Реферат по биохимии

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.

4

Простагландиновая регуляция процессов гемостаза и тромбообразования

Простагландины синтезируются практически во всех органах и тканях, но не накапливаются в них, а образуются по мере необходимости под действием различных нейрогенных, физических, химических и других стимулов. В этом процессе участвует многокомпонентная система, условно называемая простагландин-синте-тазой, которая катализирует превращение полиненасыщенных эссенциальных жирных кислот в эндоперекиси и последующую изомеризацию эндоперекисей в простагландины. Ферментативная трансформация эссенциальных жирных кислот была доказана в 1964 г. двумя группами исследователей: P. van Dorp и соавт. в Голландии и В. Sarauelsson и соавт. в Швеции. Простагландин-синтетаза обнаружена почти во всех органах и тканях человека и животных, в том числе в микросомальной фракции клеток крови (тромбоцитов и лейкоцитов) и сосудистой стенки.

Простагландины представляют собой местные гормоны, играющие роль регуляторов клеточного метаболизма и функциональной активности тех клеток, в которых они образуются. Тип, количество синтезируемых простагландинов и характер их биологического действия значительно варьируют в зависимости от вида ткани, а также действия многих внутриклеточных и внеклеточных факторов (концентрация ионов, активность ферментов, напряжение кислорода и др.). В огромном количестве публикаций, в том числе монографий и исчерпывающих обзорах, посвященных простаглаидйнам, детально освещены вопросы синтеза, метаболизма и биологической функции простагландинов различных классов. Гораздо меньше внимания до последнего времени уделялось вопросам проста-гландиновой регуляции процессов гемостаза и тромбообразования. Между тем высокая биологическая активность этих веществ и широкое распространение в органах и тканях, в том числе в тромбоцитах и сосудистой стенке, а также ферментов, синтезирующих и метаболизирующих простагландины, позволили предполагать их активное участие и в этих процессах.

За 16 лет, прошедших с тех пор, как впервые были идентифицированы PGEi и PGFia и охарактеризована их химическая структура [Bergstrom S. et al., 1963], предпринимались многочисленные попытки установить биологическую роль отдельных про-стагландинов в процессах гемостаза и тромбообразования. Основанием к этому служили классические работы J. Kloeze и соавт. (1967), впервые показавших способность PGE и PGD влиять на функцию тромбоцитов. В опытах J. Kloeze и соавт. (1967), а позже J. Smith и соавт. (1974), D. Mills, D. Macfarlane (1974), «Г. Gordon, D. Mclntyre (1975) было доказано ингибирующее действие PGEi и PGD2 на ADP-агрегацию и коллагеновую агрегацию тромбоцитов. PGEi, в 2 раза более активный, чем PGD2, ингибитор агрегации тромбоцитов в богатой тромбоцитами плазме-(БТП) человека, оказался менее активным в БТП кролика [Smith J. et al., 1974]. PGD2 — сильный ингибитор агрегации тромбоцитов у человека (в 5 раз более активный, чем PGEi), оказался неэффективным в отношении тромбоцитов крыс и хомячков. In vivo отмечены кратковременное увеличение времени кровотечения и свертывания цельной крови и ингибирование агрегации тромбоцитов под влиянием локального или внутривенного введения PGEi it PGD2 у человека и некоторых видов животных (собак, кроликов, крыс). При непрерывном внутривенном введении кроликам в дозе 10 мкг/мг в минуту PGEi значительно увеличивал время кровотечения, ингибировал адгезию и агрегацшо тромбоцитов. Ингибирующее агрегацию тромбоцитов действие PGEi и PGD2 связывали со снижением уровня цАМР в тромбоцитах. PGEi оказался также активным стимулятором сокращения гладких мышц у кроликов и морских свинок и вазодилятатором у крыс и собак [Weeks J. et al., 1969]. Сообщалось также о тормозящем действии PGEi и PGD2 на ретракцию кровяного сгустка [Kloeze J., 1970; Murer E., 1971].

Другие простагландины оказались менее активными: PGE2, хотя и усиливал агрегирующий эффект других агентов, сам агрегацию не вызывал, a PGFi был вообще неактивен в отношении тромбоцитов человека и многих видов животных.

