Dowiedz się o prostaglandynie i powiązanych chorobach

Prostaglandin to grupa bioaktywnych lipidów, które odgrywają kluczową rolę w różnych procesach fizjologicznych w ciele ludzkim. Podczas gdy prostaglandyna została po raz pierwszy odkryta w płynie nasiennym, jest teraz rozpoznawany za swój szeroki wpływ w licznych funkcjach biologicznych, od regulacji stanu zapalnego po kontrolowanie przepływu krwi. W tym artykule wyjaśniono, czym jest Prostaglandin, jakie są jej role, syntezę prostaglandyny i problemy zdrowotne związane z prostaglandyną.

Co to jest Prostaglandin?

Prostaglandyna to grupa substancji podobnych do hormonów pochodzących z kwasów tłuszczowych, głównie kwasu arachidonowego. Prostaglandyna należy do szerszej kategorii cząsteczek zwanych eikozanoidami, która obejmuje również leukotrieny i tromboxany. W przeciwieństwie do tradycyjnych hormonów, które są wytwarzane w określonych gruczołach i wpływają na odległe narządy, prostaglandyna jest syntetyzowana lokalnie w prawie każdej tkance ciała i wywiera jego wpływ na pobliskie komórki.

Strukturalnie prostaglandyny zawierają łańcuch 20 węglowych i są syntetyzowane poprzez enzymatyczne konwersję kwasu arachidonowego. Ze względu na ich charakter rozpuszczalny w lipidach prostaglandyny mogą rozpraszać między błonami komórkowymi i wiązać się ze specyficznymi receptorami na sąsiednich komórkach, inicjując kaskadę odpowiedzi biologicznych.

Czy prostaglandin jest hormonem?

Prostaglandyna jest często opisywana jako substancja podobna do hormonu, ale technicznie nie jest hormonem w tradycyjnym znaczeniu. Termin „hormon” zwykle odnosi się do chemikaliów wytwarzanych przez określone gruczoły, podróżują przez krew i wpływają na odległe narządy docelowe. Natomiast prostaglandyny są lokalnymi mediatorami, które są syntetyzowane w odpowiedzi na bodźce i działają na pobliskie komórki w tej samej tkance lub narządach.

Podczas gdy hormony są zwykle wytwarzane przez gruczoły hormonalne (takie jak tarczyca lub nadnercza) i mają szeroko rozpowszechnione efekty, prostaglandyna jest syntetyzowana w prawie każdej tkance i narządach, a jej działanie zwykle ogranicza się do okolic, w którym powstał.

Dlatego, podczas gdy prostaglandyna ma pewne funkcjonalne podobieństwa z hormonami – takie jak regulacja różnych procesów fizjologicznych – jest lokalnym działaniem oraz sposób, w jaki jest wytwarzany i rozprowadzany od rozróżniają je od tradycyjnych hormonów.

Synteza prostaglandyn

Prostaglandyna jest syntetyzowana z kwasu arachidonowego – wielonienasyconego kwasu tłuszczowego występującego w błonach komórkowych większości tkanek. Gdy komórki są stymulowane przez różne sygnały – takie jak uszkodzenie, infekcja lub zapalenie – aktywowana jest fosfolipaza A2, uwalniając kwas arachidonowy z fosfolipidów błonowych.

Po uwolnieniu kwas arachidonowy przekształca się w prostaglandynę przez działanie enzymów cyklooksygenazy (COX). Istnieją dwie główne izoformy enzymu COX: COX-1 i COX-2.

• COX-1 jest konstytutywnie wyrażany w większości tkanek i jest odpowiedzialny za wytwarzanie prostaglandyn, które utrzymują normalne funkcje fizjologiczne, takie jak ochrona błony śluzowej żołądka i agregacja płytek krwi.
• COX-2 jest indukowalny i wyrażany przede wszystkim podczas stanu zapalnego, gdzie wytwarza prostaglandyny, które pośredniczą w bólu, gorączce i stanu zapalnym.

Produkcja prostaglandyny jest również regulowana przez inne enzymy, takie jak dehydrogenaza prostaglandyn, która inaktywuje prostaglandynę po jej uwolnieniu.

