Cyklooksygenazy

W Cyklooksygenazy są enzymami biorącymi udział w tworzeniu prostaglandyn. Te z kolei powodują stan zapalny.

Co to są cyklooksygenazy?

Cyklooksygenazy (STERNIK) to enzymy. Są zaangażowani w metabolizm arachidonów. Tam katalizują produkcję tromboksanów i prostaglandyn. Enzymy COX odgrywają kluczową rolę w regulacji stanu zapalnego.

Cyklooksygenaza jest znana człowiekowi od lat trzydziestych XX wieku. Pierwsza oczyszczona produkcja cyklooksydaz miała miejsce w latach siedemdziesiątych XX wieku z homogenatów tkanek owiec i bydła. Od 1972 roku zaczęły się spekulacje, czy istnieje więcej niż jedna cyklooksygenaza. W latach 90-tych można było zsekwencjonować struktury białek cyklooksygenazy-1 i cyklooksygenazy-2. Te dwa izoenzymy różnią się od siebie lokalizacją genów. Ponadto wyjaśniono ich struktury, które można wykorzystać do produkcji leków oddziałujących na enzymy.

Funkcja, efekt i zadania

Cyklooksygenazy są podzielone na dwa podgatunki. Są to cyklooksygenaza-1 (COX-1) i cyklooksygenaza-2 (COX-2). To są dwie różne formy enzymu. Ich aminokwas jest w 68% identyczny. Istnieją również dowody na istnienie innej cyklooksygenazy, znanej jako cyklooksygenaza-3.

COX-1 i COX-2 odgrywają ważną rolę w medycynie terapeutycznej. Cyklooksygenaza-1 jest enzymem, którego ekspresja jest konstytutywna. W zdrowym ciele w większym stopniu syntetyzuje prostaglandyny. Większe ilości COX-1 znajdują się głównie w nerkach i ścianie żołądka. Ekspresja COX-2 występuje zwłaszcza w tkankach objętych stanem zapalnym lub uszkodzonych. Tutaj produkowane są prostaglandyny. One albo podtrzymują stan zapalny, albo nawet go nasilają.

Funkcją cyklooksygenaz jest katalizowanie konwersji kwasu arachidonowego do prostaglandyny H2. Dotyczy to również kwasu eikozapentaenowego (EPA) i kwasu dihomogammalinolenowego (DGLA). Proces przebiega dwuetapowo, które odbywają się w centrach reakcji enzymu. Krok 1 jest wykonywany w centrum katalitycznym. Składa się z zamknięcia pierścienia między atomami węgla C8 i C12. Ponadto dwa atomy tlenu są wstawione w C9 i C11. Te następnie wchodzą ze sobą w wiązanie kowalencyjne, w wyniku czego w prostaglandynie G2 powstaje mostek nadtlenkowy. Powstała prostglandyna-G2 może dyfundować z kanału.

Drugi etap odbywa się poprzez katalizę centrum reakcji aktywnością peroksydazy. Prostaglandyna H2 jest tworzona z prostaglandyny G2. Zapewnia to syntezę dalszych prostaglandyn.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Cyklooksygenazy znajdują się w wewnętrznej części retikulum endoplazmatycznego, we wnętrzu powłoki jądrowej oraz w aparacie Golgiego. W trakcie tego procesu przylegają do wewnętrznej strony błon przedziału komórkowego. Są również obecne w komórkach zwierząt. Natomiast nie występują u owadów, roślin czy organizmów jednokomórkowych. Jednak zawierają one pokrewne enzymy, takie jak oksygenazy indukowane przez patogeny.

COX-1 znajduje się w komórkach śródbłonka normalnych naczyń krwionośnych, podczas gdy COX-2 znajduje się w komórkach śródbłonka proliferujących naczyń krwionośnych tkanek objętych stanem zapalnym. Ponadto COX-2 jest często obecny w komórkach nowotworowych, w których się namnaża. Lekarze podejrzewają, że enzym przyczynia się do wzrostu guza. Również w mózgu COX-2 jest wytwarzany w zwiększonym stopniu jako część zapalenia. Enzym znajduje się w komórkach śródbłonka naczyń podwzgórza. Powstaje wywołujący gorączkę PGE2. Czasami COX-2 pojawia się również w komórkach nerwowych i komórkach glejowych.

W nerkach cyklooksygenaza-2 jest zawarta głównie w plamce żółtej. Prowadzi to do zwiększonej produkcji prostacykliny, która zapoczątkowuje tworzenie enzymu reniny. COX-2 jest zawsze obecny w rdzeniu kręgowym. Tam służy do przetwarzania bodźców bólowych.

Choroby i zaburzenia

Cyklooksygenazy odgrywają ważną rolę w chorobach, co jest szczególnie prawdziwe w przypadku cyklooksygenazy-2. W przebiegu procesów zapalnych następuje intensywniejsza transkrypcja COX-2.

Tak zwane inhibitory COX-2 są podawane w celu leczenia objawów z tym związanych, takich jak ból i gorączka. Są to leki przeciwzapalne, które należą do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ). W przeciwieństwie do klasycznych leków przeciwgorączkowych, które działają zarówno na COX-1, jak i COX-2, inhibitory COX-2 koncentrują się na blokowaniu cyklooksygenazy-2.

Często COX-2 znajduje się w złośliwych guzach nowotworowych. Prostaglandyny, takie jak PGE2, które powstają w tkance guza, oddziałują bezpośrednio na komórki guza i zrąb guza. Z tego powodu badania nad rakiem dają nadzieję na pozytywne działanie inhibitorów COX-2, co jest szczególnie ważne w przypadku nowotworów przewodu pokarmowego. Leki te atakują zarówno niezmienny zrąb, jak i wysoce zmienne komórki guza. Zmniejsza to prawdopodobieństwo rozwoju oporności.

Nie było jeszcze możliwe wyjaśnienie, jakie funkcje w komórkach mózgowych pełni cyklooksygenaza-2. Dlatego pytanie, czy długotrwałe stosowanie inhibitorów COX-2 ma fizjologiczny wpływ na mózg, pozostało bez odpowiedzi. Jednak liczne bodźce powodują rozwój COX-2 w komórkach nerwowych, astrocytach i mikrogleju. Należą do nich napady padaczkowe, stany zapalne, niedotlenienie i toksyny o działaniu pobudzającym. Jednak skutki tego procesu są nadal niejasne. Lekarze podejrzewają również wpływ cyklooksygenaz na rozwój choroby Alzheimera.

Głównymi używanymi inhibitorami cyklooksygenazy są leki przeciwzapalne, przeciwbólowe, przeciwzapalne i przeciwgorączkowe. Obejmują one za. Kwas acetylosalicylowy i ibuprofen.