cyklooxygenas (COX) är det viktigaste enzymet i syntesen av prostaglandiner genom oxidation av arakidonsyra. Prostaglandiner utför båda funktionerna relaterade till homeostasen hos olika organ, och med smärta, inflammation och utveckling av neoplasmer. 1971 föreslog sir John Vane att den viktigaste verkningsmekanismen för aspirinliknande läkemedel var inhiberingen av prostaglandinbiosyntes., Idag vet vi att aspirin och andra icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel stör verkan av COX1. Inledande studier visade att COX-aktiviteten kan ökas i aktiverade celler och att denna aktivitet inte är fullständigt hämmad av kortikosteroider2. Detta bevis ledde till upptäckten av förekomsten av två isoformer av COX, kallad COX-1 och COX-2., Även om båda cyklooxygenaser har liknande affinitet för arakidonsyra och är 90% homologa, har de olika affinitet för substratet och finns på olika ställen i cellen. Det finns också skillnader i generna som kodar för de två enzymerna.

cyklooxygenas-1 (COX-1)

COX-1 spelar en viktig roll i syntesen av prostanoider för fysiologiska ändamål och reglerar funktioner som gastrointestinalt skydd, vaskulär homeostas, renal hemodynamik och trombocytfunktion., COX-1-genen mäter ungefär 22 kb, har 11 exoner och kommer från en duplicering av en mycket förfäders gemensam gen. Den ligger på kromosom 9 och dess promotorregion har ingen Tata box men innehåller många transkriptionsställen, vilket tyder på att genen är av typen ”underhållsgener”. I cellen är COX-1 vanligtvis belägen i cytoplasman eller nära endoplasmatisk retikulum. Även om COX-1 är konstitutionellt uttryckt i många vävnader förändras dess värden under utveckling., Proteinstrukturen hos båda enzymerna är likartad, med en homologi som är större än 90%. Molekylvikten för COX-1 är ungefär 69,05 kD, och kristallografiska undersökningar har visat strukturella skillnader härledda från aminosyrasekvensen. Dess struktur har två domäner, den som binder till membranen består av fyra spiraler som bildar en kanal som möjliggör inmatning av arakidonsyra från membranet till platsen med enzymatisk aktivitet. I denna region finns det två aktiva platser, en katalyserande cyklooxygenering och en peroxidation3, 4.,

cyklooxygenas-2 (COX-2)

även om förekomsten av flera isoformer av COX hade postulerats i mitten av sjuttiotalet, var det inte förrän i början av nittiotalet när erhölls konkreta bevis på en andra isoform av COX, som normalt inte är närvarande i cellen men verkar snabbt efter exponering av cellen för medel såsom lipopolysackarid eller proinflammatoriska cytokiner, och reglerar produktionen av prostanoider som är involverade i inflammation och andra processer är inte inflammatoriska och fysiologiska patológicos3, 5., Av denna anledning kallades COX-2 inducerbar form och COX-1 konstitutiv form6. COX – 2 har en mindre gen, belägen på kromosom 1, mäter cirka 8,3 kb och innehåller 10 exoner. Dess promotorregion har ligeringsställen som är kända för att känna igen glukokortikoider, interleukin-6 och andra cytokiner7. I cellen finns COX-2 främst i perinukleära regionen och i kärnmembranet4., Dess utseende i celler kan stimuleras eller induceras i många typer av dem4, inklusive de som är relaterade till det inflammatoriska svaret, även om nya studier har visat att det är konstitutionellt uttryckt vid olika punkter i det manliga och kvinnliga könsorganet och under processer relaterade till ägglossning, ägglossningsimplantation, induktion av arbetskraft och reproduktion. Det uttrycks också i olika typer av neuroner och deltar i cancertransformation, i detta fall genom mekanismer för resistens mot programmerad död (apoptos)., Verkningsmekanismen i dessa fall är inte bara den för hämning av prostaglandiner utan också koppling eller interferens med andra proteins funktioner. Dess molekylvikt är 69.09 kD. Strukturellt COX-1 och COX-2 är likartade, men bindningsstället för arakidonsyra är annorlunda. COX-2 har en bredare kanal, vilket möjliggör tillgång till stora NSAID som inte skulle tränga in i COX-1-kanalen., Dess tredimensionella struktur består av tre oberoende enheter: en som liknar epidermal tillväxtfaktor 2, en annan i membranet och en annan där den innehåller enzymdomänerna.

förutom genskillnaderna kommenterade, av distribution, reglering, uttryck och struktur aktiveras båda enzymerna av olika stimulanser, använder olika substratpooler och kopplas till olika fosfolipas A2., I murinceller, när COX-2-aktivitet blockeras, kan arakidonsyra som frigörs av vissa stimuli inte omvandlas till prostaglandiner, även om COX-1-aktivitet finns i cellen.

cyklooxygenaser och mag-tarmkanalen

PGE2 minskar produktionen av magsyra och producerar mukosal vasodilation. Dessutom ökar utsöndringen av slem, magsaft och duodenal bikarbonat. Hos människor syntetiseras de flesta prostaglandiner med skyddande effekt av magslemhinnan genom COX-1., Men i humana koloncancer uttrycks COX-2 i stora mängder3.

