Biochemia - X - 4.12.2000

Śródbłonek są to kom. wyścielające wewnętrzną powierzchnię naczyń krwionośnych, tętniczych i żylnych, jest to największy bez wątpienia gruczoł endokrynowy, ponieważ u dorosłego waży on od 2 kg do 3 kg. Żaden inny narząd dokrewny tyle w organizmie człowieka nie waży. Jest to nie tylko gruczoł dokrewny ale i narząd, który pełni wiele innych funkcji, przy czym szereg tych funkcji zależnych jest właśnie od funkcji endokrynnej. Najważniejsze funkcje to:

• Wytwarzanie i metabolizm substancji wazoaktywnych. Jest to rodzaj stymulowania, a raczej modulowania odpowiedzi ściany naczyniowej na bodźce naczyniotwórczowe i naczyniorozkurczające.

• Przeciwkrzepliwa - dzięki właściwościom, o których przy okazji układu krzepnięcia była mowa, min. funkcji endokrynnej. Krew w łożysku naczyniowym nie krzepnie do czasu kiedy śródbłonek naczyniowy nie ulegnie uszkodzeniu

• Odpornościowa - śródbłonek naczyniowy jest źródłem interleukiny oraz czynników hematopoetycznych, a ponadto odpowiada na IL - 1 zmieniając swoje właściwości.

• Przeciwkrzepliwa - będzie szczegółowo omawiana, przede wszystkim jest to enzym konwertujący angiotensynę, ale nie tylko.

• Indukcja angiogenezy - produkuje VEGF, który penetrując w głąb ściany naczyniowej indukuje proliferację.

• Bariera mechaniczna - (historycznie ta funkcja była funkcją nr 1) czyli ochrona głębiej położonych warstw ściany przed składnikami krwi, termodynamiką, czyli intensywnym wzrostem ciśnienia tętniczego.

Funkcja wazoaktywana - obejmuje dwie przeciwstawne funkcje:

• Wazodilatacyjną - związana z rozszerzaniem naczynia.

Funkcje te są modulowanej na drodze humoralnej, jest to główny przejaw funkcji endo- , czy parakrynnej śródbłonka, odbywa się to za pośrednictwem:

- Śródbłonkowego czynnika relaksującego

- Prostacykliny.

- Śródbłonkowego czynnika indukującego hiperpolaryzacje komórek mięśni

gładkich (SMC).

- Udział w metabolizmie bradykininy oraz receptory dla niej.

- Udział w syntezie, oraz receptory dla histaminy.

• Wazokonstrykcyjna - przeciwstawna do poprzedniej. Odbywa się przede wszystkim za pośrednictwem:

- Angiotensyny II

- Endoteliny

- Tromboksanu A₂

• W warunkach normalnych, czyli wtedy kiedy śródbłonek jest nie uszkodzony, przeważa funkcja wazodilatacyjna. Łatwo się o tym przekonać, jeśli usunie się śródbłonek - naczynie się kurczy. W sytuacjach patologicznych gdy śródbłonek ulegnie aktywacji, wówczas zaczyna przejawiać się funkcja wazokonstrykcyjna. A teraz kilka ważnych spraw historycznych do zapamiętania.

W roku 1833 przyszedł na świat w rodzinie przemysłowców Alfred Nobel, jako małe dziecko wyemigrował wraz z rodzicami do Sankt Petersburga, wtedy taki był kierunek migracji, dzisiaj jest w drugą stronę, zdobywał wykształcenie w dziedzinie inżynierii, chemii, w latach 60 - tych rozpoczną badania nad nitrogliceryną, jako substancją wybuchową. W roku 1867 udało mu się opatentować dynamit, czyli mieszaninę nitrogliceryny z ziemią okrzemkową. Zapotrzebowanie na tego typu substancje było bardzo duże, ponieważ rozwijało się budownictwo i trzeba było drążyć tunele. Jeśli wziąć pod uwagę kolejne wojny, w których to kontakt żołnierza z żołnierzem był bezpośredni, toteż wynalazek Nobla spotkał się z życzliwym przyjęciem. Zgromadził on ogromną fortunę, która stała się zaczątkiem Fundacji Noblowskiej przyznającej co roku nagrodę Nobla.

Oczywiście pod koniec swojego życia Alfred Nobel zapadł na chorobę niedokrwienną serca i jego medyk proponował mu stosowanie nitrogliceryny, jednakże Nobel wiedząc co to za silna substancja, nie był za bardzo zainteresowany tym, żeby nitroglicerynę stosować, zwłaszcza, że w roku 1890 nie było tak naprawdę wiadomo w jaki sposób nitrogliceryna działa w układzie sercowo naczyniowym. Wszystko nie było wiadome aż do roku 1980, kiedy Furchgott i Zawadzki stwierdzili, że jeśli pobudzić śródbłonek naczyniowy, jakimś stymulatorem, najczęściej była używana acetylocholina, to następuje rozkurcz mięśniówki gładkiej leżącej pod śródbłonkiem, jeśli natomiast śródbłonek ulegnie uszkodzeniu, czyli jeśli się ten śródbłonek złuszczy, to nie tylko, że mięśnie gładkie pod wpływem acetylocholiny się nie rozkurczają, ale często dochodzi do paradoksalnego skurczu mięśni.

Tą substancję nazwali śródbłonkowym czynnikiem relaksującym, czyli EDRF. Równocześnie trwały badania nad stwierdzeniem natury chemicznej EDRF-u prowadzone w różnych ośrodkach, głównie brytyjskich, amerykańskich. W roku 1987 Salvadore Moncada, oraz Ignarro, stwierdzili, że u osób u których podaje się acetylocholinę celem rozkurczu mięśni gładkich w moczu pojawiają się azotany, mimo że tym osobom azotanów ani żadnych innych związków azotu nie podawano. Stąd wnioskowano, że prawdopodobnie czynnikiem tym, który wcześniej nazwano EDRF jest tlenek azotu, który wydzielony z naczyń krwionośnych, pod wpływem wody i tlenu przekształca się w azotany i azotyny, i to one przenikają do moczu i stwierdzane są u osób ze stymulowaniem wazodilatatorami śródbłonka. Dalsze badania pozwoliły zrozumieć, że stosowane do tej pory w farmakoterapii choroby niedokrwiennej serca związki o budowie azotanów, oraz nitrogliceryna, które na co dzień stosowano jako leki wieńcowe, działają w mechanizmie uwalniania tlenku azotu, wywołując wazorelaksację. Ostatnimi laty zainteresowanie tlenkiem azotu jest wielkie z powodu tego, że pojawił się na rynku środek o nazwie cytrynian sildenafilu, nazwa handlowa Viagra, który również działa za pośrednictwem tlenku azotu, hamując fosfodiesterazę 5, która zajmuje się rozkładem cyklicznego GMP, a jak za chwilę pokażę ten cGMP jest niezbędny w tworzeniu tlenku azotu. Dwa lata temu Furchgott, Ignarro i Murad otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii. Najbardziej poszkodowanym z tych co badali tlenek azotu jest Salvadore Moncada, Brazylijczyk, mieszkający od wielu lat w Wielkiej Brytanii (przeszła mu koło nosa, także, nagroda Nobla za odkrycie prostacykliny w którym to brał udział).

W ten sposób dochodzi do powstawania tlenku azotu. Zajmują się enzymy, które noszą nazwę syntazy tlenku azotu, substratem do tworzenia tlenku azotu jest aminokwas arginina. Tych syntaz tlenku azotu znamy kilka, natomiast najważniejsze są trzy, będące izoenzymami. Niektórzy uważają, że jest ich więcej, ale pozostałe są posttranslacyjnymi modyfikacjami tych trzech wytworzonych syntaz.

• Syntaza neuronalna - (syntaza typu pierwszego, nNOS, bNOS, cNOS) - enzym o charakterze konstytutywnym, o konstytutywnej ekspresji, stale wytwarza tlenek azotu w neuronach.

• Syntaza indukowalna - (iNOS, mac NOS, TYP II) - może występować w makrofagach, normalnie tam jej nie ma. Jeśli makrofagi ulegną stymulacji, albo lipopolisacharydami, czyli endotoksynami bakteryjnymi, albo niektórymi cytokinami układu immunologicznego, wówczas dochodzi do ekspresji genów kodujących syntazę tlenku azotu.

