Лекция 2Лекция 2

Обмен эйкозаноидов в норме и при Обмен эйкозаноидов в норме и при патологияхпатологиях

ЭйкозаноидыЭйкозаноиды

В середине 30-х годов 20 века шведский ученый В середине 30-х годов 20 века шведский ученый Эйлер (V. Euler) обнаружил в экстракте из Эйлер (V. Euler) обнаружил в экстракте из предстательной железы (простаты) предстательной железы (простаты) биологически активные вещества, которые он биологически активные вещества, которые он назвал простагландинами (назвал простагландинами (PGPG), полагая, что они ), полагая, что они присутствуют только в предстательной железе.присутствуют только в предстательной железе.Позже было установлено, что простагландины Позже было установлено, что простагландины образуются практически во всех органах и образуются практически во всех органах и тканях.тканях.В 1962 г. была расшифрована химическая В 1962 г. была расшифрована химическая структура простагландинов.структура простагландинов.Простагландины вместе с лейкотриенами и Простагландины вместе с лейкотриенами и тромбоксанами составляют группу тромбоксанами составляют группу эйкозаноидовэйкозаноидов –– биологически активных веществ, содержащих биологически активных веществ, содержащих 20 атомов углерода (эйкоза по20 атомов углерода (эйкоза по--гречески 20).гречески 20).

Функции эйкозаноидовФункции эйкозаноидовЭйкозаноиды регулируют тонус гладкой мускулатурыЭйкозаноиды регулируют тонус гладкой мускулатуры, , влияя на артериальное давление, состояние бронхов, влияя на артериальное давление, состояние бронхов, кишечника, матки. кишечника, матки. Регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на Регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на свертывание крови. свертывание крови. Регулируют состояние слизистой оболочки желудка.Регулируют состояние слизистой оболочки желудка.Участвуют в формировании процесса воспаления при Участвуют в формировании процесса воспаления при повреждении тканей и инфекции (боль, отек, лихорадка).повреждении тканей и инфекции (боль, отек, лихорадка).Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к развитию Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к развитию таких заболеваний как бронхиальная астма и других таких заболеваний как бронхиальная астма и других аллергические реакции, а также к тромбозам.аллергические реакции, а также к тромбозам.Недостаточная секреция эйкозаноидов приводит к Недостаточная секреция эйкозаноидов приводит к возникновению язвы желудка.возникновению язвы желудка.

Что такое простагландины?Что такое простагландины?

Простагландины – биологически активные Простагландины – биологически активные вещества, являющиеся производными вещества, являющиеся производными ненасыщенных жирных кислот, состоящие из ненасыщенных жирных кислот, состоящие из 20 атомов углерода. Молекула простагландина 20 атомов углерода. Молекула простагландина содержит пятичленный цикл и две боковые содержит пятичленный цикл и две боковые цепи. Обычно в 15-м положении у них имеется цепи. Обычно в 15-м положении у них имеется гидроксильная группа.гидроксильная группа.

Классификация простагландиновКлассификация простагландинов

ВВ зависимости от строения цикла и характера зависимости от строения цикла и характера боковых цепей простагландины делят на боковых цепей простагландины делят на несколько типов, обозначаемых буквами: А, В, несколько типов, обозначаемых буквами: А, В, С, D, Е, FС, D, Е, F, H, I, J, H, I, J..

Внутри типа простагландины делят на 1-ю, 2-Внутри типа простагландины делят на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии в зависимости от числа ю и 3-ю серии в зависимости от числа двойных связей в боковых цепях молекулы. С двойных связей в боковых цепях молекулы. С учетом типа и серии простагландины учетом типа и серии простагландины обозначают как PGE2, PGD1, PGH2 и т.д.обозначают как PGE2, PGD1, PGH2 и т.д.

Разделение простагландинов на Разделение простагландинов на типытипы

А В С D E

F H J

12

34

5

Простациклины Простациклины PGIPGIИмеют 2 кольца: одно пятичленное (как другие простагландины), а другое – пятичленное с кислородом в цикле

ТРОМБОКСАНЫТРОМБОКСАНЫИмеют шестичленное кольцо, включающее атом кислорода,синтезируются только в тромбоцитах, стимулируя их агрегацию при образовании тромба

Синтез простагландинов семейств 1, Синтез простагландинов семейств 1, 2 и 3 из разных субстратов2 и 3 из разных субстратов

Арахидоновая кислота (20:4; С5, С8, С11, С14; -6 ряд)

PGE2PGF2PGI2

Эйкозатриеновая кислота (20:3; С8, С11,С14; -6 ряд)

PGE1PGF1PGI1

Эйкозапентаеновая кислота(20:5, С5, С8, С11, С14, С17; -3 ряд)

PGE3PGF3PGI3

Источники субстратовИсточники субстратовПолиеновые кислоты поступают в организм с Полиеновые кислоты поступают в организм с пищей или образуются из незаменимых пищей или образуются из незаменимых жирных кислот с 18 атомами углерода жирных кислот с 18 атомами углерода (линолевая и линоленовая кислоты) (линолевая и линоленовая кислоты)

Линолевая кислота 18:2 (9,12) 18:3 20:3 20:4

(-6 ряд)

Линоленовая кислота18:3 (9,12,15) 18:4 20:4 20:5

(-3 ряд)

Биологические эффекты различных Биологические эффекты различных простагландиновпростагландинов

PGE2PGE2 (большинство тканей) – расслабление гладкой (большинство тканей) – расслабление гладкой мускулатуры, расширение сосудов, инициация родовой мускулатуры, расширение сосудов, инициация родовой деятельности, подавление миграции лимфоцитов, пролиферации деятельности, подавление миграции лимфоцитов, пролиферации Т-клеток.Т-клеток.