Rodzaje prostaglandyn

Istnieje kilka rodzajów prostaglandyn; Każdy typ ma unikalne funkcje w zależności od tkanki i receptora, na który działa. Główne prostaglandyny u ludzi to:

• PGE2 (prostaglandyna E2): Często związane z stanem zapalnym, gorączką i bólem. PGE2 odgrywa kluczową rolę w odpowiedzi zapalnej i bierze udział w regulacji ciśnienia krwi i funkcji immunologicznej.
• PGF2α (prostaglandyna F2-alfa): zaangażowany w skurcze macicy podczas porodu i w regulacji cyklu miesiączkowego. PGF2α odgrywa również rolę w skurczu mięśni gładkich w płucach i naczyniach krwionośnych.
• PGI2 (prostacyklina): wytwarzane głównie w komórkach śródbłonka i działa w celu rozszerzenia naczyń krwionośnych i hamowania agregacji płytek krwi. PGI2 ma kluczowe znaczenie dla regulacji przepływu krwi i zapobiegania tworzeniu się skrzepów krwi.
• TXA2 (tromboksan A2): Produkowane głównie w płytkach krwi, TXA2 promuje agregację płytek krwi i zwężenie naczyń, odgrywa kluczową rolę w tworzeniu skrzepów krwi.
• PGD2 (prostaglandyna D2): przede wszystkim wytwarzany w komórkach tucznych i zaangażowany w regulację odpowiedzi immunologicznych, a także w mediacji reakcji alergicznych.

Każdy typ prostaglandyny działa przez swój specyficzny receptor. Ten receptor jest receptorem sprzężonym z białkiem G (GPCR), który inicjuje zakres wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych.

Biologiczne funkcje prostaglandyny

Prostaglandyna odgrywa kluczową rolę w regulacji wielu procesów fizjologicznych. Niektóre ważne funkcje prostaglandyny obejmują:

Zapalenie i odpowiedź immunologiczna

Prostaglandyny, zwłaszcza PGE2, są kluczowymi mediatorami stanu zapalnego. Prostaglandyna jest wytwarzana w odpowiedzi na uszkodzenie lub zakażenie tkanki i przyczynia się do typowych objawów stanu zapalnego: zaczerwienienia, obrzęku, ciepła i bólu. Promując rozszerzenie naczyń krwionośnych i zwiększając przepuszczalność naczyniową, prostaglandyna pomaga białym krwinkom i składnikom odżywczym docierać do dotkniętej tkanki.

PGE2 odgrywa również rolę w regulacji gorączki. Ten rodzaj prostaglandyny działa na podwzgórze, aby podnieść temperaturę ustaloną organizmu, prowadząc do gorączki w ramach odpowiedzi immunologicznej. Ponadto prostaglandyna pomaga modulować układ odpornościowy, wpływając na aktywność różnych komórek odpornościowych, w tym makrofagów, komórek T i komórek dendrytycznych.

Układ reprodukcyjny

Prostaglandyna jest niezbędna do kilku procesów reprodukcyjnych. U kobiet PGF2α i PGE2 regulują cykl menstruacyjny poprzez modulowanie aktywności mięśni gładkich macicy. Podczas miesiączki prostaglandyna stymuluje skurcze macicy, ułatwiając wydalenie podszewki macicy. Prostaglandyna przyczynia się również do bólu związanego z miesiączką (dysmenorrhea).

Prostaglandin odgrywa również kluczową rolę w porodzie. PGF2α indukuje skurcze macicy niezbędne do porodu, podczas gdy PGE2 pomaga zmiękczyć szyjkę macicy (dojrzewanie szyjki macicy) w przygotowaniu do porodu.

Układ sercowo -naczyniowy

W układzie sercowo -naczyniowym prostaglandyna pomaga regulować ciśnienie krwi i napięcie naczyniowe. PGI2, wytwarzane przez komórki śródbłonka wyściełające naczynia krwionośne, rozszerza naczynia krwionośne i zapobiega zbijaniu płytek krwi. Natomiast TxA2, wytwarzane przez płytki krwi, powoduje zwężenie naczyń i promuje agregację płytek krwi, co jest niezbędne do tworzenia skrzepów krwi.

Równowaga między PGI2 i TXA2 pomaga utrzymać normalną hemostazę i ciśnienie krwi. Zakłócenie tej równowagi, takie jak nadprodukcja TXA2, może przyczynić się do chorób sercowo -naczyniowych, w tym nadciśnienia i miażdżycy.

Układ żołądkowo -jelitowy

Prostaglandyna odgrywa również ważną rolę w ochronie układu żołądkowo -jelitowego. Na przykład PGE2 pomaga utrzymać integralność błony śluzowej żołądka poprzez promowanie wydzielania śluzu i wodorowęglanu, które chronią podszewkę żołądka przed korozyjnym działaniem kwasu żołądkowego. Ponadto prostaglandyna hamuje wydzielanie kwasu żołądkowego i promuje przepływ krwi do podszewki żołądka, przyczyniając się do gojenia się owrzodzenia.