• Syntaza endotelialna - (syntaza typu trzeciego, eNOS, cNOS), która jest konstytutywną syntazą występującą w kom. śródbłonka naczyniowego.

Syntazy występują w formie dimerów, czyli zbudowane są z identycznych podjednostek. Substratem jest arginina, tlen cząsteczkowy, tetrahydrobiopteryna, NADPH, FAD, oraz układ Ca-kalmodulina , produktem pośrednim istotnym dla zrozumienia tej przemiany jest związek w skrócie zwany NOHA, czyli N - hydroksyarginina. Produktem reakcji jest tlenek azotu, na którym nam tutaj najbardziej zależy, dalej aminokwas cytrulina, oraz woda.

Zacznijmy od śródbłonka, czyli od syntazy tlenku azotu typu trzeciego. Jeśli działa na kom. np. acetylocholina, uruchamia kaskadę fosfoinozytydów błonowych, w efekcie czego dochodzi do uwolnienia wapnia z magazynów wewnątrzkomórkowych, łączą się one z kalmoduliną i kompleks kalmodulina - Ca aktywuje syntazę tlenku azotu. Aktywna syntaza tlenku azotu znajduje się w cytozolu, ale najpierw jest ona zdeponowana w błonie cytoplazmatycznej, w jaki sposób? Mianowicie syntaza tlenku azotu, ulega modyfikacji posttranslacyjnej lipidowej, w tym przypadku palmitylacji, co sprawia, że staje się ona rozpuszczalna w tłuszczach, łączy się z białkiem błonowym o nazwie kaweolina i w ten sposób jest zdeponowana. Jeśli dojdzie do aktywacji receptora i układ kalmodulina - Ca wraz z tetrahydrobiopteryną zbliżą się do syntazy tlenku azotu w błonie, wtedy ona mówi kaweolinie „do widzenia” i wchodzi sobie do cytoplazmy. Uwalnia się reszta palmitoilo-CoA, (CoA wcześniej się aktywował) i syntaza tlenku azotu gotowa jest do syntezy tlenku azotu w argininie.

Po zrobieniu tego co ma zrobić, kinaza białkowa A inaktywuje syntazę tlenku azotu z wprowadzeniem reszty fosforanowej, którą fosforyluje, następnie syntaza tlenku azotu po defosforylacji i przyłączeniu palmitoilo-CoA, z powrotem ulega zdeponowaniu w błonie. Zanim dojdzie do tego, że komórka śródbłonka naczyniowego zsyntetyzuje tlenek azotu, z argininy i tlenu powstanie - cytrulina i tlenek azotu. My zajmujemy się transporterami argininy, zwanym w skrócie CAT 1-4, czyli transportery aminokwasów kationowych. Jeśli dochodzi do dysfunkcji kom. śródbłonka (a dochodzi do niej bardzo często), te transportery ulegają częściowemu uśpieniu i nie chcą transportować argininy do wnętrza komórki. Ta sprawa jest dosyć młodym odkryciem tzn. liczy sobie zaledwie tydzień, zostało to opisane w jednym z poważnych czasopism amerykańskich, co uzasadnia, że tym osobom można podawać argininę, jako suplement pokarmowy, albo w formie tabletek, albo w formie ciasteczek. Do czasu odkrycia tego transferu dokomórkowego nikt poważnie tego nie traktował, dzisiaj wiadomo, że u osób z dysfunkcjonalnym śródbłonkiem, transportery działają trochę słabiej, staje się jasne, że suplementowanie diety argininą może się przyczynić do lepszego wchłaniania argininy do kom. śródbłonka naczyniowego. Dalej tlenek azotu zaczyna penetrować do wnętrza ściany naczyniowej, oddziaływuje z cyklazą guanylową, ale nie z cyklazą guanylową znajdującą się w błonie tylko z tą w cytozolu.

Co robi ta cyklaza guanylowa? Pod wpływem tlenku azotu, zmienia się konformacja atomów żelaza w centrum katalitycznym, w skutek czego cyklaza ulega aktywacji, doprowadza ona do przemiany GTP w cGMP, a wzrost stężenia cGMP odpowiada za relaksację, czyli rozkurcz kom. mięśni gładkich.

Inaktywatorem tlenku azotu jest hemoglobina, dlatego ta pula tlenku azotu, która ulegnie wydzieleniu do krążącej krwi, ulega prawie natychmiast inaktywacji przez krążącą hemoglobinę obecną w krwinkach czerwonych.

Cały szlak jeszcze raz przedstawię, działają agoniści na receptor obecny w błonie śródbłonka, następuje napływ jonów Ca do cytoplazmy + uwolnienie jonów Ca z wewnątrzkomórkowych magazynów wapniowych za pośrednictwem IP₃, powstaje układ kalmodulina - Ca, następuje aktywacja syntazy (nie syntetazy) tlenku azotu, która z argininy syntetyzuje tlenek azotu, tlenek azotu przenika do kom. mięśni gładkich, aktywuje cyklazę guanylową, przemiana GTP w cGMP, spadek stężenia jonów Ca i kom. ulega relaksacji. Jeśli teraz sobie uzmysłowimy, że podobny proces odbywa się w ciałach jamistych prącia - tam selektywnie działający inhibitor PDE₅ -cytrynian sildenafilu- hamuje rozkład cGMP, czyli wywołuje niejako pozareceptorowy wzrost stężenia cGMP, w wyniku czego następuje rozkurcz mięśni gładkich w ciałach jamistych.

Acetylocholina, o której tu wspomniałem nie jest jedynym aktywatorem syntazy tlenku azotu, bardzo istotne znaczenie ma receptor bradykininowy, czyli dla bradykininy typu drugiego, oprócz tego bardzo ważnym mediatorem wzrostu syntezy tlenku azotu jest receptor alfa - 2 - adrenergiczny: poprzez ten typ receptora aminy katecholowe wywołują rozkurcz ściany naczyniowej, czyli obniżają ciśnienie, podczas gdy działając na receptor alfa - 1 - adrenergiczny, wywołują skurcz naczynia.

Czy jedyną funkcją tlenku azotu jest jego funkcja wazorelaksująca, czyli generalnie wpływ na aktywację cGMP? Nie.

NO LOO^-

GC LO

NO

GTP cGMP

P53 Uszkodzenie materiału gen.

NO ONOO

O₂ O₂

H₂O₂

Bardzo istotne jest znaczenie tlenku azotu w przemianach tlenowych w komórce - wytworzony tlenek azotu reaguje z anionem ponadtlenkowym i powstaje rodnik peroksyazotawy. Te peroksyazotyny są mediatorem działania tlenku azotu niekorzystnego, które w pewnych sytuacjach jest działaniem niezwykle pożądanym, mianowicie peroksyazotyny po pierwsze wpływają na mitochondria, aktywując przemiany tlenowe i prowadząc do wydzielenia kolejnych molekuł anionu ponadtlenkowego, który reagując z tlenkiem azotu produkuje kolejne peroksyazotyny. Nadto peroksyazotyny wpływają na błonę kom. prowadząc do peroksydacji lipidów i tym samym zmiany właściwości błony cytoplazmatycznej, oraz wpływają na jądro kom. prowadząc do uszkodzenia materiału genetycznego, fragmentacji DNA i śmierci komórki. Powstaje pytanie: w jakich sytuacjach ta przemiana tlenku azotu, czyli nie aktywacja cyklazy guanylowej, lecz przemiany tlenowe mają dla kom. kluczowe znaczenie ?

Ostatnio w świecie głośno jest na temat takiego związku, który w skrócie nazywa się ADMA, czyli asymetryczna dimetyloarginina.

Jedną z posttranslacyjnych modyfikacji białek jest metylacja. W wyniku degradacji takich białek, które mają wewnątrz metylowane aminokwasy, a jednym z metylowanych aminokwasów jest arginina, powstają produkty degradacji tych białek, a wśród nich ADMA. Co się z ADMA dzieje? Może być wydalona z moczem, ale na powierzchni śródbłonka znajduje się enzym, który jest w skrócie określany jako DDAH, który to ADMA-ę degraduje do cytruliny i metyloaminy. Jeśli śródbłonek naczyniowy jest uszkodzony, wówczas enzym nie działa i gromadzi się ADMA. U innych pacjentów, którzy mają np. niewydolne nerki ADMA gromadzi się dlatego, że nie może być wydalana z moczem. Nie wydalona i nie zdegradowana ADMA, wchodzi do wnętrza kom. układu naczyniowego, do wnętrz kom. śródbłonka i jest ważnym inhibitorem kompetycyjnym tlenku azotu - w tych sytuacjach syntaza tlenku azotu jest obniżona.