Совсем не изучено взаимодействие простагландинов с плазменными белками, участвующими в процессе свертывания крови, и их роль во внутреннем и внешнем механизмах свертывающего каскада. Имеются отдельные сообщения [Fr.adl D., Reeve E., 1973; Carlson Т. et al., 1977] о повышении уровня фибриногена под. влиянием PGEi, в результате, по-видимому, усиления его синтеза в печени, однако механизм действия неясен. О влиянии простагландинов на другие плазменные коагуляционные белки пока ничего не известно.

Кратковременный эффект, вызываемый одними простагланди-нами и связанный с их быстрой инактивацией в легочной циркуляции [Ferreira S., Vane J., 1967], и неактивность других долгое время не привлекали серьезного внимания исследователей к утому механизму регуляции функции тромбоцитов. Интерес к системе простагландинов и ее участию в процессах гемостаза и тромбообразования значительно возрос в связи с изучением особенностей ферментативных превращений арахидоновой кислоты в тромбоцитах и стенке сосудов и открытием в последние годы трех новых классов простагландинов, высокоактивных промежуточных продуктов метаболизма этой кислоты — циклических эн-доперекисей, тромбоксанов и простациклина. Эти открытия оказали революционизирующее воздействие на дальнейшее развитие коагулолопш и явились стимулом для интенсивного изучения физиологической роли отдельных метаболитов арахидоновой кислоты, их влияния на функцию тромбоцитов и взаимодействие с эндотелием сосудов, роли в образовании гемостатической пробки и тромбообразовании.

Как стало известно в последние годы, основное значение в реакциях тромбоцитарно-сосудистого гемостаза имеют продукты ме-, таболизма арахидоновой кислоты, синтезируемые в тромбоцитах и стенке кровеносных сосудов под действием комплекса ферментов (простагландин-синтетазы). Арахидоновая кислота-эссенци-альная полиненасыщенная жирная кислота — присутствует в неактивном эстерифицированном виде в фосфолипидном пуле мембраны тромбоцитов, где она образуется либо из пищевой лино-леиновой кислоты, либо из другой полиненасыщенной жирной кислоты — дигомо-у-линоленовой (ДГЛК) путем ее десатурации в печени. Хотя ДГЛК и сама может служить субстратом для образования моноеновых простагландинов (Ei, Dj, F2a), в тромбоцитах преобладает синтез диеновых простагландинов (Е2, D2, F2a, а также циклических эндоперекисей, PGG2 и PGH2, и тромбоксанов (ТХА2 и ТХВ2) — метаболитов арахидоновой кислоты,.содержание которой в фосфолипидном пуле тромбоцитов значительно преобладает над уровнем ДГЛК (18 и 0,6% соответственно, т. ё. в 30 раз больше) [Burch J., Majeras Ph., 1979].

В опытах in vitro арахидоновая кислота оказывает выраженное агрегирующее действие на тромбоциты, а в системах in vivo в эксперименте вызывает тромбообразование в микрососудах при внутривенном введении. В организме арахидоновая кислота, находящаяся в связанном виде в фосфолипидном пуле клеточных мембран, высвобождается при активации клеточных липаз мембраны тромбоцитов и прежде всего фосфолипазы А2, активируемой тромбином и другими стимуляторами тромбоцитов. Свободная арахидоновая кислота подвергается дальнейшему метаболизму при участии двух ферментов: липоксигеназы и циклооксигеназы. Эти два механизма, независимые друг от друга, ингибируются различными ингибиторами и ведут к образованию разных по структуре и биологической функции продуктов. Циклооксигеназа присутствует во всех органах и тканях, тогда как липоксигеназа обнаружена пока только в тромбоцитах, лейкоцитах и легочной ткани [Hamberg M., Samuelsson J., 1974; Nugteren D., 1975].

