Биосинтез простагландинов, лейкотриенов. Действие ингибиторов на биосинтез эйкозаноидов

Обмен полиненасыщенных жирных кислот

Полиненасыщенные жирные кислоты – линолевая, линоленовая (С18:3) и арахидоновая (С20:4) не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищевыми продуктами. В клетках тканей и органов эти кислоты, в основном, являются составной частью глицерофосфолипидов, участвующих в организации липидного бислоя мембран.

Обмен арахидоновой кислоты

Отщепление арахидоновой кислоты от 2-го углеродного атома фосфолипида катализируется фосфолипазой А 2 . В случае гидролиза фосфатидилинозитола фосфолипазой С образуется 1,2-диацилглицерол, который распадается до моноацилглицерола и арахидоновой кислоты под действием диацилглицероллипазы. Арахидоновая кислота может освобождаться также из фосфатидной кислоты, полученной в киназной реакции из 1,2-диацилглицерола (рис. 1).

Следует отметить, что эйкозатетраеновая кислота может быть образована в организме из ПНЖК с меньшим числом атомов углерода и двойных связей и, в свою очередь, служит предшественником эйкозопентаеновой кислоты (рис. 2).

Из полиненасыщенных жирных кислот, содержащих 20 углеродных атомов, образуются биологически активные вещества, получившие название эйкозаноиды (эйкозо – двадцать). Они синтезируются почти во всех клетках, за исключением эритроцитов. К эйкозаноидам относят простагландины (PG) и родственные им соединения – простациклины, тромбоксаны, лейкотриены и мепоксины. Эйкозаноиды, воздействуя на G-белки рецепторов, вызывают образование цАМФ, являющегося вторичным посредником. Таким образом, они подобно гормонам, регулируют метаболические процессы в клетке в очень малых концентрациях.

Различают три ряда простагландинов с разным биологическим действием (рис. 3)

Синтез простагландинов

На первой стадии циклического пути эйкозаноидов метаболизм катализируется простагландин-Н-синтазой (PGHS). Этот гемсодержащий фермент обладает двумя каталитическими активностями: циклооскигеназной и пероксидазной. В процессе просоединения двух молекул кислорода к арахидоновой кислоте образуется простагландин G 2 (PGG 2), которой далее в пероксидазной реакции превращается в PGH 2 . Простагландин Н 2 является предшественником простагландинов второй серии – PGE 2 , PGE 2 ά и PGD 2 простоциклинов и тромбоксанов (рис. 3). Циклооксигеназная активность этого фермента получила общее название циклооксигеназа (СОХ).

Тромбоциты содержат тромбоксансинтазу, которая непосредственно формирует из PGH 2 тромбоксан А 2 (ТхА 2). Тромбоксин А 2 является вазоконстриктором и стимулирует агрегацию тромбоцитов. В клетках эндотелия сосудов присутствует простациклинсинтаза. Она катализирует синтез простациклинов I 2 (PGI 2) – образующиеся простациклины являются вазодилятаторами и ингибируют агрегацию тромбоцитов. Тромбоциты и простоциклины действуют противоположно, и таким образом поддерживают баланс в сердечно-сосудистой системе.

МБХ. В записную книжку врача

Простагландинсинтаза имеет две изоформы, циклооксигеназу -1 (СОХ-1) и циклооксигеназу -2 (СОХ-2), которые имеют 60% идентичности по аминокислотному составу и структурной гомологии. СОХ-1 постоянно присутствует в большинстве, если не во всех клетках млекопитающих, таким образом, поддерживая уровни синтеза простагландинов, необходимого для гомеостаза в частности, в клетках слизистой желудочно-кишечного тракта. Напротив, экспрессия СОХ-2 происходит только в определенных тканях в ответ на воспалительные стимулы, такие как цитокины, белковые факторы роста и эндотоксины и, следовательно, ответственна за повышение уровня простагландинов в случае воспаления. Нестероидные противовоспалительные препараты избирательно ингибируют СОХ-2, но не СОХ-1. Нестероидные противовоспалительные препараты могут оказывать неблагоприятный эффект, в большинстве случаев в виде язв желудочно-кишечного тракта, когда их используют при лихорадке или воспалении. Поэтому были созданы препараты, которые связываются с СОХ-2, но не СОХ-1. Эти препараты Rofecoxib (Vioxx) и Сelecoxib (Celebrex), которые используются в лечении артритов. Лекарственный препарат аспирин (ацетилсалициловая кислота) обладает аналгезирующим, антипирогенным и противовоспалительным действием. Аспирин связывается с циклооксигеназой и происходит ацетилирование фермента путем присоединения остатка уксусной кислоты к гидроксильной группе серина. Фермент превращается в неактивную форму (рис. 4). Низкие дозы аспирина избирательно ингибируют агрегацию тромбоцитов. Это связано с тем, что эти клетки, лишенные ядра, имеют короткое время жизни и циркулируют около 10 дней, они не могут ресинтезировать инактивированные ферменты. Эндотелиальные клетки сосудов не подвергаются столь сильному действию, поскольку они большей частью находятся в отдалении от того места, где абсорбируется аспирин и, в ряде случаев, могут синтезировать диполнительные простагландины.