Białko

PRMT typ I

Białko zawierające ADMA i NA

Hydroliza

DPT

 - ketokwasy Wolne ADMA, NHN wydalanie z moczem

DDAH

Cytrulina + Metyloamina

Kolejną syntazą tlenku azotu jest syntaza indukowalna (patrz str. 2) - czyli syntaza makrofagowa. Ważnym induktorem tej syntazy jest interferon gamma, przypominam, że on działa za pośrednictwem kinaz typu Janus, dochodzi do aktywacji białek, które wędrują bezpośrednio do jądra kom. w nim następuje ekspresja genu dla syntazy tlenku azotu - dlatego się mówi, że jest to enzym indukowalny. Póki nie ma interferonu gamma lub innego stymulatora makrofagów, tak długo synteza syntazy tlenku azotu nie następuje. Ma ona miejsce tylko w obecności induktora, natomiast w kom. endotelium i kom. nerwowych, synteza tlenku azotu następuje „ a la long ”.

O syntazie tlenku azotu indukowalnej warto wiedzieć, że:

• NO - mediator odporności nieswoistej - konkretnie ma tu znaczenie jego udział w metabolizmie rodnika ponadtlenkowego i powstawaniem peroksyazotynów

• Induktory: TNF   , TNF  , IL - 1, LPS (lipopolisacharydy)

• Synteza: Makrofagi, PMN (=granulocyty obojętnochłonne), pełni rolę w unieczynnianiu drobnoustrojów.

• Mediatory: peroksyazotyny, nitrozotiole, NO₂ - uwolniny tlenek azotu reaguje z różnymi substancjami wewnątrz komórki, tworząc mediatory swojego działania, które doprowadzają do degradacji kom. przeciwko którym jest ten sygnał wysyłany: albo kom. nowotworowa, albo bakterie.

• Hamuje replikację wirusów, degraduje kom., które sfagocytowały drobnoustrój (bo samo zjedzenie drobnoustroju, to jeszcze nie koniec, bo jeszcze wewnątrz komórki musi być on mechanizmami bakteriobójczymi zabity).

• Induktor apoptozy komórek nowotworowych.

Ale w pewnych sytuacjach to działanie tlenku azotu jest działaniem niekorzystnym. Jeśli dojdzie do uwolnienia dużej masy NO, wówczas działając on na ścianę kom. wywołuje on gwałtowny rozkurcz naczyń krwionośnych i doprowadza do gwałtownego spadku ciśnienia obniżenia perfuzji naczyniowej i bierze udział w:

• Patogenezie wstrząsu endotoksycznego - często ten etap z gwałtownym rozszerzeniem naczyń, jest etapem nieodwracalnym, prowadzącym bezpośrednio do śmierci pacjenta.

W jakich stanach patologicznych odgrywa rolę aktywacja syntazy indukowanej tlenku azotu:

• Destrukcja komórek beta trzustki - powstawanie cukrzycy typu pierwszego - zwłaszcza jeśli induktorem są wirusy insulinotropowe, czyli uszkadzające trzustkę.

• Destrukcja chrząstki stawowej - w patogenezie gośćca przewlekłego postępującego, czyli reumatoidalnego zapalenia stawów.

• Działanie immunomodulujące

• Hamowanie proliferacji limfocytów T, szczególnie Ts (supresorowe)

• Hamuje syntezę IL - 2

• Bierze udział w patogenezie chorób alergicznych. - chodzi tutaj nie tylko o wstrząs septyczny (endotoksycznego), ale także o wstrząs anafilaktyczny.

Pozostał nam trzeci enzym do omówienia, czyli nNOS (neuronalna syntaza tlenku azotu) - jak sama nazwa mówi występująca w neuronach, jest to enzym o ekspresji konstytutywnej i jego aktywatorem (stymulatorem) jest pobudzenie receptora NMDA. Ten receptor jest aktywowany przez kwas glutaminowy, który należy do neuroprzekaźników, jest tzw. aminokwasem pobudzającym (w przeciwieństwie do dekarboksylowanego kwasu glutaminowego, czyli GABA, który jest przekaźnikiem hamującym). Nazwa receptora pochodzi również stąd, że jego aktywatorem jest kwas N - metylo - D - asparaginowy (NMDA). W następstwie pobudzenia takiego receptora również poprzez układ kalmodulina - Ca i tetrahydrobiopterynę dochodzi do uwolnienia nieaktywnej syntazy tlenku azotu, z połączenia z błoną, uwalnia się do cytoplazmy aktywna syntaza NO i prowadzi do powstania tlenku azotu.

Działanie biologiczne tlenku azotu w układzie nerwowym nie jest mediowane za pośrednictwem cGMP, czyli tak jak w układzie naczyniowym, ale za pośrednictwem wolnych rodników, oraz pochodnych peroksyazotynów. Jest to działanie które prowadzi do uszkodzenia struktur OUN.

nNOS

kwas glutaminowy

Ca²⁺

CaM

PKA

Ca²⁺/CaM PKC

BH₄

NO

• Synteza w wielu częściach OUN - zasada taka jak wszędzie, czyli arginina, tlen, tetrahydrobiopteryna.

• Induktory: kwas glutaminowy

• udział w długotrwałym wzmocnieniu postsynaptycznym - funkcja o charakterze neuromediacji, czy neurotransmisji.

• Udział w patogenezie uszkodzenia mózgu na tle niedotlenienia i reperfuzji OUN - w wyniku niedotlenienia rozwija się ischaemia, czyli niedotlenienie OUN. Okazuje się jednak, że niedotlenienie neuronów nie jest najgorszym powikłaniem. Znacznie groźniejszym powikłaniem jest zespół reperfuzji. Po chwilowym niedotlenieniu przywraca się przepływ krwi do zgłodniałych tlenu neuronów, następuje aktywacja szeregu przemian wolnorodnikowych i one wraz z NO prowadzą do powstania peroksyazotynów i w efekcie dochodzi do uszkodzenia neuronów nie w pierwszej fazie, czyli niedokrwienia, lecz w fazie drugiej, czyli przywrócenia krążenia.

Podobne zjawiska, ale nie mediowane przez NO następują w mięśniu sercowym, np. podczas zawału mięśnia sercowego, gdzie przywrócenie ukrwienia powoduje większe szkody, niż moment kiedy serce było niedokrwione. Są jednak sposoby aby temu zaradzić.

Prostacyklina i tromboksan A₂

Utlenianie C₁₁

Kwas arachidonowy Kwas 11 - hydroperoksyikozatetraenowy

Cyklooksygenaza

PGI₂ TXA₂

Kolejne mediatory powstające w tym samym szlaku metabolicznym, są mediatorami funkcji wazoaktywnej. Obydwa te związki powstają w kaskadzie kwasu arachidonowego. W wyniku utlenienia kwasu arachidonowego przy węglu 11, powstaje kwas 11 - hydroperoksyikozatetraenowy, on podlega działaniu cyklooksygenazy, powstają cykliczne nadtlenki prostaglandynowe, dalsze przemiany jeśli odbywają się w śródbłonku prowadzą do powstania prostacykliny, jeśli odbywają się w płytkach krwi prowadzą do powstania tromboksanu A₂. Tak jest w warunkach prawidłowych.

Jeśli śródbłonek ulegnie uszkodzeniu, to w nim przemiany będą prowadzić również do powstania tromboksanu A₂, tak jak w płytkach krwi.

Prostacyklina - działa synergistycznie do NO i często te same mediatory pobudzające śródbłonek generują równoczasowo powstanie NO i prostacykliny. O ile w działaniu NO kluczowe znaczenie ma wzrost cGMP, o tyle w działaniu prostacykliny kluczowe znaczenie ma działanie cAMP. Zazwyczaj dzieje się tak, że cAMP i cGMP, modulują przeciwstawne reakcje, natomiast w kom. mięśni gładkich wzrost obydwu wtórnych przekaźników cyklicznych nukleotydów wywołuje efekt wazorelaksacyjny.

