background image

  

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch”©2021. Available online 

Volume No: 

8,  Issue No: 1 

ISSN No: 2582-0559 

LIPOXINS – THE CRUCIAL FACTOR FOR RESOLUTION OF 

INFLAMMATION 

Dr. Jaishree Tukaram Kshirsagar, Dr. NarmathaDevi. N, Dr. Sangeetha S, Dr. Priyangha. P. T

 

Department of Periodontics, Tamilnadu Government Dental College and Hospital, Chennai 600003, Tamilnadu, India 

Address for Correspondence 

Dr. N. NarmathaDevi, Post Graduate Student, 

Department of Periodontics, 

Tamilnadu  Government  Dental  College  and  Hospital, 

Chennai 600003, Tamilnadu, India 

Email id: narmathanatarajan1292@gmail.com

 

Received:

 09.02.2021   First Published

:

 13.03.2021

 

Accepted:

 10.03.2021 

 

Published:

 27.03.2021

 

ABSTRACT 

        Eliminating  offending  pathogens  from  the  site  of 
infection is an effective host defense mechanism resulting 
in subsequent resolution of inflammation restoring tissue 
homeostasis.  Lipoxins  are  endogenous  proresolving 
mediators which also have anti-inflammatory properties. 
Lipoxins  play  a  crucial  role  in  suppressing  exaggerated 
tissue  injury  and  chronic  inflammation.  Several  studies 
demonstrated  that  synthesized  lipoxin  anolog  has  the 
ability to inhibit neutrophil recruitment and alter vascular 
permeability. This review explains lipoxins generation, its 
actions at the site of inflammation, its role in periodontal 
disease and how it could be used as a potential drug.  

KEY 

WORDS: 

Lipoxins, 

Defense 

mechanism, 

Inflammation,  Resolution,  Endogenous,  Periodontal 
Disease 

REVIEW ARTICLE 

DOI:1.37841/jidam_2021_V8_I1_06

34


background image

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch”©2021. Available online 

Jaishree et al: Lipoxins for Resolution of Inflammation 

Volume No: 

8,  Issue No: 1 

ISSN No: 2582-0559 

INTRODUCTION 

        Acute inflammation is a physiological innate immune 
response and its primary role is protective to host which is 
aimed  to  remove  pathological  noxious  stimuli  and  to 
restore homeostasis

1

. The process of inflammation is often 

initiated by neutrophils in response to microbial challenge. 

        The  fate  of  inflammation  is  determined  by  balance 
between  the  proinflammatory  mediators  and  anti-
inflammatory  mediators  which  neither  amplifies  the 
inflammation  nor  controls  the  inflammation.  Thus, 
resolution is the ideal outcome of acute inflammation but 
its  perpetuation  leads  to  pathology.  Resolution  of 
inflammation  is  a  highly  ordered  process  regulated  by 
numerous lipid mediators which are derived from essential 
fatty acids. These lipid mediators or resolution agonists are 
collectively  called  as  specialised  lipid  mediators  or 
immunoresolvents. Lipoxin is one of these specialised lipid 
mediators which is an acronym of lipoxygenase interaction 
products, first discovered class of immunoresolvents and is 
followed  by  lipoxin  epimers  called  Aspirin  triggered 
lipoxins.  Evidence  states  that  resolution  is  mediated  by 
mediators  like  Arachidonic  acid  derived  lipoxins,  aspirin 
triggered  Lipoxins,  Resolvins  E  and  Dseries,  Maresins, 
Protectins.

LIPOXINS 

 Lipoxins  are  the  naturally  occurring  proresolving 

molecules  produced  from  endogenous  fatty  acids  by  the 
action  of  lipoxygenase  enzyme.  It  has  potent  anti-
inflammatory and resolution properties. Lipoxins also acts 
as  inhibitors  of  neutrophils  recruitment  and  stimulated 
macrophage recruitment. 

