Frontiere în Farmacologie

Introducere

Antoxidanții naturali constituie o parte importantă a apărării gazdei împotriva expunerii la agenți nocivi din mediul înconjurător (Davies, 1995). Stările pro-oxidante apar atunci când speciile reactive de oxigen (ROS) formate în timpul metabolismului depășesc capacitatea antioxidantă celulară (Davies, 1995). Deși ROS acționează ca mediatori ai reglării și semnalizării homeostatice celulare (Forman et al., 2010), producția excesivă de ROS poate contribui la patogeneza bolilor umane, inclusiv a cancerului și a bolilor cardiovasculare (CVD; Dröge, 2002; Valko et al., 2006; Sugamura și Keaney, 2011). Celulele conțin substanțe chimice solubile în apă și lipide și enzime antioxidante care au rolul de a limita reacțiile oxidative dăunătoare și de a păstra homeostazia țesuturilor (Halliwell și Gutteridge, 1999; Davies, 2000). În plus, multe substanțe alimentare pot fi absorbite și pot servi ca antioxidanți sistemici (Kaliora et al., 2006; García-Lafuente et al., 2009). Astfel, multe cercetări au fost îndreptate spre exploatarea compușilor antioxidanți naturali ca terapeutică în prevenirea sau tratarea bolilor umane (Kaliora et al., 2006; García-Lafuente et al., 2009; Sugamura și Keaney, 2011).

Pigmenții biliari biliverdin (BV) și bilirubina (BR) își au originea ca produse de degradare a hemei (Roy-Chowdhury et al., 2008; Figura 1). Acești pigmenți au fost considerați de comunitatea medicală drept produse reziduale ale metabolismului (Vitek și Ostrow, 2009). Cu toate acestea, BV/BR prezintă proprietăți antioxidante în sisteme model (Stocker et al., 1987a). BR circulant acționează ca un puternic antioxidant seric și servește ca factor natural antiaterogen (Stocker et al., 1987b). Studiile clinice retrospective și prospective indică faptul că nivelurile ușor crescute de BR (hiperbilirubinemie ușoară) sunt asociate cu un risc redus de boli cardiovasculare (Franchini et al., 2010). Efectele benefice ale BR/BV farmacologic au fost descrise în modelele preclinice de leziuni și boli tisulare, inclusiv în cazul transplantului de organe, al bolilor pulmonare și al bolilor cardiovasculare (Ollinger et al., 2007; Ryter et al., 2007). Aceste efecte implică mecanisme antioxidante, antiinflamatorii, antiapoptotice și antiproliferative (Ollinger et al., 2007; Ryter et al., 2007). Această trecere în revistă discută aplicațiile terapeutice ale BR/BV în boală, precum și datele clinice privind rolul BR endogene ca factor de risc invers pentru MCV.

Origine și soarta metabolică a bilirubinei

Bilirubina formată in vivo provine din turnover-ul hemoglobinei (∼80%) în timpul degradării eritrocitelor de către macrofagele reticuloendoteliale. Restul formării de BR rezultă din reînnoirea hemoproteinei în țesuturile sistemice. Biliverdin-IXα (BV-IXα), precursorul BR, este un pigment hidrosolubil care își are originea în timpul degradării hemului catalizată de activitatea hemo-oxigenazei (HO; E.C. 1:14:99:3), reprezentată de izozimele constitutive (HO-2) și inductibile (HO-1) (Tenhunen et al., 1969; Maines, 1997).

Activitatea hemo-oxigenazei, etapa de limitare a vitezei de degradare a hemei, necesită trei moli de O2 pe hema oxidată și electroni de la citocrom-p450 reductaza NADPH (Yoshida și Kikuchi, 1974; Noguchi și colab., 1979; Yoshida și colab., 1980). Fiecare mol de BV-IXα format produce câte un mol de monoxid de carbon (CO), derivat din carbonul heme α-metilenă, și un mol de fier feros (Tenhunen și colab., 1969). BV-IXα este redus la bilirubină-IXα (BR-IXα), un pigment solubil în lipide, de către biliverdin reductaza dependentă de NADH/NADPH (BVR; E.C. 1.3.1.24; Tenhunen et al., 1970).