Tromboksan A₂ - normalnie jest uwalniany z płytek krwi w procesie krzepnięcia, ale również z endotelium gdy jest ono uszkodzone, przenikając do wnętrza ściany naczyniowej powoduje obniżenie cAMP, czyli jak łatwo zgadnąć, wywołuje efekt wazokonstrykcyjny.

Na wielu obrazkach prostacyklina przedstawiana jest jako aniołek, a tromboksan jako diabełek, a to dlatego, że działanie tych substancji w żadnym punkcie nie jest identyczne, są to substancje o działaniu absolutnie przeciwstawnym.

Prostacyklina: (działanie korzystne i ochraniające ścianę naczyniową)

• Wazorelaksacja - rozkurcz naczyń i obniżenie ciśnienia tętniczego.

• Antyadhezja - uniemożliwienie przyklejania się płytek krwi do śródbłonka.

• Antyagregacja - uniemożliwia zlepianie się płytek krwi między sobą.

Tromboksan: (działanie promiażdżycowe, niekorzystne)

• Wazokonstrykcja

• Proadhezja

• Proagregacja

Zrozumiałą jest więc rzeczą poszukiwanie sposobów, które tą równowagę przesuwałyby na korzyść prostacykliny, hamując powstawanie tromboksanu. Gdyby przyjrzeć się kaskadzie kwasu arachidonowego, idealną rzeczą byłoby wybiórcze hamowanie tromboksanu, oczywiście możliwe, ale kosztowne. Sposobem, który znalazł zastosowanie w prewencji chorób układu krążenia jest podawanie kwasu acetylosalicylowego.

Kwas acetylosalicylowy - prowadzi do nieodwracalnej acetylacji centrum katalitycznego cyklooksygenazy.

Ale proszę spojrzeć - jest to wspólna droga zarówno dla prostacykliny jak i tromboksanu. Okazało się, że jeśli dobrać odpowiednio małą dawkę kwasu acetylosalicylowego, wówczas wybiórczo ulega zahamowaniu ta droga, która odbywa się w płytkach krwi, czyli hamowaniu ulega cyklooksygenaza płytkowa (dawka rzędu od 40 - 70 mg/dobę). Przypominam, że w aspirynie jako w leku przeciwgorączkowym dawka wynosi od 300 do 500 mg/dobę. Jeśli podać dawkę znacznie większą wówczas ulega zablokowaniu zarówno cyklooksygenaza w płytkach jak i cyklooksygenaza w ścianie naczyniowej. Efekt netto jest taki, że na innym poziomie, ale przy niskiej prostacyklinie i tromboksanie ta równowaga się ustala.

EDHF (śródbłonkowy czynnik hiperpolaryzacji (rozkurczu) mięśni)

acetylocholina

EDHF EDRF

K⁺

cGMP

relaksacja

O ile acetylocholina działa na receptory muskarynowe typu drugiego i trzeciego, to działając na receptor muskarynowy typu pierwszego pobudza wydzielanie EDHF. Działa on, migrując do wnętrza ściany naczyniowej, na kanały potasowe, aktywując je. Jony potasu wnikają do wnętrz kom. wywołując hyperpolaryzację i mięsień nie chce się kurczyć, znajduje się w stanie wazorelaksacji. Można powiedzieć, że EDHF i EDRF są substancjami o działaniu synergistycznym

Bradykinina:

Kolejna substancja niezwykle istotna w patogenezie chorób układu krążenia.

kininogen

kalpaina (y) katepsyna KALIKREINA

płytki

uwalnianie kinin

Śródbłonek nie bierze udziału w syntezie bradykininy, natomiast bierze udział w jej degradacji, a ponadto w śródbłonku znajdują się receptory dla bradykinyny.

Bradykinina bierze się z kininogenu. O wysokocząsteczkowym kininogenie mówiłem państwu przy omawianiu układu krzepnięcia. Aktywacja enzymów zwanych kalikreinami, ale także i innych enzymów, prowadzi do uwalniania niskocząsteczkowych kinin z kininogenu wysokocząsteczkowego, i taką kininą jest min. bradykinina.

Bradykinina - działa rozszerzająco na naczynia krwionośne tylko wtedy kiedy obecny jest śródbłonek. Jeśli dojdzie do uszkodzenia śródbłonka, czyli stanu bezśródbłonkowego, podanie bradykininy w wzrastającym stężeniu nie wywołuje efektu wazorelaksacyjnego. Przy prawidłowym śródbłonku, wraz ze wzrostem stężenia bradykininy (do pewnych granic) następuje rozkurcz naczynia krwionośnego. Rzecz odbywa się dzięki obecności w śródbłonku receptora bradykininowego typu II - Bk­₂.

Angiotensyna I Bradykinina

Angiotensyna II nieaktywny

peptyd

Enzym konwertujący

Bradykinina jest jednym z aktywatorów wywołujących syntezę NO, czyli jej działanie odbywa się za pośrednictwem tlenku azotu. Do powierzchni śródbłonka przyczepiony jest enzym konwertaza, jest to ektoenzym. Normalnie dodaje się do tej nazwy konwertaza angiotensyny, ale to nie jest jej jedyna funkcja. Drugą funkcją jest przemiana bradykininy aktywnej (działającej na receptor Bk₂) w formę nieaktywną, która receptora nie pobudza.

Jeśli ktoś ma pecha, bo ma genetycznie uwarunkowaną wysoką aktywność konwertazy (substancji o działaniu niekorzystnym), to ma obniżoną ilość bradykininy (substancji o działaniu korzystnym).

Hamując konwertazę zmniejszamy się ilość aktywnej angiotensyny, powstaje angiotensyna I (wyłącznie) i zwiększa się ilość bradykininy, czyli substancji wazodilatacyjnej.

Histamina:

Histydyna Histamina

EDRF

Hb

H₁ EDRF

Mięśnie H₂

gładkie MD

-CGMP

Udział śródbłonka w biosyntezie histaminy to jest zarówno:

• Synteza.

• obecność receptorów, które histamina pobudza.

Biosynteza, znajduje się tu enzym - dekarboksylaza histydyny.

Powstała histamina działa na receptor typu H1 obecny w śródbłonku i efektem tego jest wytworzenie tlenku azotu, działa on na kom. mięśni gładkich wywołując wzrost cGMP i rozkurcz. To nie jest jedyne oblicze działania histaminy, chociaż ono dominuje w tych sytuacjach kiedy śródbłonek jest prawidłowy. Jeśli śródbłonek ulegnie uszkodzeniu, wówczas histamina penetruje w głąb ściany naczyniowej, jeśli działa na receptor H1 w mięśniach gładkich, wywołuje skurcz, a jeśli działa na receptor H2 w błonie mięśni gładkich powoduje ich rozkurcz.

Wazokonstrykcja:

Endoteliny:

ET - 1

Prepro ET₁ L - org

AA

Pro ET₁ NO - syn

Cyklook-

sygenaza big ET₁ NO

ECE

PGI₂

ET₁

cGMP

ET₁ ET

cAMP Relaksacja

Rozkurcz

• Endoteliny - jest to młoda grupa substancji znana od 12-u lat. W genomie człowieka znajdują się trzy geny kodujące odpowiednio: endotelinę 1, endotelinę 2, endotelinę 3, są to peptydy zbudowane z 21 aminokwasów. Zostały odkryte w roku 1988 przez Japończyka Yanagisawa. Pod względem budowy chemicznej, endoteliny przypominają występujące w jadzie pająków i skorpinów substancje zwane safarotoksynami.

Jeśli na śródbłonek działają jakieś czynniki uszkadzające (do najważniejszych należą aminy katecholowe, czyli noradrenalina i adrenalina, angiotensyna II, oraz generacja skrzepu, czyli powstawanie min. trombiny) wówczas kom. śródbłonka wydzielają do wnętrza ściany naczyń krwionośnych - endotelinę. Endotelina, pobudzając receptory, wywołuje bardzo silny skurcz naczyń krwionośnych. Endoteliny są jednymi z najsilniejszych substancji wazokonstrykcyjnych. Okazuje się jednak, że jeśli podać endotelinę w bardzo małych ilościach dożylnie, wywołuje ona rozkurcz naczyń krwionośnych. Stąd zwrócono uwagę, że być może w działaniu endoteliny, pośredniczą receptory o dwoistej funkcji. Występuje pewien polimorfizm receptorów.

