Biochemia - W10 - 04.12.2000, Biochemia - X


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:

Funkcja wazoaktywana - obejmuje dwie przeciwstawne funkcje:

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.

- Angiotensyny II

- Endoteliny

- Tromboksanu A2

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.

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.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
NO LOO-

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
GC LO

0x08 graphic
NO

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
GTP cGMP

P53 Uszkodzenie materiału gen.

0x08 graphic
0x08 graphic
NO ONOO

0x08 graphic
0x08 graphic
O2 O2

0x08 graphic

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

0x08 graphic

PRMT typ I

0x08 graphic
Białko zawierające ADMA i NA

Hydroliza

DPT

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
 - 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:

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:

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

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

0x08 graphic
kwas glutaminowy

0x08 graphic
Ca2+

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
CaM

0x08 graphic
0x08 graphic
PKA

0x08 graphic
0x08 graphic
Ca2+/CaM PKC

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

BH4

0x08 graphic

NO

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

0x08 graphic
0x08 graphic
Kwas arachidonowy Kwas 11 - hydroperoksyikozatetraenowy

Cyklooksygenaza

0x08 graphic
0x08 graphic

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)

Tromboksan: (działanie promiażdżycowe, niekorzystne)

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

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
EDHF EDRF

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
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.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
kininogen

0x08 graphic
0x08 graphic
kalpaina (y) katepsyna KALIKREINA

0x08 graphic
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

0x08 graphic
0x08 graphic

Angiotensyna II nieaktywny

0x08 graphic
0x08 graphic
peptyd

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

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:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
Histydyna Histamina

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
EDRF

0x08 graphic
0x08 graphic
Hb

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
H1 EDRF

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Mięśnie H2

gładkie MD

-CGMP

Udział śródbłonka w biosyntezie histaminy to jest zarówno:

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:

0x08 graphic
0x08 graphic
ET - 1

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Prepro ET1 L - org

0x08 graphic
AA

0x08 graphic
Pro ET1 NO - syn

Cyklook-

0x08 graphic
0x08 graphic
sygenaza big ET1 NO

0x08 graphic
0x08 graphic

ECE

0x08 graphic
PGI2

0x08 graphic
0x08 graphic
ET1

cGMP

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
ET1 ET

0x08 graphic
cAMP Relaksacja

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Rozkurcz

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

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:

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

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:

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:

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.

Angiotensyna I

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

PEP i ACE APA

NEP chymaza

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
PEP Angiotensyna II Des Asp Angiotensyna

Angiotensyna 1-7

APA ACT

Angiotensyna III

0x08 graphic

APN, APS

Angiotensyna IV

Czym układ tkankowy różni się od układu krążącego?

0x08 graphic
Układ krążący: Wątroba

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Nerki Renina Angiotensynogen

0x08 graphic
0x08 graphic

Ujemne sprzężenie

Angiotensyna I

0x08 graphic
Wzrost BP Katepsyna b

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Bradykinina t - PN

(hyperwolemia)

ACE nieaktywne

retencja = resorbcja zwrotna białka

0x08 graphic
0x08 graphic
Na

Angiotensyna II

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Aldosteron

0x08 graphic
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:

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:

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)

Układ tkankowy:

Angiotensynogen Proteina Kininogen

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Renina Kalikreina

0x08 graphic
0x08 graphic
Angiotensyna I Bradykinina

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
NEP Konwertaza AK (20%)

0x08 graphic
Chymaza Receptory

0x08 graphic
Ang. 1-7 BK

0x08 graphic
Angiotensyna II nieaktywne

związki

0x08 graphic
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 - występowanie:

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:

Przejawy pobudzenia receptora AT1 ze strony różnych komórek tych układów:

Pobudzenie receptora AT2 ma działanie przeciwstawne:

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

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

  1. Autonomiczny UN

Angiotensyna II (przez receptor AT1)

Angiotensynogen

0x08 graphic

0x08 graphic
Bradykinina Angiotensyna I

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
ACE

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Peptyd Angiotensyna II

0x08 graphic
Sartany - blokery

AT2 AT1 receptora

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:

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

Funkcja odpornościowa

Funkcja enzymatyczna

Angiogeneza

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.

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

Wszystkie te metody obecnie mają znaczenie historyczne.

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

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

- Znacznikiem fluorescencyjnym - technika DELFIA

Metody stosowane w diagnostyce endokrynologicznej możemy podzielić na dwie kategorie:

1

20

M1 M2,3

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

ETB

ETB

ETH

ET2

Skurcz



Wyszukiwarka