Sphingosinkinasen (SphKs) katalysieren die Bildung der bioaktiven Lipide Dihydrosphingosin 1-phosphat (dhS1P) und Sphingosin 1-phosphat (S1P) und sind an verschiedenen Krankheitsprozessen wie Krebs und Infektionen beteiligt. Infolgedessen wurden zahlreiche niedermolekulare SphK-Inhibitoren entwickelt, die häufig in experimentellen Studien eingesetzt werden. Ihre zellulären Effekte auf das Sphingolipidom sind jedoch bislang nur unzureichend charakterisiert. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von sieben häufig verwendeten SphK-Inhibitoren (5c, ABC294640 (Opaganib), N,N-Dimethylsphingosin, K145, PF-543, SLM6031434 und SKI-II) auf das Sphingolipid (SL)-Profil in verschiedenen Zelllinien untersucht. Für die meisten Verbindungen wurde wie erwartet eine Reduktion der intrazellulären (dh)S1P-Spiegel beobachtet, mit Ausnahme von 5c, das kaum Effekte zeigte. Im Gegensatz dazu führten die SphK2-spezifischen Inhibitoren K145 und ABC294640 in allen Zelllinien zu einer dosisabhängigen, ausgeprägten Erhöhung von dhS1P und S1P. Kompensatorische Effekte über SphK1 konnten ausgeschlossen werden, da vergleichbare Ergebnisse auch in SphK1-defizienten HK-2-Zellen erzielt wurden. Beide Substanzen zeigten zudem eine vernachlässigbare inhibitorische Wirkung auf humane, rekombinante SphKs. Darüber hinaus wurde bei allen getesteten Inhibitoren eine veränderte Aktivität der Dihydroceramid-Desaturase detektiert - ein bereits für ABC294640 und SKI-II bekannter Effekt.
Weitere mechanistische Analysen zeigten, dass sowohl ABC294640 als auch K145 die de novo-Synthese von SL beeinflussen, indem sie die Aktivität der 3-Ketodihydrosphingosin-Reduktase erhöhen und gleichzeitig die Dihydroceramid-Desaturase hemmen. Zusätzlich führte ABC294640 zur Aktivierung des Salvage-Pathways, was eine verstärkte Rückführung von Sphingosin begünstigte. Zusammen mit einer unveränderter SphK-Aktivität förderte die erhöhte Substratverfügbarkeit die Bildung von überschüssigem S1P. In ABC294640-behandelten Zellen trug zudem eine Hemmung des S1P-Abbaus über die S1P-Lyase zur Akkumulation bei, während K145 den Übergang von S1P in nachgeschaltete Abbauprodukte zu begünstigen scheint.
Zusammenfassend zeigte keiner der sieben getesteten SphK-Inhibitoren ein vollständig vorhersehbares oder spezifisches Wirkprofil auf den SL-Stoffwechsel. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, zelluläre SL-Profile bei der Verwendung von SphK-Inhibitoren systematisch zu überwachen, und legen nahe, dass bisherige Studien, die SphK Inhibitoren einsetzten, aber keine quantitativen SL-Daten bereitstellten, mit Vorsicht interpretiert werden sollten. Dies gilt insbesondere für ABC294640, das bisher als einziger SphK-Inhibitor in klinischen Studien am Menschen getestet wurde, unter anderem im Rahmen von Studien zu COVID-19, wodurch die hier beobachteten Effekte potenzielle klinische Relevanz erhalten.