PGF2PGF2 (большинство тканей) – сокращение гладкой мускулатуры, (большинство тканей) – сокращение гладкой мускулатуры, сужение сосудов, бронхов, стимуляция сокращения матки.сужение сосудов, бронхов, стимуляция сокращения матки.

PGD3PGD3 (клетки гладкой мускулатуры) – расширение сосудов, (клетки гладкой мускулатуры) – расширение сосудов, снижение агрегации тромбоцитов и лейкоцитов.снижение агрегации тромбоцитов и лейкоцитов.

PGI2 (PGI2 (сердце, эндотелий сосудов)сердце, эндотелий сосудов) - - снижение агрегации снижение агрегации тромбоцитовтромбоцитов,, расширение сосудов. расширение сосудов.

TXA2TXA2 (тромбоциты) – стимуляция агрегации тромбоцитов, (тромбоциты) – стимуляция агрегации тромбоцитов, сужение сосудов, бронховсужение сосудов, бронхов

TXATXA3 (тромбоциты) – те же функции, что и у 3 (тромбоциты) – те же функции, что и у TXA2TXA2, но , но значительное менее эффективензначительное менее эффективен

Синтез эйкозаноидов из Синтез эйкозаноидов из арахидоновой кислотыарахидоновой кислоты

Катехоламины, брадикинин,ангиотензин II,гистамин, цитокиныЦиклооксигеназа 1/2

5’-липоксигеназа

Циклооксигеназный и липоксигеназный пути Циклооксигеназный и липоксигеназный пути превращения полиеновых жирных кислотпревращения полиеновых жирных кислотСинтез простагландинов начинается только после освобождения Синтез простагландинов начинается только после освобождения полиеновых кислот из фосфолипидов мембраны. Активация этого полиеновых кислот из фосфолипидов мембраны. Активация этого процесса происходит под действием гормонов, цитокинов, процесса происходит под действием гормонов, цитокинов, гистамина, механического воздействиягистамина, механического воздействияПосле освобождения полиеновой кислоты в цитоплазму в После освобождения полиеновой кислоты в цитоплазму в зависимости от типа клеток происходит ее превращение в зависимости от типа клеток происходит ее превращение в простагландины (циклооксигеназный путь) или в лейкотриены простагландины (циклооксигеназный путь) или в лейкотриены (липоксигеназный путь)(липоксигеназный путь)Циклооксигеназный путь – включение в арахидоновую кислоту 4 Циклооксигеназный путь – включение в арахидоновую кислоту 4 атомов кислорода и формирование 5-членного кольца. Образуется атомов кислорода и формирование 5-членного кольца. Образуется нестабильное гидропероксипроизводное нестабильное гидропероксипроизводное (PGG2)(PGG2), которое в , которое в результате действия пероксидазы превращается в результате действия пероксидазы превращается в PGH2PGH2 (восстановленная (восстановленная OH-OH-группа у 15 атома углерода)группа у 15 атома углерода)Липоксигеназный путь начинается с присоединения к одному из Липоксигеназный путь начинается с присоединения к одному из атомов углерода у двойной связиатомов углерода у двойной связи молекулы кислорода с молекулы кислорода с образованием гидропероксидовобразованием гидропероксидов

Синтез простагландинов и Синтез простагландинов и тромбоксановтромбоксанов

Время полужизни PGH2 0-100 s)

Время полужизни PGH2 90 c1.

2.

простагландин Е2

эндотелий

тромбоциты

Для синтеза простагландинов Для синтеза простагландинов необходим набор ферментовнеобходим набор ферментов

Получение первого интермедиата Получение первого интермедиата PGH2PGH2 обеспечивает мембранный фермент обеспечивает мембранный фермент простагландин (Рпростагландин (РGH2GH2)-синтетаза )-синтетаза (циклооксигеназа), имеющая две (циклооксигеназа), имеющая две ферментативные активности: ферментативные активности: циклооксигеназную и пероксидазнуюциклооксигеназную и пероксидазнуюДальнейшие превращения осуществляют Дальнейшие превращения осуществляют соответствующие соответствующие изомеразыизомеразы, набор , набор которых в разных тканях различаетсякоторых в разных тканях различается

ЦиклооксигеназаЦиклооксигеназаЦиклооксигеназа (ЦОГ; простагландин G/H синтаза, КФ 1.14.99.1), Циклооксигеназа (ЦОГ; простагландин G/H синтаза, КФ 1.14.99.1), катализирует первые 2 стадии синтеза простагландинов.катализирует первые 2 стадии синтеза простагландинов. ГомодимерГомодимер из идентичных гликопротеинов (576 и 581 а.к.) с двумя из идентичных гликопротеинов (576 и 581 а.к.) с двумя активными центрами, обладающими разной ферментативной активными центрами, обладающими разной ферментативной активностью. Катализирует включение в арахидоновую кислоту (АА) 4 активностью. Катализирует включение в арахидоновую кислоту (АА) 4 атомов кислорода и формирование пятичленного кольца (образование атомов кислорода и формирование пятичленного кольца (образование нестабильного нестабильного PGG2).PGG2). Затем у Затем у PGG2PGG2 происходит восстановление происходит восстановление гидропероксида у 15 атома углерода до гидроксильной группы гидропероксида у 15 атома углерода до гидроксильной группы ((пероксидаза) с образованием стабильного пероксидаза) с образованием стабильного PGH2.PGH2.Локализована в ЭПР, каждая субъединица димера содержит три Локализована в ЭПР, каждая субъединица димера содержит три домена: домен фактора роста эпидермиса (34–72), мембранный домен домена: домен фактора роста эпидермиса (34–72), мембранный домен (73–116) и каталитический домен с пероксидазным и (73–116) и каталитический домен с пероксидазным и циклооксигеназным активными центрами циклооксигеназным активными центрами В активном центре циклооксигеназы – тирозин (В активном центре циклооксигеназы – тирозин (Tyr385), Tyr385), в активном в активном центре пероксидазы – гем.центре пероксидазы – гем.Гем находится на дне неглубокой щели. Благодаря такой структуре к Гем находится на дне неглубокой щели. Благодаря такой структуре к гему имеют доступ многие гидрофильные соединения, препятствие гему имеют доступ многие гидрофильные соединения, препятствие обеспечивается небольшим кластером из нескольких гидрофобных обеспечивается небольшим кластером из нескольких гидрофобных аминокислот, формирующим купол над частью щели. Структура аминокислот, формирующим купол над частью щели. Структура активного центра объясняет широкую субстратную специфичность активного центра объясняет широкую субстратную специфичность пероксидазы ЦОГ, которая восстанавливает многие органические пероксидазы ЦОГ, которая восстанавливает многие органические пероксиды. пероксиды.