HISTORY 

         Lipoxins  were  first  described  by  Serhan,  Hamberg, 
Nobel lacerate Samuelson in  1984

1,2,3

. These are initially 

reported in human blood neutrophils and when stimulated 
produces two lipoxins namely LXA4, LXB4. Later several 
studies have identified epimers of these two lipoxins, they 
are epilipoxins – 15epi-LXA4 and 15epi-LXB4. 

BIOCHEMISTRY 

         Lipoxins  are  arachidonic  acid  derived  metabolites 
which  contains  3  hydroxyl  residues  and  4  double  bonds 
and  contains  a  trihydroxy  tetraene  group.  This  structural 
definition  is  distinguishing  character  from  the  other 
specialised  lipid  mediators  such  as  resolvins  and 
Maresins

3

SYNTHESIS 

         Lipoxins are produced in the vessel lumen primarily 
through platelet and leukocyte transcellular biosynthesis

 1

Lipoxin  are  produced  via  several  different  pathways,  by 
cell to cell interaction.

 2

 These cell to cell interactions may 

also  stimulate  transcellular  biosynthetic  pathways  and 
subsequent  amplification  signals  like  leukotrienes  and 
prostaglandins  or  breaking  signals  involving  novel 
compounds

2

.  Generation  of  lipoxins  is  a  rapid  process 

which  is  activated  by  inflammation,  thrombosis  and 
atherosclerosis (levy et al). 

I5-Lipoxygenase – initiated pathway 

 Insertion  of  oxygen  molecule  into  15-carbon 

position (C15) of arachidonic acid is the essential step for 
lipoxin  generation  and  this  pathway  requires  the  enzyme 
15 lipoxygenase. Once the C15 position gets oxygenated; 
Arachidonic  acid  is  converted  into  15-hydroperoxy 
eicosatetraenoic acid (15-HPETE), which is a substrate for 
5-lipoxygenase  present  in  the  leukocytes.  This  was
demonstrated  by  Serhan  et  al  1984,  Ford  Hut  Chinsro
1991

4

.

 This HPETE molecule is quickly converted into 15s 

epoxytetraene  by  hydrolases.  This  forms  the  major  route 
for Lipoxin generation. 

5 Lipoxygenase-Initiated Pathway 

 The second route of lipoxin synthesis occurs by the 

interaction of neutrophils and platelets in the blood vessels. 
This  cell  to  cell  interaction  involves  5-LO  in  neutrophils 
and  12-LO  in  platelets  for  the  insertion  of  oxygen 
molecules into Arachidonic acid. 

Additional pathways for Lipoxin synthesis: 

  Neutrophils  synthesized  LIA4  that  is  converted  in 

epithelial  cells  by  15LO,  especially  in  tracheal  epithelial 
cells  can  also  produce  lipoxins  by  LIA4  dependant 
mechanism. 

Another 

route 

often 

involves 

5,6 

dihydroxyeicosane  which  are  the  substrates  for  the 

35


background image

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch”©2021. Available online 

Jaishree et al: Lipoxins for Resolution of Inflammation 

Volume No: 

8,  Issue No: 1 

ISSN No: 2582-0559 

conversion of lipoxin  which include both 15-LO and 12-
LO enhanced by cell to cell adhesion interactions 

6

Aspirin triggered lipoxins: 

In transcellular biosynthesis with the presence of 

aspirin, COX- switches its catalytic activity and generates 
15R-HETE  instead  of  prostaglandins.  Thereby  Aspirin 
inhibits prostaglandin synthesis by both COX-1and COX-
2 pathways. When COX- acetylated by aspirin in epithelial 
or  endothelial  cells,  arachidonic  acid  converts  into  15R-
HETE,  which  is  transformed  via  transcellular  routes  to 
produce  15-epilipoxins  by  leukocytes.  The  activated  and 
adherent  leukocytes  releases  its  5-LO  and  converts  15R 
HETE  into  5-epoxytetraene  within  leukocytes.  This 
conversion results in generation of 15-epi-LXA4 and 15-
epi-LXB4. 15epi-LXA4 is highly potent than native LXA4 
in  inhibiting  the  adhesion  of  neutrophils.  This  ATL  can 
serve as a potent endogenous anti-inflammatory signals or 
mediators of some aspirin related beneficial actions like MI 
prevention.  

