Dostęp Otwarty

Program edukacyjny: hipertensjologia

COX-2 a układ naczyniowy – anioł czy zło wcielone?

Chiara Cuccurullo, MD
Andrea Mezzetti, MD
Francesco Cipollone, MD

Centro Regionale per la Prevenzione dell’Aterosclerosi e Centro di Ricerca Clinica, Centro per lo Studio dell’Invecchiamento (Ce.S.I.), Chieti, Włochy

COX-2 and the Vasculature: Angel or Evil? Current Hypertension Reports 2007, 9:73-80

Tłum. lek. Michał Kuzemczak

Program edukacyjny koordynowany przez prof. dr. hab. Andrzeja Januszewicza

Ad­res do ko­re­spon­den­cji: Fran­ce­sco Ci­pol­lo­ne, MD, Cen­tro Re­gio­na­le per la Pre­ven­zio­ne dell’Ate­ro­sc­le­ro­si e Cen­tro di Ri­cer­ca Cli­ni­ca, Cen­tro per lo Stu­dio dell’In­vec­chia­men­to (Ce.S.I.), Via Col­le dell’Ara, 66013 Chie­ti, Ita­ly. E­-ma­il: fci­pol­lo­ne@unich.it

W SKRÓ­CIE

Cy­klo­ok­sy­ge­na­za­-2 mo­że w róż­ny spo­sób, za­leż­nie od ro­dza­ju zwią­za­nej z nią syn­ta­zy pro­sta­glan­dy­no­wej, wpły­wać na sta­bil­ność blasz­ki miaż­dży­co­wej. Zwięk­szo­na eks­pre­sja COX­-2 i syn­ta­zy pro­sta­glan­dy­ny (PG) E zwią­za­na jest z nie­sta­bil­no­ścią blasz­ki miaż­dży­co­wej, na­to­miast na­de­kspre­sja COX­-2 i syn­ta­zy PGD ty­pu li­po­ka­li­no­we­go przy­czy­nia się do jej sta­bil­no­ści. Dla­te­go też ro­la COX­-2 w ate­ro­trom­bo­zie wy­da­je się być do­syć zło­żo­na. W ar­ty­ku­le do­ko­nu­je­my pod­su­mo­wa­nia ostat­nich da­nych na te­mat me­cha­ni­zmów re­gu­lu­ją­cych eks­pre­sję COX­-2 w blasz­kach miaż­dży­co­wych oraz moż­li­wo­ści jej far­ma­ko­lo­gicz­nej mo­du­la­cji.

Wprowadzenie

Pęk­nię­cie blasz­ki miaż­dży­co­wej jest głów­ną przy­czy­ną ostrych ze­spo­łów nie­do­krwien­nych, dla­te­go tak waż­ne jest zro­zu­mie­nie pa­to­fi­zjo­lo­gicz­nych me­cha­ni­zmów pro­gre­sji pro­ce­su miaż­dży­co­we­go pro­wa­dzą­ce­go do jej pęk­nię­cia. W ar­ty­ku­le do­ko­nu­je­my prze­glą­du ostat­nich da­nych na te­mat ro­li szla­ków prze­mian bio­rą­cych udział w pro­ce­sie pę­ka­nia blasz­ki miaż­dży­co­wej, w któ­rych uczest­ni­czy cy­klo­ok­sy­ge­na­za (COX).

COX­-2: zło­żo­ny en­zym w zło­żo­nym szla­ku

Me­ta­bo­lizm kwa­su ara­chi­do­no­we­go sta­no­wi je­den z fun­da­men­tal­nych ele­men­tów pa­to­fi­zjo­lo­gii ze­spo­łów nie­do­krwien­nych w ob­rę­bie na­czyń wień­co­wych i mó­zgo­wych, na co wska­zu­ją bio­che­micz­ne po­mia­ry bio­syn­te­zy eiko­za­no­idów oraz wy­ni­ki ba­dań nad za­sto­so­wa­niem in­hi­bi­to­rów te­go szla­ku me­ta­bo­licz­ne­go.1 Szcze­gól­nie du­żo uwa­gi sku­pia się na prze­mia­nach ka­ta­li­zo­wa­nych przez cy­klo­ok­sy­ge­na­zę, w wy­ni­ku któ­rych po­wsta­je wie­le me­dia­to­rów li­pi­do­wych zwa­nych pro­sta­no­ida­mi.2 W 1971 r. po raz pierw­szy wy­ka­za­no, że prze­ciw­za­pal­ne i prze­ciw­bó­lo­we wła­ści­wo­ści kwa­su ace­ty­lo­sa­li­cy­lo­we­go zwią­za­ne są z ha­mo­wa­niem COX­-1, klu­czo­we­go en­zy­mu w syn­te­zie pro­sta­glan­dyn. Od tam­tej po­ry udo­wod­nio­no, że pro­sta­glan­dy­ny za­an­ga­żo­wa­ne są w pa­to­fi­zjo­lo­gię wie­lu cho­rób, co skło­ni­ło na­ukow­ców do ba­dań nad me­ta­bo­li­zmem kwa­su ara­chi­do­no­we­go i two­rze­nia no­wej kla­sy le­ków (nie­ste­ro­ido­wych le­ków prze­ciw­azapl­nych), blo­ku­ją­cych COX.