Синтез лейкотриенов

Первые две реакции в превращении арахидоновой кислоты в лейкотриены катализируются 5-липооксигеназой, которая содержит негемовое железо, Fe(III). Эти реакции представлены на рис.

Образующийся интермедиат 5-гидропероксиэйкотетраеновая кислота затем превращается в лейкотриен А 4 (LTA 4).

В свою очередь лейкотриен А 4 в реакции, катализируемой лейкотриен С 4 -синтазой и глутатион-С-трансферазой превращается в пептидолейкотриен С 4 (LTС 4). Лейкотриен С 4 в свою очередь в -глутамилтрансферазной реакции превращается в лейкотриен Е 4 , который после отщепления глицина, превращается в лейкотриен В 4 . Лейкотриен В 4 вызывает хемотаксис белых клеток крови к очагу воспаления (рис.).

Рис. Строение некоторых пептидолейкотриенов.

МБХ. В записную книжку врача

Пептидолейкотриены являются компонентами медленно реагирующей анафилактической субстанцией, которая освобождается из сенсибилизированных тканей легкого. Они действуют в очень малых концентрациях и вызывают спазм гладких мышц сосудов, дыхательных путей и тонкого кишечника. Они оказывают более мощное действие, чем гистамин. В дыхательной системе они вызывают спазм бронхов, повышают секрецию слизи, и поэтому, их рассматривают в качестве медиаторов, участвующих в развитии бронхиальной астмы.

Простагландины -- биологически активные вещества, представляющие собой производные полиненасыщенных жирных кислот, молекула которых содержит 20 углеродных атомов. Биологическое действие П. многообразно; один из основных биологических эффектов П. заключается в их выраженном действии на тонус гладкой мускулатуры различных органов. П. снижают выделение желудочного сока и уменьшают его кислотность, являются медиаторами воспаления и аллергических реакций,принимают участие в деятельности различных звеньев репродуктивной системы, играют важную роль в регуляции деятельности почек, оказывают влияние на различные эндокринные железы. Нарушение биосинтеза П. может стать причиной развития тяжелых патологических состояний. Синтетические и полусинтетические П. используют в качестве лекарственных средств.

В 70х гг. 20 в. было обнаружено, что в организме человека и животных образуются и другие биологически активные производные полиненасыщенных жирных кислот,в тромбоцитах -- тромбоксаны (ТХ), влейкоцитах -- лейкотриены (ЛТ). От простагландинов тромбоксаны отличаются наличием в молекуле вместопятичленного цикла шестичленного оксанового кольца, в зависимости от структуры которого различаюттромбоксаны А и В (ТХА и ТХВ). Тромбоксаны обоих типов, в свою очередь, делят на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии по томуже принципу, что и простагландины.

Особенностью строения лейкотриенов является отсутствие в молекуле циклической структуры.

В организме человека и животных простагландины, тромбоксаны и лейкотриены образуются из общего предшественника --незаменимых полиненасыщенных жирных кислот с соответствующим числом углеродных атомов и двойных связей в молекулах, в т.ч. из линолевой и арахидоновой кислот. Фактором, лимитирующим скорость биосинтеза простагландинов,является общее количество (пул) свободных жирных кислот, поэтому вещества, влияющие на гидролитическое расщепление триглицеридов, фосфолипидов и эфиров холестерина, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, могут регулировать интенсивностьобразования простагландинов. Так, катехоламины, брадикинин, ангиотензин II вызывают усиление освобождения жирных кислот ворганизме, тем самым косвенно стимулируя образование простагландинов. Потвидимому, таков же механизм стимуляции биосинтеза ростагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов при ишемии или механическом воздействии на клетки.Кортикостероидные гормоны, напротив, подавляют биосинтез простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов, т.к. они ингибируют освобождение жирных кислот. Некоторые соединения влияют на образование отдельных типов простогландинов и тромбоксанов,например перекиси жирных кислот специфически угнетают биосинтез простагландина I2-(простагландина I2 илипростациклина), а имидазол -- образование тромбоксана А2. Ряд лекарственных средств оказывает выраженное действие на образование простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов, изменяя не только их общее количество, но и соотношение между отдельными типами и сериями. например, лекарственные средства, обладающиепротивовоспалительным действием, -- салицилаты, индометацин (метиндол), бруфен и др. -- ингибируютциклооксигеназу, катализирующую первый этап биосинтеза П. Это приводит к уменьшению образования П. итромбоксанов, повышению выхода лейкотриенов. В то же время некоторые флавоноиды (например, рутин)подавляют биосинтез лейкотриенов. Изменение соотношения образующихся простагландинов имеет важное значение, поскольку индивидуальные простагландины обладают разным, а нередко и противоположным по характеру биологическим действием.