ЦиклооксигеназаЦиклооксигеназаАктивный центр циклооксигеназы находится на вершине канала в виде буквы Активный центр циклооксигеназы находится на вершине канала в виде буквы L, сформированного мембранным доменом. Вход в канал состоит из широкого L, сформированного мембранным доменом. Вход в канал состоит из широкого прохода, который сужается и должен открываться, чтобы субстрат или прохода, который сужается и должен открываться, чтобы субстрат или ингибитор смогли войти вглубь канала ингибитор смогли войти вглубь канала Когда AA связывается с активным центром циклооксигеназы, она Когда AA связывается с активным центром циклооксигеназы, она располагается так, что ее ω-метильная группа находится в узком конце располагается так, что ее ω-метильная группа находится в узком конце канала. При этом С-13 располагается близко к Tyr-385 активного центра канала. При этом С-13 располагается близко к Tyr-385 активного центра Первая стадия превращения AA в гидрокси-эндопероксид, PGG2, Первая стадия превращения AA в гидрокси-эндопероксид, PGG2, представляет собой отделение атома водорода (в представляет собой отделение атома водорода (в S-S-конфигурации)конфигурации) у у CC-13. -13. Основной вклад ЦОГ в формирование PGG2 - обеспечение Основной вклад ЦОГ в формирование PGG2 - обеспечение стереоспецифичностистереоспецифичности..Катализ циклооксигеназной реакции требует, чтобы фермент был сначала Катализ циклооксигеназной реакции требует, чтобы фермент был сначала активирован, что зависит от пероксидазной активности. Двухэлекторонное активирован, что зависит от пероксидазной активности. Двухэлекторонное восстановленре пероксидного субстрата приводит к окислению железа гема восстановленре пероксидного субстрата приводит к окислению железа гема до оксо-феррилпорфиринового радикала. до оксо-феррилпорфиринового радикала. Перенос электрона к гему от Tyr-385 обеспечивает появление тирозильного Перенос электрона к гему от Tyr-385 обеспечивает появление тирозильного радикала в циклооксигеназном центре. Именно это обеспечивает удаление радикала в циклооксигеназном центре. Именно это обеспечивает удаление атома водорода от С-13 AA, инициируя циклооксигеназную реакцию. атома водорода от С-13 AA, инициируя циклооксигеназную реакцию. Конечная стадия реакции, восстановление пероксильного радикала до Конечная стадия реакции, восстановление пероксильного радикала до гилроксипероксида с образованием PGG2 регенерирует тирозильный гилроксипероксида с образованием PGG2 регенерирует тирозильный радикал. Таким образом, активированная ЦОГ может совершить много радикал. Таким образом, активированная ЦОГ может совершить много оборотов без повторения стадии активации. После инициации оборотов без повторения стадии активации. После инициации циклооксигеназной реакции функция пероксидазы сводится к циклооксигеназной реакции функция пероксидазы сводится к восстановлению15-гидроперокси группировки PGG2 до соответствующей восстановлению15-гидроперокси группировки PGG2 до соответствующей спиртовой группировки PGH2 спиртовой группировки PGH2

ЛейкотриеныЛейкотриены

Характерная особенность лейкотриенов – отсутствие Характерная особенность лейкотриенов – отсутствие циклической структуры и наличие трех сопряженных циклической структуры и наличие трех сопряженных связей (три-ен). Вырабатываются они в основном в связей (три-ен). Вырабатываются они в основном в полиморфоядерных лейкоцитах (5-липоксигеназа), хотя полиморфоядерных лейкоцитах (5-липоксигеназа), хотя этот процесс происходит также в тромбоцитах (12-этот процесс происходит также в тромбоцитах (12-липоксигеназа) и эозинофилах (5-липоксигеназа).липоксигеназа) и эозинофилах (5-липоксигеназа).Выделяют типы лейкотриенов А, В, С, Выделяют типы лейкотриенов А, В, С, DD и Е, в и Е, в зависимости от количества двойных связей их делят на зависимости от количества двойных связей их делят на серии 3, 4 и 5.серии 3, 4 и 5.