Z kwa­su ara­chi­do­no­we­go mo­gą po­wsta­wać róż­ne pro­sta­glan­dy­ny (PG), w tym PGD, PGE, PGF i PGI oraz trom­bok­san (TX) A2, okre­śla­ne wspól­nie mia­nem pro­sta­no­idów. Ich bio­syn­te­za prze­bie­ga w trzech na­stę­pu­ją­cych eta­pach en­zy­ma­tycz­nych: 1) ak­ty­wa­cja fos­fo­li­pa­zy przez ago­ni­stę, pro­wa­dzą­ca do uwol­nie­nia kwa­su ara­chi­do­no­we­go z fos­fo­li­pi­dów błon ko­mór­ko­wych; 2) ka­ta­li­zo­wa­ne przez COX utle­nia­nie wol­nych kwa­sów tłusz­czo­wych, pro­wa­dzą­ce do wy­two­rze­nia cy­klicz­ne­go nad­tlen­ku, PGH2; 3) en­zy­ma­tycz­na re­or­ga­ni­za­cja struk­tu­ry PGH2 do róż­nych ak­tyw­nych bio­lo­gicz­nie po­chod­nych. Choć pierw­sze dwa eta­py za­cho­dzą prak­tycz­nie we wszyst­kich ludz­kich ko­mór­kach, to eks­pre­sja syn­taz pro­sta­no­ido­wych na dal­szych eta­pach cha­rak­te­ry­zu­je się znacz­ną swo­isto­ścią ko­mór­ko­wą. Do­dat­ko­wym ele­men­tem zło­żo­no­ści bio­syn­te­zy pro­sta­no­idów jest wy­stę­po­wa­nie róż­nych izo­form fos­fo­li­pa­zy, COX i syn­taz pro­sta­no­ido­wych.

Opi­sa­no dwa izo­en­zy­my COX – COX­-1 i COX­-2 – róż­nią­ce się me­cha­ni­zma­mi re­gu­lu­ją­cy­mi eks­pre­sję, roz­miesz­cze­niem tkan­ko­wym, swo­isto­ścią sub­stra­to­wą, pre­fe­ren­cyj­nym współ­dzia­ła­niem z en­zy­ma­mi dzia­ła­ją­cy­mi na wcze­śniej­szych lub póź­niej­szych eta­pach szla­ku prze­kształ­ceń kwa­su ara­chi­do­no­we­go, a tak­że po­wi­no­wac­twem róż­nych in­hi­bi­to­rów do nich. O ile w świe­tle 20-let­nich ba­dań oce­nia­ją­cych TX oraz ba­dań nad kwa­sem ace­ty­lo­sa­li­cy­lo­wym1 ro­la płyt­ko­wej COX­-1 w ostrych ze­spo­łach wień­co­wych i uda­rach nie­do­krwien­nych jest do­brze po­zna­na, to ro­la eks­pre­sji i ha­mo­wa­nia COX­-2 w ate­ro­trom­bo­zie jest mniej ja­sna,3 po­nie­waż en­zym ten opi­sa­ny zo­stał po raz pierw­szy w 1991 r., a se­lek­tyw­ne in­hi­bi­to­ry COX­-2 (kok­sy­by) sta­ły się do­stęp­ne na ryn­ku do­pie­ro w 1998 r.2,4

W ostat­nich la­tach wy­ni­ki kil­ku ba­dań kli­nicz­nych5-7 wzbu­dzi­ły wąt­pli­wo­ści co do bez­pie­czeń­stwa ser­co­wo­-na­czy­nio­we­go ha­mo­wa­nia COX­-2 za po­mo­cą kok­sy­bów, co z ko­lei wpły­nę­ło na zmia­nę wi­ze­run­ku te­go izo­en­zy­mu, któ­ry dłu­go był uzna­wa­ny za klu­czo­wy en­zym w re­ak­cji za­pal­nej, tak­że w tęt­ni­cach. Ce­lem te­go ar­ty­ku­łu po­glą­do­we­go jest wy­ja­śnie­nie ro­li COX­-2 w miaż­dży­cy oraz ry­zy­ka ser­co­wo­-na­czy­nio­we­go zwią­za­ne­go ze sto­so­wa­niem kok­sy­bów.

