Циклооксигеназа-3: новые перспективы для «старых молекул»

Ф. Мишон

Во многих недавно вышедших публикациях акцентируется внимание на значимости циклооксигеназ (СОХ) как в гуманитарной, так и в ветеринарной медицине (B.D. Lascelle, 2003). Доказательство наличия СОХ в организме у собаки позволяет рассмотреть возможность новых подходов в устранении болевой реакции, лихорадки (гипертермии) и нарушений в центральной нервной системе (ЦНС).

Руководствоваться схемой СОХ-1/СОХ-2 — недостаточно

Представление о механизме действия нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) возникло совсем недавно и до настоящего времени остаётся неполным. Несмотря на то, что ими стали пользоваться более 3,5 тысяч лет назад (например, отваром белой ивы в античном Египте), их воздействие на концентрацию простагландинов было описано лишь в 1970 году. Выработка простагландинов в зоне воспаления вызывает болевую реакцию благодаря двум феноменам: ноцицептивной¹ чувствительности нервных окончаний и увеличению оттока крови.

Циклооксигеназы, или простагландины Н-синтазы (PGHS) были от крыты и идентифицированы в двух формах: СОХ-1 и СОХ-2; при этом СОХ-1 была описана как основной энзим, который присутствует в физиологически здоровом организме, а СОХ-2 — как обладающая индуктивными свойствами. Побочные эффекты НПВС были связаны с наличием двух форм СОХ, и фармацевтическая индустрия разработала НПВС, которые обладают специфическими ингибирующими свойствами «патологической» СОХ-2 и протективными — «физиологической» СОХ-1.

Несмотря на привлекательность схемы СОХ-1/СОХ-2, последняя проявила вскоре свою несостоятельность. Таким образом, применение НПВС СОХ-2, избирательно действующих в организме человека, показало, что они обладают свойствами физиологического воздействия на тонус сосудов, например, почек, и в этом органе также преобладает именно СОХ-2. Очень слабая активность СОХ-1/СОХ-2 при назначении парацетамола больше не даёт повода ссылаться на их способность к аналгезии и снятию пирогенного эффекта. Предположение о существовании энзима СОХ-3, сделанное в 2000-м году, вначале рассматривалось в рамках производного СОХ-2. В соответствии с механизмом действия парацетамола этот фермент должен был находиться в супраспинальной области нервной системы.

Взаимодействие парацетамола с СОХ-3

Парацетамол был открыт в 1900 году, а в 1953 году были установлены его выраженные аналгезирующие и антипирогенные свойства, несмотря на, казалось бы, слабую противовоспалительную активность.

Парацетамол оказывает действие на ЦНС, тогда как производное салициловой кислоты и её аналоги — на периферическую нервную систему.

В организме человека парацетамол ограничивает численность метаболитов в моче, образуемых простагландинами, и ингибирует активность СОХ лейкоцитов и клеток микроглии, стимулируемых в физиологических условиях липополисахаридом (LPS) (D.L. Simmon, 2003). И наоборот, он не ограничивает синтез простагландинов, осуществляемый клетками желудка, играя, таким образом, роль гастропротектора.

Согласно D.L. Simmon (2003), у парацетамола в условиях in vitro проявляется слабая активность по отношению к очищенным СОХ-1 и СОХ- 2, которая ещё менее выражена в кислой среде или когда завышена концентрация арахидоновой кислоты (простогландина). В условиях низкой концентрации арахидоновой кислоты СОХ-2, выступая в качестве основного энзима, вовлекается в синтез простагландинов через путь метаболизма, в котором образуется малое количество пироксидов, и парацетамол в этом случае способен проявить эффективные свойства ингибитора (G.G. Graham, K.F. Scott, 2003). У этого препарата отмечают обратное действие на выработку простагландинов тромбоцитами (D.L. Simmons, 2003).

Клинические эффекты, вызываемые парацетамолом, если исключить его противовоспалительное действие при ревматоидном артрите, сопоставимы с таковыми избирательного действия СОХ-2 (G.G. Graham, K.F. Scott, 2003).