Образование лейкотриеновОбразование лейкотриенов

5-липоксигеназа

Липоксигеназы проводят окисление 5-го, 12-го и 15-го атома углерода в зависимости от типа ткани

Лейкоциты и тучные клетки

Лейкотриены имеют три сопряженные двойные связи

Лейкотриен В4Лейкотриен В4

Лейкоциты и клетки эпителия сосудов

Лейкотриены Лейкотриены LTD4 LTD4 и и LTE4LTE4

Лейкротриен Лейкротриен LTLTСС4 4 в 6-м положении в 6-м положении содержит глутатионсодержит глутатионЛейкотриен Лейкотриен LTD4 LTD4 в 6-м положении в 6-м положении содержит глицилцистеин, содержит глицилцистеин, присоединенный через присоединенный через SH-SH-группугруппуЛейкотриен Лейкотриен LTLTЕЕ4 4 в том же положении в том же положении содержит цистеинсодержит цистеинФормулы этих соединений напишите на Формулы этих соединений напишите на экзаменеэкзамене

Функции лейкотриеновФункции лейкотриенов

LTLTС4, С4, LTD4, LTE4, LTD4, LTE4, клетки белой крови, клетки белой крови, альвеолярные макрофагиальвеолярные макрофаги: расширение : расширение сосудов, увеличение их проницаемости, сосудов, увеличение их проницаемости, сокращение бронхов, основной «медленный сокращение бронхов, основной «медленный компонент анафилактической реакции»компонент анафилактической реакции»

LXA4, LXA4, лейкоцитылейкоциты: активация хемотаксиса и : активация хемотаксиса и образование супероксид аниона в образование супероксид аниона в лейкоцитахлейкоцитах

Фармакологическое устранение Фармакологическое устранение эффектов лейкотриеновэффектов лейкотриенов

В настоящее время имеется два В настоящее время имеется два способа фармакологического способа фармакологического устранения эффектов лейкотриенов: устранения эффектов лейкотриенов: антагонисты рецепторов цистеиновых антагонисты рецепторов цистеиновых лейкотриенов (С4, D4 и Е4 содержат лейкотриенов (С4, D4 и Е4 содержат цистеин, поэтому их называют цистеин, поэтому их называют цистеиновыми лейкотриенами): цистеиновыми лейкотриенами): монтелукаст, зафирлукастмонтелукаст, зафирлукастИнгибитор 5-липоксигеназы (зилеутон)Ингибитор 5-липоксигеназы (зилеутон)

Регуляция скорости синтеза Регуляция скорости синтеза простагландиновпростагландинов

Скорость биосинтеза эйкозаноидов зависит от Скорость биосинтеза эйкозаноидов зависит от общего общего количество свободных жирных кислотколичество свободных жирных кислот. Вещества, . Вещества, влияющие на расщепление фосфолипидов и эфиров влияющие на расщепление фосфолипидов и эфиров холестерина, содержащих полиненасыщенные жирные холестерина, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты, влияют на их синтез. кислоты, влияют на их синтез. Некоторые гормоны (катехоламины, брадикинин, Некоторые гормоны (катехоламины, брадикинин, ангиотензин) увеличивают освобождение жирных кислот ангиотензин) увеличивают освобождение жирных кислот из фосфолипидов, увеличивая синтез простагландинов из фосфолипидов, увеличивая синтез простагландинов (например, при ишемии).(например, при ишемии).Метаболизм простагландинов, приводящий к их быстрой Метаболизм простагландинов, приводящий к их быстрой инактивации, осуществляется во всех тканях, но инактивации, осуществляется во всех тканях, но особенно активно в легких, печени и почках.особенно активно в легких, печени и почках.Кортикостероиды подавляют воспаление за счет Кортикостероиды подавляют воспаление за счет индукции синтеза липокортинов, которые ингибируют индукции синтеза липокортинов, которые ингибируют активность фосфолипазы А2 (лечение бронхиальной активность фосфолипазы А2 (лечение бронхиальной астмы).астмы).

ЛЛипокортин (аннексин)ипокортин (аннексин)

Липокортин 1 (аннексин-1) белок, состоящий из 346 аминокислот, Липокортин 1 (аннексин-1) белок, состоящий из 346 аминокислот, имеет молекулярный вес 38,716 Да.имеет молекулярный вес 38,716 Да.Липокортин-1 — один из представителей семейства липокортинов Липокортин-1 — один из представителей семейства липокортинов (аннексинов), синтезируемый в различных клетках под (аннексинов), синтезируемый в различных клетках под воздействием воздействием глюкокортикоидовглюкокортикоидов. Липокортин-1 опосредует . Липокортин-1 опосредует различные иммуносупрессивные, противовоспалительные, различные иммуносупрессивные, противовоспалительные, противоаллергические эффекты глюкокортикоидов.противоаллергические эффекты глюкокортикоидов.Липокортин-1 подавляет активность Липокортин-1 подавляет активность фосфолипазы A2фосфолипазы A2, благодаря , благодаря чему снижается синтез различных эйкозаноидов, в частности чему снижается синтез различных эйкозаноидов, в частности простагландинов и лейкотриенов. Липокортин-1 угнетает активность простагландинов и лейкотриенов. Липокортин-1 угнетает активность циклооксигеназыциклооксигеназы типов 1 и 2, что усиливает ингибиторный эффект типов 1 и 2, что усиливает ингибиторный эффект на биосинтез простагландинов.на биосинтез простагландинов.Связываясь с специфическими липокортиновыми рецепторами на Связываясь с специфическими липокортиновыми рецепторами на мембране лейкоцитов, липокортин-1 угнетает различные стороны мембране лейкоцитов, липокортин-1 угнетает различные стороны активности лейкоцитов: эпителиальную адгезию, миграцию активности лейкоцитов: эпителиальную адгезию, миграцию лейкоцитов из сосудистого русла, хемотаксис, фагоцитоз, лейкоцитов из сосудистого русла, хемотаксис, фагоцитоз, окислительный метаболизм. окислительный метаболизм. Липокортин-1 снижает освобождение различных медиаторов Липокортин-1 снижает освобождение различных медиаторов аллергии и воспаления (в частности, лизосомальных ферментов, аллергии и воспаления (в частности, лизосомальных ферментов, цитокинов, тканевого активатора плазминогена) из нейтрофилов, цитокинов, тканевого активатора плазминогена) из нейтрофилов, макрофагов и мастоцитов (тучных клеток).макрофагов и мастоцитов (тучных клеток).