Bilirubina urmează o secvență de etape biologice de transformare și eliminare (figura 2). BR formată in situ trece în ser, unde circulă într-un complex cu albumina serică (Roy-Chowdhury et al., 2008; Vitek și Ostrow, 2009). O fracțiune de BR neconjugată din serul seric circulă liber (∼0,01%; Vitek și Ostrow, 2009). BR neconjugat este preluat de ficat prin difuzie facilitată, implicând transportatori de ioni organici (de exemplu, SLCO1B1; Kamisako și colab., 2000; Cui și colab., 2001). Transportul intracelular al BR în hepatocite este asistat de ligandină, un complex de subunități de glutation-S-transferază (GST), și de proteina-Z (Litwack et al., 1971). BR este conjugată în hepatocite de către glucuroniltransferaza uridin difosfat (UDP) (UGT1A1; EC: 2.4.1.17; Chowdhury et al., 1979). BR conjugată (mono- și di-glucuronide) este pompată din hepatocite prin membrana canaliculară de către proteina de rezistență multidrog-2 și excretată prin bilă în intestin (Chowdhury și Chowdhury, 1983; Wang et al., 2006a).

Efectele antioxidante ale pigmenților biliari

Potențialul de utilizare a pigmenților biliari în scop terapeutic a luat naștere odată cu descoperirea faptului că aceste substanțe acționează ca antioxidanți naturali. Stocker și colab. au demonstrat că BV, BR și BR conjugat inhibă peroxidarea lipidelor în preparatele lipozomale provocate cu substanțe chimice inițiatoare de radicali liberi (Stocker și Ames, 1987; Stocker și colab., 1987a; Stocker și Peterhans, 1989a). În aceste sisteme model, BR și BV au exercitat o activitate de rupere a lanțului și de captare a radicalilor peroxilici (Stocker și Ames, 1987; Stocker și colab., 1987a). BV și BR conjugat au acționat ca co-antioxidanți cu α-tocoferolul și au inhibat consumul de α-tocoferol (Stocker și Peterhans, 1989a). BR a prevenit, de asemenea, deteriorarea oxidativă a proteinelor, cum ar fi albumina serică expusă la sisteme generatoare de ROS (Stocker și colab., 1987b; Neuzil și Stocker, 1993). BR liber și legat de albumină a inhibat oxidarea lipidelor legate de LDL, acționând ca co-antioxidanți cu α-tocoferolul legat de LDL (Neuzil și Stocker, 1994).

Bilirubina poate reacționa cu radicalul anion superoxid, acidul hipocloros și oxigenul molecular singlet, inhibă fotooxidarea proteinelor și inhibă chemiluminiscența în macrofagele activate (Stevens și Small, 1976; Pedersen și colab, 1977; Stocker și Peterhans, 1989b). BR poate reacționa, de asemenea, cu NO sau cu speciile reactive de azot (RNS; Kaur et al., 2003; Mancuso et al., 2003). În cele din urmă, BR conjugat formează un complex cupric care favorizează descompunerea hidroperoxizilor, reprezentând o activitate pro-oxidantă în bilă (Stocker și Ames, 1987).

Bilirubina servește ca antioxidant circulant în plasma umană. Tratamentul plasmei cu agenți oxidanți a dus la epuizarea antioxidanților endogeni în ordinea ubiquinol-10, ascorbat și bilirubină. Adăugarea de BR în plasma umană după epuizarea antioxidanților naturali a dus la inhibarea peroxidării lipidelor și la reducerea consumului de α-tocoferol (Neuzil și Stocker, 1994). Probele de ser de la pacienții hiperbilirubinemici cu sindromul Gilbert au fost rezistente la oxidare și au prezentat o capacitate antioxidantă totală mai mare decât serul de la subiecți aflați în intervalul normal al concentrației de BR (Bulmer et al., 2008).

BRB exogenă, atunci când este aplicată farmacologic la celulele cultivate, poate oferi citoprotecție dependentă de doză împotriva stresului oxidativ (Clark et al., 2000a). De exemplu, BR (1-5 μM) a protejat celulele musculare netede vasculare cultivate împotriva citotoxicității provocate de H2O2 generat de enzime (Clark et al., 2000a). BR, atunci când este aplicată la concentrații nanomolare, a protejat neuronii primari împotriva citotoxicității cauzate de H2O2 exogen (Doré et al., 1999).