Po zadziałaniu endoteliny poprzez receptor następuje aktywacja fosfolipazy C z wytworzeniem IP₃, oraz kinazy białkowej C aktywowanej przez DAG. Zarówno uwolnienie jonów Ca z wnętrza kom., jak i aktywacja kinazy białkowej C, prowadzi do wazokonstrykcji.

Drugi sposób działania endoteliny to poprzez białka G aktywacja kanału Ca sterowanego receptorem, czyli typu ROC. Następuje również transport jonów do wnętrza cytoplazmy, czyli w efekcie za wzrost jonów Ca odpowiada uwolnienie z magazynów wewnątrzkom., oraz napływ jonów Ca do wnętrza kom.

Kolejnym efektem działania endotelin jest aktywacja kanału sodowego, co w efekcie prowadzi do depolaryzacji i skurczu mięśnia.

Czyli: jeden mechanizm poprzez fosfolipazę C,

drugi przez kanał Ca,

trzeci przez aktywacje kanału sodowego.

Jak sobie pomyślano, że taka endotelina ma podwójne działanie to poszukano dokładnie jej receptorów i się okazało, że posiada receptory:

• Typ A - występujące w kom. mięśni gładkich, których pobudzenie powoduje skurcz mięśni gładkich

• Typ B - występujące w śródbłonku naczyniowym

Jeśli pobudzi się endoteliną receptory śródbłonkowe, wówczas reakcja jest wywoływana na dwóch drogach:

• Droga aktywacji syntezy tlenku azotu i przez to aktywację cGMP następuje rozkurcz.

• Droga aktywacja cyklooksygenazy, następuje tworzenie prostacykliny. Prostacyklina migrując do warstw podśródbłonkowych, powoduje wzrost cAMP i rozkurcz mięśni.

W warunkach fizjologicznych, kiedy następuje stałe niewielkie uwalnianie endoteliny do światła naczynia, prawdopodobnie odgrywa rolę ten mechanizm, czyli działanie wazorelaksacyjne. Jeśli w wyniku uszkodzenia śródbłonka, przez czynniki o których mówiłem przed chwilą (głównie angiotensynę II) dojdzie do pobudzenia śródbłonka i wydzielenie przez śródbłonek endoteliny do wnętrza ściany kom., to dominuje efekt mediowany przez bezpośredni efekt pobudzenia receptorów obecnych w kom. mięśni gładkich i w efekcie bardzo silny skurcz naczyń krwionośnych.

Działanie endotelin patogenne u człowieka jest przedmiotem szeregu badań i wykazano, że odgrywają one rolę w patogenezie.

Patogeneza:

• Nadciśnienie tętnicze - u osób z podwyższonym ciśnieniem stwierdzono wyższą zawartość endoteliny niż u osób zdrowych.

• Niewydolności krążenia - początkowo wydzielona endotelina kompensacyjnie powoduje zwiększoną kurczliwość mięśnia sercowego, ale z czasem niewydolność krążenia ulega pogłębieniu.

• Zawał mięśnia sercowego - zdaje się występować zależność pomiędzy strefą niedokrwienia i martwicy, a stężeniem endoteliny w osoczu. Szczególne znaczenie w chorobie Prinzmetala, czyli takiemu niedokrwieniu mięśnia sercowego, które powstaje nie w wyniku obturacji naczynia krwionośnego przez proces miażdżycowy, ale takiego, które spowodowane jest skurczem naczyń wieńcowych. Te osoby w koronarografii mogą mieć prawidłowe naczynia wieńcowe, lecz w wyniku pobudzenia przez endotelinę reagują gwałtownym skurczem i bólem wieńcowym, tylko można coś zobaczyć w naczyniach wieńcowych, kiedy jest ich skurcz.

• Stan spastyczny naczyń OUN - skurcz naczyń w OUN

• Ostra przednerkowa niewydolność nerek - spowodowane jest niedokrwieniem nerki. Najczęściej występuje w przypadku krwotoku, dużego zmniejszenia łożyska naczyniowego, jeśli nerka jest przez dłuższy czas niedokrwiona, rozwija się jej niewydolność, natomiast tu jak łatwo zgadnąć endotelina wywołuje skurcz naczyń krwionośnych i przez to niedokrwienie nerki.

Obecnie szacuje się, że istnieje kilkanaście substancji badanych w świecie, natomiast taką, która została wprowadzona do terapii i prób klinicznych jest substancja o nazwie bosentan - blokuje zarówno receptory typu A jak i receptory typu B - jednak efekt zablokowania receptorów w miocytach jest większy, tak że efekt jest wazorelaksacyjny.

Angiotensyna II

Substancja ta jest najważniejsza z punktu widzenia skurczu naczyń krwionośnych, na której to ma punkt uchwytu szereg substancji stosowanych w farmakoterapii.

Metabolizm:

Śródbłonek:

• Z jednej strony jest to wpływ pośredni na metabolizm angiotensyny.

• Dwa, bezpośredni poprzez obecność receptorów dla angiotensyny.

• Trzy, możliwość zsyntetyzowania de novo angiotensyny II w śródbłonku naczyniowy.

RAS - renin - angiotensin - system

Układ renina - angiotensyna (nie renina - angiotensyna - aldosteron, to jest nazwa historyczna).

Jest to układ krążący, czyli endokrynny i tym układem będziemy się zajmować pobieżnie, bo jest relatywnie mało interesujący.

Funkcja tego układu jest jedna - działanie hipertensyjne (utrzymanie na prawidłowym poziomie ciśnienia tętniczego krwi.

W ostatnich kilku latach ogromnym zainteresowaniem cieszą się układy tkankowe RA, które to wykazano praktycznie wszędzie. Nas interesują tylko niektóre.

• Naczynia krwionośne

• Mięsień sercowy

• Nerka

• Mózg - Gruczoły dokrewne

Angiotensyna I

PEP i ACE APA

NEP chymaza

PEP Angiotensyna II Des Asp Angiotensyna

Angiotensyna 1-7

APA ACT

Angiotensyna III

APN, APS

Angiotensyna IV

Czym układ tkankowy różni się od układu krążącego?

• Przede wszystkim tym, że wszystkie jego substraty zlokalizowane w tkankach, wszystko od zera może być syntetyzowane tkankowo.

• Układy te mogą korzystać z substratów krążących w krwioobiegu, czyli mogą wyłapywać angiotensynogen, enzym konwertujący, reninę, mogą również dostarczać do układu krążenia produkty pośrednie. Mimo pewnej autonomizacji występuje (tak jak w RWPG) wymiana myśli i czynów.

• W układzie tkankowym mogą występować alternatywne szlaki syntezy angiotensyny II, są one, z punktu widzenia praktycznego, najważniejsze.

Układ krążący: Wątroba

Nerki Renina Angiotensynogen

Ujemne sprzężenie

Angiotensyna I

Wzrost BP Katepsyna b

Bradykinina t - PN

(hyperwolemia)

ACE nieaktywne

retencja = resorbcja zwrotna białka

Na

Angiotensyna II

Aldosteron

Rec. AT₁ w Wazokonstrykcja

gr. doku

Co mamy ciekawego w układzie RA, mamy angiotensynę I, z której powstaje angiotensyna II, mogą z niej w wyniku katabolizmu powstawać kolejne angiotensyny, które albo działają na receptory dla angiotensyny II, albo tak jak bardzo interesująca angiotensyna 1-7, mają swoiste receptory. Pobudzenie receptora dla angiotensyny 1-7, przez ten związek, daje antagonistyczny efekt do pobudzenia angiotensyny II, a ponieważ generalnie działanie angiotensyny II jest niekorzystne, stąd też próby takiej modulacji, aby więcej powstawało z angiotensyny I angiotensyny 1-7, zamiast angiotensyny II. Takim szlakiem, który muszą państwo znać, jest możliwość bezpośredniej przemiany angiotensyny I w angiotensynę 1-7 pod wpływem enzymu wytwarzanego przez kom. śródbłonka, który w skrócie nazywa się NEP = neprylizyna. (obojętna endopeptydaza).