Инактивация эйкозаноидовИнактивация эйкозаноидовВсе типы эйкозаноидов инактивируются быстро, Все типы эйкозаноидов инактивируются быстро, величина Твеличина Т0,5 0,5 для свободных эйкозаноидов для свободных эйкозаноидов оставляет обычно от нескольких секунд до оставляет обычно от нескольких секунд до нескольких минут нескольких минут Инактивация происходит за счет окисления Инактивация происходит за счет окисления гидроксильной группы в положении 15, особенно гидроксильной группы в положении 15, особенно важной для активности, до кетогруппы.важной для активности, до кетогруппы.Далее восстанавливается двойная связь в Далее восстанавливается двойная связь в положении 13. Затем происходит окисление положении 13. Затем происходит окисление боковых цепей. боковых цепей. Конечные продукты – дикарбоновые кислоты, Конечные продукты – дикарбоновые кислоты, выделяются из организма с мочой.выделяются из организма с мочой.

Трансклеточный синтез Трансклеточный синтез эйкозаноидовэйкозаноидов

Некоторые клетки имеют полный набор Некоторые клетки имеют полный набор ферментов, необходимых для продукции ферментов, необходимых для продукции биологически активных простагландинов и биологически активных простагландинов и лейкотриенов.лейкотриенов. Часто биосинтез простагландинов является Часто биосинтез простагландинов является результатом межклеточных взаимодействий и результатом межклеточных взаимодействий и переноса химически реактивных интермедиатовпереноса химически реактивных интермедиатов, , PGH2 PGH2 и лейкотриенаи лейкотриена A4, A4, между клеткамимежду клетками. . Этот процесс называется Этот процесс называется трансклеточный трансклеточный биосинтез эйкозаноидовбиосинтез эйкозаноидов

Трансклеточный синтез Трансклеточный синтез простагландиновпростагландинов

1.1. Превращение арахидоната осуществляется в клетке Превращение арахидоната осуществляется в клетке одного типаодного типа ( (клетка донорклетка донор)), а затем, а затем интермедиат интермедиат передается во вторую клеткупередается во вторую клетку ( (клетка акцепторклетка акцептор) ) для для полной трансформации в биологически активный полной трансформации в биологически активный медиатормедиатор. .

2.2. Перенос осуществляет белок, связывающий жирные Перенос осуществляет белок, связывающий жирные кислоты (кислоты (FABP).FABP). Связывание простагландинов с этим Связывание простагландинов с этим белком существенно увеличивает время их полужизни белком существенно увеличивает время их полужизни (до 20-30 мин)(до 20-30 мин)

Клетка-донорЦОГ PGH2

Клетка-акцепторСинтазы PGs, ТХАFABР

PGH2

Роль эйкозаноидов в развитиии Роль эйкозаноидов в развитиии воспалениявоспаления

Воспаление – реакция организма на Воспаление – реакция организма на повреждение или инфекцию, направленная повреждение или инфекцию, направленная на уничтожение инфекционного агента и на уничтожение инфекционного агента и восстановление поврежденных тканей.восстановление поврежденных тканей.Продукция простагландинов, а также Продукция простагландинов, а также гистамина и кининов активируется каскадами гистамина и кининов активируется каскадами реакций, запускаемых при внедрении реакций, запускаемых при внедрении инфекционных агентовинфекционных агентовРезультат – увеличение проницаемости Результат – увеличение проницаемости капилляров, перемещение лейкоцитов через капилляров, перемещение лейкоцитов через сосудистую стенку. Мощным фактором сосудистую стенку. Мощным фактором хемотаксиса является лейкотриен А4.хемотаксиса является лейкотриен А4.

Физиологический антагонизм между простациклином Физиологический антагонизм между простациклином (PGI 2) из эндотелия кровеносных сосудов и (PGI 2) из эндотелия кровеносных сосудов и

тромбоксаном А2 (TXA2) из тромбоцитовтромбоксаном А2 (TXA2) из тромбоцитов

Роль эйкозаноиов в формировании Роль эйкозаноиов в формировании тромбатромба

В норме клетки эндотелия продуцируют простациклин В норме клетки эндотелия продуцируют простациклин I2I2, который препятствует агрегации тромбоцитов и , который препятствует агрегации тромбоцитов и сужению сосудовсужению сосудовПри разрушении клеток эндотелия (при формировании При разрушении клеток эндотелия (при формировании бляшек) синтез бляшек) синтез PGIPGI2 снижается2 снижаетсяТромбоциты, соприкасаясь со стенкой сосудов, Тромбоциты, соприкасаясь со стенкой сосудов, активируют фосфолипазу А2активируют фосфолипазу А2, , увеличивая секрецию увеличивая секрецию TxA2TxA2TxA2TxA2 стимулирует агрегацию тромбоцитов и стимулирует агрегацию тромбоцитов и образование тромбаобразование тромбаПри диете с преобладанием арахидоновой кислоты над При диете с преобладанием арахидоновой кислоты над эйкозапентаеновой, действие эйкозапентаеновой, действие TxA2TxA2 уравновешено уравновешено действием действием PGIPGI2. Преобладание омега-3 кислот 2. Преобладание омега-3 кислот обеспечивает образование более сильных ингибиторов обеспечивает образование более сильных ингибиторов тромбообразования (тромбообразования (PGI3, PGE3, PGD3PGI3, PGE3, PGD3), снижая риск ), снижая риск образования тромбаобразования тромба

Механизмы действия простагландиновМеханизмы действия простагландинов

Простагландины взаимодействуют с Простагландины взаимодействуют с рецепторами цитоплазматических мембран;рецепторами цитоплазматических мембран;Один и тот же простагландин может действовать Один и тот же простагландин может действовать по по паракринному и аутокринномупаракринному и аутокринному механизму механизму ((TxA2 TxA2 влияет на тромбоциты и клетки эндотелия, влияет на тромбоциты и клетки эндотелия, увеличивая агрегацию тромбоцитов и сужая увеличивая агрегацию тромбоцитов и сужая сосуд)сосуд)Простагландины способны проникать через Простагландины способны проникать через мембраны (включая гематоэнцефалический мембраны (включая гематоэнцефалический барьер) и связываться с барьер) и связываться с внутриклеточными внутриклеточными белкамибелками, влияя, например, на синтез ДНК. , влияя, например, на синтез ДНК. Некоторые простагландины индуцируют перенос Некоторые простагландины индуцируют перенос катионов через биологические мембраны, катионов через биологические мембраны, изменяя физиологическое состояние клеток.изменяя физиологическое состояние клеток.

