totiž primárně zaměřeny na hledání cílových genů látek aktivujících proliferaci peroxizomů u hlodavců. Nejúčinnější aktivátory PPAR – fibráty – u člověka nevedou k proliferaci peroxizomů, mají však významné účinky metabolické. Název receptory aktivované peroxizomovými proliferátory tak odráží, podobně jako u řady jiných dříve objevených látek, okruh znalostí v době objevu. Ze současného pohledu však tento název z hlediska účinků u člověka fakticky není zcela správný.

Peroxizomy jsou organely vyskytující se prakticky ve všech buňkách vyšších organizmů. Skládají se z peroxizomální membrány a vnitřní matrix. V buňkách mají zásadní význam při β-oxidaci delších a rozvětvených mastných kyselin (mastné kyseliny s kratším řetězcem jsou oxidovány v mitochondriích), syntéze cholesterolu, žlučových kyselin, strukturálních lipidů a v řadě dalších procesů. Do současné doby bylo identifikováno více než 60 proteinů vyskytujících se v peroxizomech, z nichž více než polovina se podílí na regulaci lipidového metabolizmu.

V současné době jsou známy tři izoformy PPAR, které jsou kódovány třemi různými geny: PPAR-α, PPAR-γ a PPAR-δ (někdy též nazývaný PPAR-β). Prvním identifikovaným PPAR byl PPAR-α, který byl objeven nejprve u myši v roce 1990 (přehled viz Kliewer et al., 2001), poté u člověka i dalších živočišných druhů. Hlavními místy exprese PPAR-α jsou játra, ledviny, srdce, příčně pruhované svalstvo a hnědá tuková tkáň. U lidí je gen kódující PPAR-α umístěn na 22. chromozomu.

PPAR-γ byl objeven v roce 1992 nejprve klonováním DNA u žáby Xenopus a v témže roce i u člověka (přehled viz Rosen and Spiegelman, 2001). Transkripcí PPAR-γ genu vznikají 3 izoformy PPAR-γ: γ1, γ2 a γ3 které se navzájem liší pouze nepatrně. Poněkud odlišná je však tkáňová distribuce jednotlivých izoforem. PPAR- -γ1 se vyskytuje v celé řadě tkání včetně srdce, příčně pruhovaného svalu, bílé tukové tkáně, tlustého a tenkého střeva, ledvin, pankreatu a slinivky břišní. PPAR-γ2 je exprimován převážně v bílé tukové tkáni (v minimálních množstvích snad i v kosterních svalech a játrech). PPAR-γ3 je exprimován pouze v tlustém střevě a tukové tkáni.

PPAR-β/δ byl, podobně jako PPAR-γ, identifikován v roce 1992. Lidský gen pro PPAR-β/δ je umístěn na 6. chromozomu, zatímco u myší je tento gen na 17. chromozomu. PPAR-β/δ je exprimován ve většině tkání lidského organizmu, relativně nejvyšší exprese se nalézá v mozku, tukové tkáni a kůži.

Struktura PPAR a mechanizmus aktivace 15

3 Struktura PPAR a mechanizmus aktivace Strukturálně jsou PPAR – podobně jako jiné nukleární receptory – tvořeny třemi oblastmi neboli tzv. doménami (přehled viz Picard and Auwerx, 2002, viz též obr. 1 na bar. příl.). V C-terminální části PPAR se nachází ligand-dependentní AF-2 aktivační doména, jejíž konformace a funkce jsou přímo ovlivňovány navázaním PPAR aktivátorů, resp. inhibitorů. V NH-terminální části PPAR je AF-2 ligand-independentní aktivační doména. Třetí DNA-vázající doména se skládá z dvojice specifických struktur zvaných zinkové prsty. Úkolem této části PPAR je vazba na úseky DNA nazývané PPRE (peroxizome proliferator responzivní elementy) nacházející se na tzv. PPAR responzivních genech. Ligand-dependentní doména nacházející se v C-terminální části receptoru má tvar „kapsy“, která je ve srovnání s ligand-dependentními doménami dalších nukleárních receptorů relativně velká, rovněž její tvar je značně variabilní. Tyto vlastnosti vysvětlují, proč jsou PPAR schopny na rozdíl od jiných nukleárních receptorů vázat tak pestrou škálu ligandů nejrůznější struktury a velikosti.

K aktivaci PPAR dochází navázáním látky s aktivačním účinkem – PPAR agonisty. Takto aktivovaný PPAR nejprve vytvoří heterodimer s tzv. retinoidním nukleárním receptorem X a poté se váže na zmíněné peroxizome proliferator responzivní elementy (obr. 2 na bar. příl.). Tato vazba pak vede k aktivaci transkripce specifických genů s následnou syntézou příslušných bílkovin vedoucích k vlastnímu biologickému účinku PPAR.

