cyklooxygenázy (COX) je klíčový enzym v syntéze prostaglandinů, prostřednictvím oxidace kyseliny arachidonové. Prostaglandiny plní obě funkce související s homeostázou různých orgánů as bolestí, zánětem a vývojem novotvarů. V roce 1971 Sir John Vane navrhl, že nejdůležitějším mechanismem účinku léků podobných aspirinu byla inhibice biosyntézy prostaglandinu., Dnes víme, že aspirin a další nesteroidní protizánětlivé léky narušují působení COX1. Počáteční studie ukázaly, že Coxova aktivita může být zvýšena v aktivovaných buňkách a že tato aktivita není plně inhibována kortikosteroidy2. Tento důkaz vedl k objevu existence dvou izoform COXOVÝCH, nazývaných COX-1 a COX-2., Ačkoli obě cyklooxygenázy mají podobnou afinitu k kyselině arachidonové a jsou 90% homologní, mají odlišnou afinitu k substrátu a nacházejí se na různých místech v buňce. Existují také rozdíly v genech, které kódují dva enzymy.

cyklooxygenázy-1 (COX-1),

COX-1 hraje důležitou roli v syntéze prostanoids pro fyziologické účely a reguluje funkce, jako jsou gastrointestinální ochranu, cévní homeostázy, renální hemodynamiky a funkci krevních destiček., Gen COX-1 měří přibližně 22 kb, má 11 exonů a pochází z duplikace velmi rodového společného genu. To se nachází na chromozomu 9 a jeho promotorové oblasti nemá TATA box, ale neobsahuje mnoho transkripčních míst, což naznačuje, že jeho gen je typu „údržba geny“. V buňce se COX-1 obvykle nachází v cytoplazmě nebo v blízkosti endoplazmatického retikula. Ačkoli COX-1 je ústavně vyjádřen v mnoha tkáních, jeho hodnoty se během vývoje mění., Proteinová struktura obou enzymů je podobná, s homologií vyšší než 90%. Molekulová hmotnost COX-1 je přibližně 69.05 kD, a krystalografické zkoušky ukázaly, strukturální rozdíly, odvozené od sekvence aminokyselin. Jeho struktura se dvěma doménami, ten, který se váže na membrány je tvořena čtyř spirál, které tvoří kanál, který umožňuje vstup z kyseliny arachidonové z membránových na místo s enzymatickou aktivitu. V této oblasti existují dvě aktivní místa, jedna katalyzující cyklooxygenace a jedna perooxidace3, 4.,

cyklooxygenázy-2 (COX-2)

i když existence několika izoformy COX byla vyslovena domněnka, že v polovině sedmdesátých let, to nebylo až do začátku devadesátých let, kdy byly získány konkrétní důkazy o druhé izoformy COX, který je normálně přítomen v buňce, ale zdá se, rychle po vystavení buněk do činidel, např. lipopolysacharid, nebo prozánětlivých cytokinů, a reguluje produkci prostanoids, které se podílejí na zánětu a další procesy nejsou pobuřující, a fyziologické patológicos3,5., Z tohoto důvodu byl COX-2 nazýván indukovatelnou formou a COX-1 konstitutivní form6. COX – 2 má menší Gen, umístěný na chromozomu 1, měří přibližně 8, 3 kb a obsahuje 10 exonů. Jeho promotorové oblasti má ligační místa, které jsou známé rozpoznat glukokortikoidy, interleukin – 6 a další cytokines7. V buňce se COX-2 nachází především v perinukleární oblasti a v jaderné membráně4., Jeho vzhled v buňky mohou být stimulovány nebo indukované v mnoha typech them4, včetně těch vztahujících se k zánětlivé reakci, i když nedávné studie ukázaly, že je konstitutivně exprimovaných v různých bodech mužského a ženského genitálního traktu a během procesy související s ovulací, oválné implantace, indukci Porodu a reprodukci. To je také vyjádřeno v různých typech neuronů a podílí se na rakovinné transformaci, v tomto případě prostřednictvím mechanismů rezistence na naprogramovanou smrt (apoptóza)., Mechanismus účinku v těchto případech není pouze inhibicí prostaglandinů, ale také vazbou nebo interferencí s funkcemi jiných proteinů. Jeho molekulová hmotnost je 69,09 kD. Strukturálně COX-1 a COX-2 jsou podobné, ale vazebné místo pro kyselinu arachidonovou je jiné. COX-2 má širší kanál, který umožňuje přístup k velkým NSAID, které by nepronikly kanálem COX-1., Jeho trojrozměrná struktura se skládá ze tří nezávislých jednotek: jedné podobné epidermálnímu růstovému faktoru 2, druhé v membráně a druhé, ve které obsahuje enzymové domény.

kromě genu rozdíly komentoval, distribuce, regulace, výraz a strukturu, oba enzymy jsou aktivovány pomocí různých podnětů, používat různé substrátu bazény a jsou spolu na různé phospholipases A2., V myších buňkách, když je aktivita COX-2 blokována, nemůže být kyselina arachidonová uvolněná určitými podněty přeměněna na prostaglandiny, přestože v buňce existuje aktivita COX-1.

cyklooxygenázy a gastrointestinální trakt

PGE2 snižuje produkci žaludeční kyseliny a produkuje vazodilataci sliznice. Kromě toho se zvyšuje sekrece hlenu, žaludeční šťávy a duodenálního hydrogenuhličitanu. U lidí je většina prostaglandinů s ochranným účinkem žaludeční sliznice syntetizována prostřednictvím COX-1., U rakoviny lidského tlustého střeva je však COX-2 vyjádřen ve velkém množství3.