Простагландины и тромбоксаны являются короткоживущими соединениями,время полужизни некоторых из них исчисляется секундами. Быстрое разрушение простагландинов обусловливает локальность их эффектов -- простагландины действуют главным образом в месте их синтеза. Метаболизм простагландинов, приводящий к их быстрой инактивации, осуществляется во всех тканях, но особенно активно в легких, печени и почках.

Исключительно важна роль простагландинов и тромбоксанов(сейчас их объединяют под общим названием простаноиды) в работе кровеносной системы, в репродуктивной функции, они принимают участие в развитии воспалительных процессов и иммунного ответа. С действинм простагландинов связаны побочные эффекты(язвенная болезнь и язва желудка)аспирина-всем известного жаропонижающего и болеутоляющего средства, возможно, и одна из форм гемофилии.

Биологическое действие простагландинов многообразно благодаря не только биологической поливалентности индивидуальных простагландинов,но и большому их разнообразию. Простагландины F1 и D2 вызывают сокращение бронхов, а простагландин Е2 -- их расслабление. Тромбоксан А2 сокращает стенки кровеносных сосудов и повышает АД, а простагландин I2оказывает сосудорасширяющее действие, сопровождающееся гипотензивным эффектом. Антагонистические взаимоотношения между тромбоксаном А2 и простагландином I2 проявляются и при их действии на систему свертывания крови: тромбоксан А2 является мощным природным индуктором агрегации тромбоцитов, а простагландин I2, синтезирующийся в стенках кровеносных сосудов, выполняет в организме человека и животных роль ингибитора агрегации тромбоцитов. Соотношение простагландина I2 и тромбоксана А2 имеет важное значениедля нормального функционирования сердечно-сосудистой системы.

Простагландины необходимы для процесса овуляции; они влияют на продвижение яйцеклетки и подвижность сперматозоидов, на сократительную деятельность матки, а также необходимы для нормальной родовой деятельности: слабую родовую активность и перенашивание беременности связывают с недостатком простагландинов, а повышенное образование простагландинов может стать причиной самопроизвольных абортов и преждевременных родов. У новорожденных простагландины регулируют закрытие сосудов пуповины и артериального протока.

Простагландины помимо воздействия на специфические рецепторы способны непосредственно влиять на функциональные структуры клетки. В качестве лекарственных средств простагландины используются для вызывания родов, возбуждения и стимуляции родовой деятельности, прерывания беременности. В терапевтических дозах простагландины не оказывают неблагоприятного влияния на мать и плод. Чувствительность матки к введению простагландинов различна на разных сроках беременности; на очень ранних и на поздних сроках стимулирующий эффект вызывается легко, а впромежутке между ними на введение препаратов простагландинов миометрий реагирует слабо.

Для искусственного прерывания беременности применяют внутривенное, внутримышечное, вагинальное,пероральное, экстра- и интраамниальное введение простагландинов. При прерывании беременности на ранних сроках наиболее эффективно введение 15-метил-ПГF2б (метилового эфира простагландина F2б) в виде свечей (3 мг) или внутримышечно (по 200--300 мкг 5 раз через каждые 3 ч); при беременности сроком 13--14 нед. --экстраамниальное однократное введение 15-метил-ПГF2б (2,5 мг) с вяжущим веществом (гискон) или в виде свечей(3 мг); после 15-й недели беременности -- интраамниальное введение 2,5 мг 15-метил-ПГF2б или 40--50 мг ПГF2б,а также свечи с 15-метил-ПГF2б (3 мг).

Для возбуждения и стимуляции родовой деятельности препараты простагландинов можно вводить внутривенно, перорально,экстраамниально, вагинально и ректально; наибольшее распространение поручило внутривенное капельное введение раствора ПГР, в разведении 5 мг на 500 мл изотонического раствора хлорида натрия или 5% раствораглюкозы и раствора ПГF2б в разведении 1 мг на 500 мл тех же растворителей. Приготовленный раствор вводят соскоростью от 6--8 до 40 капель в 1 мин.

В акушерской практике ПГF2б и ПГF2б в виде свечей или раствора вводят в канал шейки матки или нижний сегментматки женщины с целью родовозбуждения. При использовании препаратов П. в акушерской и гинекологическойпрактике иногда отмечают гипертонус и спастические сокращения матки, нарушение сердечной деятельностиплода; наблюдаются такие побочные реакции, как ознобы, рвота, поносы. Побочные реакции и осложнения чащебывают при прерывании беременности, т.к. а этих случаях применяют большие дозы препаратов, дляпрофилактики, лечения побочных реакций и осложнений рекомендуется препарат ритодрин.