В процессе липоксигеназного метаболизма образуется ряд гидроперекисей НРЕТЕ—12Ь-гидроперокси-5,8,10, 14-эйко-затетраеновая кислота и ее конечный продукт — НЕТЕ — 12Ь-гид-рокси-10,14-эйкозатетраеновая кислота. Недавно выделено еще несколько метаболитов лнпоксигеназного механизма: 8, 9, 13-три-гидрокси-10, 14-эйкозадиеновая кислота; 8,11,12-тригидрокси-9,14-эйкозадиеновая кислота; 8,11,12-тригидрокси-5,9,14-эйкоза-триеновая кислота (THETE) [Brayant R., Bailley J., 1979]. Физиологическое значение этих продуктов пока не известно. Получены некоторые доказательства хемотаксической функции НЕТЕ по отношению к полгшорфноядерным лейкоцитам [Go-etzl E. et al., 1977]. Предполагают также, что НРЕТЕ может функционировать как ингибитор тромбоксан-синтетазы (возможный обратный механизм регуляции тромбоксанов) [Turner S, et al., 1975].

5

Интракавернозные инъекции

Интракавернозные инъекции являются сравнительно молодым методом лечения эректильной дисфункции (импотенции). Основоположником этого метода лечения является сосудистый хирург Р. Вираг (R.Virag), который в 1982 году впервые стал применять инъекции папаверина в половой член.

Метод быстро нашел сторонников и вскоре с целью коррекции эрекции стал применяться другой сосудорасширяющий препарат - фентоламин. К сожалению, значительное количество осложнений интракавернозных инъекций (приапизм, фиброз кавернозных тел) заставили большинство врачей отказаться от их введения.

В настоящее время для интракавернозных инъекций используются простогландины Е (препарат Эдекс). Впервые простогландины были обнаружены как вещества, синтезируемые предстательной железой. По имени этой железы (prostate gland) они и получили свое название. Позже выяснилось, что простогландины вырабатываются не только в предстательной железе.

Простогландины обладают сосудорасширяющим действием. При введении в кавернозные тела полового члена они вызывают расширение мышечных клеток кавернозных тел, расширяют кровеносные сосуды. В результате приток крови усиливается и возникает эрекция.

Достоинствами интракавернозной терапии является высокая эффективность. Для возникновения эрекции необязательна эротическая стимуляция.

6

Простагландины ( ПГ ) представляют собой ненасыщенные жирные кислоты с 20 углеродными атомами, окружающими скелет молекулы простаноевой кислоты. Различают четыре серии натуральных простагландинов: Е, F, А и В. Особый интерес в репродуктивной физиологии представляют соединения серии Е и F. Синтез простагландинов F2 и Е2 из ненасыщенных жирных кислот был осуществлен S. Bergstrom ct al. (1964) и DA Van Dorpet al. (1964), после чего эти вещества начали использоваться в клинике. Позже S. Bergstrom et al. были удостоены Нобелевской премии за синтез простагландинов и фундаментальные исследования в этой области. В настоящее время доказана роль ПГ в наступлении родов. Установлено следующее: 1) уровень ПГ в амниотической жидкости, в материнской крови, моче и тканях матки в родах возрастает; 2) простагландины ПГF2а и ПГЕ2, введенные в любые сроки беременности, приводят к сокращению миомет-рия и вызывают аборт или роды; 3) простагланднны эффективны для вызывания родов при введении их per os , в амниотическую жидкость, внутривенно, экстраовулярно; 4) введение ингибиторов синтеза ПГ ведет к пролонгированию беременности и удлинению родового процесса; 5) введение ингибиторов синтеза ПГ эффективно при лечении преждевременных родов; 6) простагландины могут использоваться как утеротропины.

Источником образования простагландинов является арахидоновая кислота.

