cyclo-oxygenase (COX) is het belangrijkste enzym in de synthese van prostaglandinen, door de oxidatie van arachidonzuur. Prostaglandinen voeren beide functies uit die verband houden met de homeostase van verschillende organen en met pijn, ontsteking en de ontwikkeling van neoplasmata. In 1971 stelde sir John Vane voor dat het belangrijkste werkingsmechanisme van aspirine-achtige geneesmiddelen de remming van prostaglandinebiosynthese was., Vandaag weten we dat aspirine en andere niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen interfereren met de werking van COX1. Initiële studies toonden aan dat COX activiteit kan worden verhoogd in geactiveerde cellen, en dat deze activiteit niet volledig wordt geremd door corticosteroïden2. Dit bewijs leidde tot de ontdekking van het bestaan van twee isovormen van COX, genoemd COX-1 en COX-2., Hoewel beide cyclooxygenases gelijkaardige affiniteit voor arachidonic zuur hebben, en 90% homologe zijn, hebben zij verschillende affiniteit voor het substraat en op verschillende plaatsen binnen de cel worden gevonden. Er zijn ook verschillen in de genen die de twee enzymen coderen.

cyclo-oxygenase-1 (COX-1)

COX-1 speelt een belangrijke rol bij de synthese van prostanoïden voor fysiologische doeleinden en reguleert functies zoals gastro-intestinale bescherming, vasculaire homeostase, renale hemodynamiek en bloedplaatjesfunctie., Het COX-1 gen meet ongeveer 22 kb, heeft 11 exons en komt uit een verdubbeling van een zeer voorouderlijk gemeenschappelijk gen. Het wordt gevestigd op chromosoom 9 en zijn promotorgebied heeft geen Tata-doos maar bevat vele transcriptieplaatsen, die voorstellen dat zijn gen van het type van “onderhoudsgenen”is. In de cel bevindt COX-1 zich meestal in het cytoplasma of in de buurt van het endoplasmatisch reticulum. Hoewel COX-1 constitutief in veel weefsels wordt uitgedrukt, veranderen de waarden tijdens de ontwikkeling., De eiwitstructuur van beide enzymen is vergelijkbaar, met een homologie van meer dan 90%. Het molecuulgewicht van COX-1 is ongeveer 69,05 kD, en kristallografische onderzoeken hebben structurele verschillen aangetoond afgeleid van de aminozuursequentie. Zijn structuur heeft twee domeinen, wordt één die aan de membranen bindt gevormd door vier helices die een kanaal vormen dat de ingang van arachidonic zuur van het membraan aan de plaats met enzymatische activiteit toestaat. In dit gebied zijn er twee actieve sites, een katalyserende Cyclo-oxygenatie en een pero-oxidatie3, 4.,

cyclooxygenase-2 (COX-2)

Hoewel het bestaan van verschillende isoforms van de COX had gepostuleerd werd in het midden van de jaren zeventig, het was pas in het begin van de jaren negentig toen werden verkregen concreet bewijs van een tweede isovorm van COX, die normaal niet in de cel aanwezig, maar lijkt snel na blootstelling van de cel aan stoffen zoals lipopolysaccharide of pro-inflammatoire cytokinen, en regelt de productie van prostanoids die betrokken zijn bij ontstekingen en andere processen zijn niet inflammatoire en fysiologische patológicos3,5., Om deze reden werd COX-2 induceerbare vorm genoemd, en COX-1 constitutieve vorm6. COX-2 heeft een kleiner gen, gelegen op chromosoom 1, Meet ongeveer 8,3 kb en bevat 10 exons. Het promotorgebied heeft ligatieplaatsen waarvan bekend is dat ze glucocorticoïden, interleukine – 6 en andere cytokines7 herkennen. In de cel wordt COX-2 voornamelijk aangetroffen in het perinucleaire gebied en in het nucleaire membraan 4., Zijn verschijning in cellen kan worden gestimuleerd of geïnduceerd in vele types van hen4, met inbegrip van die met betrekking tot de ontstekingsreactie, hoewel recente studies hebben aangetoond dat het constitutief wordt uitgedrukt op verschillende punten van de mannelijke en vrouwelijke geslachtsorganen en tijdens processen met betrekking tot ovulatie, ovulaire implantatie, inductie van Arbeid en reproductie. Het wordt ook uitgedrukt in verschillende soorten neuronen en neemt deel aan kanker transformatie, in dit geval door mechanismen van resistentie tegen geprogrammeerde dood (apoptose)., Het werkingsmechanisme in deze gevallen is niet alleen dat van remming van prostaglandinen, maar ook koppeling of interferentie met de functies van andere eiwitten. Het molecuulgewicht is 69.09 kD. Qua structuur zijn COX-1 en COX-2 vergelijkbaar, maar de bindingsplaats voor arachidonzuur is verschillend. De COX-2 heeft een breder kanaal, waardoor toegang tot grote NSAID ‘ s die niet het COX-1 kanaal zou binnendringen., Zijn driedimensionale structuur bestaat uit drie onafhankelijke eenheden: één vergelijkbaar met epidermale groeifactor 2, een andere in het membraan en een andere waarin het de enzymdomeinen bevat.