Re­gu­la­cja COX­-2

Me­cha­ni­zmy trans­kryp­cyj­ne re­gu­la­cji COX­-2

Do po­wsta­nia i dzia­ła­nia COX­-2 pro­wa­dzi wie­le me­cha­ni­zmów, za­rów­no na eta­pie trans­kryp­cyj­nym, jak i po­tran­skryp­cyj­nym.

W przy­pad­ku me­cha­ni­zmów trans­kryp­cyj­nych, szcze­gól­ne­go zna­cze­nia na­bie­ra po­li­mor­fizm pro­mo­to­ra COX­-2, co sta­ło się przed­mio­tem in­ten­syw­nych ba­dań na­szej gru­py. Wa­rian­ty ge­nu COX­-2 w ko­mór­kach za­pal­nych mo­gą zmie­niać po­ziom eks­pre­sji oraz ak­tyw­no­ści en­zy­mów i w ten spo­sób wpły­wać na bio­syn­te­zę pro­sta­no­idów. W świe­tle te­go na uwa­gę za­słu­gu­je fakt, że po­li­mor­fizm po­je­dyn­cze­go nu­kle­oty­du (–765G>C) w pro­mo­to­rze COX­-2 był zwią­za­ny z mniej­szą ak­tyw­no­ścią pro­mo­to­ra w po­rów­na­niu do al­le­lu –765G.8 Do­wo­dy wska­zu­ją­ce na to, że wy­twa­rza­nie me­ta­lo­pro­te­inaz ma­cie­rzy (MMP) w blasz­kach miaż­dży­co­wych tęt­nic szyj­nych za­le­ży – przy­naj­mniej w czę­ści – od in­duk­cji COX­-2 świad­czą o tym, że wa­riant –765C ge­nu COX­-2 mo­że być ge­no­ty­pem chro­nią­cym przed ate­ro­trom­bo­zą, przy­pusz­czal­nie po­przez sta­bi­li­za­cję blasz­ki miaż­dży­co­wej wy­wo­ła­ną zmniej­sze­niem pro­duk­cji PGE2. Aby spraw­dzić tę hi­po­te­zę, prze­pro­wa­dzi­li­śmy ba­da­nie kli­nicz­no­-kon­tro­l­ne z udzia­łem 1728 pa­cjen­tów o du­żym ry­zy­ku ser­co­wo­-na­czy­nio­wym, w tym 864 z wcze­śniej prze­by­tym za­wa­łem mię­śnia ser­co­we­go lub uda­rem nie­do­krwien­nym na tle miaż­dży­co­wym oraz 864 pa­cjen­tów w gru­pie kon­tro­l­nej.9

Od­kry­li­śmy, że po­li­mor­fizm –765G>C ge­nu COX­-2 zwią­za­ny jest ze znacz­nym zmniej­sze­niem ry­zy­ka za­wa­łu mię­śnia ser­co­we­go i uda­ru mó­zgu, o 52% u he­te­ro­zy­got i 67% u ho­mo­zy­got. Al­lel –765C rza­dziej wy­stę­po­wał u pa­cjen­tów z za­wa­łem ser­ca i uda­rem mó­zgu niż w gru­pie kon­tro­l­nej, co wska­zu­je, że chro­ni on przed po­wi­kła­nia­mi zwią­za­ny­mi z pęk­nię­ciem blasz­ki miaż­dży­co­wej.

Po­li­mor­fizm ten w gru­pie kon­tro­l­nej w na­szych ba­da­niach wy­stę­po­wał istot­nie czę­ściej niż w pra­cy Pa­pa­fi­li i wsp. z Wiel­kiej Bry­ta­nii.10 Po­nie­waż po­li­mor­fizm –765>C zwią­za­ny jest z mniej­szą eks­pre­sją i ak­tyw­no­ścią ge­nu COX­-2 w ma­kro­fa­gach, po­zo­sta­je to w zgo­dzie z da­ny­mi o częst­szym wy­stę­po­wa­niu za­wa­łu ser­ca oraz uda­ru mó­zgu w Wiel­kiej Bry­ta­nii niż we Wło­szech, a co za tym idzie, pod­kre­śla ro­lę te­go po­li­mor­fi­zmu w ochro­nie przed po­wi­kła­nia­mi ser­co­wo­-na­czy­nio­wy­mi. Mo­że to rów­nież wy­ja­śniać więk­sze ry­zy­ko za­wa­łu ser­ca ob­ser­wo­wa­ne w Eu­ro­pie Pół­noc­nej w po­rów­na­niu do po­pu­la­cji kra­jów śród­ziem­no­mor­skich o ta­kim sa­mym stę­że­niu cho­le­ste­ro­lu i war­to­ściach ci­śnie­nia tęt­ni­cze­go.11