LIPOXINS AT THE SITE OF INFLAMMATION 

 Neutrophils play a critical role in the acute immune 

response  against  microbial  challenge.  Recruitment  of 
neutrophils  to  the  inflammation  site  and  subsequent 
clearance helps to resolve inflammation. Lipoxins help in 
neutrophil migration to the inflammation site by increasing 
levels of cytosolic calcium which helps the neutrophils to 
put  out  their  pseudopods  and  initiates  the  migration  of 
neutrophils. Lipoxins also help in neutrophil clearance at 
the  site  of  infection  there  by  resolving  the  inflammation. 

Myeloperoxidase  rescues  the  PMNs  from  constitutive 
apoptosis thereby prolongs the lifespan of PMNs through 
adhesion  molecule  cluster  differentiation  CD11b/CD18. 
Lipoxins  reduce  IL-8  and  nitrous  oxide  which  helps  in 
prevention of tissue injury and attenuates the accumulation 
of nuclear factor activator protein-1 in the nucleus which 
further  reduces  IL-8  production  thereby  reduces 
neutrophils accumulation & activation

9

  Lipoxins often promotes resolution of inflammation 

by delaying the apoptosis of macrophages  and stimulates 
rapid  activation  of  P13K/Akt  &  ECK/Nrf2  pathways 
which has a relevant role in macrophage apoptosis.  

LIPOXINS AND DISEASE: 

The lipoxins in clinical inflammation was initially 

demonstrated by  Lee et al 1990 in bronchial lavage. The 
LXA4 and LXB4 have been formed in nasal polyps.  The 
LXA4 is  found in the  nasal lavage obtained from aspirin 
sensitive asthmatics. Lipoxins serves as a useful biomarker 
of  asthma  and  for  long  term  clinical  improvement  in 
arthritis  patients.  During  chronic  myeloblastic  leukemia, 
platelets  lose  1-lipoxygenase  and  lose  their  ability  to 
produce  lipoxins  which  may  be  related  to  blast  crisis 
(Stenke  et  al).  A  reduction  and  alteration  in  lipoxin 
synthesis  has  been  found  in  chronic  liver  disease  &  in 
chronic myelogenous leukemia. 

LIPOXINS IN PERIODONTAL DISEASE 

  Inducible  cycloxygenase  isoform  involvement  and 

the  novel  role  of  lipid  mediators  are  studied  and  data 
derived from these studies have showed that COX-2 may 
have  multiple  role  in  development  and  progression  of 
periodontal  diseases  which  has  been  demonstrated  by 
Pouliol  et  al  2000.  Samples  from  crevicular  fluid  of 
localised  aggressive  periodontitis  patients  exhibits 
prostaglandins  E

2

,  5LO  derived  products,  LTB4  and 

biosynthesis  products  like  LXA4.  The  neutrophils  have 
found to generate significant arachidonic acid metabolite. 
These  findings  suggest  that  neutrophils  influences  the 
pathogenesis of periodontal disease in several ways

10.

 The  role  of  lipid  mediators  in  the  neutrophils 

response  to  P.gingivalis  was  studied  in  animal  model. 
When  P.gingivalis  was  injected  into  murine  dorsal  air 
pouches  1-  leukocytes  was  stimulated,  2-  levels  of  PGE

2

 

increased.  In  addition  upregulation  of  COX-2  mRNA 
expression was also demonstrated

10

  Metabolically stable lipoxin analogs administration 

potentially blocked the neutrophils trafficking into dorsal 
pouch  cavity  and  also  reduced  PGE

2   

levels  within  the 

exudates without allowing the spread of infections. These 

36


background image

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch”©2021. Available online 

Jaishree et al: Lipoxins for Resolution of Inflammation 

Volume No: 