Kromě agonistů či antagonistů PPAR je funkce těchto receptorů ovlivňována ještě tzv. koaktivátory a korepresory. Jde o proteiny, které po navázání na PPAR (nejčastěji v místě ligand-vázající či AF-2 domény) modifikují působení PPAR na PPAR-respozivní cílové geny. Konkrétně tyto proteiny nejčastěji ovlivňují remodelaci chromatinu příslušných genů, acetylaci a metylaci histonů a v některých případech i transkripční pochody. Experimentálně se prokázalo, že jako kofaktory mohou působit látky z rodiny p160 (např. SRC-1, TIF-2, PRIP, PGC-1, PGC-2 a další (přehled viz Picard and Auwerx, 2002). Korepresorová aktivita byla naopak popsána u transkripčních faktorů NcoR a SMRT. Je nutno zdůraznit, že žádný z výše uvedených kofaktorů či korepresorů není specifický pouze pro PPAR, ale působí na řadu dalších transkripčních faktorů. Skutečný kvantitativní význam kofaktorů či korepresorů v modifikaci účinků PPAR zatím není znám, jednoznačnou odpověď patrně přinesou až studie se selektivním knockoutem (vyřazením) uvedených látek.

Aktivace PPAR je velmi komplexní proces, který může být modifikován na řadě různých úrovní. Zjednodušeně řečeno stimulace PPAR nastartuje syntézu enzymů zapojených v metabolizmu lipidů, sacharidů i řady dalších látek, a tím vede k ovlivnění nejrůznějších metabolických dějů v organizmu včetně regulace inzulinové senzitivity a oxidace lipidů.

+

16 Metabolický syndrom a nukleární receptory – PPAR

3.1 Ligandy pro PPAR

3.1.1 Endogenní ligandy pro PPAR

Brzy byla identifikována celá řada endogenních ligandů pro PPAR – především vol

né mastné kyseliny a jejich deriváty: eicosanoidy a prostaglandiny (obr. 2 na bar. příl.,

přehled viz Vamecq and Latruffe, 1999b). Většina uvedených ligandů však byla zkou

mána in vitro (na buněčných kulturách) v řádově mikromolárních koncentracích.

PPAR-γ-stimulační aktivita byla popsána u řady polynenasycených mastných kyselin

včetně kyseliny linolenové, arachidonové a eicosapentaenové. Uvedené kyseliny se

v lidském organizmu sice vyskytují v mikromolárních koncentracích v plazmě, jejich

intracelulární hladiny, které by pro aktivační působení na PPAR byly rozhodující,

však nejsou známy. Kromě vlastních mastných kyselin byla PPAR-γ stimulační ak

tivita popsána i u některých jejich metabolitů, např. u 13-, resp. 9-hydroxyoctadeca-

dienové kyseliny (metabolity linolenové kyseliny) a u prostaglandinu 15-deoxy-del-

ta

12,14

-J

2

(obr. 3).

PPAR-α jsou aktivovány řadou nasycených a nenasycených mastných kyselin

(kyselinou palmitovou, linolenovou a arachidonovou). Rovněž PPAR-β/δ je aktivován

nasycenými a polynenasycenými mastnými kyselinami – především kyselinou diho

mo-γ-linolenovou, eicosapentaenovou a arachidonovou. Kromě uvedených kyselin

linolenová kyselina eicosapentaenová kyselina

prostaglandin 15-deoxy-delta

12,14

-J

2

8(S)-HETE

9-HODE 13-HODE

CO

2

H

CO

2

H

CO

2

H

H

OH

OH

HO

O

CO

2

H

CO

2

H

CO

2

H

Obr. 3 Struktura vybraných endogenních ligandů pro PPAR: kyselina linolenová,

kyselina eicosapentaenová, prostaglandin 15-deoxy-delta

12,14

-J

2

, kyselina 8(S)-hyd-

roxyeicosatetraenová (8(S)-HETE), kyselina 9-hydroxyoctadecadienová (9-HODE)

a kyselina 13-hydroxyoctadecadienová (13-HODE)

Struktura PPAR a mechanizmus aktivace 17

jsou PPAR-β/δ stimulovány také eicosanoidy PGA-1 a PGD-2 a některými semisyn

tetickými prostaglandiny (např. karbaprostacyklinem).

3.1.2 Syntetické ligandy pro PPAR

Jedním z paradoxů spojených s PPAR je, že jejich význam v metabolických regulacích

nebyl prokázán zkoumáním účinků jejich endogenních ligandů, ale naopak výzkumem

účinků ligandů syntetických.