naast de genoemde genverschillen, van distributie, Regulatie, expressie en structuur, worden beide enzymen geactiveerd door verschillende stimuli, gebruiken verschillende substraatpools en zijn gekoppeld aan verschillende fosfolipasen A2., In muriene cellen, wanneer COX-2 activiteit wordt geblokkeerd, kan arachidonzuur vrijgegeven door bepaalde stimuli niet worden omgezet in prostaglandinen, hoewel COX-1 activiteit bestaat in de cel.

cyclo-oxygenasen en het maagdarmkanaal

PGE2 vermindert de maagzuurproductie en produceert mucosale vasodilatatie. Bovendien neemt de secretie van slijm, maagsap en duodenale bicarbonaat toe. Bij mensen worden de meeste prostaglandinen met een beschermend effect van het maagslijmvlies gesynthetiseerd door middel van COX-1., Bij kanker van de dikke darm bij de mens wordt COX-2 echter in grote bedragen3 uitgedrukt.

renale cyclo-oxygenasen

onder normale omstandigheden worden prostaglandinen geproduceerd in verschillende anatomische regio ‘ s van de nier. De onderdrukking ervan door blokkade van COX-1 kan het belangrijkste mechanisme van nefrotoxiciteit zijn dat door NSAID ‘ s wordt geproduceerd. Bijvoorbeeld, prostaglandinen pgi2, PGE2 en PGD2 verminderen vasculaire weerstand door de medullaire vaten te verwijden en de perfusie van de nier te verhogen., Dit resulteert in herverdeling van de bloedstroom van de nierschors naar de nefronen van het juxtamedulaire gebied. Remming van deze prostaglandinen heeft de neiging om de totale nierperfusie te verminderen en de bloedtoevoer naar de cortex te herverdelen. In extreme situaties culmineert dit in scherpe renale vasoconstrictie en medullaire ischemie die tot scherp nierfalen kan leiden. Bovendien heeft PGE2 een diuretisch en natriuretisch effect, vandaar de hydrosalineretentie die door NSAID ‘ s wordt geproduceerd. PGE2 zorgt samen met PGI2 voor glomerulaire filtratie., Renale prostaglandinesynthese is een fysiologisch mechanisme om een verminderde nierperfusie tegen te gaan. Vermindering van de bloedstroom treedt op in situaties van volumetrische contractie. Onder deze omstandigheden genereert PG een compenserende vasodilatatie van de renale vasculatuur die het effect van stimulatie van de renine-angiotensine-aldosteron-as tegengaat. Het behoud van de nierfunctie bij patiënten met hartfalen, cirrose en nierfalen hangt af van de vaatverwijdende werking van prostaglandinen., PGE2 en prostacycline die direct betrokken zijn bij dit vaatverwijdende effect worden gesynthetiseerd via de COX-1-Route. In situaties van salinedeprivatie werd COX-2 tot expressie gebracht in de dichte renale macula9,10.