În ciuda dovezilor care sugerează că BR extracelular poate acționa ca un citoprotector, rolul BR ca antioxidant celular rămâne neclar. BR produsă in situ este secretată în circulație, conjugată în ficat și excretată (Roy-Chowdhury, 1996). Cu toate acestea, nu se cunoaște fracțiunea de BR care este reținută în celule pentru a îndeplini o funcție de antioxidant membranar. Un argument comun împotriva unui rol antioxidant celular pentru BR este că mediul celular conține compuși antioxidanți endogeni eficienți și abundenți, inclusiv cantități milimolare de glutation redus (GSH; Meister și Anderson, 1983), ascorbat, β-caroten și α-tocoferol (Halliwell și Gutteridge, 1999). Având în vedere că BR este exportată și eliminată, contribuția relativă a BR la capacitatea antioxidantă celulară în prezența altor antioxidanți endogeni rămâne neclară.

Dovezile actuale privind rolul BR ca antioxidant celular se bazează pe dovezi care utilizează studii cu siRNA care vizează BVR, enzima responsabilă de formarea BR. Eliminarea BVR a sensibilizat celulele la concentrații mari de H2O2 (Baranano et al., 2002), precum și la apoptoza mediată de arsenit (Miralem et al., 2005). În acest din urmă caz, efecte similare nu au fost obținute cu knockdown-ul HO-1, sugerând efecte ale BVR independente de generarea BR (Miralem et al., 2005).

Snyder et al. au observat că BV se formează în timpul oxidării BR (Baranano et al., 2002). Autorii au propus ca BV format prin oxidarea BR să acționeze ca substrat pentru BVR, pentru a regenera BR, și astfel să reprezinte un sistem antioxidant autoperpetuant, „ciclul antioxidant BVR”. Dovezile pro și contra acestei căi au fost dezbătute în altă parte (Maghzal et al., 2009; Sedlak și Snyder, 2009; Stocker și Maghzal, 2009). Rămâne neclar dacă BV regenerat în timpul oxidării BR ar depăși doar o fracțiune minoră și dacă aceasta ar contribui semnificativ la capacitatea antioxidantă celulară, așa cum s-a propus.

Toxicitatea bilirubinei

Acumularea de bilirubină poate fi dăunătoare, în special la sugarii cu hiperbilirubinemie neonatală. Toxicitatea selectivă a BR la nou-născut se datorează stabilirii incomplete a barierei hemato-encefalice. Hiperbilirubinemia neonatală neconjugată este asociată cu efecte secundare neurologice severe, care includ encefalopatie neurologică și kernicterus (Vitek și Ostrow, 2009). Pentru a evita riscul de neurotoxicitate, se aplică fototerapia pentru a reduce nivelurile de BR neconjugat la nou-născuții cu icter (Blanckaert și Fevery, 1990). Mecanismele de toxicitate a BR în creier au fost analizate în altă parte (Brito et al., 2008; Ghersi-Egea et al., 2009; Tell și Gustincich, 2009; Vitek și Ostrow, 2009).

Efectele protectoare ale pigmenților biliari în modelele animale de leziuni tisulare

Excluzând toxicitatea neonatală, hiperbilirubinemia ușoară, datorată capacității serice antioxidante crescute, poate conferi beneficii gazdei. Într-un model de hiperbilirubinemie la șoareci, șobolanii Gunn cu icter au prezentat indici mai mici de stres oxidativ în ser decât șoarecii de tip sălbatic atunci când au fost provocați cu hiperoxie (Dennery et al., 1995).

Aplicarea terapeutică a BR a conservat funcția miocardică în timpul leziunii cardiace de ischemie/reperfuzie (I/R) (Clark et al., 2000b). Într-un model de inimă perfuzată izolată, precondiționarea cu heme a protejat împotriva infarctului miocardic în urma leziunii I/R, asociată cu creșterea expresiei HO-1 și a formării BR. Administrarea de BR la concentrații nanomolare a îmbunătățit performanța cardiacă și a redus dimensiunea infarctului și disfuncția mitocondrială în urma unei leziuni I/R (Clark et al., 2000b)