Fibráty, jejichž hypolipidemický účinek byl objeven počátkem 60. let, byly

vytvořeny při experimentálních výzkumech zaměřených empiricky na hledání látek

snižujících sérové koncentrace lipidů. Jejich stimulační účinek na proliferaci per

oxizomů u hlodavců byl popsán ještě o několik let později. Prvním významným

zástupcem této skupiny látek, u něhož se prokázal efekt na sérové hladiny tri acyl

glycerolů, byl klofibrát. Pokračující výzkumy vedly k vytvoření řady dalších zá

stupců této lékové skupiny. Teprve identifikace PPAR počátkem 90. let umožnila

přesné vysvětlení mechanizmu účinků fibrátů a jejich další rozčlenění podle afini

ty k jednotlivým podtypům PPAR. Zmíněný klofibrát a novější zástupce uvedené

skupiny fenofibrát jsou smíšenými PPAR-α a PPAR-γ agonisty, jejich afinita

k PPAR-α je však desetinásobně vyšší. Oproti tomu bezafibrát je agonistou všech

tří podtypů PPAR a afinita k jednotlivým skupinám se významným způsobem ne

liší. Další fibrát, WY-14643, často používaný především v experimentálních studi

ích, je také relativně selektivním PPAR-α agonistou se zanedbatelnou PPAR-γ sti

mulační aktivitou.

Podobně jako u PPAR-α agonistů, také PPAR-γ stimulátory (thiazolidindiony)

byly nasyntetizovány jako látky s inzulin-senzitizujícím účinkem, aniž by bylo známo,

že jejich působení je zprostředkováno pomocí PPAR-γ (obr. 4). První zprávy o účin

troglitazon ciglitazon

rosiglitazon pioglitazon

HO

N

N

N

O

O

O

O

O

O O

O

H

H

NH

NH

NH

O

O

O

O

O

S

S

5

S

S

Obr. 4 Struktura thiazolidindionů (syntetických agonistů pro PPAR-γ)

18 Metabolický syndrom a nukleární receptory – PPAR

cích thiazolidindionů na diferenciaci adipocytů a expresi řady adipocytárních genů

byly popsány v roce 1992. Teprve o dva roky později skupina B. Spiegelmana zjisti

la, že regulační úsek genu aP2, který je zásadní pro řízení diferenciace nových adi

pocytů, je kontrolován receptory PPAR-γ. Další výzkumy odhalily, že PPAR-γ mohou

být kromě thiazolidindionů aktivovány i látkami se značně odlišnou chemickou struk

turou (např. některými tyrozinovými deriváty, deriváty kyseliny fenyloctové nebo

fenoxyoctové atd.).

3.2 PPAR-α

3.2.1 Gen pro PPAR-α

Gen pro PPAR-α byl prvním identifikovaným z trojice izoforem PPAR (přehled viz

Berger and Moller, 2002). Nejprve byl objeven u myši v roce 1990, poté u člověka

i dalších živočišných druhů. Hlavními místy exprese PPAR-α jsou hnědá tuková tkáň,

játra, ledviny, srdce, příčně pruhované svalstvo a také trávicí ústrojí. U lidí je gen

kódující PPAR-α umístěn na 22. chromozomu. V souvislosti s experimentálními stu

diemi s PPAR-α ligandy, které zde budou diskutovány, je nutno zdůraznit kvantita

tivní rozdíly v expresi PPAR-α u člověka a klasicky používaných laboratorních hlo

davců. Zatímco u myší a potkanů je především v játrech exprese mRNA pro PPAR-α

velmi vysoká, u lidí je tato exprese kvantitativně podstatně nižší.

Tento fakt je považován za hlavní důvod, proč u lidí – na rozdíl od hlodavců – ne

dochází k aktivaci tohoto receptoru po podání peroxizomových proliferátorů. Druhým

potenciálním vysvětlením této skutečnosti je možnost, že cílové geny ovlivňované

PPAR-α u lidí jsou poněkud odlišné od cílových genů u hlodavců. Je také možné, že

výběr genů, které jsou aktivovány při stimulaci PPAR-α, závisí na intenzitě této stimu

lace. Toto by prakticky mohlo znamenat, že méně intenzivní (parciální) stimulace ak

tivuje jednu skupinu genů, zatímco při plné stimulaci by spektrum aktivovaných genů

bylo poněkud odlišné. Jednoznačné důkazy pro tuto hypotézu však zatím chybí.

3.2.2 Tkáňová distribuce PPAR-α a regulace exprese PPAR-α

při hladovění

Tkáňová distribuce PPAR-α byla podrobně zkoumána u potkanů, distribuce u lidí je

podobná s výjimkou podstatně nižší exprese mRNA pro PPAR-α v jaterní tkáni. Obec

ně lze říci, že PPAR-α je exprimován ve tkáních, které používají jako energetický

substrát volné mastné kyseliny. Nejvyšší exprese PPAR-α se u hlodavců nachází

v hnědé tukové tkáni. Druhá nejvyšší exprese je pak v játrech (4krát nižší než v hně

dé tukové tkáni). Asi o 20–40 % nižší než v játrech je pak exprese v ledvinách, srdci,

bránici a jícnu. Exprese PPAR-α v tenkém střevě, močovém měchýři a ve svalové

tkáni je oproti tkáni jaterní zhruba trojnásobně nižší. V trávicím ústrojí je exprese

PPAR-α nejvyšší v jícnu a aborálním směrem postupně klesá. V ostatních tkáních je

exprese PPAR-α rovněž detekovatelná, kvantitativně však velmi nízká.