A ciclooxigenase (COX) é a enzima chave na síntese das prostaglandinas, através da oxidação do ácido araquidônico. As prostaglandinas desempenham funções relacionadas à homeostase de vários órgãos e à dor, inflamação e desenvolvimento de neoplasias. Em 1971, sir John Vane sugeriu que o mecanismo mais importante de ação de medicamentos semelhantes a aspirina era a inibição da biossíntese de prostaglandinas., Hoje sabemos que a aspirina e outros antiinflamatórios não esteróides interferem na ação do COX1. Os estudos iniciais demonstraram que a actividade da COX pode ser aumentada em células activadas e que esta actividade não é totalmente inibida pelos corticosteroides2. Esta evidência levou à descoberta da existência de duas isoformas da COX, denominadas COX-1 e COX-2., Embora ambas as ciclooxigenases tenham afinidade semelhante para o ácido araquidônico, e sejam homólogas em 90%, elas apresentam afinidade diferente para o substrato e estão localizadas em diferentes locais dentro da célula. Existem também diferenças nos genes que codificam as duas enzimas.

ciclooxigenase-1 (COX-1)

a COX-1 desempenha um papel importante na síntese de prostanóides para fins fisiológicos e regula funções como proteção gastrointestinal, homeostase vascular, hemodinâmica renal e função plaquetária., O gene COX-1 mede cerca de 22 kb, tem 11 exons e vem de uma duplicação de um gene comum muito ancestral. É encontrado no cromossomo 9 e sua região promotora não tem caixa TATA, mas contém muitos locais de transcrição, sugerindo que seu gene é do tipo “genes de manutenção”. Na célula, geralmente a COX-1 está localizada no citoplasma ou perto do retículo endoplasmático. Embora a COX-1 seja expressa constitutivamente em muitos tecidos, seus valores mudam durante o desenvolvimento., A estrutura proteica de ambas as enzimas é semelhante, com uma homologia superior a 90%. O peso molecular da COX-1 é de aproximadamente 69,05 kD, e os exames cristalográficos demonstraram diferenças estruturais derivadas da sequência de aminoácidos. Sua estrutura apresenta dois domínios, o que se liga às membranas é constituído por quatro hélices que formam um canal que permite a entrada do ácido araquidônico da membrana no local com atividade enzimática. Nesta região existem dois lugares ativos,um que catalisa a ciclooxigenação e outro a perooxidação3, 4.,

ciclooxigenase-2 (COX-2)

embora a existência de várias isoformas da COX tenha sido postulada em meados dos anos setenta, não foi até início dos anos noventa que se obtiveram evidências concretas de uma segunda isoforma da COX, que não se encontra normalmente presente na célula mas aparece rapidamente após a exposição da célula a agentes como lipopolissacarídeos ou citocinas pró-inflamatórias, e regula a produção dos prostanoides que participam na inflamação e em outros processos não inflamatórios, fisiológicos e patológicos3,5., Por este motivo, a COX-2 forma indutível e a COX-1 forma constitutiva6 foram designadas. A COX-2 tem um gene de tamanho menor, localizado no cromossomo 1, mede cerca de 8,3 kb e contém 10 exons. Sua região promotora tem lugares de ligadura que se sabe reconhecer aos glucocorticoides, à interleucina-6 e a outras citocinas7. Na célula, a COX-2 é encontrada principalmente na região perinuclear e na membrana nuclear4., Sua ocorrência nas células pode ser estimulada ou induzida em muitos tipos delas4, incluindo aqueles relacionados à resposta inflamatória, embora estudos recentes tenham demonstrado que ela é expressa constitutivamente em diferentes pontos do aparelho genital masculino e feminino e durante os processos relacionados à ovulação, implantação ovular, indução do parto e reprodução. Também é expresso em diferentes tipos de neurônios e participa da transformação cancerosa, neste caso através de mecanismos de resistência à morte programada (apoptose)., O mecanismo de ação nestes casos não é simplesmente o da inibição das prostaglandinas, mas também o acoplamento ou interferência com as funções de outras proteínas. Seu peso molecular é de 69,09 kD. Estruturalmente COX-1 e COX-2 são semelhantes, mas o local de ligação para o ácido araquidônico é diferente. A COX-2 possui um canal mais amplo, que permite o acesso a AINEs de grande porte que não penetrariam no canal COX-1., Sua estrutura tridimensional consiste em três unidades independentes: uma semelhante ao fator de crescimento epidérmico 2, outra na membrana e outra na qual contém os domínios enzimáticos.

além das diferenças gênicas comentadas, de distribuição, regulação, expressão e estrutura, ambas as enzimas são ativadas por estímulo diferente, usam diferentes poóis de substrato e acoplam-se a diferentes fosfolipases A2., Em células murinas, quando a atividade da COX-2 é bloqueada, o ácido araquidônico liberado por certos estímulos não pode ser convertido em prostaglandinas, embora exista atividade de COX-1 na célula.

As ciclooxigenases e o trato gastrointestinal

A PGE2 reduz a produção do ácido gástrico e produz vasodilatação da mucosa. Além disso, aumenta a secreção de muco, suco gástrico e bicarbonato duodenal. Nos seres humanos, a maioria das prostaglandinas com efeito protetor da mucosa gástrica, são sintetizadas através da COX-1., No entanto, nos cânceres do cólon humano, a COX-2 é expressa em grandes quantidades3.