Injectarea de BV a redus producția de citokine proinflamatorii (de exemplu, IL-6), a crescut nivelurile de IL-10 și a redus leziunile pulmonare inflamatorii la șobolanii provocați cu lipopolizaharidă (LPS). Astfel, BV a protejat împotriva inflamației sistemice și a leziunilor pulmonare după expunerea letală la LPS. Efectele protectoare ale BV împotriva leziunilor induse de LPS au fost observate în culturile de celule endoteliale pulmonare și macrofage (Sarady-Andrews et al., 2005). Alte efecte antiinflamatorii ale BR au fost raportate în cultura celulară. De exemplu, BR a inhibat expresia dependentă de TNF-α a moleculelor de adeziune (de exemplu, E-selectina, VCAM-1, ICAM-1) în celulele endoteliale (Mazzone et al., 2009). Recent, translocarea nucleară sporită a BVR a fost implicată în efectele antiinflamatorii ale BV (Wegiel et al., 2011).

Bilirubina poate acționa ca un inhibitor al proliferării celulelor musculare netede (Nakao et al., 2005; Ollinger et al., 2005). Administrarea exogenă de BV a inhibat hiperplazia neointimală asociată cu leziuni vasculare la șobolani (Nakao et al., 2005; Ollinger et al., 2005). Aceste efecte au fost atribuite la reglarea în jos a JNK și la inhibarea apoptozei celulelor endoteliale (Nakao et al., 2005). În mod similar, animalele hiperbilirubinemice au fost rezistente la leziuni vasculare (Ollinger et al., 2005). Efectele antiproliferative ale BV și BR au fost demonstrate în cultura de celule musculare netede vasculare. BV/BR exogenă a arestat celulele în faza G1 după stimularea serică, asociată cu inhibarea fosforilării proteinei p38 MAPK și a proteinei retinoblastomului (Ollinger et al., 2005).

Hiperbilirubinemia experimentală (3-10 mg/dl) indusă prin perfuzie a protejat împotriva fibrozei pulmonare induse de bleomicină la șobolani (Wang et al., 2002). Șobolanii infuzați cu BR au prezentat leziuni pulmonare reduse ca răspuns la provocarea cu bleomicină, inclusiv un conținut redus de hidroxiprolină pulmonară, un număr redus de limfocite polimorfonucleare și de leucocite și niveluri reduse ale factorului de creștere transformant-β în lavajul bronhoalveolar (Wang et al., 2002). Astfel, efectele anti-fibrotice ale BR pot fi legate atât de efectele antioxidante, cât și de cele anti-proliferative ale acestui pigment.

Studii recente au implicat, de asemenea, un efect protector al BV/BR în diabet. Aplicarea BV la șobolanii diabetici induși de streptozotocină a redus izoprostanii urinari și a protejat împotriva degradării celulelor endoteliale (Rodella et al., 2006). BR a ameliorat nefropatia diabetică, prin reducerea generării de ROS citosolice și prin efecte antiinflamatorii (Fujii et al., 2010). Șoarecii hiperbilirubinemici sau șoarecii diabetici tratați cu BV au prezentat o reducere a albuminuriei și a markerilor urinari de stres oxidativ în raport cu martorii de tip sălbatic sau, respectiv, cu martorii netratați. Aplicarea BV sau BR a inhibat producția de ROS în celulele endoteliale și mezangiale indusă de un nivel ridicat de glucoză sau de expunerea la angiotensină-II (Fujii et al., 2010).