Противопоказаниями к использованию П. с целью вызывания аборта, возбуждения и стимуляции родовойдеятельности являются тяжелые соматические заболевания, аллергические реакции на препаратыпростагландинов, бронхиальная астма, эпилепсия, рубец на матке, анатомически и клинически узкий таз,предлежание плаценты и преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты.

ПРОСТАГЛАНДИНЫ (PG), биологически активные липи-ды, представляющие собой производные гипотетич. про-становой кислоты (формула I) и различающиеся положением заместителей и двойных связей в циклопентановом кольце и боковых цепях.

Молекулы ПРОСТАГЛАНДИНЫ имеют скелет из 20 атомов углерода и содержат обычно в положении 15 гидроксигруппу. В зависимости от строения цикла и характера (боковых групп) в нем различают ПРОСТАГЛАНДИНЫ типов А, В, С, D, Е, F, H, I и J (типы колец приведены на формулах II-X; ПРОСТАГЛАНДИНЫ G, или PGG, отличаются от PGH наличием в положении 15 группы ООН вместо группы ОН). Цифры в нижнем индексе букв обозначают количество двойных связей в боковых цепях (у ПРОСТАГЛАНДИНЫ типа F иногда в нижнем индексе ставится также греческого буква a или b-соответственно за или перед плоскостью цикла)-см., например формулы соединение РGF2a (XI) и PGE1 (XII).

Простагландины и их производные обнаружены практически во всех клетках млекопитающих [впервые выделены из пузырьковидной (везикулярной) железы]. Найдены также у многие др. позвоночных и беспозвоночных чески во всех клетках млекопитающих (например, у птиц, лягушек, карпов, акул, крабов, коралловых полипов, у некоторых насекомых) и в ряде растений.

Их содержание в большинстве тканей невелико (несколько мкг/г и менее). Единственный богатый природный источник простагландина-горгониевые кораллы (Plexaura homo-malla), в которых содержание PGA2 и его производных достигает 1,5-2% от сухого веса. В кораллах найдены также биологически активные простагландиноподобные вещества (простаноиды), отличающиеся от ПРОСТАГЛАНДИНЫ расположением функциональных групп, например клавулон I(ХIII) и пунагландин (XIV).

Индивидуальные простагландины-кристаллы или вязкие жидкости, плохо растворим в воде, растворим в большинстве органическое растворителей. Для PGE1 температура плавления 115-116°С, -61,6° (концентрация 0,56 г в 100 г ТГФ); для PGE2 температура плавления 66-68 °С, -61° (концентрация 1 г в 100 г ТГФ); для PGF2? температура плавления 30-35 °С, + 23,5° (концентрация 1 г в 100 г ТГФ). ПРОСТАГЛАНДИНЫ, содержащие в цикле оксогруппу, поглощают в УФ области (для ПРОСТАГЛАНДИНЫ типов А, В, С и J ?<0:A. соответственно 218, 278, 234 и 216 нм). Для большинства ПРОСТАГЛАНДИНЫ в кристаллич. состоянии характерна так называемой щпилечная конформация с приблизительно параллельным расположением боковых цепей. ПРОСТАГЛАНДИНЫ типов Е и D легко дегидратируются в водных растворах при рН < 4 или рН > 8, причем в ПРОСТАГЛАНДИНЫ типа D происходит миграция транс-двойной связи в положение 12-13. Бициклические ПРОСТАГЛАНДИНЫ нестабильны в водных растворах. Так, для PGI2 (простациклина, XV) период полураспада в воде при рН 7,6 составляет 5-10 мин; он гидролизуется до 6-оксо-РGF1?.

ПРОСТАГЛАНДИНЫ не накапливаются в тканях, а синтезируются в ответ на биологическое стимул из полиненасыщенные жирных кислот: ПРОСТАГЛАНДИНЫ с одной двойной связью в боковых цепях-из эйкозатриеновой (ди-гомо-у-линоленовой), с двумя-из эйкозатетраеновой (ара-хидоновой), с тремя-из эйкозапентаеновой (тимнодоновой) кислот. Свободная эйкозаполиеновые кислоты (эндогенные из фосфоли-пидов или экзогенные) окисляются кислородом в присутствии комплекса ферментов. Вначале циклооксигеназа катализирует стереоспецифический присоединение пероксидных радикалов в положения 11 и 15 с последующей образованием перок-сидного мостика и циклопентанового кольца; образовавшийся PGG восстанавливается пероксидазой до более стабильного PGH - исходного соединения для биосинтеза ПРОСТАГЛАНДИНЫ остальных типов, например:

В ряде клеток из PGH2 образуется так называемой тромбоксан (ТХ) типа А2 (формула XVI)-очень нестабильное бициклический соединение с высокой биологическое активностью. В воде ТХА2 быстро гидролизуется (период полураспада 32 с, при 37 °С) с образованием стабильного ТХВ2-формула XVII, температура плавления 95-96°С, + 57,4° (концентрация 0,26 г в 100 г этилацетата).