Мембранные рецепторы Мембранные рецепторы простагландиновпростагландинов

PGE2:PGE2: четыре подтипа рецепторов ( четыре подтипа рецепторов (EP-1EP-1 , , EP-2EP-2, , EP-3EP-3, , EP-4EP-4 ), мозг, гладкие мышцы сосудов, макрофаги, ), мозг, гладкие мышцы сосудов, макрофаги, почки, тромбоцитыпочки, тромбоцитыPGD2PGD2: два подтипа рецепторов(: два подтипа рецепторов(DP1DP1 и и DP2DP2), тучные ), тучные клетки, мозг, дыхательные пути клетки, мозг, дыхательные пути PGF2PGF2: рецептор : рецептор FPFP, матка, дыхательные пути, , матка, дыхательные пути, гладкие мышцы сосудовгладкие мышцы сосудовPGIPGI22, простациклин:, простациклин: рецептор рецептор PG-I2PG-I2, эндотелий, , эндотелий, почки, тромбоциты, мозг. почки, тромбоциты, мозг. TX-A2TX-A2: : рецептор подтипа TRрецептор подтипа TR, тромбоциты, , тромбоциты, макрофаги. макрофаги.

Мембранные рецепторы для простагландинов относятся к Мембранные рецепторы для простагландинов относятся к серпентиновым рецепторам с 7 трансмембранными серпентиновым рецепторам с 7 трансмембранными сегментами, локализованы они в плазматической мембране.сегментами, локализованы они в плазматической мембране.

Изоформы ЦОГИзоформы ЦОГ

У человека описано два гена, кодирующих ЦОГ: COX-1 У человека описано два гена, кодирующих ЦОГ: COX-1 и COX-2. Альтернативный сплайсинг продукта первого и COX-2. Альтернативный сплайсинг продукта первого гена дает две формы фермента гена дает две формы фермента ЦОГ-1 считали конститутивной формой, которая ЦОГ-1 считали конститутивной формой, которая работает практически постоянно и выполняет работает практически постоянно и выполняет физиологически важные функции. ЦОГ-1 ингибируется физиологически важные функции. ЦОГ-1 ингибируется неселективными неселективными НПВС (аспирин), НПВС (аспирин), и это порождает и это порождает многие побочные эффекты, в частности, бронхоспазм. многие побочные эффекты, в частности, бронхоспазм. Это обусловлено тем, что активность фосфолипазы А2 Это обусловлено тем, что активность фосфолипазы А2 остается постоянной, простагландины не остается постоянной, простагландины не синтезируются, вся арахидоновая кислота идет на синтезируются, вся арахидоновая кислота идет на синтез лейкотриенов, которые и обеспечивают синтез лейкотриенов, которые и обеспечивают бронхоспазм. бронхоспазм.

Изоформы ЦОГИзоформы ЦОГ

ЦОГ-2 считали индуцибельной ЦОГ-2 считали индуцибельной изоформой, которая включается при изоформой, которая включается при определённых ситуациях, например при определённых ситуациях, например при воспалении. ЦОГ-2 экспрессируется воспалении. ЦОГ-2 экспрессируется макрофагами, синовиоцитами, макрофагами, синовиоцитами, фибробластами, гладкой сосудистой фибробластами, гладкой сосудистой мускулатурой, хондроцитами и мускулатурой, хондроцитами и эндотелиальными клетками после эндотелиальными клетками после индуцирования их цитокинами или индуцирования их цитокинами или факторами роста.факторами роста.

Изоформы циклооксигеназы Изоформы циклооксигеназы (ЦОГ-2 гипотеза)(ЦОГ-2 гипотеза)Циклооксигеназа (ЦОГ)

ЦОГ-1 конститутивный фермент

ЦОГ-2 конститутивный фермент в мозге и корковом слое почек, в других тканях - индуцибельный фермент, активность которого при воспалении возрастает в 20-50 раз, время полужизни много меньше, чем у ЦОГ-1

простагландин: PGE2и тромбоксан А2

Регуляция желудочно-кишечной,почечной, сосудистой функций

Воспаление и боль (напр. ревматодный артрит), активация метастатического перерождения клеток

Изоформы ЦОГИзоформы ЦОГГен ЦОГ-1, Ген ЦОГ-1, Ptgs-1Ptgs-1, кодирует mRNA 2.8 kb, которая , кодирует mRNA 2.8 kb, которая является относительно стабильной. Ген ЦОГ-2, является относительно стабильной. Ген ЦОГ-2, Ptgs-Ptgs-22, активируется под действием различных , активируется под действием различных воспалительных и пролиферативный агентов, у воспалительных и пролиферативный агентов, у mRNA ЦОГ-2 4 kb время жизни очень короткое за mRNA ЦОГ-2 4 kb время жизни очень короткое за счет присутствия нестабильных счет присутствия нестабильных последовательностей в 3′-нетранслируемой области.последовательностей в 3′-нетранслируемой области.Различия в характере экспрессии генов двух Различия в характере экспрессии генов двух изоформ ЦОГ объясняли тем, что ЦОГ-1 производит изоформ ЦОГ объясняли тем, что ЦОГ-1 производит простагландины, которые необходимы для простагландины, которые необходимы для поддержания гомеостаза, включая сохранение поддержания гомеостаза, включая сохранение функции слизистой оболочки и свертывания крови, функции слизистой оболочки и свертывания крови, тогда как ЦОГ-2 играет роль преимущественно в тогда как ЦОГ-2 играет роль преимущественно в образовании Pобразовании PGG во время патогенеза, , например, во время патогенеза, , например, при воспалении или канцерогенезе. при воспалении или канцерогенезе.