Za­rów­no ge­no­typ –765GC, jak i –765CC są ści­śle zwią­za­ne z eks­pre­sją i ak­tyw­no­ścią COX­-2 w mo­no­cy­tach krą­żą­cych we krwi oraz ma­kro­fa­gach w blasz­kach miaż­dży­co­wych, co wska­zu­je, że zwią­zek mię­dzy ge­no­ty­pem COX­-2 a za­wa­łem ser­ca oraz uda­rem mó­zgu mo­że być wy­ni­kiem zmian ak­tyw­no­ści COX­-2 w ko­mór­kach za­pal­nych. Rze­czy­wi­ście pa­cjen­ci z ge­no­ty­pem –765CC, ob­cią­że­ni naj­mniej­szym ry­zy­kiem za­wa­łu ser­ca i uda­ru mó­zgu, mie­li naj­mniej­sze po­zio­my eks­pre­sji i ak­tyw­no­ści COX­-2 w utka­niu blasz­ki miaż­dży­co­wej, jej ma­kro­fa­gach oraz krą­żą­cych we krwi mo­no­cy­tach. Co wię­cej, obec­ność zmu­to­wa­ne­go al­le­lu wią­za­ła się z istot­nym zmniej­sze­niem stę­że­nia biał­ka C­-re­ak­tyw­ne­go, co wska­zu­je na wpływ te­go po­li­mor­fi­zmu na prze­bieg pro­ce­su za­pal­ne­go w or­ga­ni­zmie.

Klu­czo­we jest py­ta­nie, w ja­kim me­cha­ni­zmie po­li­mor­fizm COX­-2 wpły­wa na ry­zy­ko wy­stą­pie­nia za­wa­łu ser­ca i uda­ru mó­zgu. Znacz­ne zmniej­sze­nie me­ta­lo­pro­te­inaz ma­cie­rzy w blasz­ce miaż­dży­co­wej pa­cjen­tów z al­le­lem –765 wy­raź­nie po­twier­dza słusz­ność hi­po­te­zy, że ob­ni­żo­na bio­syn­te­za MMP, spo­wo­do­wa­na zmniej­szo­nym wy­twa­rza­niem PGE2, mo­że wy­ja­śniać re­duk­cję ry­zy­ka u pa­cjen­tów z tym al­le­lem. W świe­tle te­go mniej­sza in­duk­cja COX­-2 ob­ser­wo­wa­na in vi­tro w mo­no­cy­tach/ma­kro­fa­gach pa­cjen­tów z al­le­lem –765C pod­da­nych dzia­ła­niu utle­no­wa­nych li­po­pro­te­in o ma­łej gę­sto­ści (oxLDL), an­gio­ten­sy­ny II i za­awan­so­wa­nych pro­duk­tów gli­ka­cji (AGE – ad­van­ced gly­ca­tion end pro­ducts) – a więc ak­ty­wa­to­rów wy­stę­pu­ją­cych od­po­wied­nio w hi­per­cho­le­ste­ro­le­mii, nad­ci­śnie­niu tęt­ni­czym i cu­krzy­cy – wska­zu­je, że po­li­mor­fizm –765G>C mo­że chro­nić pa­cjen­tów z kla­sycz­ny­mi czyn­ni­ka­mi ry­zy­ka ser­co­wo­-na­czy­nio­we­go przed wy­stą­pie­niem za­wa­łu ser­ca czy uda­ru mó­zgu.

W na­szym ba­da­niu nie wy­ka­za­li­śmy istot­nych róż­nic w na­si­le­niu zmian miaż­dży­co­wych po­mię­dzy pa­cjen­ta­mi o róż­nych ge­no­ty­pach. Dla­te­go też ba­da­nie to po­twier­dza wcze­śniej­sze wy­ni­ki ba­dań na zwie­rzę­tach, któ­re wska­zy­wa­ły, że COX­-2 przy­czy­nia się do nie­sta­bil­no­ści blasz­ki miaż­dży­co­wej a nie do jej wzro­stu.12

Jed­nym z naj­waż­niej­szych wnio­sków z te­go ba­da­nia by­ło to, że po­li­mor­fizm –765G>C nie wpły­wał na two­rze­nie PGI2 w ko­mór­kach śród­błon­ka, co wska­zu­je, że po­li­mor­fizm ten ma in­ne zna­cze­nie w in­duk­cji COX­-2 w ma­kro­fa­gach niż w ko­mór­kach śród­błon­ka. Po­nie­waż PGI2 uzna­wa­na jest za je­den z naj­waż­niej­szych związ­ków prze­ciw­miaż­dży­co­wych,13 da­ne te wzmac­nia­ją prze­ko­na­nie o pro­tek­cyj­nej ro­li po­li­mor­fi­zmu –765G>C i zwra­ca­ją uwa­gę na za­sad­ni­czą róż­ni­cę w od­nie­sie­niu do ha­mo­wa­nia COX­-2 przez se­lek­tyw­ne kok­sy­by.