Efecte protectoare ale pigmenților biliari în transplantul de organe

Efectele terapeutice ale pigmenților biliari aplicați exogen au fost descrise în modele animale de transplant de organe și de respingere acută a grefei, inclusiv în cazul transplantului de ficat (Fondevila et al., 2004), rinichi (Adin et al., 2005) și inimă (Yamashita et al., 2004). La rinichiul izolat perfuzat, perfuzia cu BR a protejat împotriva leziunilor tisulare induse de I/R la cald și a conservat funcția renală (Adin et al., 2005). BV a oferit protecție tisulară într-un model ex vivo de leziune I/R hepatică la rece. Mai mult, includerea BV în perfuzat a crescut supraviețuirea la șobolanii supuși unui transplant hepatic ortotopic prin conservarea funcției hepatice (Fondevila et al., 2004). Această protecție conferită de BV a fost asociată cu scăderea expresiei indicilor proinflamatori, inclusiv a influxului de neutrofile, a expresiei citokinelor proinflamatorii și a activării iNOS (Fondevila et al., 2004). Tratamentul cu BV a îmbunătățit supraviețuirea allogrefelor cardiace de șobolan, prin reducerea infiltrației de leucocite și inhibarea proliferării celulelor T (Yamashita et al., 2004). În cazul leziunilor I/R la rece asociate transplantului de grefe de inimă și rinichi, aplicarea BV simultan cu CO a asigurat o protecție sinergică a țesuturilor, în timp ce efecte mai reduse au fost observate cu oricare dintre agenții de testare singuri (Nakao et al., 2000). BV a prevenit, de asemenea, respingerea grefelor de plămâni de la donatori aflați în moarte cerebrală, care sunt mai predispuși la respingere (Zhou et al., 2011). În transplantul alogenic de insule, tratamentul donatorului sau al grefei donatorului ex vivo cu BR a îmbunătățit supraviețuirea grefei de insule. Tratamentul primitorului cu BR a îmbunătățit, de asemenea, supraviețuirea grefelor de insule (Wang et al., 2006b; Zhu et al., 2010). BR a conferit toleranță la transplant pentru grefele de insule, prin reglarea celulelor T reglatoare (Lee et al., 2007). Efectele anti-apoptotice și antiinflamatorii ale BV/BR observate în modelele de leziuni I/R pot contribui la protecția în timpul leziunilor I/R asociate cu transplantul. Aceste experimente sugerează, de asemenea, că BR farmacologic poate avea funcții imunomodulatoare care contribuie la efectele terapeutice în cadrul respingerii grefei (Ollinger et al., 2007).

Bilirubina în bolile cardiovasculare și pulmonare

Studii clinice recente au raportat asocieri inverse între nivelurile serice de BR și factorii de risc asociați cu MCV. Aceste studii sugerează în mod colectiv că creșterile naturale ale BR serice conferă protecție împotriva bolilor cardiovasculare, inclusiv ateroscleroza, boala coronariană (CAD)/boala cardiacă ischemică (IHD), diabetul și accidentul vascular cerebral (Novotný și Vítek, 2003; Franchini et al…, 2010).

În unul dintre primele studii care au raportat asocieri între BR și MCV, un studiu efectuat pe 619 bărbați, ajustat pentru factorii de risc dependenți de vârstă, nivelul BR seric a fost descris ca fiind un factor de risc invers pentru CAD (Schwertner et al., 1994). BR a fost slab predictiv pentru CAD în raport cu markerii lipoproteici (Levinson, 1997). Cu toate acestea, a fost raportată o corelație puternică între nivelul BR și nivelul apolipoproteinei B, un factor de risc pentru ateroscleroză (Levinson, 1997). Nivelurile serice de BR au reprezentat un factor de risc invers pentru CAD la subiecții cu CAD familială timpurie (Hopkins și colab., 1996).

Într-un studiu prospectiv pe scară largă (7.685 de bărbați), subiecții din intervalul mediu al concentrației serice de BR au prezentat un risc redus de IHD, în raport cu subiecții din cea mai mică quintilă a distribuției serice de BR (Breimer și colab., 1995). Indivizii din cea mai mică quintilă de BR au prezentat o reducere a colesterolului lipoproteic de înaltă densitate (HDL) și o funcție pulmonară redusă. Deși BR seric de nivel mediu a fost asociat cu un risc redus de boli cardiovasculare, indivizii hiperbilirubinemici (cea mai mare quintilă) au prezentat un risc similar de IHD ca și indivizii din cea mai mică quintilă de BR seric (Breimer et al., 1995).

Nivelurile de BR seric au fost indicate ca fiind un factor de risc independent și invers pentru boala vasculară periferică (Breimer et al., 1994). În studiile transversale pe scară largă, nivelurile serice de BR în intervalul normal au fost invers asociate cu riscul de boală vasculară periferică (Perlstein et al., 2008a) și de accident vascular cerebral (Perlstein et al., 2008b). O creștere de 1,71 μM a nivelului de BR a fost asociată cu o reducere cu 6% a șanselor de boală vasculară periferică (7.075 de participanți; Perlstein et al., 2008a) și cu o reducere cu 9% a șanselor de accident vascular cerebral (13.214 participanți; Perlstein et al., 2008b).