Źródłem wyjściowego substratu, czyli angiotensynogenu jest wątroba, na angiotensynogen działa enzym proteolityczny wyprodukowany w nerce, czyli renina. W wyniku ograniczonej proteolizy powstaje angiotensyna I, ale alternatywną drogą przemian angiotensynogenu jest bezpośrednia przemiana, w angiotensynę II pod wpływem tkankowego aktywatora plazminogenu - katepsyny G. Przed chwilą pokazałem, że angiotensyna I nie musi się przekształcać w angiotensynę II, tylko wprost przekształca się w angiotensynę 1-7, to jest działanie korzystne. Angiotensyna I sobie krąży, aż dociera do łożyska płucnego, tam znajduje się szczególnie duże nagromadzenie enzymu konwertującego, który to przekształca ją w angiotensynę II. Angiotensyna II ma swoje receptory, jest ich kilka typów. Dla lekarza praktyka ważne są dwa: receptor AT₁ i AT₂.

Zadaniem układu krążącego jest:

• Utrzymanie prawidłowego ciśnienia tętniczego krwi, ściślej jego podniesienie. Odbywa się to za pośrednictwem bezpośredniego pobudzenia receptora w naczyniach krwionośnych, co implikuje skurcz naczyń krwionośnych.

• Angiotensyna II pobudza receptor AT₁ w warstwie kłębkowej kory nadnerczy, efektem jest synteza aldosteronu. Wydzielony aldosteron wpływa na nerkę i wywołuje to resorbcję zwrotną sodu.

• Resorbcja zwrotna sodu - ściślej wymiana sodu na potas. Efektem jest hypernatremia, wzrost stężenia sodu. Za sodem podąża woda i w efekcie mamy do czynienia z zjawiskiem hiperwolemii, czyli zwiększenia objętości łożyska naczyniowego, w efekcie rośnie ciśnienie tętnicze krwi. Zwiększa się ilość sodu i wody, zmniejsza się objętość łożyska naczyniowego, czyli rośnie ciśnienie.

W wzroście ciśnienia ma też udział heart rate, czyli szybkość pracy serca, którą angiotensyna II również może przyspieszyć. Wzrost ciśnienia - na drodze sprzężenia zwrotnego ujemnego dochodzi do obniżenia aktywności reninowej osocza.

Najważniejszymi bodźcami regulującymi funkcje układu krążącego są:

• Funkcja aparatu przykłębkowego, ściślej kom. mioidalnych - jeśli do plamki gęstej dociera mniej jonów Na, nerka rozumie przez to, że mniejsza jest filtracja kłębkowa, a skoro jest mniejsza filtracja, to nerka mówi sobie tak, widocznie mniej krwi dopływa, z powodu spadku ciśnienia, albo zmniejszyła się objętość łożyska naczyniowego .

• Pobudzenie układu współczulnego

• Obniżenie ciśnienia tętniczego.

To są bodźce prowadzące do uwolnienia z kom. mioidalnych, enzymu proteolitycznego - reniny. Jak usłyszę na egzaminie, że renina jest hormonem to wiecie Państwo co się stanie. Powstała nam angiotensyna I z angiotensynogenu, ona sobie krąży i napotyka na swojej drodze enzym konwertujący, którego proszę nie nazywać enzymem konwertującym angiotensynę ACE - nazwa i skrót historyczny, skrótu się używa, ale nikt znający się na rzeczy nie mówi enzym konwertujący angiotensynę. Ten enzym ma wiele funkcji, z których wcale konwersja angiotensyny nie jest najważniejsza.

Funkcje: (enzymu konwertującego angiotensynę)

• Przemiana angiotensyny I w angiotensynę II

• Degradacja bradykininy (omawiana była przy śródbłonku) - funkcja niekorzystna.

• Degradacja substancji P - działanie niekorzystne, wazodilatacyjne.

• Degradacja prostaglandyn, również prostacykliny - działanie niekorzystne.

• Degradacja endogennych peptydów opioidowych

• Degraduje LH - RH (gonadoliberyna)

Układ tkankowy:

Angiotensynogen Proteina Kininogen

Renina Kalikreina

Angiotensyna I Bradykinina

NEP Konwertaza AK (20%)

Chymaza Receptory

Ang. 1-7 BK

Angiotensyna II nieaktywne

związki

Receptor AK

Układ występujący w mięśniu sercowym i występujący w ścianie naczyniowej.

W tym układzie enzym konwertujący odgrywa bardzo poboczne znaczenie. Na drodze tzw. klasycznej, powstaje zaledwie 20% angiotensyny II, natomiast 80% powstaje przy udziale enzymu proteolitycznego, zwanego chymaza (CAGE).

Angiotensynogen albo jest wytworzony in situ w tkance, albo wyłapany z krwioobiegu, renina albo jest wytworzona w tkance, albo wyłapana z krwioobiegu, angiotensyna I, jeśli obie te rzeczy powstają w tkankach, powstaje in situ, ale może również być wyłapana z krwioobiegu i dalej rzecz dzieje się już w tkance. Konwertaza, częściej chymaza przekształca angiotensynę I w II, ta działa na swoiste receptory.

W przemianie bradykininy chymaza nie uczestniczy, czyli dalej kluczowe znaczenie dla podniesienia poziomu bradykininy, co jest działaniem korzystnym, odgrywa zahamowanie enzymu konwertującego.

Chymaza odkryta jest niedawno. Mniej więcej od dwóch, trzech lat istnieją racjonalne przesłanki dla chorób układu krążenia, związane z nieprawidłowym metabolizmem angiotensyny II. Tych receptorów jest bardzo dużo, one dzielą się na dwie kategorie:

• Receptory błonowe AT₁, AT₂, itd. (receptory cytoplazmatyczne) - funkcje tych dalszych u człowieka nie są dokładnie znane.

• Receptor AT_n - receptor jądrowy.

Receptory - występowanie:

• Dorośli - tylko AT₁ ich pobudzenie wywołuje skurcz naczyń krwionośnych (wazopresja).

• Płód - AT₁ - wazopresja

• AT₂ - wazorelaksacja

• Uszkodzone naczynie krwionośne - AT₁, AT₂ - proces odróżnicowania płodowego, komórki mięśni gładkich zaczynają się upodabniać do kom. mięśni gładkich płodowych. Między innymi efektem takiego płodowego zachowania jest ekspresja receptora AT₂, jest to reakcja obronna organizmu na toczący się proces w ścianie naczyniowej. Pobudzenie receptora AT₂ jest działaniem ultrakorzystnym. Z jednej strony dochodzi do rozkurczu naczyń krwionośnych, a dwa dochodzi do działania hamującego proliferację, działania antyproliferacyjnego, min. do indukcji apoptozy kom. mięśni gładkich.

Receptor AT₁

Receptor AT₁ sprzężony jest z białkiem G, jego pobudzenie doprowadza do kaskady inozytydów, uwalnia się IP₃, uwalnia jony Ca z retikulum endoplazmatycznego, ale równocześnie za pośrednictwem białka G, dochodzi do otwarcia kanałów błonowych, czyli kanałów typu ROC i ten napływ do wnętrza kom. w efekcie aktywuje układ kalmodulina - Ca, dochodzi do aktywacji kinaz białkowych kalmodulinozależnych i w efekcie metiowany jest skurcz mięśni, jeśli rzecz się odbywa oczywiście w kom. mięśni gładkich, natomiast jeśli odbywa się to pobudzenie receptora w innych kom., to efektu wpływu na cytoszkielet byłoby nie czuć.

Receptor AT₁ znajduje się prawie wszędzie.

Receptor AT₂

Pobudzenie receptora AT₂ prowadzi do aktywacji fosfataz i wszystkie te efekty, które zostały uruchomione przez kaskadę kinaz ulegają wygaszeniu. Stąd też pobudzenie receptora AT₂ ma działanie hamujące wzrost kom. i działanie antyapoptotyczne.

Funkcje:

• Pobudzenie tego receptora prowadzi do syntezy bradykininy de novo, a nie tylko zahamowania rozpadu, a bradykinina jak łatwo zgadnąć działa na receptor BK₂, więc pobudzenie tego receptora powoduje syntezę tlenku azotu.