renal cyklooxygenaser

under normala förhållanden produceras prostaglandiner i olika anatomiska regioner i njuren. Dess undertryckande genom blockad av COX – 1 kan vara den viktigaste mekanismen för nefrotoxicitet som produceras av NSAID. Till exempel minskar prostaglandiner PGI2, PGE2 och PGD2 vaskulär resistens genom att dilatera de medullära kärlen och öka perfusionen av njuren., Detta resulterar i omfördelning av blodflödet från njurcortexen till nefronerna i den juxtamedulära regionen. Hämning av dessa prostaglandiner tenderar att minska total renal perfusion och omfördela blodflödet till cortex. I extrema situationer kulminerar detta i akut renal vasokonstriktion och medullär ischemi som kan leda till akut njursvikt. Dessutom har PGE2 en diuretisk och natriuretisk effekt, följaktligen den hydrosalinretention som produceras av NSAID. PGE2 tillsammans med PGI2 upprätthåller glomerulär filtrering., Renal prostaglandinsyntes är en fysiologisk mekanism för att motverka minskad renal perfusion. Reduktion av blodflödet sker i situationer med volymetrisk sammandragning. Under dessa omständigheter genererar PG en kompensatorisk vasodilation av njurvaskulaturen som motverkar effekten av stimulering av renin-angiotensin-aldosteron-axeln. Underhåll av njurfunktioner hos patienter med hjärtsvikt, cirros och njursvikt beror på prostaglandins vasodilaterande verkan., PGE2 och prostacyklin som är direkt involverade i denna vasodilaterande effekt syntetiseras via COX-1-vägen. I situationer med saltlösning deprivation har COX-2 uttryckts i den täta renal macula9, 10.

cyklooxygenaser vid artrit

både i synovialvätskan och i synovialmembranet hos patienter med artrit detekteras COX-1 och COX-2 Vid proteinet och mRNA level11, 13. I båda fallen är de ansvariga cellerna mononukleära celler av monocytisk-fagocytisk stam., Bidraget från var och en av dessa två isoformer till syntesen av prostaglandiner är ännu inte exakt känt. Det finns bevis för att PG-produktionen kan bero nästan uteslutande på COX-2, även i närvaro av COX-1. In vitro Murin system PG syntes är beroende av kopplingen mellan fosfolipaser och cyklooxygenaser. Till exempel ger behandling med fibroblastmitogener en ökning av frisättningen av PG. Om COX-2-uttrycket blockeras, produceras inte PG, även i närvaro av COX-1., Detta skulle hos människor förklara hur selektiva COX-2-hämmare kan hämma gemensam PG-syntes (smärta och inflammation), även i närvaro av stora mängder COX-1 i synovialmembranet och i synovialvätskeceller12-14.

andra funktioner av cyklooxygenaser

COX-1 finns i neuroner i hela hjärnan, särskilt i frontalområdet. Hos nyfödda finns förhöjda COX-2-uttryckvärden i frontalregionen, som förblir lägre vid vuxen ålder., I vissa djur, och kanske också hos människor, uttrycks COX-2 också i ryggmärgen15.

COX-1 och COX-2 uttrycks i livmoderns epitel under graviditetens första skede. Båda kan vara viktiga för implantation av ägget och för uppkomsten och utvecklingen av placenta16. Olika epidemiologiska studier har funnit ett samband mellan aspirinintag och risken för koloncancer. Vissa antiinflammatoriska läkemedel har också setts minska antalet adenomatösa polyper hos patienter med familjär polypos., I tjocktarmscancer och kolorektala karcinom har högt uttryck för COX setts både på protein-och mRNA-nivåer. Nya studier tyder på Association of COX-2 och kolon karcinogenes. Förhöjda COX-2-värden har också hittats i murinmodeller av familjär polypos, och hos gnagare med kemiskt inkluderad kolonkarcinom har selektiva COX-2-hämmare observerats för att undertrycka adenomformation8, 17-20.

sambandet mellan COX och Alzheimers sjukdom baseras på epidemiologiska studier., COX-2-innehållet i hjärnvävnaden hos Alzheimers patienter har visat sig vara lägre än normalt, vilket kan återspegla överdriven förlust av neuroner i de avancerade stadierna av sjukdomen21.

cyklooxygenaser och nya antiinflammatoriska medel

ett av de områden som har den mest framtida forskningen är utvecklingen av kemikalier som är specifika hämmare av COX-2.

en mängd olika biologiska analyser har utvecklats för att definiera aktiviteten hos NSAID mot COX-1 och COX-2., Dessa studier har visat att de olika NSAID har en varierande hämmande effekt. In vitro verkar vissa hämma COX-2 mer selektivt än COX-1, men den kliniska relevansen av dessa studier är tveksam. Tvärtom verkar inhiberingens specificitet ha mer klinisk betydelse. Begreppet specificitet är ett in vivo-koncept som återspeglar förmågan att undertrycka COX-2 kliniskt (inflammation) utan kliniskt hämmande COX-1 (frånvaro av gastriska effekter och frånvaro av effekter på trombocytfunktionen)., Hittills har ingen av de tillgängliga NSAID visat sig ha någon specifik effekt på COX-2. Det finns dock två molekyler som kombinerar denna kvalitet och kommer att visas på marknaden inom kort. Dess effekt på inflammation och smärta och frånvaron av relevanta biverkningar verkar vara ett viktigt steg i behandlingen av inflammatoriska sjukdomar.