Функции эйкозаноидов и препараты, влияющие на их биологическое действие
Содержание
Общая характеристика…………………………………………
История открытия…………………………………………………………
Субстраты для синтеза
эйкозаноидов………………………………………………
Структура, номенклатура и
биосинтез эйкозаноидов……………………
Механизмы действия и основные
биологические эффекты
Инактивация эйкозаноидов………………………………..…………
Лекарственные препараты, влияющие на выработку и активность эйкозаноидов….22
Выводы…………………………...……………………………
Список использованной литературы………………………………………………….
Общая характеристика
Эйкозаноиды, включающие в себя простагландины, тромбоксаны, лейкотриены и ряд других веществ, - высокоактивные регуляторы клеточных функций. Они имеют очень короткий Т1/2, поэтому оказывают эффекты как "гормоны местного действия", влияя на метаболизм продуцирующей их клетки по аугокзэинному механизму, и на окружающие клетки - по паракринному механизму. Эйкозаноиды участвуют во многих процессах: регулируют тонус ГМК и вследствие этого влияют на АД, состояние бронхов, кишечника, матки. Эйкозаноиды регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на образование тромбов. Разные типы эйкозаноидов участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции. Такие признаки воспаления, как боль, отёк, лихорадка, в значительной мере обусловлены действием эйкозаноидов. Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например бронхиальной астме и аллергическим реакциям.
История открытия
Еще в начале нашего века было известно, что водные и спиртовые экстракты, полученные из везикулярных (парных половых) желез многих видов животных и предстательной железы (простаты) человека, понижают кровяное давление у собак и кроликов. Тогда же было сделано предположение о существовании в предстательной железе "неизвестного сосудистого гормона". До 30-х годов это вещество оставалось загадочным; правда, никто из исследователей и не пытался выделить его из таких экстрактов и дать ему характеристику.
В 1930 г. два американских гинеколога, Курцрок и Либ, описали сокращение и расслабление изолированной полоски матки человека под действием человеческой спермы. Несколькими годами позже Гольдблатт в Англии и Ульф фон Эйлер в Швеции, независимо друг от друга, сообщили о том, что сперма, а также секреты семенных пузырьков предстательной железы вызывают сокращение гладких мышц.
Ульф фон Эйлер, шведский физиолог, с чьим именем связывают открытие простагландинов, обнаружил их (вернее, одно вещество) случайно в 1934 - 1936 гг., пытаясь изучить известную в то время субстанцию Р - вещество белковой природы, обладающее способностью понижать кровяное давление и стимулировать сокращение стенок кишечника. Однако, вопреки ожиданию, активное вещество экстрактов предстательной железы и семенной жидкости он обнаружил во фракции жирорастворимых кислот, а не в белковой фракции. У. Эйлер описал некоторые химические и фармакологические свойства активного экстракта, назвал его простагландином (от prostate glond), и предположил, что простагландин имеет широкое регуляторное значение в организме. Но ни выделить вещество в чистом виде, ни изучить химическую структуру в то время не позволял примитивный уровень аналитических способов исследования.
Работу над простагландинами
продолжил ученик Эйлера С. Бергстрем,
перед которым стояла задача выделить
в кристаллическом виде активное
начало, т.е. простагландин, из экстрактов
простаты и семенной жидкости баранов.
Вначале С. Бергстрему удалось сделать
немногое: он выяснил только, что
простагландин находится во фракциях
вместе с ненасыщенными жирными
оксикислотами, и вынужден был прервать
дальнейшие исследования на несколько
лет. Одной из главных причин, обусловивших
этот перерыв, были затруднения с
исходным материалом для выделения
простагландинов - везикулярными железами
барана, самым богатым простагландинами
источником. Но поскольку уже к
тому времени биохимики и
Уже в следующем году С. Бергстрем и Дж. Шьевалл получили несколько миллиграммов индивидуального вещества в кристаллическом состоянии и назвали его простагландин F за его растворимость в фосфатном буфере. Полученного количества хватило лишь на то, чтобы установить, что простагландин F - это ненасыщенная жирная кислота, определить температуру его плавления и продемонстрировать способность в концентрации всего 5*10 - 9 г в 1 мл раствора давать хороший эффект по сокращению гладкой мышцы. Затем в кристаллическом же состоянии было получено еще одно вещество подобного типа - простагландин Е (обозначение возникло от слова «ester» - эфир, которым извлекался этот простагландин). Оба соединения были одинакового молекулярного веса и очень сходного строения, но в корне различались биологическими свойствами: простагландин Е понижал кровяное давление, а простагландин F сокращал гладкую мускулатуру.