La 72 de subiecți sănătoși, nivelurile serice de BR au fost invers corelate cu indicatorii de ateroscleroză (Erdogan et al., 2005). Nivelurile serice scăzute de BR au fost asociate cu creșterea grosimii intimal-mediale a arterei carotide și cu afectarea vasodilatației mediate de flux, indicatoare de disfuncție endotelială (Erdogan et al., 2005). Mai mult, nivelurile de BR au fost invers corelate cu formarea plăcii carotide la 1.774 de subiecți, cu un odds ratio raportat de 0,37 pentru o creștere de 17,1 μM a BR (Ishizaka et al., 2001).

Într-un studiu transversal efectuat pe 2.307 coreeni, nivelurile totale și directe de BR au fost invers corelate cu nivelurile plasmatice ale proteinei C-reactive (CRP), un indicator al inflamației vasculare (Hwang et al., 2011). Asociații inverse similare au fost raportate între BR și nivelurile de PCR de înaltă sensibilitate (hs)-CRP (Gullu et al., 2005; Yoshino et al., 2011). BR a fost invers corelată cu MCV la pacienții cu hipercolesterolemie și a fost ridicată la pacienții care primeau statine (Nolting et al., 2011).

Un studiu prospectiv (studiul Framingham offspring, 5.124 de participanți) a concluzionat că o concentrație mai mare de BR serică totală a fost asociată cu un risc mai mic de MCV la bărbați, cu o asociere neclară pentru femei (Djousse et al., 2001). Acest studiu a evidențiat un risc mai mare de infarct miocardic, atât pentru bărbați, cât și pentru femei, asociat cu o BR serică scăzută și o albumină serică scăzută (Djoussé et al., 2003).

Nivelurile de bilirubină au fost examinate ca factor predictiv independent al mortalității prin MCV. Nu a fost găsită nicio asociere între BR seric și mortalitatea prin MCV din toate cauzele într-un studiu pe 10 ani al populației belgiene, deși BR crescut a fost asociat cu reducerea mortalității prin cancer la bărbați (Temme et al., 2001). Cu toate acestea, într-un studiu publicat recent pe 1.279 de bărbați, nivelurile de BR și nivelul de fitness cardiopulmonar au fost corelate independent și negativ cu mortalitatea din toate cauzele și cu mortalitatea prin boli cardiovasculare (Ajja et al., 2011).

Studii suplimentare au analizat asocierile potențiale dintre nivelurile BR și bolile legate de MCV, cum ar fi diabetul (Ko et al., 1996; Fukui et al., 2008, 2011; Cheriyath et al., 2010) și sindromul metabolic (Jo et al., 2011; Kwon et al., 2011). Un studiu transversal de mari dimensiuni (15.876 de subiecți) a raportat o asociere inversă între BR total și riscul de diabet (Cheriyath et al., 2010). Pacienții cu diabet de tip II aflați în hemodializă au prezentat un risc crescut de boli cardiovasculare asociat cu un nivel scăzut de BR seric, în raport cu pacienții diabetici care nu fac hemodializă (Fukui et al., 2011). BR seric a fost invers corelat cu albuminuria la pacienții diabetici de tip II (Fukui et al., 2008). Într-o cohortă chineză (1.508 subiecți), BR serică scăzută a fost asociată cu aberații ale toleranței la glucoză și creșteri ale factorilor de risc de boli cardiovasculare, inclusiv trigliceride, lipoproteine cu densitate foarte scăzută și hemoglobină glicată (Ko et al., 1996).

Studii suplimentare au examinat asocierile BR cu boli cardiovasculare în cazul hiperbilirubinemiei provenite din tulburări metabolice ale metabolismului BR. Un polimorfism cu repetiție TA al promotorului genei UTG1A1 (denumit UGT1A1*28, sau TA7) are ca rezultat o transcripție redusă a UTG1A și un deficit în conjugarea și eliminarea BR hepatice (Schwertner și Vítek, 2008). Persoanele homozigote pentru UGT1A1*28 (TA7/TA7) prezintă o hiperbilirubinemie, denumită sindromul Gilbert, în raport cu subiecții de tip sălbatic (TA6/TA6) sau cu heterozigoții. Într-un studiu efectuat pe 50 de pacienți cu sindromul Gilbert, comparativ cu populația generală, a fost raportat un risc de șase ori mai mic de hipertensiune arterială și un nivel ridicat al colesterolului HDL (Vítek et al., 2002). La pacienții cu Gilbert, BR neconjugat a fost corelat negativ cu colesterolul lipoproteinelor cu densitate mică și densitate scăzută sd-LDL-C, LDL oxidat și hs-CRP (Tapan et al., 2011).