8,  Issue No: 1

ISSN No: 2582-0559 

results suggest that neutrophils may provide an important 
source  of  PGE

in  periodontal  tissues

10

.  Moreover  these 

data also provide strong evidence that lipoxins may have a 
protective  role  in  periodontitis  by  limiting  further 
recruitment  of  neutrophils,  neutrophils  mediated  injuries 
and subsequent reduction of inflammatory responses that 
prevent  tissue  invasion  by  periodontal  pathogens.  It  has 
been proposed that lipoxin generation and its relationship 
to  PGE

and  LTX

4

  can  be  a  significant  marker  in 

periodontal  disease  and  also  suggest  that  activated 
neutrophils from localised aggressive periodontitis patients 
produced it

10

.

 

LIPOXINS AS A POTENTIAL DRUG 

  Several studies have demonstrated that lipoxins and 

synthetic analogues protects tissues from acute and chronic 
inflammation and the mechanism include downregulation 
of  pro-inflammatory  cytokines  and  chemokines  (  e.g., 
interleukin- 1β and tumor necrosis factor- α), inhibition of 
activation  of  the  master  proinflammatory  pathway(e.g 
nuclear factor κ-light chain – enhancer of activated B cell 
pathway)  and  increased  release  of  the  pro-resolving 
cytokines (e.g., interleukin – 10). Three generations of LXs 
analogues  are  well  described  in  the  literature,  and  more 
recently fourth generation has been generated that appears 
to show enhanced potency. In this review, we will briefly 
discuss  the  potential  therapeutic  opportunity  provided  by 
lipoxin  A

as  a  novel  approach  to  treat  chronic 

inflammatory disorders

14

 Lipoxin  stable  analogs  were  analysed  for  their 

clinical  inhibition  of  inflammation  and  are  produced  by 
means of recombinant dehydrogenous screen assay which 
is  an  inexpensive  and  rapidly  to  design.  These  analogs 
synthesized  were  tested  for  their  ability  to  inhibit  the 
neutrophil  recruitment  and  alteration  in  vascular 
permeability in several murine models. 

 An  experimental  study  was  done  by  Serhan et  al 

where they used rabbit models, animals were allocated into 
two groups, and both the groups were ligatured and were 
inoculated  with P.  gingivalis.  One  group  received  LX 
(6microgram  in  6microL)  three  times  a  week  applied 
topically and the other group received ethanol alone. At 6 
weeks,  animals  were  sacrificed  and  jaws  were  harvested 
for analysis of bone loss which was done using an X-ray. 
Statistically significant reduction in all disease parameters 
including  bone  loss  was  noticed  in  the  group  which  was 
treated  with  LX.  Van  Dyke  and  Serhan  concluded  that 
application of LX in the management of periodontitis could 
inhibit more than 90% of bone loss.

15

 

CONCLUSION

 Lipoxin and ATL are the first recognized members 

of  a  new  class  of  endogenous  mediators  which  has  anti-
inflammatory properties and serves for the preresolution of 
inflammation. PGE

may appear to have antiinflammatory 

properties  in  certain  conditions.  But  in  most  cases  it 
enhances  inflammation  in-vivo.  This  is  may  be  due  to 
presence  of  numerous  receptor  isoforms  and  differential 
coupled  mechanisms  of  PGE

and  its  diversity  in  human 

physiology. Because the integrated response of the host is 
necessary to health and disease, it is essential to achieve a 
more complete understanding of the molecular and cellular 
events,  their  formation,  the  actions  of  endogenous 
mediators  of  inflammation  to  control  the  intensity  and 
duration of inflammation. 

FINANCIAL SUPPORT AND SPONSORSHIP 

Nil 

CONFLICTS OF INTEREST 

There are no conflicts of interest. 

REFERENCES 

1.

Resolution  and  Regulation  of  Inflammation  BD
Levy  and  CN  Serhan,  Harvard  Medical  School,
Boston, MA, Pathobiology of Human Disease: A
Dynamic  Encyclopedia  of  Disease  Mechanisms
http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-386456-
7.01811-6

2.