Ингибирование циклооксигеназыИнгибирование циклооксигеназы ацетилсалициловой кислотой. ацетилсалициловой кислотой.

Необратимое ацетилирование остатка серина в положении 529 Необратимое ацетилирование остатка серина в положении 529 (530) в молекуле циклооксигеназы тромбоцитов человека (530) в молекуле циклооксигеназы тромбоцитов человека приводит к образованию стерического препятствия для приводит к образованию стерического препятствия для взаимодействия между этим ферментом и его субстратом взаимодействия между этим ферментом и его субстратом арахидоновой кислотой (по Shimikawa и Smith , 1992).арахидоновой кислотой (по Shimikawa и Smith , 1992).

Неспецифические ингибиторы Неспецифические ингибиторы ЦОГЦОГ

Аспирин – необратимо ингибирует ЦОГ-1 и Аспирин – необратимо ингибирует ЦОГ-1 и ЦОГ-2 за счет ацетилирования серина вблизи ЦОГ-2 за счет ацетилирования серина вблизи активного центра (активного центра (SerSer530) (530) (J. Vein, 1971)J. Vein, 1971)Ибупрофен и ацетоминофен –Ибупрофен и ацетоминофен – конкурентные конкурентные обратимые ингибиторы обеих изоформ ЦОГобратимые ингибиторы обеих изоформ ЦОГСчитают, что терапевтическое действие этих Считают, что терапевтическое действие этих препаратов связано в основном с препаратов связано в основном с ингибированием ЦОГ-1. Однако ингибированием ЦОГ-1. Однако ингибирование этой изоформы обеспечивает ингибирование этой изоформы обеспечивает повреждение слизистой оболочки желудка (в повреждение слизистой оболочки желудка (в США за счет этого 16500 смертей в год)США за счет этого 16500 смертей в год)

Специфические ингибиторы Специфические ингибиторы изоформ ЦОГизоформ ЦОГ

Селективные ингибиторы ЦОГ-Селективные ингибиторы ЦОГ-2 2 ((вальдекоксибвальдекоксиб, , рофекоксиброфекоксиб, , целекоксиб) целекоксиб) были синтезированы для уменьшениябыли синтезированы для уменьшения токсического воздействия на желудочно-токсического воздействия на желудочно-кишечный тракткишечный тракт..Селективность ингибиторов ЦОГ-2 Селективность ингибиторов ЦОГ-2 увеличивается в ряду: рофекоксибувеличивается в ряду: рофекоксиб > > валдекоксибвалдекоксиб > > парекоксибпарекоксиб > > целекоксибцелекоксиб)) Рофекоксиб был отозван фирмой Рофекоксиб был отозван фирмой Merk Merk в в связи с повышенным риском возникновения связи с повышенным риском возникновения инфаркта миокарда и инсультаинфаркта миокарда и инсульта

С чем связаны проблемы С чем связаны проблемы применения ингибиторов ЦОГ-2?применения ингибиторов ЦОГ-2?

Воздействия на ЦОГ отражаются на синтезе Воздействия на ЦОГ отражаются на синтезе регуляторов гемостаза - регуляторов гемостаза - тромбоксанатромбоксана (TxA2) и (TxA2) и простациклина (простациклина (PGI2). Тромбоксан активирует PGI2). Тромбоксан активирует тромбоциты, вазоконстрикцию и пролиферацию тромбоциты, вазоконстрикцию и пролиферацию гладкомышечных клеток. Значимость тромбоксана гладкомышечных клеток. Значимость тромбоксана для внутриартериального тромбообразования для внутриартериального тромбообразования доказана высокой эффективностью его доказана высокой эффективностью его антагониста аспирина при острых коронарных антагониста аспирина при острых коронарных синдромах и при вторичной профилактике синдромах и при вторичной профилактике инфаркта миокарда и инсультов. В тромбоцитах инфаркта миокарда и инсультов. В тромбоцитах содержится только ЦОГ-1, поэтому коксибы не содержится только ЦОГ-1, поэтому коксибы не влияют на уровень тромбоксана.влияют на уровень тромбоксана.

С чем связаны проблемы С чем связаны проблемы применения ингибиторов ЦОГ-2?применения ингибиторов ЦОГ-2?

Простациклин -Простациклин - вазодилататор и мощный вазодилататор и мощный ингибитор активации тромбоцитов. Он ингибитор активации тромбоцитов. Он вырабатывается клетками эндотелия сосудов и вырабатывается клетками эндотелия сосудов и рассматривается как часть защитного механизма, рассматривается как часть защитного механизма, ограничивающего последствия активации ограничивающего последствия активации тромбоцитов «in vivo». тромбоцитов «in vivo». Ингибиторы ЦОГ-2 (в частности, целекоксиб) Ингибиторы ЦОГ-2 (в частности, целекоксиб) уменьшают общее (системное) образование уменьшают общее (системное) образование простациклина (было оценено по уровню простациклина (было оценено по уровню экскреции его метаболитов с мочой). экскреции его метаболитов с мочой). Соответственно, был сделан вывод о том, что в Соответственно, был сделан вывод о том, что в нормальных условиях (в здоровом сосуде) в нормальных условиях (в здоровом сосуде) в клетках эндотелия индуцируется выработка ЦОГ-2, клетках эндотелия индуцируется выработка ЦОГ-2, и что эта изоформа ЦОГ определяет уровень и что эта изоформа ЦОГ определяет уровень синтеза простациклина в организме синтеза простациклина в организме

С чем связаны проблемы С чем связаны проблемы применения ингибиторов ЦОГ-2?применения ингибиторов ЦОГ-2?

