cyclooxygenase (COX) er den vigtigste enzym i syntesen af prostaglandiner, gennem oxidation af arachidonsyre. Prostaglandiner udfører begge funktioner relateret til homeostasen af forskellige organer og med smerte, betændelse og udvikling af neoplasmer. I 1971 foreslog sir John Vane, at den vigtigste virkningsmekanisme for aspirinlignende lægemidler var inhiberingen af prostaglandinbiosyntese., I dag ved vi, at aspirin og andre ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler forstyrrer virkningen af CO .1. Indledende undersøgelser viste, at co. – aktivitet kan øges i aktiverede celler, og at denne aktivitet ikke hæmmes fuldstændigt af kortikosteroider2. Dette bevis førte til opdagelsen af eksistensen af to isoformer af CO., kaldet co.-1 og CO.-2., Selvom begge cycloo .ygenaser har lignende affinitet for arachidonsyre og er 90% homologe, har de forskellig affinitet for substratet og findes forskellige steder i cellen. Der er også forskelle i de gener, der koder for de to en .ymer.

cyclooxygenase-1 (COX-1)

COX-1 spiller en vigtig rolle i syntesen af prostanoids for fysiologiske grunde og regulerer funktioner, såsom mave-beskyttelse, vaskulær homøostase, renal hæmodynamik og trombocytfunktionen., CO. – 1-genet måler cirka 22 kb, har 11 eksoner og kommer fra en duplikering af et meget forfædres fælles gen. Det er placeret på kromosom 9, og dets promotorregion har ingen Tata-boks, men indeholder mange transkriptionssteder, hvilket antyder, at dets gen er af typen “vedligeholdelsesgener”. I cellen er CO.-1 sædvanligvis placeret i cytoplasmaet eller nær det endoplasmatiske retikulum. Selvom CO. – 1 er konstitutivt udtrykt i mange væv, ændres dets værdier under udvikling., Proteinstrukturen af begge en .ymer er ens, med en homologi større end 90%. Molekylvægten af CO. – 1 er cirka 69, 05 kD, og krystallografiske undersøgelser har vist strukturelle forskelle afledt af aminosyresekvensen. Dens struktur har to domæner, den, der binder til membranerne, består af fire spiraler, der danner en kanal, der tillader indtræden af arachidonsyre fra membranen til stedet med en .ymatisk aktivitet. I denne region er der to aktive steder, en katalyserende cycloo .ygenation og en peroo .idation3, 4.,

cyclooxygenase-2 (COX-2)

Selv om eksistensen af flere isoformer af COX havde været postuleret, i midten af halvfjerdserne, var det ikke før i begyndelsen af halvfemserne, når der var opnået konkrete beviser for en anden isoform af COX, som ikke normalt er til stede i cellen, men synes hurtigt efter eksponering af cellen til agenter, som lipopolysaccharide eller proinflammatoriske cytokiner, og regulerer produktionen af prostanoids, der er involveret i inflammation og andre processer, er ikke inflammatoriske og fysiologiske patológicos3,5., Af denne grund blev CO.-2 kaldt inducerbar form og CO. – 1 konstitutiv form6. CO. – 2 har et mindre gen, der er placeret på kromosom 1, måler cirka 8, 3 kb og indeholder 10 eksoner. Dets promotorregion har ligeringssteder, der vides at genkende glukokortikoider, interleukin – 6 og andre cytokines7. I cellen findes CO. – 2 primært i den perinukleære region og i den nukleare membran4., Dens udseende i celler kan blive stimuleret, eller fremkaldt i mange typer af them4, herunder dem, der vedrører den inflammatoriske reaktion, selv om de seneste undersøgelser har vist, at det er constitutively udtrykt på forskellige punkter af de mandlige og kvindelige kønsorganer, og i løbet af processer relateret til ægløsning, ovular implantation, induktion af Arbejdskraft og reproduktion. Det udtrykkes også i forskellige typer neuroner og deltager i kræfttransformation, i dette tilfælde gennem mekanismer for modstand mod programmeret død (apoptose)., Virkningsmekanismen i disse tilfælde er ikke blot hæmning af prostaglandiner, men også kobling eller interferens med andre proteiners funktioner. Dens molekylvægt er 69.09 kD. Strukturelt er CO.-1 og CO. – 2 ens, men bindingsstedet for arachidonsyre er anderledes. CO.-2 har en bredere kanal, der giver adgang til store NSAID ‘ er, der ikke ville trænge ind i co. – 1-kanalen., Dens tredimensionelle struktur består af tre uafhængige enheder: en ligner epidermal vækstfaktor 2, en anden i membranen og en anden, hvori den indeholder en .ymdomænerne.

ud over de kommenterede genforskelle, distribution, regulering, ekspression og struktur, aktiveres begge en .ymer ved forskellige stimulus, bruger forskellige substratpuljer og kobles til forskellige phospholipaser A2., I murine celler, når CO.-2-aktivitet er blokeret, kan arachidonsyre frigivet af visse stimuli ikke omdannes til prostaglandiner, selvom CO. – 1-aktivitet findes i cellen.

cycloo .ygenaser og mave-tarmkanalen

PGE2 reducerer mavesyreproduktionen og producerer vasodilatation af slimhinden. Derudover øges udskillelsen af slim, mavesaft og duodenalt bicarbonat. Hos mennesker syntetiseres de fleste prostaglandiner med beskyttende virkning af maveslimhinden gennem co.-1., I humane tyktarmskræft er CO.-2 imidlertid udtrykt i store mængder3.