Знание механизма синтеза простагландинов в тканях является источником для понимания процесса родов. Биосинтез простагландинов осуществляется в различных тканях: простациклин ПЦ2 синтезируется в миометрии, Е2 — в амнионе и хорионе, ПГF2a — в децидуальной ткани. Нет четких доказательств увеличения скорости образования ПГ во внутриматочных тканях до начала родов. Тогда как в родах имеется резкое возрастание концентрации ПГ Е2 и ПГ F2 амниотической жидкости. Возрастает также концентрация метаболитов ПГ F2, а именно 13-14 дсгидро-15 кето-ПГ F2 амниотической жидкости, крови и моче. С другой стороны нет четкого доказательства возрастания уровня ПГЕ2 (или метаболитов) в материнской крови (Mitchell M. D., 1988). ПГ F2 может продуцироваться в децидуальной оболочке и в миометрии, по не в плодных оболочках, однако возрастание концентрации ПГ F2 и его метаболитов во время родов отмечено в амниотической жидкости, крови матери и моче. Важно подчеркнуть, что амниотическая жидкость способствует сохранению простагландинов. Так, период полураспада ПГ F2 и Е2 в крови составляет 6- 8 мин, тогда как в амниотической жидкости он колеблется от 4 до 6 часов. Существует гипотеза, что децидуальная активность синхронна с началом родов. Во время родов в амниотической жидкости аккумулируются биологически активные вещества, а именно, арахидоновая кислота, простагландины, цитокины. Концентрация арахидоновой кислоты в амниотической жидкости в родах возрастает в 5-10 раз. Действие простагландинов осуществляется через фосфолипазу А2 или аденилатциклазпую систему, увеличивается количество рецепторов к ПГ Е2 и ПГ F2, а также возрастают концентрации гликозаминглнканов. Установлено, что ПГ Е2 в 10 раз активнее, чем ПГ F2a, что обусловлено количеством рецепторов, В возникновении родовой деятельности простагландины Е и F играют важную роль. Механизм действия их на сократительную деятельность матки изучен недостаточно. Полагают, что механизм стимулирующего действия на матку реализуется деполяризацией клеточных мембран и освобождением ионов кальция (Са2+), что ведет к активации киназой легкой цепи миозина, фосфорилированию миозина и взаимодействию фосфорилированного миозина и актина (Carsten M.E., Miller J.D., 1983), а возможно, их прямым стимулирующим влиянием на гипофиз, в результате усиливается синтез окситоцина (Gillespie Л., 1973). Установлено, что при сочетанном применении ПГЕ2 или ПГ F2 с окситоцином эффективность действия смеси выше, чем одного простагландина. Установлено, что манипуляции с плодными оболочками при влагалищном исследовании (отслаивание, введение баллона), амниотомия, манипуляции с шейкой матки способствуют выработке ПГ F2 и его метаболитов (Mitchell M.D., 197G; Mortimer G. et al., 1985; Mc Colgin S.W. et al., 1993) Синтез простагландинов увеличивается и при прижатии плодных оболочек головкой плода. Их концентрация в передних водах выше, чем в задних.

7

Простагландины в фармакологии

Применение в медицине нашли первые же открытые простагландины E2 и F2 , даже при их непомерной стоимости. Их стали применять для стимуляции родовой деятельности и прерывания беременности. Всемирная организация здравоохранения создала даже специальную Программу по применению простагландинов для медицинского прерывания беременности, планируя таким образом регулировать рождаемость. Дороговизна существовавших тогда коммерческих простагландинов (их получали биологическим путем) побудила к поискам новых природных источников. Такой источник был найден, им оказался горгониевый коралл Plexaura homomalla. Совсем недавно значительные количества простагландинов обнаружены в камбии и почках некоторых древесных пород.

8

Действие простагландинов на гипофиз

Это действие впервые начал изучать Зор и его сотрудники, показавших, что инкубация половинок гипофизов крыс с ПГ-Е приводит к увеличению содержания цАМФ. Максимальный прирост, более чем в 20 раз, наблюдается при дозе 20 мкг/мл , тогда как при минимально эффективная доза ПГ-Е1 равняется 0,1 мкг/мл. ПГ-F, ПГ-В и ПГ-А не активны. Позднее эти данные были подтверждены другими исследователями, показавшими также, что накопление цАМФ под влиянием простагландинов обусловлено активацией аденилциклазы и сопровождается повышенным освобождением из гипофиза ЛГ, СТГ, ТТГ и АКТГ. 7-окса-13-простиноевая кислота, ингибитор действия простагландинов, подавляет стимулирующее влияние ПГ-Е1 на образование цАМФ и СТГ, а также снижает освобождение ТТГ в ответ на синтетический рилизинг-фактор. Активация освобождения гипофизарных гормонов под влиянием простагландинов наблюдается и в условиях «ин виво».