• Bezpośrednia aktywacja syntazy tlenku azotu, czyli efekt netto pobudzenia receptora AT₂ to rozkurcz naczyń i obniżenie ciśnienia tętniczego, bezpośrednio lub pośrednio mediowane tlenkiem azotu.

Przejawy pobudzenia receptora AT₁ ze strony różnych komórek tych układów:

• Ekspresja konstytutywna - czyli u zwierząt i u człowieka w naczyniach krwionośnych i innych narządach, następuje ekspresja receptora AT₁.

• Wzrost resorbcji sodu - w nerkach

• Wazokonstrykcja - w naczyniach krwionośnych, to głównie efekt działania tego układu krążącego, czyli endokrynnego

• Wzrost i proliferacja komórek

• Zahamowanie funkcji śródbłonka - przez układ tkankowy, jakim jest śródbłonek nie uszkodzony jego funkcja jest funkcją korzystną, jeśli ulegnie on uszkodzeniu staje się niekorzystna.

• Indukcja proliferacji kom. mięśni gładkich (SMC) - ważny mechanizm w powstawaniu procesu miażdżycowego.

• Symulacja syntezy macierzy pozakomórkowej (ECM) - powoduje, że naczynia stają się sztywne, pobudzone miocyty gładkie produkują kolagen i glikozaminoglikany.

• Gromadzenie LDL w ścianie naczynia - angiotensyna II przyczepia się do cząsteczek LDL, następuje angiotensynizacja i LDL kumuluje się w ścianie naczyniowej.

Pobudzenie receptora AT₂ ma działanie przeciwstawne:

• Ekspresja indukowana uszkodzeniem ściany kom.

• Obniżenie resorbcji Na w nerkach

• Wazorelaksacja - zwiększenie powierzchnię łożyska naczyniowego

• Hamowanie proliferacji komórek

Kierunek działania lekarskiego to uniemożliwienie angiotensynie II działania na receptor typu pierwszego (1), a skierowanie całej masy działania angiotensyny II na receptor typu drugiego (2).

Efekty biologiczne działania angiotensyny II

1. Nerka

• Skurcz tętniczki odprowadzającej.

• Wzrost ciśnienia, perfuzji

• Wzrost wolemii

Jednym z mechanizmów tego działania, jest bezpośrednie działanie angiotensyny II, zarówno krążącej, jak i zsyntetyzowanej w OUN, na swoiste receptory, które pobudzają ośrodek pragnienia, przez zwiększony pobór wody, następuje zwiększenie objętości łożyska naczyniowego, oraz angiotensyna II działa na nucleus paraventricularis i nucleus supraopticus, w efekcie dochodzi do zwiększenia wydzielenia wazopresyny, czyli oszczędzanie wody.

Podsumowując jest to skurcz naczyń, zwiększenie resorbcji sodu w nerce co za tym idzie wody, zwiększenie pobierania płynów i zwiększenie wydzielania wazopresyny.

2. OUN

• Proliferacja SMC

• Stymulacja syntezy GF

• Przerost kardiomiocytów

• Działanie prozakrzepowe - działanie zarówno za pośrednictwem płytek krwi, czyli indukcja adhezji, agregacji płytek krwi. Zahamowanie fibrynolizy poprzez wzrost stężenia PAI - 1 i PAI - 2 (inhibitorów tkankowego aktywatora plazminogenu).

• Modyfikacja lipoprotein

• Indukcja syntezy wolnych rodników

3. Autonomiczny UN

• Wpływ na zwoje

• Uwalnianie adrenaliny z nadnerczy

Angiotensyna II (przez receptor AT₁)

Angiotensynogen

Bradykinina Angiotensyna I

ACE

Peptyd Angiotensyna II

Sartany - blokery

AT₂ AT₁ receptora

• Nadciśnienie.

• Przerost lewej komory - poprzez przerost kardiomiocytów, najcięższe powikłanie nadciśnienia tętniczego, dochodzi do upośledzenia czynności rozkurczowej mięśnia sercowego, a to w konsekwencji prowadzi do niewydolności krążenia. Przypominam, że tu w mięśniu sercowym układ RA jest niezależny od enzymu konwertującego, tu wszędzie działa chymaza, podobny efekt pojawia się w ścianie naczyniowej i tam następuje proces miażdżycowy i tam też głównym enzymem w szlaku biosyntezy angiotensyny jest chymaza, a nie konwertaza.

• Przebudowa mięśnia sercowego po zawale.

• Nefropatia cukrzycowa - chorzy na cukrzycę nie umierają dziś z powodu śpiączek, ale na powikłania naczyniowe, jedną z największych powikłań jest niewydolność nerek, prowadząca do konieczności przeszczepu.

Podsumowując: działanie angiotensyny II jest wysoce niekorzystne i wszystkie te efekty są mediowane przez receptor AT₁ występujący w różnych narządach.

Skąd takie wielkie zainteresowanie angiotensyną II? Dlatego, że zwiększona aktywacja układu krążącego, a przede wszystkim układów tkankowych RA, bierze udział w patogenezie nadciśnienia tętniczego i głównie wywołuje zjawiska opisane wyżej.

Skoro tak bardzo ta angiotensyna jest okropna to od dawna poszukiwano substancji, które mogły by powstawanie angiotensyny II zatrzymać. Punktów uchwytu jest kilka:

• Saralazyna - jako inhibitor reniny była pierwsza stosowana, ale ten związek nie zrobił żadnej kariery.

• Inhibitory enzymu konwertującego - zrobiły karierę i nadal robią, ale w świetle tego co mówiłem, że to nie konwertaza, lecz chymaza w tkankach bierze udział, one robią karierę nie z tego powodu, tylko z powodu, że wzrasta ilość substancji korzystnie działającej.

• Substancje blokujące receptor AT₁, czyli sartany - to są leki, które w rdzeniu nazwy mają słowo sartan (losartan, kandesartan, walsartan, irbersartan, itd.)

Inhibitory enzymu konwertującego

Zainteresowanie tymi inhibitorami datuje się mniej więcej od lat 70-tych, kiedy dwaj naukowcy, jeden nazywał się Fereira, a drugi nazywa się John Wein, Wein jest laureatem nagrody Nobla za odkrycie prostacykliny wyłącznie z Samuelsonem i Bergstroemem i jest doktorem honoris causa SAM. Stwierdzili, że w jadzie żmij żyjących w tropikalnych lasach Brazylii, która nazywa się Bothrops jararaca (można ją też znaleźć w chorzowskim ZOO, 78 cm), po ugryzieniu zabija w sposób błyskawiczny, a skutek zablokowania krążącego układu RA, dochodzi do gwałtownego spadku ciśnienia tętniczego krwi. Ci naukowcy wyizolowali z niego 9 - cio aminokwasowy związek, który nazywa się teprotytd. Jak z samej nazwy wynika teprotyt, czyli związek 9 - cio aminokwasowy, nie znalazł zastosowania w terapii, bo podanie jego doustne powodowało by jego hydrolizę i w ten sposób nie działał by.

W roku 1976, został zsyntetyzowany pierwszy inhibitor enzymu konwertującego o budowie peptydowej - kaptopryl, który był 1000x silniejszy od teprotydu. Z kaptoprylu wywodzi się cała gama substancji, które mają w nazwie -pryl (enarapryl, lizynopryl, benalapryl, itd.), które są inhibitorami enzymu konwertującego. Jeśli je podajemy pacjentowi to blokują konwertazę angiotensyny, dlatego u takiego pacjenta obniża się ciśnienie tętnicze krwi, przypominam to jest wszystko układ krążący, równocześnie zablokujemy degradacje bradykininy i bradykinina pobudza nam receptor typu BK₂, w efekcie dochodzi do uwolnienia NO i mięśnie się rozkurczają.