Все ПРОСТАГЛАНДИНЫ быстро инактивируются в организме и поэтому их концентрация в плазме кровимала (например, 40-50 цг/мд для PGE), тогда как количество неактивных метаболитов, выделенных с мочой, может достигать 330 мкг в сутки. Катаболизм ПРОСТАГЛАНДИНЫ начинается с их окисления НАД-зависимой 15-оксипрос-тагландиндегидрогеназой, обнаруженной в цитозоле многие клеток млекопитающих (наиболее активность фермент проявляет в тканях легких, плаценты, печени, почек). Образующиеся 15-оксо-П. быстро восстанавливаются до 13,14-ди-гидропроизводных, которые далее подвергаются?- 8 ?-окис-лению (?->:8A;5=85 - >:8A;5=85:0@1>:A8;A>45@60I8E:>=F>2 1>:>2KE F5?59 A >BI5?;5=85< >B =8E 0F5B8;0 2 2845 ацетил-кофермента А, ?->:8A;5=85 - >:8A;5=85 0B><0 С в положении 20 до карбоксильной группы). Известны ферменты, катализирующие взаимопревращения ПРОСТАГЛАНДИНЫ (например, PGE2 в PGF2?, PGA2 в PGC2).

ПРОСТАГЛАНДИНЫ обладают разнообразной физиол. активностью, активны в низких концентрациях (10-9 М и менее). Они участвуют в поддержании гомеостаза организма (относит. динамич. постоянства внутр. среды и устойчивости основные физиол. функций), в воздействии на болевые рецепторы, регулировании иммунного ответа (например, PGE1), в родовой деятельности (например, PGE2стимулирует роды, PGF2? снижает секрецию прогестерона, необходимого для имплантации в матке оплодотворенной яйцеклетки), поддерживают в открытом состоянии грудной проток плода во время беременности, вызывают сокращение (П. типа F) или расширение (П. типа Е) бронхов и трахеи, усиливают воспалит. реакцию, вызванную ожогами или др. повреждениями (способность аспирина ослаблять воспалит. состояние связана с тем, что он необратимо ингибирует циклооксигеназу).

Кроме того, ПРОСТАГЛАНДИНЫ обусловливают повышение температуры тела, оказывают седатив-ное и транквилизирующее действие, стимулируют секрецию ферментов поджелудочной железой, тормозят желудочную секрецию, способны опосредовать и модулировать действие др. биологическое стимулов, ПРОСТАГЛАНДИНЫ разных типов могут действовать как синергисты или антагонисты. Так, баланс между уровнем простациклина PG12 (ингибирует агрегацию тромбоцитов, расширяет артерии) и тромбоцитарным ТХА2 (индуцирует агрегацию тромбоцитов, сужает артерии) - важный компонент гемостаза (поддерживает постоянный состав крови). П, типов A, J и D оказывают противовирусное действие, а ПРОСТАГЛАНДИНЫ типов J, D и их А -производные проявляют высокую прртивоопухолевую активность. Вследствие чрезвычайно быстрого распада в организме ПРОСТАГЛАНДИНЫ действуют, в отличие от гормонов, вблизи места секреции.

Механизмы физиол. действия ПРОСТАГЛАНДИНЫ разнообразны. Л. взаи-мод. со специфический рецепторами цитоплазматических мембран, что приводит к изменению (увеличению или уменьшению) концентрации внутриклеточных циклический нуклеотидов (например, циклический аденозинмонофосфата), способны проникать через мембраны (включая гематоэнцефалич. барьер) и связываться С внутриклеточными компонентами, влияя, например, на синтез ДНК. Нек-рыс ПРОСТАГЛАНДИНЫ индуцируют перенос катионов через биологическое мембраны, изменяя физиол. состояние клетоколо

Полный химический синтез ПРОСТАГЛАНДИНЫ основан на стереоспецифический конденсации промежуточные продуктов, содержащих фрагменты молекулы ПРОСТАГЛАНДИНЫ Так, PGE2 с выходом 78% можно синтезировать по схеме:

Последняя стадия в получении PGE2-снятие защитных групп. Комбинируя промежуточные продукты, получают разнообразные аналоги ПРОСТАГЛАНДИНЫ, обладающие большей стабильностью, эффективностью и селективностью действия, чем природные.

Для количественное определения ПРОСТАГЛАНДИНЫ, тромбоксанов и их метаболитов в биологическое образцах обычно используют хроматографию (тонкослойную, газо-жидкостную и высокоэффективную жидкостную) и масс-спектрометрию. Наиб. точность определения достигается сочетанием методов газо-жидкост-ной или высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией.