renale cycloo .ygenaser

under normale forhold produceres prostaglandiner i forskellige anatomiske områder af nyrerne. Dens undertrykkelse gennem blokade af CO. – 1 kan være den vigtigste mekanisme for nefrotoksicitet produceret af NSAID ‘ er. For eksempel reducerer prostaglandiner PGI2, PGE2 og PGD2 vaskulær modstand ved at udvide de medullære kar og øge perfusion af nyrerne., Dette resulterer i omfordeling af blodgennemstrømningen fra nyrebarken til nefronerne i den ju .tamedulære region. Inhibering af disse prostaglandiner har en tendens til at reducere total renal perfusion og omfordele blodgennemstrømningen til Corte.. I ekstreme situationer kulminerer dette med akut renal vasokonstriktion og medullær iskæmi, der kan føre til akut nyresvigt. Derudover har PGE2 en vanddrivende og natriuretisk virkning, deraf hydrosalinretentionen produceret af NSAID ‘ er. PGE2 opretholder sammen med PGI2 glomerulær filtrering., Renal prostaglandinsyntese er en fysiologisk mekanisme til at modvirke nedsat renal perfusion. Reduktion af blodgennemstrømning forekommer i situationer med volumetrisk sammentrækning. Under disse omstændigheder genererer PG en kompenserende vasodilation af nyrevaskulaturen, der modvirker effekten af stimulering af renin-angiotensin-aldosteronaksen. Vedligeholdelse af nyrefunktioner hos patienter med hjertesvigt, cirrose og nyresvigt afhænger af prostaglandins vasodilaterende virkning., PGE2 og prostacyclin direkte involveret i denne vasodilaterende virkning syntetiseres via CO.-1-vejen. I situationer med saltvandsberøvelse er CO.-2 udtrykt i den tætte renale makula9, 10.

cyclooxygenases i arthritis

både i synovialvæsken og i synovial membran af patienter med gigt er fundet COX-1 og COX-2 på protein og mRNA level11,13. I begge tilfælde er de ansvarlige celler mononukleære celler af monocytisk-fagocytisk stamme., Bidraget fra hver af disse to isoformer til syntesen af prostaglandiner er endnu ikke nøjagtigt kendt. Der er tegn på, at PG-produktionen næsten udelukkende kan afhænge af CO.-2, selv i nærvær af CO. – 1. I In vitro-murinsystemer er PG-syntese afhængig af koblingen mellem phospholipaser og cycloo .ygenaser. For eksempel producerer behandling med fibroblast mitogener en stigning i frigivelsen af PG. Hvis CO.-2-ekspression er blokeret, produceres PG ikke, selv i nærvær af CO. – 1., Dette ville hos mennesker forklare, hvordan selektive CO.-2-hæmmere kunne hæmme fælles PG-syntese (smerte og betændelse), selv i nærvær af store mængder CO. – 1 i synovialmembranen og i synovialvæskeceller12-14.

andre funktioner cyclooxygenases

COX-1 findes i neuroner i hele hjernen, især i den frontale område. Hos nyfødte er der forhøjede CO. – 2-ekspressionsværdier i frontalområdet, som forbliver lavere i voksenalderen., Hos nogle dyr, og måske også hos mennesker, udtrykkes CO.-2 også i rygmarven15.

CO.-1 og CO.-2 udtrykkes i livmoderepitelet i den indledende fase af graviditeten. Begge kan være vigtige for implantation af ægget og for tilblivelsen og udviklingen af placenta16. Forskellige epidemiologiske undersøgelser har fundet en sammenhæng mellem aspirinindtagelse og risikoen for tyktarmskræft. Nogle antiinflammatoriske lægemidler har også vist sig at reducere antallet af adenomatøse polypper hos patienter med familiær polypose., Ved tyktarmskræft og kolorektale carcinomer er der set høj ekspression af CO.på både protein-og mRNA-niveauerne. Nylige undersøgelser antyder sammenhængen mellem CO. – 2 og tyktarmscarcinogenese. Forhøjede CO.-2-værdier er også fundet i murine modeller af familiær polypose, og hos gnavere med kemisk inkluderet tyktarmscarcinom er selektive CO. – 2-hæmmere observeret for at undertrykke adenomdannelse8,17-20.

forbindelsen mellem CO.og Al .heimers sygdom er baseret på epidemiologiske undersøgelser., CO. – 2-Indhold i hjernevævet Hos al .heimers patienter har vist sig at være lavere end normalt, hvilket kan afspejle overdreven tab af neuroner i de avancerede stadier af sygdommen21.

cyclooxygenases og nye anti-inflammatoriske

et af de områder med mest fremtid i forskning er udviklingen af kemikalier, der er specifikke hæmmere af COX-2.

Der er udviklet en række biologiske assays til at definere aktiviteten af NSAID ‘ er mod CO.-1 og CO.-2., Disse forsøg har vist, at de forskellige NSAID ‘ er har en variabel hæmmende virkning. In vitro synes nogle at hæmme CO.-2 mere selektivt end CO. – 1, men den kliniske relevans af disse forsøg er tvivlsom. Tværtimod synes inhiberingens specificitet at have mere klinisk betydning. Begrebet specificitet er en in vivo-koncept, der afspejler evnen til at undertrykke COX-2-klinisk (inflammation) uden klinisk hæmme COX-1 (fravær af gastrisk effekter og fravær af effekter på trombocytfunktionen)., Indtil videre har ingen af de tilgængelige NSAID ‘ er vist sig at have en specifik effekt på CO.-2. Der er dog to molekyler, der kombinerer denne kvalitet og vises snart på markedet. Dens virkning på betændelse og smerte og fraværet af relevante bivirkninger synes at være et vigtigt skridt i behandlingen af inflammatoriske sygdomme.