As ciclooxigenases renais

em condições normais as prostaglandinas são produzidas em diferentes regiões anatômicas do rim. Sua supressão através do bloqueio da COX-1 pode ser o mecanismo mais importante da nefrotoxicidade produzida pelos AINEs. Por exemplo, as prostaglandinas PGI2, PGE2 e PGD2 diminuem a resistência vascular dilatando os vasos medulares e aumentando a perfusão do rim., Isso resulta em redistribuição do fluxo sanguíneo do córtex renal para os néfrons da região justamedular. A inibição destas prostaglandinas tende a diminuir a perfusão renal total e a redistribuir o fluxo sanguíneo para o córtex. Em situações extremas, isso culmina em vasoconstrição renal aguda e isquemia medular que pode levar à insuficiência renal aguda. Além disso, a PGE2 tem um efeito diurético e natriurético, daí a retenção hidrossalina que os AINEs produzem. O PGE2 juntamente com o PGI2 mantém a filtragem glomerular., A síntese renal das prostaglandinas é um mecanismo fisiológico para neutralizar a diminuição da perfusão renal. A redução do fluxo sanguíneo, ocorre em situações de contração volumétrica. Nestas circunstâncias, as PG geram uma vasodilatação compensatória da vasculatura renal, que neutraliza o efeito da estimulação do eixo renina-angiotensina-aldosterona. A manutenção das funções renais em pacientes com insuficiência cardíaca, cirrose e insuficiência renal depende da ação vasodilatadora das prostaglandinas., A PGE2 e a prostaciclina que intervêm diretamente neste efeito vasodilatador são sintetizadas através da via da COX-1. Em situações de privação salina tem-se visto expressão de COX-2 na mácula densa renal9,10.

As ciclooxigenases na artrite

tanto no líquido sinovial como na membrana sinovial dos pacientes com artrite são detectadas COX-1 e COX-2 no nível protéico e de ARNm11,13. Em ambos os casos, as células responsáveis são células mononucleadas de estirpe monocítico-fagocitário., A contribuição de cada uma dessas duas isoformas para a síntese de prostaglandinas ainda não é conhecida com precisão. Existem dados que indicam que a produção de PG pode depender quase exclusivamente da COX-2, mesmo na presença da COX-1. Em sistemas murinos in vitro, a síntese de PG é dependente do acoplamento entre fosfolipases e ciclooxigenases. Por exemplo, o tratamento com mitógenos de fibroblastos leva a um aumento na liberação de PG. Se a expressão de COX-2 for bloqueada, não haverá PG, mesmo na presença de COX-1., Isto, em humanos, explicaria como inibidores selectivos da COX-2 poderiam inibir a síntese articular de PG (dor e inflamação), mesmo na presença de grandes quantidades de COX-1 na membrana sinovial e nas células do líquido sinovial12-14.

outras funções das ciclooxigenases

COX-1 é encontrado em neurônios em todo o cérebro, especialmente na área frontal. Nos neonatos existem valores elevados de expressão de COX-2 na região frontal, que se mantêm mais reduzidos na idade adulta., Em alguns animais, e talvez também em seres humanos, a COX-2 também é expressa na medula espinhal15.

COX-1 e COX-2 são expressos no epitélio uterino durante o estágio inicial da gravidez. Ambas podem ser importantes para a implantação do óvulo e para a gênese e desenvolvimento da placenta16. Vários estudos epidemiológicos encontraram relação entre a ingestão de aspirina e o risco de câncer de cólon. Alguns antiinflamatórios também foram vistos como reduzindo o número de pólipos adenomatosos em pacientes com polipose familiar., No cancro do cólon e nos carcinomas colorectais, observou-se uma elevada expressão de COX tanto a nível proteico como de mRNA. Estudos recentes sugerem a associação de COX-2 e carcinogênese do cólon. Valores elevados de COX-2 também foram encontrados em modelos murinos de polipose familiar, e em roedores com carcinoma do cólon quimicamente incluído foi observado que inibidores seletivos da COX-2 suprimem a formação de adenomas8,17-20.

a ligação entre a COX e a doença de Alzheimer baseia-se em estudos epidemiológicos., Verificou-se que o conteúdo de COX-2 no tecido cerebral dos pacientes com Alzheimer é menor do que o normal, o que pode refletir uma perda excessiva de neurônios nos estágios avançados da doença21.

As ciclooxigenases e os novos antiinflamatórios

uma das áreas com mais futuro na pesquisa é o desenvolvimento de substâncias químicas que sejam inibidores específicos da COX-2.

uma variedade de ensaios biológicos foram desenvolvidos para definir a atividade dos AINEs contra a COX-1 e a COX-2., Com estes ensaios, verificou-se que os diferentes AINEs têm um efeito inibitório variável. In vitro, alguns parecem inibir mais selectivamente a COX-2 do que a COX-1, mas a relevância clínica destes ensaios é duvidosa. Ao contrário, parece ter mais significado clínico a especificidade da inibição. O conceito de especificidade é um conceito in vivo que reflete a capacidade de supressão da COX-2 clinicamente (inflamação) sem inibir clinicamente a COX-1 (ausência de efeitos gástricos e ausência de efeitos na função plaquetária)., Até agora, nenhum dos AINEs disponíveis mostrou ter um efeito específico sobre a COX-2. No entanto, existem duas moléculas que reúnem essa qualidade e que aparecerão no mercado em breve. Seu efeito sobre a inflamação e dor e a ausência de efeitos colaterais relevantes parece representar um passo importante na terapêutica de doenças inflamatórias.