Препараты ПРОСТАГЛАНДИНЫ и их производных используют в эксперим. и клинич. медицине для прерывания беременности и для родовспоможения, терапии язвы желудка, бронхиальной астмы и некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, коррекции гемостаза, как антикоагулянты при операциях с искусств. кровообращением и при гемодиализе. Некоторые производные ПРОСТАГЛАНДИНЫ используют для синхронизации полового цикла при искусств. осеменении в ветеринарии.

Термин "простагландины" был введен Эйлером, впервые показавшим, что в семенной жидкости человека и в экстрактах из семенных пузырьков барана содержатся вещества, дающие выраженный вазопрессорный эффект и вызывающие сокращение гладкой мускулатуры матки. Хотя предположение Эйлера о том, что эти вещества являются специфическим секретом предстательной железы, в дальнейшем не подтвердилось, поскольку, как теперь установлено, они обнаружены во всех органах и тканях 2 , тем не менее этот термин в литературе сохраняется.

2 Простагландины и ферментные системы, катализирующие их биосинтез, не обнаружены только в эритроцитах человека и индюшки. Следует, однако, отметить, что наибольшее количество простагландинов содержат органы и ткани, относящиеся к репродуктивной системе.

Отличительными особенностями простагландинов как гормонов являются следующие свойства. Во-первых, как было уже отмечено, они синтезируются практически во всех органах и тканях, а не в специализированных железах внутренней секреции. Во-вторых, имеются доказательства тесной взаимосвязи действия простагландинов с действием ряда других гормональных веществ и с системой аденилатциклаза - цАМФ. И, наконец, простагландины обладают широким спектром биологического действия: оказывают влияние на гемодинамику почек, сократительную деятельность гладкой мускулатуры, секреторную функцию желудка, секрецию стероидных гормонов, на жировой и водно-солевой обмен и др. Имеются веские основания считать, что биологические эффекты простагландинов внутри клеток опосредованы через цАМФ и цГМФ.

В химически чистом виде первые простагландины были получены в 1957 г. Бергстремом и соавт. В настоящее время открыто 14 простагландинов, из которых 13 обнаружены в семенной жидкости человека. Предшественниками простагландинов в организме являются полиненасыщенные жирные кислоты, в частности линолевая и арахидоновая. Из семенников и ряда других органов выделен также специфический фермент - простагландин-синтаза, катализирующая синтез этих веществ. Химическое строение известных к настоящему времени простагландинов можно представить в виде схемы:

Как видно из представленных структурных формул, для всех 14 простагландинов общими и характерными свойствами является, помимо общего числа, 20 углеродных атомов, наличие циклопентанового кольца, двух боковых цепей, двойной связи между C 13 - и С 14 -атомами и гидроксильной группы у С 15 -атома; для биологической активности простагландинов эта последняя функциональная группа оказалась весьма существенной. Видно также, что в зависимости от типа строения циклопентанового кольца простагландины делятся на четыре основные группы, обозначаемые латинскими буквами: простагландины Е (сокращенно ПГ-Е), F (ПГ-F), А (ПГ-А) и В (ПГ-В); внутри группы простагландины различаются количеством и местоположением двойных связей, что обозначается в виде цифрового индекса внизу буквы.

Биосинтез простагландинов осуществляется, как было отмечено выше, простагландинсинтазой, представленной, по-видимому, сложной ферментной системой, локализованной преимущественно в мембранах микросом. Система для максимальной активности требует присутствия термостабильного фактора из цитозоля, легко заменяемого восстановленным глутатионом, НАД или ТГФ, но не НАДФН 2 или НАДН 2 (см. Витамины). Пути биосинтеза простагландинов окончательно еще не раскрыты, хотя на отдельных этапах синтеза, в частности в цепи переноса электронов, участие цитохрома Р-450 доказано.

Простагландины оказывают локальный эффект в той ткани, в которой они синтезируются и подвергаются различным ферментативным превращениям, приводящим к потере биологической активности. В частности, простагландины подвергаются окислению (у С 15 -атома), восстановлению по месту двойных связей, β-окислению, ω-окислению и ω-гидроксилированию. Основным продуктом окисления ПГ-E 1 и ПГ-Е 2 у человека является 7α-окси-5,11-дикетотетранорпростан-1,16-диоевая кислота, выделяемая с мочой.

Таким образом, простагландины отличаются от других гормонов желез внутренней секреции тем, что они синтезируются во многих органах и тканях, а не в специализированных железах, оказывают разностороннее действие (торможение липолиза и желудочной секреции, стимулирование стероидогенеза и др.), тесно связанное с другими гормональными веществами; кроме того, биологический эффект простагландинов сопряжен с системой аденилатциклаза - цАМФ.

