Acidul arahidonic este unul dintre cei mai importanti acizi organici de la nivelul organismului uman prin produşii săi de catabolism (prostaglandine, prostacicline, trombocxani, etc). Aceştia joacă un rol important în inducerea unui răspuns imun sub actiunea unor factori externi. Astfel febra, inflamatia, tensiunea arterială precum şi multe alte elemente sunt influentate de produşii de degradare ai acestui acid. Deasemenea acidul arahidonic este cunoscut şi pentru uşurinta cu care formează epoxizi (numiti şi acizi epoxieicosatrienoici), care sunt rapid degradati de către o enzimă specifică – spoxid hidrolaza solubilă. Aceşti epoxizi se pare că scad tensiunea arterială, astfel că prin inhibitia enzimei de degradare tensiunea arterială ar putea să scadă, ca urmare a prezentei epoxizilor acidului arahidonic.
Organismul uman posedă o serie de substante intrinseci cu rol reglator la nivelul unor procese precum inflamatia, durerea, sau tensiunea. Multitudinea de substante endogene implicate în aparitia şi reglarea acestor procese la nivelul organismului uman oferă o serie largă de posibile tinte terapeutice în tratarea unor afectiuni de diverse etiologii. Una dintre cele mai interesante enzime implicate în aparitia HTA este epoxid hidrolaza solubilă (sEH). Epoxid hidrolaza este o enzimă care catalizează reactia de transformare a epoxizilor acidului arahidonic din organism în 1,2 – dioli.Acidul arahidonic este un acid gras polinesaturat care se află în componenta moleculei majoritătii fosfolipidelor (mai ales fosfatidiletanolamină şi fosfatidilcolină). Acestea sunt componente ale membranelor celulare ale organismelor vii, în special mamifere. Acidul arahidonic se găseşte în cantitate foarte mare în creier. El rezultă în urma hidrolizei acestor fosfolipide sub actiunea fosfolipazei A2, enzimă specifică ce „decupează” acidul arahidonic din molecula fosfolipidelor mebranare. Are rol important în semnalizarea celulară, deoarece este precursorul unor serii de substante chimice importante în procese precum inflamatia, agregarea plachetară, vasodilatatie sau vasoconstrictie. Acidul arahidonic poate fi degradat în organism întro serie largă de susbtante prostaglandine, prostacicline, tromboxani. Eliberat din fosfolipidele membranare (mai ales la nivelul creierului), ca răspuns la lezarea tisulară, acidul arahidonic poate urma trei căi de metabolizare: prin intermediul enzimelor COX, LOX şi/sau cyt P450, citocrom foarte activ în unele metabolizări. Astfel apar epoxizii acidului arahidonic cunoscuti şi sub numele de acizi epoxieicosatrienoici (EETs) cu efect antiinflamator. Calea predominantă de degradare a acestor compuşi este prin hidroliza lor la 1,2 – dioli, reactie catalizată de sEH. Această enzimă prezentă la mamifere, este un homodimer, cu monomerii aranjati antiparalel. Fiecare monomer prezintă două domenii.
Domeniul Nterminal catalizează reactii de hidroliză ale fosfatilor de pe schelete lipofilice. Rolul biologic al acestui domeniu nu este încă cunoscut.
Domeniul Cterminal este o structură împăturită de tip α/βhidrolază şi este responsabil pentru activitatea epoxidhidrolazei.În mod normal rolul biologic al sEH este de a proteja din punct de vedere chimic de compuşi endogeni de tip epoxid potentiali toxici prin actiunea lor alchilantă asupra ADNului uman. Pe baza structurii enzimei şi a compuşilor intermediari implicati în reactiile catalizate de această enzimă, au fost sintetizati o serie de compuşi chimici care inhibă actiunea enzimatică şi deci favorizează formarea unor compuşi tranzitionali biologic activi. Aceşti inhibitori ai sEH (sEHIs) au stabilizat epoxizii lipidici endogeni, stabilinduse astfel diverse roluri biologice ale EETs. Sa observat astfel, că aceste substante chimice au un rol important la nivel cardiovascular şi antiinflamator. Astfel prin creşterea concentratiei de EETs fie prin administrare exogenă, fie prin stabilizarea EETs prin inhibitia sEH, durerea inflamatorie poate fi redusă iar tensiunea arterială poate scădea.
Deşi nu se cunoaşte exact mecanismul prin care unii inhibitori ai sEH actionează se ştie totuşi că mecanismul reactiei catalitice de hidroliză a epoxizilor la dioli, este o substitutie nucleofilă bimoleculară tip SN2, în care reactantul este atacat de către nucleofil din sens opus legăturii covalente care urmează a fi scindată în cursul reactiei.
Pe baza acestui mecanism s-au sintetizat compuşi din clasa dialchilureei, a căror mecanism de actiune este asemănător. Astfel, aceste substante chimice pot lua locul epoxizilor endogeni, fiind catalizati de către sEH, mărind astfel concentratia EETs. Cea mai importantă clasă de inhibitori ai sEH sunt deriivatii de uree. German A. Comez, Bruce D. Hammock şi David W. Christianson de la Facultatea de Chimie a University of Pennsylvania, Philadelphia – SUA au realizat un studiu privind actiunea inhibitoare a derivatilor de uree asupra sEH. Ei au folosit patru compuşi, acizi organici, având la bază un schelet de uree cu diverse catene de carbon: acid 4(3ciclohexilureido) etanoic numit şi CU2, acid 4(3ciclohexilureido)butiric cunoscut sub numele de CU4, acid 4(3ciclohexilureido) hexanoic numit şi CU6 precum şi acid 4(3ciclohexilureido) heptanoic cu numele de CU7.