Hamberg  M,  Samuelsson  B.  Prostaglandin
endoperoxides. 

Novel 

transformations 

of

arachidonic  acid  in  human  platelets. Proc  Natl
Acad Sci U S A. 1974;71(9):3400–3404.

3.

Fierro  IM,  Serhan  CN.  Mechanisms  in  anti-
inflammation and resolution: the role of lipoxins
and  aspirin-triggered  lipoxins. Braz  J  Med  Biol
Res. 2001;34(5):555–566.

4.

Serhan  CN,  Hamberg  M,  Samuelsson  B.
Lipoxins:  novel  series  of  biologically  active
compounds  formed  from  arachidonic  acid  in
human  leukocytes. Proc  Natl  Acad  Sci  U  S
A. 1984;81(17):5335–5339.

5.

Serhan CN, Savill J. Resolution of inflammation:
the 

beginning 

programs 

the 

end. Nat

Immunol. 2005;6(12):1191–1197.

6.

Kantarci  A,  Van  Dyke  TE.  Lipoxins  in  chronic
inflammation.  Crit  Rev  Oral  Biol  Med.
2003;14(1):4-12.

7.

Chandrasekharan  J,  Sharma-Walia  N.  Lipoxins:
nature's  way to resolve inflammation. J Inflamm
Res
. 2015;8:181-192

37


background image

JIDAM “An Official Journal of IDA - Madras Branch”©2021. Available online 

Jaishree et al: Lipoxins for Resolution of Inflammation 

Volume No: 

8,  Issue No: 1

ISSN No: 2582-0559 

8.

Resolution  and  Regulation  of  Inflammation  BD
Levy  and  CN  Serhan,  Harvard  Medical  School,
Boston, MA, USA.

9.

Schwab JM, Serhan CN. Lipoxins and new lipid
mediators in the resolution of inflammation. Curr
Opin  Pharmacol.  2006  Aug;6(4):414-20.  doi:
10.1016/j.coph.2006.02.006.  Epub  2006  Jun  5.
PMID: 16750421.

10. Van Dyke TE. The management of inflammation

in  periodontal  disease. J  Periodontol.  2008;79(8
Suppl):1601-1608. doi:10.1902/jop.2008.080173

11. Stewart  AG.  Mediators  and  receptors  in  the

resolution  of  inflammation:  drug  targeting
opportunities. 

Br 

Pharmacol. 

2009

Oct;158(4):933-5. 

doi: 

10.1111/j.1476-

5381.2009.00484.x.  PMID:  19845683;  PMCID:
PMC2785516.

12.

Chen H, Takahara M, Xie L, Takeuchi S, Tu Y,
Nakahara T, Uchi H, Moroi Y, Furue M. Lipoxin
A(4), a potential anti-inflammatory drug targeting
the  skin.  J  Dermatol  Sci.  2011  Apr;62(1):67-9.
doi:  10.1016/j.jdermsci.2011.01.011.  Epub  2011
Feb 21. PMID: 21334856.

13. Serhan  CN,  Sheppard  KA.  Lipoxin  formation

during  human  neutrophilplatelet  interactions.
Evidence for the transformation of leukotriene A4
by platelet 12-lipoxygenase in vitro. J Clin Invest.
1990;85(3): 772–780.

14. Therapeutic  Potential  of  Lipoxin  A4  in  Chronic

Inflammation: Focus on Cardiometabolic Disease
Ting Fu, Muthukumar Mohan, Eoin P. Brennan,
Owen  L.  Woodman,  Catherine  Godson,  Phillip
Kantharidis, Rebecca H. Ritchie, and Cheng Xue
Qin  ACS  Pharmacology  &  Translational
Science 2020 3 (1),43-55. 

DOI:

10.1021/acsptsci.9b00097

15. Van  Dyke  TE,  Serhan  CN.  Resolution  of

inflammation:  A  new  paradigm  for  the
pathogenesis of periodontal diseases. J Dent Res
2003;82:82-90.

38