renální cyklooxygenázy

za normálních podmínek se prostaglandiny produkují v různých anatomických oblastech ledvin. Jeho potlačení blokádou COX-1 může být nejdůležitějším mechanismem nefrotoxicity produkovaného NSAID. Například prostaglandiny PGI2, PGE2 a PGD2 snižují vaskulární rezistenci dilatací medulárních cév a zvýšením perfúze ledvin., To má za následek redistribuci průtoku krve z renální kůry do nefronů juxtamedulární oblasti. Inhibice těchto prostaglandinů má tendenci snižovat celkovou renální perfuzi a redistribuovat průtok krve do kůry. V extrémních situacích to vrcholí akutní renální vazokonstrikcí a medulární ischemií, která může vést k akutnímu selhání ledvin. Kromě toho má PGE2 diuretický a natriuretický účinek, a proto retence hydrosalinu produkovaná NSAID. PGE2 spolu s PGI2 udržují glomerulární filtraci., Syntéza renálního prostaglandinu je fyziologický mechanismus, který působí proti snížené perfuzi ledvin. Snížení průtoku krve nastává v situacích volumetrické kontrakce. Za těchto okolností PG vytváří kompenzační vazodilataci renální vaskulatury, která působí proti účinku stimulace osy renin-angiotensin-aldosteron. Udržování renálních funkcí u pacientů se srdečním selháním, cirhózou a selháním ledvin závisí na vazodilatačním účinku prostaglandinů., PGE2 a prostacyklin, které se přímo podílejí na tomto vazodilatačním účinku, jsou syntetizovány cestou COX-1. V situacích deprivace fyziologického roztoku byl COX – 2 vyjádřen v husté renální makula9, 10.

cyclooxygenases v artritidy

jak v synoviální tekutině a v synoviální membráně u pacientů s artritidou jsou detekovány COX-1 a COX-2 proteinu a mRNA úrovni11,13. V obou případech jsou odpovědné buňky mononukleární buňky monocyticko-fagocytárního kmene., Příspěvek každého z těchto dvou izoformů k syntéze prostaglandinů ještě není přesně znám. Existují důkazy, že výroba PG může záviset téměř výhradně na COX-2, a to i za přítomnosti COX-1. In vitro myší systémy syntéza PG je závislá na spojení mezi fosfolipázami a cyklooxygenázami. Například léčba fibroblastovými mitogeny vede ke zvýšení uvolňování PG. Pokud je exprese COX – 2 zablokována, PG se nevytváří ani za přítomnosti COX-1., To, že u lidí, by vysvětlit, jak selektivní inhibitory COX-2 může inhibovat Společné syntézy PG (bolest a zánět), a to i v přítomnosti velkého množství COX-1 v synoviální membráně a v synoviální tekutině cells12-14.

Další funkce cyklooxygenáz

COX-1 se nachází v neuronech v celém mozku, zejména v čelní oblasti. U novorozenců jsou v čelní oblasti zvýšené expresní hodnoty COX-2, které zůstávají v dospělosti nižší., U některých zvířat, a možná i u lidí, je COX-2 také vyjádřen v míši15.

COX-1 a COX-2 jsou vyjádřeny v děložním epitelu během počáteční fáze těhotenství. Oba mohou být důležité pro implantaci vajíčka a pro vznik a vývoj placenta16. Různé epidemiologické studie zjistily vztah mezi požitím aspirinu a rizikem rakoviny tlustého střeva. Bylo také zjištěno, že některé protizánětlivé léky snižují počet adenomatózních polypů u pacientů s familiární polypózou., U rakoviny tlustého střeva a kolorektálních karcinomů byla vysoká exprese COX pozorována jak na úrovni bílkovin, tak na úrovni mRNA. Nedávné studie naznačují asociaci COX-2 a karcinogeneze tlustého střeva. Zvýšené COX-2 hodnoty byly také nalezeny u myších modelů familiární polypóza, a u hlodavců s chemicky zahrnuty karcinomu tlustého střeva, selektivní COX-2 inhibitory byly pozorovány potlačit adenom formation8,17-20.

spojení mezi COX a Alzheimerovou chorobou je založeno na epidemiologických studiích., Ukázalo se, že obsah COX-2 v mozkové tkáni pacientů s Alzheimerovou chorobou je nižší než normální, což může odrážet nadměrnou ztrátu neuronů v pokročilých stádiích onemocnění21.

cyklooxygenázy a nové protizánětlivé látky

jednou z oblastí s největší budoucností ve výzkumu je vývoj chemických látek, které jsou specifickými inhibitory COX-2.

byly vyvinuty různé biologické testy k definování aktivity NSAID proti COX-1 a COX-2., Tyto studie ukázaly, že různé NSAID mají variabilní inhibiční účinek. In vitro se zdá, že některé inhibují COX – 2 selektivněji než COX-1, avšak klinický význam těchto studií je pochybný. Naopak, zdá se, že specificita inhibice má více klinického významu. Koncept specifičnosti je in vivo koncept, který odráží schopnost potlačení COX-2, klinicky (zánět), bez klinicky inhibice COX-1 (absence žaludeční efekty a absence účinky na funkci krevních destiček)., Dosud nebylo prokázáno, že by žádný z dostupných NSAID měl specifický účinek na COX-2. Existují však dvě molekuly, které kombinují tuto kvalitu a brzy se objeví na trhu. Jeho účinek na zánět a bolest a nepřítomnost relevantních vedlejších účinků se jeví jako důležitý krok při léčbě zánětlivých onemocnění.