Идентификация СОХ-3

У собаки парацетамол более активно ингибирует СОХ в тканях головного мозга, чем в селезёнке. Вероятно, этот факт послужил причиной поиска вариаций СОХ, о которых упоминалось в 1972 году. В лаборатории Daniele Simon у собаки было выявлено наличие двух разных матричных РНК (ARNm), происходящих от ДНК СОХ-1: одна субъединица имеет размер, равный приблизительно 2,6 КБ, тогда как другая — около 1,9 КБ. Они были названы СОХ-3 и часть СОХ-1 (РСОХ-1альфа и РСОХ-1бета). Аббревиатуру РСОХ затем стали расшифровывать как «протеин СОХ».

Ферменты СОХ присутствуют в просвете эндоплазматического ретикулума. Их активация (через складчатость молекулы) нуждается в гликозилировании. Следовательно, негликозилированные РСОХ не могут участвовать в синтезе простагландинов. Тем не менее, они, обладая другими свойствами энзимов, могли бы повысить спектр ферментативной активности СОХ в случае возникновения некоторых нарушений.

Работы группы Daniele Simon доказывают, с другой стороны, наличие дериватов СОХ-2, чувствительных к парацетамолу (J.M. Schwab, H.J. Schluesener, R. Meyermann et coll., 2003).

СОХ-3 имеются только у собак?

Энзим СОХ-3 существует, по всей видимости, в организме собаки. У мыши наличие информационной РНК в отношении СОХ-3, являющейся вариантом СОХ-1, сцепленной с информационной РНК, не сигнализирует об обязательном присутствии протеина, для которого она несёт информацию. Как и СОХ-1, СОХ-3 не является энзимом, индуцирующимся при воспалении нервной системы у мыши (S.S. Chaftel, J.A. Olchowka, S.D. Hurley et coll., 2003).

Кроме того, СОХ-3 проявляет свои свойства во всех клетках головного мозга крысы, за исключением нейронов с максимальной концентрацией в церебральном эндотелии. Речь идет об основном энзиме, продуцирование которого не возрастает при стимуляции выработки липополисахарида. Следовательно, СОХ-3 не индуцируется воспалением (B. Kis, J.A. Snipes, T. Isse et coll., 2004). Вопрос о присутствии и значении её в организме человека в настоящее время дискутируется (J.M. Schwab, H.J. Chluesener, R. Meyerman et coll., 2003): ген может указывать не иначе как на наличие виртуального белка.

Неравномерное распределение СОХ-3 в организме, а также механизмы её действия, несомненно, объясняются низким содержанием арахидоновой кислоты и пироксидов, свидетельствующих о наличии специфичности клеток (D.L. Simmons, 2003). По всей видимости, СОХ-3 имеет сходство с РСОХ и участвует в некоторых патологических процессах.

СОХ-3 и повышение температуры тела

Центр терморегуляции располагается в гипоталамусе (D. Fanuel-Barret, P. Devauchelle, 2001). Современные взгляды на участие СОХ в развитии лихорадки носят противоречивый характер.

Простагландины, вовлечённые в патогенез, не ассоциируются с энзимом СОХ-1. У мыши, напри мер, супрессия гена СОХ-2 сопровождается снижением температуры тела, но при супрессии такового СОХ-1 таких свойств не выявляют. При введении парацетамола мыши, находящейся в состоянии гипертермии, отмечают снижение содержания в её головном мозге простагландина Е-2 (PGE2) более чем на 92% по причине предполагаемого феномена СОХ-2 (S.S. Ayoub, R.M. Botting, S. Goorha et coll. 2004).

Какова же при этом роль СОХ-3, которая кодируется через ген СОХ-1?

Для объяснения антипирогенного потенциала НПВС рассматривали два механизма действия:

• подавление активности СОХ в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов гипоталамуса;
• подавление активности СОХ, отвечающих за синтез простагландинов, к действию которых чувствительны афферентные рецепторы блуждающих субдиафрагмальных нервов.

Исследования, проведённые в отношении распределения церебральной СОХ-3, показали, что концентрация энзима имеет пропорциональную зависимость от орошения (ирригации) кровью, где больше всего он содержится в капиллярах, тогда как второе место по его содержанию занимают основные артерии головного мозга. Во всяком случае, в отличие от то го, как полагали ранее, СОХ-3 присутствует во всех частях головного мозга, включая и гипоталамус.

Вполне вероятно, что на повышение температуры влияет не одна форма СОХ и СОХ-3 вовлекается при этом в синтез PGE2, который поддерживает температуру тела (S.S. Ayoub, R.M. Goorha et coll. 2004).

СОХ-3 и боль

Как объяснить действие парацетамола на периферическую болевую реакцию, вызываемую локальными простагландинами, не имеющего, в то же время, противовоспалительного эффекта? СОХ-2 — это главный энзим ЦНС, и быстрое увеличение его концентрации в организме повышает болевую чувствительность. Исследовательская группа Daniele Simons выдвинула гипотезу, согласно которой в ЦНС присутствует изо мер СОХ-2, обладающий высокой чувствительностью к парацетамолу.

Повторное открытие «старых молекул»

Некоторые вещества, активные в отношении СОХ-1, воздействуют также на СОХ-3 (J.M. Schwab, H.J. Schluesener, R. Meyerman et coll., 2003), поэтому было бы очень важно провести оценку их специфического воздействия и потенциального риска их применения (табл. 1).

Таблица 1. Ингибирующая концентрация 50 некоторых НПВС и антипиретиков

Фенацетин — это вещество-предшественник дипирона, который уже не применяют на практике в связи с его негативными побочными действиями (метамиоглобинемия, нефротоксичность и возможная онкогенность).

Дипирон, или метамизол, в основном его называют норамидопирин, входит в состав калмагина (Calmagine R) и дипиралгина (Dipyralgine R), старое название которого — новалгин (Novalgine), а также эстоселана (Estocelan) и спасфортана (Spasfortan). Его ингибирующее действие в отношении СОХ-3 проявляется в концентрации, которая в 6,6 раза ниже аналогичного эффекта в отношении СОХ-1. Его метаболит антипирин — очень слабый ингибитор СОХ-3.

Действие ибупрофена (Algosedal R), вызывающего опасение в применении его пациентам в связи со слабой специфичностью к СОХ-2/СОХ-1, могло бы вызвать интерес для воздействия на СОХ-3, потому что в этом случае его терапевтическая доза будет в десять раз меньше таковой для СОХ-1.

Парацетамол, производные салициловой кислоты и пиразолы могут быть отнесены к атипичным для НПВС. Как сообщают G.G. Graham, K.F. Scott (2003), их основное действие относится к «анальгетикам и антипиретикам, чувствительным к пироксиду» (препараты — чувствительные перекисные соединения, обладающее аналгезирующими и антипирогенными свойствами — peroxide sensitive analgesic and antipiretic drugs, PSAAD).

Эти результаты исследований могут способствовать разработке и получению новых лекарственных препаратов или их групп, действие которых будет направлено одновременно на СОХ-2 и СОХ-3, с целью ограничения воспалительной реакции в ЦНС, а также снижения температуры и болевой реакции.

Следующий этап может заключаться в блокировании экспрессии некоторых генов СОХ для получения эффекта дополнительной супрессии ферментативной природы.

Чтобы подавить генетическую транскрипцию, необходимо выполнение трёх основных задач: инициации, альтернативного связывания и стабилизации информационной РНК.

Это научное изыскание, на которое потребуется короткий промежуток времени, по всей видимости, не должно начинаться с практического использования препаратов. Надо думать, что фармацевтическая индустрия поймёт приоритетность углубления знаний о механизмах действия «старых молекул», которыми она располагает, что позволит, наконец, определить дату их «нового» применения.

СВМ № 2/2007