În studiul Framingham Heart, purtătorii homozigoți pentru alela UGT1A1*28 cu concentrații serice ridicate de BR au prezentat o asociere puternică cu un risc mai scăzut de boli cardiovasculare (Lin et al., 2006). Aceste observații au fost validate în continuare prin studii de legătură condiționată și de asociere la nivelul întregului genom. Aceste studii au concluzionat că UTG1A este o genă majoră legată de boli cardiovasculare și că polimorfismul cu repetiție TA este puternic asociat cu un risc redus de boli cardiovasculare (Lin et al., 2009). Într-un studiu privind boala arterială periferică, nu s-a observat nicio asociere a polimorfismelor UGT1A1, în ciuda corelației inverse a riscului de boli cardiovasculare cu nivelurile de BR (Rantner et al., 2008). Studii post-mortem recente au raportat, de asemenea, că polimorfismele UGT1A1 nu au fost corelate cu severitatea bolii coronariene (Papez et al., 2009).

În cele din urmă, BR a fost invers asociat cu riscul de boală pulmonară. Într-un studiu de cohortă (504.206 subiecți), fiecare creștere de 0,1 mg/dL a BR la bărbați a fost asociată cu o scădere cu 9% și, respectiv, 6% a riscului de cancer pulmonar și, respectiv, de boală pulmonară obstructivă cronică (Horsfall et al., 2011).

Concluzie

Biliverdina și BR sunt substanțe naturale derivate din catabolismul hematiilor care posedă proprietăți antioxidante. Mai mult, BR circulant poate contribui la capacitatea antioxidantă serică. În studiile preclinice, aplicarea farmacologică a BR conferă protecție împotriva leziunilor I/R, a leziunilor pulmonare acute, a fibrozei pulmonare, a leziunilor renale și a respingerii grefelor. Trebuie luate în considerare câteva limitări ale aplicațiilor terapeutice ale pigmenților biliari. Deși BV este solubilă în medii apoase, BR este lipofilă și solubilă doar în solvenți organici, ceea ce reprezintă o provocare pentru administrarea terapeutică.

Bilirubina este un produs secundar al căii de degradare a hemului și, prin urmare, poate media proprietățile citoprotectoare ale HO-1 (Foresti et al., 2004). Sunt în curs de dezvoltare abordări farmacologice sau de terapie genică care implică exprimarea țintită a HO-1 (Abraham et al., 2007). Cu toate acestea, aceste abordări nu sunt specifice pentru generarea de BV/BR, deoarece modularea HO-1 are efecte pleiotropice care afectează metabolismul sistemic al fierului și generarea de CO. În mod similar, expresia țintită a BVR poate afecta căile de semnalizare celulară independent de rolul său în generarea de pigmenți biliari (Kapitulnik și Maines, 2009). Studiile clinice au sugerat asocieri inverse între BR seric și riscul de boli cardiovasculare. Hiperbilirubinemia ușoară poate reduce riscul de boli cardiovasculare, dar acest lucru așteaptă o validare suplimentară. Până în prezent, nu există încă metodologii practice de inducere a hiperbilirubinemiei pentru a obține beneficii clinice. În ciuda beneficiilor terapeutice în modelele de leziuni tisulare la animale, potențialul terapeutic al BR rămâne netestat la om.

Declarație privind conflictul de interese

Autorul declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Recunoștințe

Dr. Ryter dorește să mulțumească actualilor și foștilor colegi care au contribuit la unele dintre lucrările de referință descrise în prezentul document. Dr. Ryter deține în prezent un post de profesor la Brigham and Women’s Hospital (BWH), Boston, și este cercetător adjunct al Lovelace Respiratory Research Institute (LRRI), Albuquerque, New Mexico. În această calitate, Dr. Ryter a primit sprijin salarial din partea consorțiului LRRI/BWH pentru cercetare în domeniul plămânilor.