Действие простагландинов на надпочечники

В опытах «ин виво» было установлено, что ПГ-Е при внутривенном введении в дозах 0,125-4,0 мкг на 100 г вызывает увеличение содержания кортикостерона в периферической крови и надпочечниках крыс при одновременном снижении в последних холестерина и аскорбиновой кислоты. ПГ-F и ПГ-А были неактивны. Отсутствие действия ПГ-Е1 у гипофизэктомированных и у получавших морфий крыс позволяет предполагать, что изменение функциональной активности надпочечников опосредовано через стимуляцию гипофиза и гипоталамуса. Возможность такого действия простагландинов доказана экспериментально. Вместе с тем в опытах «ин виво» была показана возможность и непосредственного действия простагландинов на надпочечники. Так ПГ-Е2 увеличивал эндогенное образование кортикостерона при инкубации декапсулированных суперфузированных половинок надпочечников крыс. Действие ПГ-Е2 на стероидогенез оказалось сходным с действием АКТГ, но было более кратковременным. В надпочечниках, полученных от гипофизэктомированных крыс в отдалённые сроки после операции (ч/з 12 час. и позднее), стимулирующего действия простагландинов не проявлялось. В срезах бычьих надпочечников ПГ-Е1 и ПГ-Е2 на 50-100% увеличивали образование альдостерона, кортикостерона и кортизола. Одновременно наблюдалось повышение содержания цАМФ ПГ-А и ПГ-F были неактивны. Пуромицин и отсутствие в среде Са2+ подавляло действие ПГ-Е.

Действие простагландинов на щитовидную железу

В щитовидной железе различных животных и в том числе человека, простагландины имитируют многообразные биологические эффекты ТТГ. Простагландины, особенно ПГ-Е, стимулирует образование коллоида, окисление глюкозы, связывания йода с белком. Так же как и ТТГ простагландины увеличивают в щитовидной железе содержание цАМФ, активируя аденилциклазу.

Характеризуя действие простагландинов в некоторых неэндокринных органах, прежде всего следует отметить влияние их на сокращение гладкомышечной ткани различных органов: матки, яйцевод, желудочно кишечного тракта, бронхов, кровеносных сосудов, сердца и др. На гладкой мускулатуре отчетливо проявляется одна из характерных особенностей простагландинов: зависимость направленности действия от строения и дозы соединения, от состояния ткани, условий постановки опытов. Так ПГ-Е1 и ПГ-Е2 стимулируют сокращение проксимальных участков фаллопиевых труб женщин и расслабляют дистальные. «Ин витро» ПГ-Е и ПГ-В снижают амплитуду и частоту сокращений полосок небеременной матки и усиливают подвижность беременной матки. «Ин виво» все простагландины, в том числе и ПГ-Е, оказывают только стимулирующее действие. Способность простагландинов влиять на сократительную активность матки легла в основу их использования в акушерстве для стимуляции родовой деятельности и искусственного прерывания беременности.

Так же простагландины применяют для подавления секреции желудочного сока, образованию пепсина и соляной кислоты.

Показано участие простагландинов в воспалительном процессе. В очаге воспаления у животных и человека обнаружено повышенное образование простагландинов, подавляемое индометацином и аспирином.

ПГ-Е и ПГ-А у человека и животных проявляют выраженное антигипертензивное действие. Снижение давления под влиянием простагландинов происходит как в результате их периферического сосудорасширяющего действия, так и вследствие изменения деятельности почек. У лиц с гипертонией обнаружено достоверное уменьшение содержания ПГ-А в плазме крови.

9

Список использованной литературы:

1. http://otherreferats.allbest.ru/biology/00128085_0.html

2. http://www.womanill.ru/anatomiya/71.html

3. http://www.nedug.ru/library

4. http://www.ximicat.com/info.php?id=4592

5. http://www.bibliotekar.ru/428/7.htm