Cercetătorii au observat că deşi functia carboxilică a fiecărui compus în parte măreşte solubilitatea fiecăruia (determinând astfel un comportament asemănător cu cel al epoxizilor acizilor graşi, substratul endogen incriminat), aceşti compuşi prezintă afinităti diferite ca substrat pentru sEH. Acest lucru a fost observat în ciuda faptului că diferentele structurale la nivel molecular sunt minime: diferenta este de cinci grupări metilenice. De exemplu, CU2 nu induce modificări structurale majore la nivelul enzimei. În cazul acestui compus cercetătorii au observat prezenta unor interactii de tip van der Waals cu regiunea hidrofobică a enzimei, datorită grupării ciclohexil de pe moleculă. Formarea unor legături instabile şi prezenta ionului carboxilat la nivelul domeniului hidrofobic al enzimei contribuie la activitatea inhibitorie destul de slabă a acestui acid organic. O activitate inhibitorie scăzută s-a observat şi în cazul compuşilor CU6 şi CU4, în schimb CU7 a relevat o potentă inhibitorie enzimatică mult mai mare comparativ cu ceilalti compuşi, probabil datorită catenei hidrofobice mai mari.Deasemenea o eficientă mărită sa observat şi în cazul compusului N,N’diadamantiluree, a cărei concentratie pentru actiunea inhibitorie a fost foarte mică (IC50 ~ 6.40 LM.) comparatic cu cea a CU 2 şi CU4 (IC50 > 500 LM.). Metilesterii CU2, CU4 şi CU6 au relevat afinităti mai mari pentru enzimă ca substrat comparativ cu acizii lor corespunzatori.
Prin urmare o actiune inhibitorie mărită este necesară pentru a mări concentratia epoxizilor acidului arahidonic formati în cursul catabolismului său. Cele mai importante studii privind efectele farmacologice ale acestor acizi au relevat importante efecte farmacologice, posibil benefice, precum efect analgezic, antiinflamator sau chiar uşor hipotensiv.
Christophe Morisseau, Steve L. Kinks şi Bruce D. Hammock împreună cu echipa lor cercetători de la University of California Davis, Davis – SUA au realizat mai multe studii pe rozătoare, în l aborator, privind actiunile biologice ale EETs. Ei au observat că inhibitorii COX pot creşte concentratia EETs şi că prin combinarea celor două efecte se poate obtine un efect analgezic îmbunătătit. Inhibitorii COX cresc nivelul EETs foarte mult, astfel că este posibil ca măcar o parte a efectului analgezic a medicamentelor AINS (AntiInflamatoare NeSteroidiene) să se datoreze acestei propietăti de a creşte nivelul EETs. Cercetătorii au ajuns la această concluzie în urma determinării nivelului plasmatic al PGE2 (prostaglandina E2), la şoareci cărora le-au fost administrate un inhibitor COX specific COX2, Colecoxib şi un sEHI.
Spre deosebire de diferiti inhibitori ai COX, sEH nu a crescut nivelul metabolitilor 5LOX, sugerând astfel şi o posibilă inhibitie şi a acestei enzime. Deci atât sEHI, cât şi EETs prezintă un sinergism de tip aditiv cu AINS, în reducerea nivelului de metaboliti cu efect proinflamator din cascada acidului arahidonic. Prin urmare, pentru obtinerea unui efect terapeutic optim se pot asocia în cadrul terapiei antiinflamatoare un AINS şi un sEHI. O altă aplicatie a sEH, dar şi a EETs ar putea fi efectul antihipertensiv.
Multe studii indică faptul că EETs au un pronuntat efect analgezic şi antiinflamator. Prin inhibitia sEH, creşte nivelul EETs ceea ce duce la scăderea presiunii sanguine, datorită efectului vasodilatator al acestor compuşi. Astfel sau dezvoltat o serie de compuşi inhibitori ai sEH (sEHIs), cu o potentă mare (activi la doze de ordinul nanomolar sau picomolar) şi cu propietăti farmacocinetice foarte bune.
Fang X. din cadrul Facultătii de Biochimie de la Universitatea de Medicină Carver, Iowa City – SUA, a realizat un studiu prin care a inhibat expresia genei responsabile de sEH şi a observat la şoarecii supuşi studiului o scădere a tensiunii arteriale. Probabil sEHIs şi EETs ar putea deveni noi tinte terapeutice ale noilor medicamente cu efect analgezic antiinflamator şi chiar antihipertensiv. Aceste medicamente ar putea fi combinate cu AINS pentru obtinerea unui efect terapeutic crescut în combaterea efectelor apărute în urma degradării acidului arahidonic pe diverse căi de metabolizare.
| < Anterior | Urmator > |
|---|