Работы по простагландинам развивались быстрыми темпами, и за 1972 - 1976 годы С. Бергстрем, Б. Самуэльссон и Дж. Вейн получили в чистом виде еще 10 простагландинов, установили их структуру и определили биологические свойства. В 1979 г. Б. Самуэльссон с коллегами открыл еще один тип соединений - близкие простагландинам лейкотриены.
Выделение простагландинов, изучение структуры и свойств - работа чрезвычайно трудная: мало того что их концентрации в объектах выделения очень низки, вещества эти крайне неустойчивы, они теряют свою биологическую активность, по которой следят за веществом в ходе его выделения, в течение 1 - 2 мин. Недаром за исследования простагландинов С. Бергстрему, Б. Самуэльссону и Дж. Вейну в 1982 г. была присуждена Нобелевская премия.
Сейчас известно уже около 30 природных простаноидов. Они разделены на группы A, B, C, D, E, F, G, I. Краткое обозначение простаноидов складывается из двух букв английского prostaglandine и tromboxane или русского написания, третья буква в этом обозначении указывает на принадлежность к той или иной группе, например: PGF, ПГF - простагландин F; ТхА, ТксА - тромбоксан А.
Субстраты для синтеза эйкозаноидов
Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов у человека - арахидоновая кислота, так как её содержание в организме человека значительно больше остальных полиеновых кислот - предшественников эйкозаноидов.
В образовании эйкозаноидов
принимают участие также и
другие незаменимые жирные кислоты
(линолевая и а-линоленовая), но только
после элонгации на два углеродных
атома и десатурации, т.е. после
превращения в 20-углеродные тетраеновые
кислоты. Арахидоновая, 8,11,14-эйкозатриеновая
и 5,8,11,14,17-
Полиеновые кислоты с 18 и 20 атомами углерода поступают в организм человека с пищей или образуются из незаменимых (эссенциальных) жирных кислот с 18 атомами углерода.
Полиеновые жирные кислоты,
которые могут служить
Структура, номенклатура и биосинтез эйкозанойдов
Хотя субстраты для синтеза эйкозаноидов имеют довольно простую структуру (полиеновые жирные кислоты), из них образуется большая и разнообразная группа веществ.
Простагландины
Наиболее распространены в организме человека простагландины, которые впервые были выделены из предстательной железы, откуда и получили свое название. Позже было показано, что и другие ткани организма синтезируют простагландины и другие эйкозаноиды.
Простагландины PG можно рассматривать как производные гипотетической С2о-кислоты, получившей тривиальное название простаноевой:
Простагландины обозначают символами, например PG А, где PG обозначает слово "простагландин", а буква А обозначает заместитель в пятичленном кольце в молекуле эйкозаноида.
Обнаружено шесть первичных природных простагландинов, три из них серии Е (PGE1, PGE2, PGE3) и три - серии F (PGF1a, PGF2a, PGF3a). Простагландины серии Е содержат в положении 9 кетогруппу, а простагландины серии F - гидроксигруппу. (Рис.2)
Рис.2. Шесть главных природных простагландинов
В дополнение к вышеприведенным
шести первичным
Простагландины серии F не претерпевают подобного превращения в кислой среде.
В зависимости от исходной жирной кислоты все эйкозаноиды делят на три группы:
1) Первая группа образуется
из эйкозотриеновой кислоты.
Вторая группа синтезируется из арахидоновой кислоты (С20: 4), по тому же правилу эйкозаноидам этой группы присваивается индекс 2. PgE2, PgI2.
Третья группа эйкозаноидов происходит из тимнодоновой кислоты (С20: 5). Эйкозаноидам этой группы присваивается индекс 3. Например, PgE3, PgI3
PG I - простациклины. Имеют
2 кольца в своей структуре:
одно пятичленное, как и
Тромбоксаны
В отличие от простагландинов,
Тромбоксаны имеют шестичленное
кольцо, включающее атом кислорода. Так
же, как и другие эйкозаноиды, тромбоксаны
могут содержать различное
Рис.3. Структура тромбоксанов.
Биосинтез
После отделения арахидоновой кислоты от фосфолипида она выходит в цитозоль и в различных типах клеток превращается в разные эйкозаноиды. В клетках имеется 2 основных пути превращения арахидоновой кислоты: циклооксигеназный, приводящий к синтезу простагландинов, простациклинов и тромбоксанов, и липоксигеназный, заканчивающийся образованием лейкотриенов. (Рис.4)
Рис.4. Синтез эйкозаноидов из арахидоновои кислоты.
Циклооксигеназный путь: синтез простагландинов и тромбоксанов
С20-три-, тетра - и пентаеновая
жирные кислоты, служащие предшественниками
простагландинов, входят в состав внутриклеточных
фосфоглицеридов, из которых они
высвобождаются под действием фосфолипазы
А2. Активация фосфолипаз, ассоциированных
с мембранами, происходит под действием
многих факторов: гормонов, гистамина,
цитокинов, механического воздействия.
Этот процесс высвобождения
Фермент, катализирующий первый этап синтеза простагландинов, называется PG Н2 синтазой и имеет 2 каталитических центра. Один из них называют циклооксигеназой, другой - пероксидазой. Этот фермент представляет собой димер гликопротеинов, состоящий из идентичных полипептидных цепей. Фермент имеет гидрофобный домен, погружённый в липидный слой мембран ЭР, и каталитический домен, обращённый в полость ЭР. В активном центре циклооксигеназы находится тирозин (385), в активном центре пероксидазы - простетическая группа - гем. В организме имеются 2 типа циклооксигеназ (PGН2 синтаз). Циклооксигеназа 1 - конститутивный фермент, синтезирующийся с постоянной скоростью. Синтез циклооксигеназы 2 увеличивается при воспалении и индуцируется соответствующими медиаторами - цитокинами. Оба типа циклооксигеназ катализируют включение 4 атомов кислорода в арахидоновую кислоту и формирование пятичленного кольца. В результате образуется нестабильное гидропероксидпроизводное, называемое PG G2. Гидропероксид у 15-го атома углерода быстро восстанавливается до гидроксильной группы пероксидазой с образованием PG Н2. До образования PG Н2 путь синтеза разных типов простагландинов одинаков. Дальнейшие превращения PG Н2 специфичны для каждого типа клеток.
Рис.5. Предполагаемый механизм биосинтеза PGE2 и PGF2a из арахидоновой кислоты.
Биосинтез PGE2 и PGF2a, представленный
на рис.5, начинается с арахидоновой
кислоты и катализируется циклооксигеназой
(М 70 000) жирных кислот, при этом образуется
15-оксиперокси-9-11-
Превращение арахидоновой кислоты в PGG2 блокируется ингибиторами циклооксигеназы жирных кислот. Наиболее известным среди этих ингибиторов являются аспирин (ацетилсалициловая кислота) и ряд других противовоспалительных лекарств (Рис.6). Торможение аспирином обусловлено переносом ацетильного остатка от молекулы аспирина к активному центру фермента с инактивацией последнего; такого рода механизм был предложен в качестве объяснения некоторых известных фармакологических эффектов аспирина.
Рис.6. Молекулярный механизм ингибирования циклооксигеназы ацетилсалициловой кислотой.
Структура и синтез лейкотриенов
Наличие 3 сопряжённых двойных связей обусловливает название "лейкотриен". Лейкотриены также образуются из эйкозаноевых кислот, однако в их структуре отсутствуют циклы, как у простагландинов, и они имеют 3 сопряжённые двойные связи, хотя общее число двойных связей в молекуле больше (рис.7). Лейкотриены С4, D4 и Е4 имеют заместители в виде трипептида глутатиона, дипептида глицилцистеина или цистеина, соответственно.
Рис.7. Липоксигеназный путь синтеза эикозаноидов.
Синтез лейкотриенов идёт
по пути, отличному от пути синтеза
простагландинов, и начинается с
образования гидроксипероксидов - гидропероксидэйкозатетраеноато
Липоксигеназы действуют в 5-й, 12-й или 15-й позиции арахидоновой кислоты в зависимости от типа ткани. Например, в тромбоцитах - 12-липоксигеназа, в эозинофилах - 15-липоксигеназа.
Глюкокортикоиды ингибируют синтез всех типов эйкозаноидов, так как ингибируют фосфолипазу А2, и таким образом уменьшают количество субстрата для их синтеза. Аспирин и другие противовоспалительные препараты нестероидного действия ингибируют только циклооксигеназный путь.
Другие типы лейкотриенов образуются из LTА4, LTВ4 образуется под действием эпоксидгидролазы в лейкоцитах и клетках эпителия сосудов. Другой путь приводит к образованию группы лейкотриенов: LTC4, LTD4, LTE4. Их синтез начинается с присоединения трипептида глутатиона к 6-му атому углерода с образованием LTС4 в реакции, катализируемой глутатион-8-трансферазой. В следующей реакции удаляется глутамат, и LTD4 содержит дипептид глицилцистеин. На последней стадии отщепляется глицин, и LTЕ4 содержит только цистеин.
Механизмы действия эйкозаноидов и основные биологические эффекты эйкозаноидов
Эйкозаноиды - гормоны местного действия по ряду признаков:
- образуются в различных тканях и органах, а не только в эндокринных железах;
- действуют по аутокринному или паракринному механизмам;
- концентрация эйкозаноидов в крови меньше, чем необходимо, чтобы вызвать ответ в клетках-мишенях.
Вариабельность картины
действия различных простагландинов,
описанная выше, позволяет считать,
что в тканях-мишенях имеется
не один-единственный рецептор, а несколько.
Более того, различия в характере
действия PGE1 и PGE2, а также PG серий
Е и F свидетельствуют о том, что
небольшие структурные
PGE1 и PGE2 заметно ускоряют
мобилизацию Са2+ из костей. Этот
эффект вызывается прямым
Механизмы действия эйкозаноидов
Один и тот же тип эйкозаноида может действовать по паракринному и по аутокринному механизму. Например, ТХА2, продуцируемый тромбоцитами при их активации, действует на сами тромбоциты, увеличивая их способность к агрегации, и в то же время действует на окружающие ГМК кровеносных сосудов, способствуя их сокращению. Таким образом создаются условия для образования тромба и предотвращения кровотечения в области повреждения сосудов.
Эйкозаноиды действуют на
клетки через специальные рецепторы.
Некоторые рецепторы
Основные биологические эффекты эйкозаноидов
Роль эйкозаноидов в тромбообразовании
Свёртывание крови можно рассматривать как процесс, который поддерживается в состоянии равновесия противодействующими системами: свёртывания и противосвёртывания. В условиях патологии или при действии фармакологических средств это равновесие может смещаться в ту или другую сторону. В норме клетки эндотелия сосудов продуцируют простациклин I2, который препятствует агрегации тромбоцитов и сужению сосудов. При разрушении клеток эндотелия (например, в результате образования атеросклеротической бляшки) синтез PGI2 снижается. Тромбоциты контактируют с повреждённой стенкой сосуда, в результате чего активируется фосфолипаза А2. Это приводит к увеличению секреции ТХ А2, стимулирующего агрегацию тромбоцитов и образование тромба в области повреждения сосуда, что часто приводит к развитию инфаркта.
В норме клетки эндотелия продуцируют PG I2, который вызывает релаксацию ГМК и ингибирует агрегацию тромбоцитов. Тромбоциты в неактивном состоянии не продуцируют тромбоксаны. В области повреждения стенки сосуда преобладает действие TXА2, стимулирующего агрегацию тромбоцитов и сокращение стенок сосуда. В результате на повреждённом участке образуется тромб, происходит резкое сужение просвета сосуда. В миокарде это может привести к развитию инфаркта миокарда.
PGI2 является мощным ингибитором
агрегации тромбоцитов, и было
показано, что он синтезируется
микросомальной фракцией
PGI2 обладает двумя важными фармакологическими свойствами, которые обусловливают противодействие PGI2 тромбоксану А2; дело в том, что PGI2 является наиболее мощным из всех известных в настоящее время ингибиторов агрегации тромбоцитов и, кроме того, расширяет сосуды. Предполагается, что в результате соприкосновения тромбоцитов с эндотелием нормальных кровеносных сосудов происходит высвобождение PGG2, субстрата для образования PGI2; действие этого механизма способствует предотвращению агрегации тромбоцитов и сужению кровеносных сосудов. Если же тромбоциты вступают в соприкосновение с эндотелием кровеносных сосудов, который имеет разрывы или повреждения вследствие патологических изменений, то из-за недостаточной концентрации фермента, катализирующего образование простацнклина PGI2, количество последнего снижается; при этом агрегирующее действие тромбоксана А2, который синтезируется из эндопероксида, должно превалировать над антиагрегирующим действием PGI2, что приводит к тромбозу и местному спазму сосудов.
Действие на сердечно-сосудистую систему
Внутривенное введение PGE1 или PGE2 увеличивает кровоток путем общего расширения сосудов с уменьшением периферического сопротивления. Эти изменения находят отражение в увеличении сердечного выброса, сопровождающегося уменьшением артериального кровяного давления.
При изучении факторов риска инфаркта миокарда было показано, что люди, потребляющие большое количество рыбьего жира, значительно меньше подвержены этому заболеванию, так как у них реже образуются тромбы в сосудах сердца. Оказалось, что на семейства эйкозаиоидов, синтезируемых в организме, влияет состав жирных кислот пищи. Если с пищей поступает больше эйкозапентаеновой кислоты (20: 5, ω-3), в большом количестве содержащейся в рыбьем жире, то эта кислота включается преимущественно в фосфолипиды мембран (вместо арахидоновой) и после действия фосфодипазы А2 служит основным субстратом для синтеза эйкозаноидов. Это имеет существенное влияние на свёртывание крови. При обычной диете с преобладанием арахидоновой кислоты (20: 4, ω-6) над эйкозапентаеновой действие ТХА2 уравновешено действием PG I2 и другими простагландинами. В случае диеты с преобладанием ω-3 кислот в клетках эндотелия образуются более сильные ингибиторы тромбообразования (PGI3, PGE3, PGD3), что снижает риск образования тромба и развития инфаркта миокарда.
Действие на водно-электролитный обмен
Все изученные простагландины усиливают ионный поток через эпителиальные мембраны. Введение PGE1 или PGA1 в почечную артерию собак увеличивает объем мочи и выделение Na+, K+ и Сl-. Напротив, сообщалось, что местное образование PGE2 в почке подавляет выведение Na+.
Действие на нервную систему
Простагландины присутствуют
в нервной ткани и
Действие на желудочно-кишечный тракт
Простагландины тормозят
желудочную секрецию, но стимулируют
секрецию поджелудочной железы и
секрецию слизи в кишечнике, а
также заметно усиливают
Влияние на репродуктивную систему
Простагландины, особенно PGF2a,
стимулируют активность матки в
период беременности; это нашло практическое
применение при вызывании аборта,
а именно изгнании плода и плаценты.
Что бы вызвать аборт, требуются
очень маленькие количества простагландинов,
введенных внутривенно или
Воздействия на бронхи, трахею и гладкие мышцы
Простагландины серии F вызывают сокращение, а простагландины серии Е раслабление мышц бронхов и трахеи у животных различных видов, в том числе у человека. Как PGE1 так и PGE2 являются сильными бронходилятаторами (средствами, расширяющими просвет бронхов и бронхиол) при применении их в аэрозолях как людьми, так и животными, страдающими бронхоспазмами. В противоположность этому PGF2a вызывает интенсивное сокращение бронхов и бронхоспазм.
Влияние PGF2a на гладкие мышцы матки было описано выше. В течение ряда лет было известно, что специфический модулятор, названный веществом, сокращающим аорту кролика (rabbit aorta contracting substance (RCS)), выделяется при анафилаксии в легких сенсибилизированных морских свинок. Недавно установили, что это вещество является смесью PGG2, PGH2 и тромбоксана А2, причем большая часть RCS-активности связана именно с тромбоксаном А2. Согласно существующему мнению, выделение RCS контролируется декапептидом, который стимулирует образование эндопероксидов PG и тромбоксана А2 путем ускорения освобождения арахидоновой кислоты из легочной ткани. Стероидные противовоспалительные средства блокируют это освобождающее действие и таким образом предотвращают образование эндопероксидов и тромбоксана А2 в противоположность аспирину и близким к нему негормональным антивоспалительным лекарствам, которые непосредственно ингибируют активность циклооксигеназы.

- Функции экономике
- Функции эмоции
- Функции эмоций и их влияние на деятельность
- Функции этикета на государственной службе
- Функции этики
- Функции языка
- Функции языка
- Функции Центрального банка Российской Федерации
- Функции Центрального Банка РФ
- Функции Центрального Банка РФ
- Функции цены
- Функции цены
- Функции цены и условия формирования цен
- Функции церкви как социального института