cyclo-oxygenasen bij artritis

zowel in het synoviale vocht als in het synoviale membraan van patiënten met artritis worden COX-1 en COX-2 gedetecteerd op het eiwit-en mRNA-niveau 11,13. In beide gevallen zijn de cellen verantwoordelijk mononucleaire cellen van monocytisch-fagocytische stam., De bijdrage van elk van deze twee isovormen aan de synthese van prostaglandinen is nog niet precies bekend. Er zijn aanwijzingen dat de productie van PG bijna uitsluitend afhankelijk kan zijn van COX-2, zelfs in aanwezigheid van COX-1. In in vitro rattensystemen is de PG-synthese afhankelijk van de koppeling tussen fosfolipasen en cyclo-oxygenasen. Behandeling met fibroblast mitogenen veroorzaakt bijvoorbeeld een toename van de afgifte van PG. Als COX-2 expressie wordt geblokkeerd, wordt geen PG geproduceerd, zelfs niet in aanwezigheid van COX-1., Dit, bij mensen, zou verklaren hoe selectieve COX-2 inhibitors gezamenlijke PG synthese (pijn en ontsteking) zouden kunnen remmen, zelfs in de aanwezigheid van grote hoeveelheden COX-1 in het synoviale membraan en in synoviale vloeibare cellen12-14.

andere functies van cyclo-oxygenasen

COX-1 worden gevonden in neuronen door de hersenen, vooral in het frontale gebied. Bij pasgeborenen zijn er verhoogde COX-2 expressie waarden in het frontale gebied, die lager blijven in de volwassenheid., Bij sommige dieren, en misschien ook bij mensen, wordt COX-2 ook uitgedrukt in het ruggenmerg15.

COX – 1 en COX-2 komen tot expressie in het uterusepitheel tijdens het beginstadium van de zwangerschap. Beide kunnen belangrijk zijn voor de implantatie van het ei en voor het ontstaan en de ontwikkeling van de placenta16. Verschillende epidemiologische studies hebben een verband gevonden tussen de inname van aspirine en het risico op darmkanker. Sommige anti-inflammatoire geneesmiddelen zijn ook gezien om het aantal adenomateuze poliepen in patiënten met familiale polyposis te verminderen., In colonkanker en colorectale carcinomen, is hoge expressie van COX gezien op zowel de proteã ne als mRNA niveaus. Recente studies suggereren De Associatie van COX-2 en colon carcinogenese. Verhoogde COX-2 waarden zijn ook gevonden in muriene modellen van familiaire polypose, en bij knaagdieren met chemisch ingesloten coloncarcinoom is waargenomen dat selectieve COX-2 remmers adenoomvorming8,17-20 onderdrukken.

het verband tussen COX en de ziekte van Alzheimer is gebaseerd op epidemiologische studies., COX – 2 Inhoud in het hersenweefsel van de patiënten van Alzheimer is getoond lager dan normaal te zijn, die bovenmatig verlies van neuronen in de gevorderde stadia van de ziekte kan wijzen 21.

cyclo-oxygenasen en nieuwe ontstekingsremmers

een van de gebieden met de meeste toekomst in het onderzoek is de ontwikkeling van chemische stoffen die specifieke remmers van COX-2 zijn.

Er zijn verschillende biologische assays ontwikkeld om de activiteit van NSAID ‘ s tegen COX-1 en COX-2 te bepalen., Deze onderzoeken hebben aangetoond dat de verschillende NSAID ‘ s een variabel remmend effect hebben. In vitro lijken sommige COX-2 selectiever te remmen dan COX-1, maar de klinische relevantie van deze onderzoeken is twijfelachtig. Integendeel, de specificiteit van remming lijkt meer klinische betekenis te hebben. Het concept van specificiteit is een in vivo concept dat het vermogen weerspiegelt om COX-2 klinisch te onderdrukken (ontsteking) zonder COX-1 klinisch te remmen (afwezigheid van maageffecten en afwezigheid van effecten op de bloedplaatjesfunctie)., Tot nu toe is bij geen van de beschikbare NSAID ‘ s een specifiek effect op COX-2 aangetoond. Er zijn echter twee moleculen die deze kwaliteit combineren en binnenkort op de markt zullen verschijnen. Het effect op ontsteking en pijn en de afwezigheid van relevante bijwerkingen lijkt een belangrijke stap te zijn in de behandeling van ontstekingsziekten.