У здоровых людей возрастание риска У здоровых людей возрастание риска тромбообразования при ингибировании ЦОГ-2 тромбообразования при ингибировании ЦОГ-2 невелико, так как эндотелий выделяет другие невелико, так как эндотелий выделяет другие защитные вещества, в частности, оксид азота. защитные вещества, в частности, оксид азота. Однако оно становится реальным при наличии Однако оно становится реальным при наличии различных сопутствующих заболеваний, различных сопутствующих заболеваний, которые часты у кандидатов на терапию которые часты у кандидатов на терапию ингибиторами ЦОГ-2, при которых вероятность ингибиторами ЦОГ-2, при которых вероятность возникновения тромбозов итак повышена возникновения тромбозов итак повышена (например, при атеросклерозе)(например, при атеросклерозе)

Последствия ингибирования ЦОГ-2 в Последствия ингибирования ЦОГ-2 в нормальных и атеросклеротических нормальных и атеросклеротических

артерияхартериях

норма атеросклероз

Ингибитор ЦОГ-2

PGITxA2

TxA2

PGI

Новый взгляд на изоформы ЦОГНовый взгляд на изоформы ЦОГИсследование мышей генетически дефицитных по ЦОГ-1 или ЦОГ-2 , как и Исследование мышей генетически дефицитных по ЦОГ-1 или ЦОГ-2 , как и клинические эксперименты с селективными ингибиторами ЦОГ-2 клинические эксперименты с селективными ингибиторами ЦОГ-2 поставили под сомнение парадигму о функциях двух этих изоформ. поставили под сомнение парадигму о функциях двух этих изоформ. ЦОГ-2 была обнаружена почти во всех тканях человека, хотя активность ЦОГ-2 была обнаружена почти во всех тканях человека, хотя активность ее была существенно различной. Конститутивная экспрессия ЦОГ-2 была ее была существенно различной. Конститутивная экспрессия ЦОГ-2 была выявлена в мозге, почках, репродуктивном тракте женщин.выявлена в мозге, почках, репродуктивном тракте женщин.Были получены данные об индукции ЦОГ-1 под действием Были получены данные об индукции ЦОГ-1 под действием липополисахаридов, имитирующем воспалительный ответ, и при липополисахаридов, имитирующем воспалительный ответ, и при дифференциации клеток.дифференциации клеток.Было установлено, что ЦОГ-1 конститутивно экспрессируется в клетках, Было установлено, что ЦОГ-1 конститутивно экспрессируется в клетках, обеспечивающих воспалительный ответ, данные по нокауту ЦОГ-1 у обеспечивающих воспалительный ответ, данные по нокауту ЦОГ-1 у мышей и по применению селективных ингибиторов ЦОГ-2 у человека мышей и по применению селективных ингибиторов ЦОГ-2 у человека ставят под сомнение парадигму о том, что ЦОГ-2 – это индуцибельный ставят под сомнение парадигму о том, что ЦОГ-2 – это индуцибельный фермент. фермент. Данные о том, что удаление ЦОГ-2 или ее ингибирование может привести Данные о том, что удаление ЦОГ-2 или ее ингибирование может привести к снижению или устранению воспалительного ответа зависят от модели. к снижению или устранению воспалительного ответа зависят от модели. Возникновение язв представляет собой процесс, который возникает при Возникновение язв представляет собой процесс, который возникает при совместном действии селективных ингибиторов ЦОГ-1 и ЦОГ-2. совместном действии селективных ингибиторов ЦОГ-1 и ЦОГ-2. Исследование мышей с нокаутом ЦОГ-2 свидетельствует о Исследование мышей с нокаутом ЦОГ-2 свидетельствует о гомеостатической функции этой изоформы. Генетическое удаление ЦОГ-2 гомеостатической функции этой изоформы. Генетическое удаление ЦОГ-2 приводит к нарушению постнатального развития почек, нокаутные самки приводит к нарушению постнатального развития почек, нокаутные самки стерильны, что связано с отсутствием овуляции и имплантации эмбриона стерильны, что связано с отсутствием овуляции и имплантации эмбриона Это свидетельствует, что ЦОГ-2 гипотеза, описывающая функцию ЦОГ-1 Это свидетельствует, что ЦОГ-2 гипотеза, описывающая функцию ЦОГ-1 как гомеостатическую и ЦОГ-2 как патофизиологическую, является как гомеостатическую и ЦОГ-2 как патофизиологическую, является несостоятельной.несостоятельной.

Применения простагландиновПрименения простагландинов

Препараты Препараты простагландиновпростагландинов и их и их производных используют в производных используют в экспериментальной и клинической медицине экспериментальной и клинической медицине для прерывания беременности и для прерывания беременности и родовспоможения, терапии язвы желудка, родовспоможения, терапии язвы желудка, бронхиальной астмы и некоторых сердечно-бронхиальной астмы и некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, коррекции сосудистых заболеваний, коррекции гемостаза, как антикоагулянты при операциях гемостаза, как антикоагулянты при операциях с искусственным кровообращением и при с искусственным кровообращением и при гемодиализе. Некоторые производные гемодиализе. Некоторые производные простагландинов используют для простагландинов используют для синхронизации полового цикла при синхронизации полового цикла при искусственном осеменении в ветеринарии.искусственном осеменении в ветеринарии.

Спасибо за вниманиеСпасибо за внимание

Спасибо за внимание!