Простагландины нашли широкое применение в медицинской практике. Это обстоятельство стимулирует исследования по химическому синтезу аналогов простагландинов с защищенной гидроксильной группой у С 15 -атома и более стабильных при введении в организм.

В данной главе описаны не все известные к настоящему времени гормональные вещества. Сведения о некоторых из них, в частности гастрине (17 аминокислотных остатков), стимулирующем секрецию желудочного сока, о гормонах кининовой системы (кининогены, ангиотензины и др.), а также о растительных гормонах [ауксины, гетероауксин (β-индолилуксусная кислота), гиббереллины, кинетин] изложены частично (см. Обмен белков, Биохимия крови).

По химической природе простагландины (ПГ) - циклические ненасыщенные оксикислоты, производные простановой кислоты. Исследовано более 20 природных видов, которые подразделяют на 4 группы: E, A, B, F. Наиболее активны представители групп E и F. В свою очередь все простагландины входят в группу эйкозаноидов. Предшественниками веществ являются ненасыщенные жирные кислоты: арахидоновая, линоленовая и др. Очень редко в организме возможен синтез ПГ из олигосахаридов. Простагландины являются гормоноподобными веществами. В отличие от истинных гормонов, они быстро разрушаются. Активней всего этот процесс происходит в легких, почках и печени. Искусственно синтезированные простагландины нашли широкое применение в гинекологии и офтальмологии. Их используют при стимуляции родовой деятельности и лечении глаукомы.

Показать всё

Простагландины в организме

Когда биологи впервые обнаружили простагландины в составе семенной жидкости, они решили, что эти вещества синтезируются в простате. В дальнейшем эта история послужила причиной современного названия.

Для этой группы физиологически активных липидов характерно наличие в молекуле 20 атомов углерода, включая углеродное кольцо. Простагландины обнаружены практически во всех тканях животных и человека. Главным отличием веществ от гормонов является то, что они синтезируется не в специфических органах, а по всему организму.

Особенности функционирования ПГ

Этот класс гормоноподобных соединений до сих пор привлекает внимание исследователей в области биохимии благодаря своим уникальным свойствам. Замечено, что одно и то же вещество из этой группы в разных органах может оказывать различное или даже противоположное действие.

Способность простагландина усиливать определенный тип биологической реакции в одной ткани и угнетать ее в другой обусловлена исключительно видом рецептора, с которым связывается молекула активного вещества. Известно 9 видов ПГ-рецепторов, расположенных во всем организме.



Простациклин

Этот простагландин активно синтезируется эндотелием - внутренней оболочкой кровеносных сосудов. Еще одно место выработки простациклина - легкие. Он известен как вазодилататор, поскольку оказывает сосудорасширяющее действие за счет влияния на специфические IP-рецепторы гладкомышечных клеток артерий.

Усиление продукции простациклина возникает при кислородном голодании, повреждении сосудов, из-за активности медиаторов воспаления и адреналина. Вещество обладает выраженным антиагрегантным действием, поскольку предотвращает образование тромба в сосуде.

При внутривенном введении простациклина снижается артериальное давление в большом и малом кругах кровообращения. Основное применение аналогов вещества - лечение легочной гипертензии. Препараты синтетического простациклина:



Простагландин Е2 (ПГЕ2)

Как и простациклин, ПГЕ2 оказывает сосудорасширяющее действие. Он играет важную роль в нормальной работе почек, поскольку уменьшает всасывание ионов натрия и хлора и снижает эффект гормона вазопрессина. Помимо этого, ПГЕ2 выполняет еще ряд функций:

• Бронхоконстрикция (нарушение бронхиальной проходимости).
• Бронходилатация (увеличение бронхов).
• Расслабление и сокращение гладкой мускулатуры ЖКТ.
• Снижение секреции соляной кислоты в желудке.
• Усиление производства желудочной слизи.
• Сокращение мышечного слоя матки.
• Торможение липолиза (процесса расщепления жиров на жирные кислоты).
• Выделение тепловой энергии (пирогенный эффект).
• Участие в образовании тромба.

Синтетический аналог простагландина Е2 (Динопростон) показан для стимуляции созревания шейки матки и индукции родов. Это обусловлено тем, что он оказывает действие на все органы, в которых есть гладкая мышечная мускулатура, в том числе на тонус и сократительную активность мышечного слоя матки. Помимо стимуляции мышечных клеток, Динопростон усиливает кровоснабжение шейки матки, тем самым ускоряет ее дозревание. Одно из показаний к применению препарата - медикаментозный аборт.

Динопростон существует в виде таблеток, инфузионного раствора, раствора для внутривенного и экстраамниотического введения и вагинального геля. Этот препарат используют исключительно под наблюдением врача. При несоблюдении дозировок возможны следующие побочные эффекты:

• Судорожные сокращения матки.
• Тошнота, рвота, головная боль.
• Покраснение кожи.
• Повышение температуры тела.
• Нарушение сердечного ритма плода.
• Асфиксия плода.