Co się dzieje jak te inhibitory enzymu konwertującego wchodzą do ściany naczyniowej, tu główną rolę odgrywa chymaza, bo one na tą drogę wpływają w minimalnym stopniu, ale podwyższają stężenie bradykininy, a przede wszystkim angiotensyna I przemienia się w angiotensynę II i na ten szlak nie wpływają, dlatego trzeba było się wziąć na sposób i zablokować receptor AT₁, tu stosuje się sartany, wtedy angiotensyna II powstaje bez przeszkód, ale zamiast pobudzać receptor AT₁ o działaniu niekorzystnym, pobudza receptor AT₂ o działaniu korzystnym. Taka jest podstawa teoretyczna stosowania tych leków. Tyle byłoby na temat funkcji wazoaktywnej śródbłonka.

Funkcja przeciwkrzepliwa

• Właściwości powierzchni naczyniowej, która to niczym muchozol odpędza płytki krwi od ściany naczyniowej

• Wydzielanie prostacykliny - ma ona działanie antyadhezyjne i antyagregacyjne

Funkcja odpornościowa

• Mediowana IL - 1 - wpływa na kom. śródbłonka i powoduje wydzielanie różnych substancji przez śródbłonek, a ponadto same kom. śródbłonka również IL - 1, mogą wydzielać.

Funkcja enzymatyczna

• Enzym konwertujący

• Enzym degradujący asymetryczną dimetyloargininę

• 
  MAO - oksydaza monoaminowa dwa enzymy biorące udział

• COMT - metylotransferaza O - katecholowa w degradacji amin katecholowych

Angiogeneza

• Mediowana jest przez VEGF

Bariera mechaniczna nie wymaga komentarza.

Na powierzchni śródbłonka znajduje się całe mrowie receptorów, których pobudzenie prowadzi do jednego efektu, mianowicie do wydzielenia EDRF-u, lub EDHF-u i w efekcie osiągnięcie relaksacji, tak się dzieje w prawidłowym śródbłonku naczyniowym.

Szczególnie ważna jest funkcja śródbłonka naczyniowego, dla równoważenia niekorzystnych efektów płytek krwi, mianowicie płytki krwi w efekcie krzepnięcia uwalniają 5 - hydroksytryptaminę, czyli serotoninę, oraz tromboksan A₂, który działając na kom. mięśni gładkich wywołują efekt wazokonstrykcyjny, czyli od śródbłonka zależy to czy kom. mięśni gładkich są chronione przed płytkami krwi.

Ale ta sytuacja, która jest swoistą równowagą między substancjami działającymi wazokonstrykcyjnie i wazodilatacyjnie, w pewnych sytuacjach ulega zaburzeniu. Te sytuacje w patologii człowieka są bardzo częste, biorąc pod uwagę częstość występowania ich w populacji.

• W Polsce 5 mln. ludzi choruje na nadciśnienie, wówczas śródbłonek nie funkcjonuje tak jak powinien.

• Niewydolność krążenia

• Hiperlipoproteinemie - zaburzenia gospodarki lipidowej, w Polsce ¾ populacji ma nieprawidłowy obraz lipidów osocza.

• Cukrzyca - około 2 mln. ludzi choruje na cukrzycę w Polsce.

• Miażdżyca tętnic - będąca konsekwencją nadciśnienia, zaburzeń gospodarki lipidowej i cukrzycy.

We wszystkich tych stanach dochodzi do dysfunkcji śródbłonka naczyniowego, to znaczy nawet jeśli morfologicznie jest on nie zmieniony, to przestaje syntetyzować substancje korzystnie działające na położone głębiej warstwy mięśniówki. Wówczas synteza prostacykliny ulega obniżeniu, w efekcie przewagę zyskuje produkt płytek krwi - tromboksan i serotonina. Szczególne znaczenie należy przypisać PDGF-owi, który uwalniany z płytek krwi indukuje proliferację płytek kom. mięśni gładkich, tak dochodzi do procesu miażdżycowego.

Prawidłowy śródbłonek naczyń w zdjęciu z mikroskopu elektronowego, przypomina tafle jeziora, natomiast w sytuacjach gdy ulega on tej dysfunkcji, przypomina nie remontowaną drogę, tzw. kocie łby. Co się w efekcie dzieje? Jeśli wszystkie te czynniki, o których powiedziałem, działają na kom. śródbłonka, dochodzi do braku równowagi między NO, a wolnymi rodnikami ponadtlenkowymi. Te ostatnie działając na kom. śródbłonka indukują ekspresje białek adhezyjnych (VCAM - 1 - naczyniowa cząsteczka adhezyjna).

Pojawienie się takiego magnezu oznacza, że jak muchy do miodu do lgną śródbłonka monocyty, przylepiają się do niego, a następnie wnikają pod śródbłonek i tam indukują proces zapalny, który jest istotą procesu miażdżycowego.

Diagnostyka laboratoryjna stosowana w endokrynologii

• Metody biologiczne - na szczęście ze względu działania obrońców zwierząt, metody te zostały wycofane, a jak się o nich czyta to włosy dęba stają.

• najczęściej stosowane w diagnostyce ciąży, jako próby ciążowe (myszy, króliki, ropucha, której do worka limfatycznego podawano mocz kobiety podejrzanej o ciążę i w ciągu kilku godzin należało oczekiwać w kloace tegoż przemiłego zwierzaka, plemników, jeśli faktycznie była obecna HCG=gonadotropina łożyskowa).

• Inną metodą było oznaczanie stężenia ACTH, przez oznaczanie ubytku witaminy C w nadnerczach świnki morskiej.

Wszystkie te metody obecnie mają znaczenie historyczne.

• Metody chemiczne - obecnie w niektórych przypadkach nieuniknione do stosowania, ze względu na koszty trzeciej grupy metod, które są najlepsze.

Nie oznacza się hormonów ale produkty ich degradacji i dziś największe znaczenie praktyczne ma stosowanie metod chemicznych w diagnostyce czynności kory nadnercza:

• Mianowicie 17 - KS (kortykosteroidy), które oceniają funkcję androgenną

• 17 - OH CS, które oceniają funkcję glikokortykoidową

• Kwas 5 - HIO (hydroksyindolooctowy), który jest metabolitem serotoniny

• MHM - kwas metoksyhydroksymigdałowy, czyli kwas wanilinomigdałowy, jako metabolit amin katecholowych

• Oczywiście lepiej jest oznaczać: androgeny, glikokortykoidy, serotoninę, adrenalinę, lecz ze względu na koszty w dobowej zbiórce moczu, laboratoria wciąż oznaczają metabolity hormonów. W tym miejscu należy również powiedzieć, że metodami chemicznymi określającymi funkcje układu dokrewnego, nie jest bynajmniej oznaczenie glukozy dla stwierdzenia, czy ktoś ma wzmożoną czynność glikokortykoidową kory nadnerczy, czy stężenia cholesterolu dla oceny funkcji tarczycy, to są metody nieswoiste o których należy zapomnieć jak najszybciej, tu mówimy o metabolitach hormonów.

• Metody immunologiczne - ich mankamentem są koszty, ale są szeroko stosowane.

W tych metodach antygenem jest poszukiwany hormon, następnie działamy przeciwciałem, które albo sprzężone jest z:

• Enzymem - technika ELISA

• Znacznikiem izotopowym - metoda immunoradiometryczna

- Znacznikiem fluorescencyjnym - technika DELFIA

• Znacznikiem chemiluminescencyjnym

Metody stosowane w diagnostyce endokrynologicznej możemy podzielić na dwie kategorie:

• Testy statyczne - oznaczamy stężenie hormonu w danym momencie - najczęściej stosowane.

• 
  Testy dynamiczne - gdy jest defekt funkcji gruczołu dokrewnego, tzn. jest albo nad- albo niedoczynność gruczołu. - polegają na podaniu substancji albo pobudzającej, albo substancji hamującej, jeśli jest niedoczynność narządu, podajemy substancje stymulującą, natomiast jeśli jest nadczynność, substancje hamującą. Następnie oznaczamy stężenie hormonu przed i po teście, w odpowiednich interwałach czasowych. W ten sposób jaki jest stan czynnościowy. Najczęściej mają znaczenie w diagnostyce chorób przysadki mózgowej i w diagnostyce chorób kory nadnercza.

1

20

M₁ M_2,3

All trademarks and logos are protected. Unauthorised copying, riding, public performance and broadcasting prohibited

Tylko tu działają blokery ACE

NHDAR

PSD - 95

nNOS

kalcyneuryna

nNOS

H

ET_B

ET_B

ET_H

ET₂

Skurcz

---