Nerki

W nerkach prostaglandyna reguluje przepływ krwi nerkowej i szybkość filtracji kłębuszków (GFR), zapewniając właściwą funkcję nerek. PGE2 i PGI2 pomagają rozszerzać naczynia krwionośne nerkowe, promując przepływ krwi i filtrację produktów odpadowych. Prostaglandyna wpływa również na równowagę sodu i wody, wpływając w ten sposób na retencję płynów i homeostazę elektrolitów.

Choroby związane z prostaglandyną

Bilans w produkcji prostaglandyny jest związany z kilkoma chorobami i warunkami.

Przewlekłe zapalenie i choroby autoimmunologiczne

Prostaglandyny, zwłaszcza PGE2, biorą udział w przewlekłym zapaleniu, które jest znakiem rozpoznawczym chorób autoimmunologicznych, takich jak reumatoidalne zapalenie stawów, toczeń i astma. Nadprodukcja prostaglandyn zaostrza uszkodzenie tkanki, ból i obrzęk w tych warunkach.

Choroba raka

W niektórych nowotworach prostaglandyny – zwłaszcza PGE2 – wykazano, że promują wzrost guza i przerzuty. Podwyższone poziomy PGE2 w mikrośrodowisku guza mogą ułatwić tworzenie nowych naczyń krwionośnych (angiogenesis), tłumią odpowiedzi immunologiczne i promować proliferację komórek rakowych. Hamowanie syntezy prostaglandyny stało się zatem obszarem zainteresowania terapii przeciwnowotworowej.

Zaburzenia sercowo -naczyniowe

Prostaglandin odgrywa również rolę w chorobach sercowo -naczyniowych. Nadmierna produkcja TXA2 może prowadzić do nieprawidłowego tworzenia się skrzepów krwi, przyczyniając się do zawałów serca i udarów. Podobnie nierównowaga między prostacykliną (PGI2) a tromboxanem może przyczynić się do rozwoju miażdżycy i nadciśnienia.

Zaburzenia żołądkowo -jelitowe

Prostaglandyna bierze udział w patogenezie zaburzeń żołądkowo -jelitowych, zwłaszcza wrzodów trawiennych. Hamowanie syntezy prostaglandyny przez niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) może prowadzić do zmniejszenia ochrony błony śluzowej, zwiększając ryzyko tworzenia wrzodów i krwawienia przewodu pokarmowego.

Zastosowania prostaglandyn w leczeniu chorób

Dzięki różnorodnym role w fizjologii ludzkiej prostaglandyna i jej analogi mają zastosowania terapeutyczne w różnych dziedzinach medycznych.

Analogi Prostaglandin i ich zastosowania

Analogi prostaglandyny są związkami syntetycznymi zaprojektowanymi do naśladowania skutków naturalnych prostaglandyn. Leki te są stosowane w różnych zabiegach:

• Indukowanie porodu i aborcji: analogi prostaglandyn, takie jak mizoprostol, są wykorzystywane do wywołania porodu poprzez stymulowanie skurczów macicy. Misoprostol jest również stosowany w aborcji medycznej.
• Leczenie jaskry: leki takie jak latanoprost – analog prostaglandyny F2α – zmniejszaj ciśnienie wewnątrzgałkowe w jaskry poprzez zwiększenie odpływu humoru wodnego.
• Nadciśnienie płucne: analogi prostacykliny, takie jak epoprostenol, są stosowane w leczeniu nadciśnienia tętniczego płucnego poprzez rozszerzenie naczyń krwionośnych i zmniejszenie ciśnienia krwi w płucach.

Niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ)

NLPZ, takie jak aspiryna, ibuprofen i naproksen, hamują enzymy Coxa, zmniejszając w ten sposób syntezę prostaglandyn. Zmniejszając produkcję prostaglandyn, leki te łagodzą ból, zmniejszają stan zapalny i niższą gorączkę. Jednak przedłużone stosowanie NLPZ może prowadzić do skutków niepożądanych przewodu pokarmowego, takich jak wrzody i krwawienie, z powodu hamowania ochronnych prostaglandyn w żołądku.

Prostaglandyna w badaniach

Prostaglandyna nadal jest przedmiotem aktywnych badań, szczególnie w zrozumieniu jej roli w chorobie i rozwijaniu nowych terapii. Naukowcy badają nowe inhibitory prostaglandyn i analogi prostaglandyn do leczenia stanów, takich jak rak, choroby sercowo -naczyniowe i zaburzenia neurodegeneracyjne. Ponadto badana jest rola prostaglandyn w starzeniu i funkcji immunologicznej w celu zidentyfikowania potencjalnych celów interwencji terapeutycznych.