В условиях стационарного применения под контролем медиков ни один из указанных побочных эффектов наблюдаться не будет.

Существуют аналоги Динопростона под названиями Цервипрост, Энзапрост-Е, Медуллин, Препидил и другие.

Простагландин F2α

Еще один представитель группы простагландинов. Ключевые функции ПГF2α заключаются в бронхоконстрикции, сокращении матки и начале разрушения желтого тела в яичнике (лютеолиз). В результате лютеолиза прекращается синтез стероида прогестерона. Выделение простагландина F2а регулируется уровнем окситоцина (нейрогормон, синтезируемый гипофизом).

Аналоги ПГF2а нашли широкое применение в медицине. Препараты на основе вещества:



Препараты для лечения глаукомы и офтальмогипертензии доступны в виде глазных капель. В редких случаях после их применения наблюдаются покраснение конъюнктивы, жжение век и временное затуманивание зрения. Возможно развитие таких системных нарушений, как повышение артериального давления и головная боль. Несмотря на это, аналоги ПГF2α являются эффективными и безопасными препаратами для лечения глаукомы и повышенного внутриглазного давления.

Заключение

Простагландины благодаря своему разнообразию и уникальным свойствам стали надежными помощниками медицины. Их применение дает хорошие результаты при минимальных рисках.

Дальнейшие исследования этой группы физиологически активных соединений откроют новые возможности их использования для лечения заболеваний человека.

Простагландины (ПГ) - биологически активные вещества, которые были получены в 1936 г. из вытяжки предстательной железы, в связи с чем и получили свое название.

В отличие от гормонов, образование простагландинов не имеет строгой локализации. Они синтезируются в микросомах клеток в матке, яичниках, почках, легких, кишечнике и других органах и тканях. Сейчас уже известно более 20 простагландинов. По химической структуре они представляют ненасыщенные жирные кислоты, молекулы которых содержат 20 атомов углерода. Их предшественниками являются линолевая, линоленовая, арахидоновая и другие кислоты. Простагландины разделяются на четыре основные группы А, Б, Е и Ф. Из них наибольшей биологической активностью обладают ПГ-Е и ПГ-Ф.

Физиологическое действие простагландинов определяется их высокой активностью, структурными различиями и большой распространенностью в организме. Считают, что простагландины влияют на ткани и клетки непосредственно. Важную роль играют простагландины в функциях эндокринных желез, что подтверждается их наличием в щитовидной железе, тимусе, надпочечниках, половых железах и др. Простагландины стимулируют синтез соматотропина, пролактина, прогестерона, оцитоцина, тироксина, кортикостероидов, уменьшают инкрецию лютропина и адреналина. Простагландины участвуют в передаче нервных импульсов, оказывают влияние на деятельность сердца и тонус кровеносных сосудов. Они стимулируют сокращения миокарда, суживают сосуды и влияют на кровяное давление. ПГ-Ф увеличивает, а ПГ-Е уменьшает сократительную деятельность матки. ПГ-Ф и ПГ-Е регулируют акт родов. Простагландины, образуемые в эндометрии, стимулируют рассасывание желтых тел в яичниках (лютеолиз) и уменьшают содержание прогестерона в крови. Они участвуют в регуляции обмена воды и электролитов, влияют на их прохождение через эпителиальные мембраны клеток. Простагландины тесно взаимодействуют с гормонами в регуляции роста и дифференцировки тканей.

У самцов простагландины повышают синтез лютропина и тестостерона, в связи с чем увеличивается объем эякулята и содержание в нем спермиев. В половых путях самок простагландины способствуют продвижению спермиев.

В животноводстве и ветеринарии весьма перспективно применение синтетических аналогов простагландинов для синхронизации половых циклов, стимуляции родов и в лечебных целях при некоторых заболеваниях. Синтетический аналог ПГ динопрост (ПФ-2 альфа) активнее натурального простагландина в 10 раз. Имеются и другие синтетические простагландины: клопростенол, эструмат (синтетический аналог простагландина ICI-80996), панацелян Ф-2 альфа, эквимат (10-81008), лютализ, АУ 24655, ONO 453 и др., которые выгодно отличаются от естественных простагландинов более высокой активностью и малым побочным действием.

В последние годы установлено, что во многих клетках организма часть простагландинов с помощью эндопероксидаз превращается в более активные клеточные вещества - тромбоксаны, которые впервые были обнаружены в тромбоцитах. Считают, что тромбоксаны - это простогландины второго поколения, которые в 50-200 раз активнее, чем ПГЕ-2. Они оказывают сильное действие на гладкую мускулатуру, тромбоциты, жировые клетки и др. Однако простагландины и тромбоксаны пока используются в основном в экспериментальных условиях. В настоящее время их производство и практическое применение обходится слишком дорого.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .