Ciklooksigenaze so encimi ki sodelujejo pri proizvodnji prostaglandini. Ti pa povzročajo vnetje.
Kaj so ciklooksigenaze?
Ciklooksigenaze (COX) spadajo med encimi. Sodelujejo v metabolizmu arahidona. Tam katalizirajo proizvodnjo tromboksanov in prostaglandini. COX encimi so centralno vključeni v ureditev vnetje. Ciklooksigenaza je človeku znana že od tridesetih let prejšnjega stoletja. Prva prečiščena proizvodnja ciklooksidaz se je zgodila v sedemdesetih letih iz homogenatov ovac in govejega tkiva. Od leta 1930 so se začela tudi ugibanja, ali obstaja več kot ena ciklooksigenaza. V devetdesetih letih je bilo mogoče zaporedje beljakovinskih struktur ciklooksigenaze-1970 in ciklooksigenaze-1972. Oba izoencima se med seboj razlikujeta gen lokus. Poleg tega so bile njihove strukture razjasnjene, kar je omogočilo proizvodnjo droge ki vplivajo na encime.
Funkcija, delovanje in vloge
Ciklooksigenaze delimo na dva podtipa. To sta ciklooksigenaza-1 (COX-1) in ciklooksigenaza-2 (COX-2). To sta dve različni obliki encima. Njihov aminokisline so enake 68 odstotkov. Poleg tega obstajajo dokazi, da obstaja še ena ciklooksigenaza, znana kot ciklooksigenaza-3. COX-1 in COX-2 igrata pomembno vlogo v terapevtski medicini. Ciklooksigenaza-1 je encim, ki je konstitutivno izražen. Prav tako sintetizira prostaglandini v večji meri znotraj zdravega telesa. Večje količine COX-1 najdemo predvsem v ledvicah in želodec zid. COX-2 se izraža zlasti v tkivih, ki so vneta ali poškodovana. Tu se proizvajajo prostaglandini. Ti bodisi vzdržujejo vnetje ali celo okrepiti. Ciklooksigenaze imajo funkcijo kataliziranja pretvorbe arahidonske kisline v prostaglandin-H2. To velja tudi za eikozapentaenojska kislina (EPA) in dihomogammalinolenska kislina (DGLA). Proces poteka v dveh korakih, ki se zgodijo v reakcijskih centrih encima. Korak 1 izvedemo v katalitičnem središču. Sestavljen je iz obročnega zapirala med ogljika atoma C8 in C12. Poleg tega vstavitev dveh kisik atomi se pojavljajo pri C9 in C11. Ti nato med seboj tvorijo kovalentno vez, kar ima za posledico tvorbo peroksidnega mostu v prostaglandinu-G2. Nastali prostaglandin-G2 se lahko razprši iz kanala. Drugi korak poteka s katalizacijo reakcijskega centra s peroksidazno aktivnostjo. V tem procesu iz prostaglandina-G2 nastane prostaglandin-H2. To zagotavlja sintezo nadaljnjih prostaglandinov.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Ciklooksigenaze najdemo v notranjem delu endoplazemskega retikuluma, znotraj jedrske ovojnice in v Golgijevem aparatu. V tem postopku se pritrdijo na notranje stranice membran celičnih predelkov. Prisotni so tudi v celicah živali. V nasprotju s tem jih ne najdemo v žuželkah, rastlinah ali enoceličnih organizmih. Vendar pa v njih najdemo sorodne encime, kot so oksigenaze, ki jih inducirajo patogeni. Prisotnost COX-1 se pojavi v normalnih endotelijskih celicah kri plovilaker se COX-2 nahaja v endotelijskih celicah proliferirajočih krvnih žil vnetih tkiv. Poleg tega je COX-2 pogosto prisoten v tumorskih celicah, kjer se razmnožuje. Zdravniki sumijo, da ima encim vlogo pri rasti tumorja. COX-2 se v večji meri proizvaja tudi v možganov v kontekstu vnetja. Encim se nahaja v endotelijskih celicah hipotalamus plovila. V tem postopku je povišana telesna temperatura-inducira PGE2. Včasih COX-2 nastane tudi v nevronih in glijskih celicah. Znotraj ledvic se ciklooksigenaza-2 nahaja predvsem v macula densa. Posledica tega je povečana proizvodnja prostaciklina, ki sproži tvorbo encima renin. COX-2 je vedno prisoten v hrbtenjača. Tam služi obdelavi bolečina dražljaje.
Bolezni in motnje
Ciklooksigenaze igrajo pomembno vlogo pri bolezni, kar še posebej velja za ciklooksigenazo-2. Tako se med vnetnimi procesi pojavi povečana transkripcija COX-2, za zdravljenje povezanih simptomov pa se uporabljajo tako imenovani zaviralci COX-2 bolečina in povišana telesna temperaturaTi so protivnetni droge ki spadajo v skupino nesteroidnih protivnetnih zdravil (NSAID). Za razliko od klasične antipiretiki, ki vplivajo tako na COX-1 kot na COX-2, se zaviralci COX-2 osredotočajo na blokiranje ciklooksigenaze-2. COX-2 se pogosto odkrije pri malignih rak tumorji. Prostaglandini, kot je PGE2, ki nastajajo v tumorskem tkivu, neposredno vplivajo na tumorske celice in tumorsko stromo. Zaradi tega razloga, rak raziskave vzbujajo upanje na pozitiven učinek zaviralcev COX-2. kar še posebej velja za raka prebavil. Te droge napadajo tako nespremenljivo stromo kot zelo spremenljive celice tumorja. To zmanjšuje verjetnost razvoja odpornosti. Katere funkcije igra ciklooksigenaza-2 možganov celic še ni razjasnjen. Zato vprašanje, ali ima dolgotrajna uporaba zaviralcev COX-2 fiziološki učinek na možganov je tudi ostal neodgovorjen. Številni dražljaji pa povzročajo nastanek COX-2 v nevronih, astrocitih in mikrogliji. Sem spadajo epileptični napadi, vnetja, hipoksija in toksini, ki delujejo vzbujevalno. Učinki tega postopka pa še vedno niso jasni. Poleg tega zdravniki sumijo na vpliv ciklooksigenaz na razvoj Alzheimerjeva bolezen bolezen. Zaviralci ciklooksigenaze so predvsem protirevmatična zdravila, analgetiki, antiflogistični in antipiretiki. Ti vključujejo acetilsalicilna kislina in ibuprofen, Med drugim.
