Einführung
Prostaglandine sind Moleküle natürlichen Ursprungs, die normalerweise vom Körper produziert werden.
Im Einzelnen handelt es sich dabei um Derivate mehrfach ungesättigter Fettsäuren, die in vielen Geweben des Körpers synthetisiert werden und verschiedene Funktionen in diesem abdecken.
Obwohl Prostaglandine an zahlreichen physiologischen Prozessen beteiligt sind, spielen sie höchstwahrscheinlich die bekannteste Rolle bei entzündlichen Prozessen .
Die Intuition für die Existenz von Prostaglandinen geht auf die 1930er Jahre zurück, nachdem Studien an menschlicher Samenflüssigkeit durchgeführt wurden. Die Beschreibung des ersten Prostaglandins erfolgte jedoch lange später, in den frühen 1960er Jahren. Von diesem Moment an wurde die Forschung auf diesem Gebiet intensiviert, zahlreiche andere Prostaglandine wurden entdeckt und ihre Rolle im Organismus definiert.
Darüber hinaus wurden einige Prostaglandine als Analoga und Derivate entwickelt, die im therapeutischen Bereich zur Behandlung verschiedener Erkrankungen (z. B. Induktion der Geburt, Behandlung der erektilen Dysfunktion usw.) eingesetzt werden.
Was sind sie
Was sind Prostaglandine?
Prostaglandine sind körpereigene Moleküle, die an zahlreichen physiologischen und unphysiologischen Funktionen (Entzündungsprozessen) beteiligt sind. Im Einzelnen handelt es sich dabei um Produkte, die von mehrfach ungesättigten Fettsäuren abgeleitet sind und zur Eicosanoid- Gruppe gehören (zusammen mit Lipoxinen, Thromboxanen und Leukotrienen).
Die Prostaglandine werden von verschiedenen Zellen produziert und jeder von ihnen kann Prostaglandine verschiedener Sorten und Mengen produzieren.
Nomenklatur
Nomenklatur und allgemeine chemische Struktur von Prostaglandinen
Derzeit sind viele Arten von Prostaglandinen bekannt, die vom Körper produziert werden. Sie sind mit der Abkürzung " PG " (ProstaGlandine) gefolgt von einem Großbuchstaben von A bis I gekennzeichnet: PGA, PGB, PGC, PGD, PGE, PGF, PGG, PGH und PGI.
Wussten Sie, dass ...
- Die Prostaglandine I - daher die ggA - sind besser als " Prostacycline " bekannt. Oft werden sie als eigenständige Gruppe von Eicosanoiden betrachtet.
- Die Prostaglandine der G- und H-Reihe ( PGG und PGH ) gelten dagegen als Zwischenprodukte bei der Synthese anderer Prostaglandine . Darüber hinaus können PGHs nach dem Enzym, das auf sie einwirkt, - neben anderen Prostaglandinen A, B, C, D, E und F - zu Prostacyclinen (PGI) und Thromboxanen (TX) führen.
Die allgemeine chemische Struktur natürlicher Prostaglandine ist in der folgenden Abbildung dargestellt. wie zu sehen ist, ist es durch die Anwesenheit eines Cyclopentanrings gekennzeichnet ; während eine Hydroxylgruppe gewöhnlich an Kohlenstoff 15 (C-15) gebunden ist.
Die verschiedenen Reihen (A, B, C, D, E, F, G, H und I) von Prostaglandinen unterscheiden sich durch die Art und Stereochemie der an den Positionen 9 und 11 vorhandenen Substituenten . Zum Beispiel: Die Prostaglandine der E-Reihe (PGE) haben eine Carbonylgruppe in Position 9 und eine Hydroxylgruppe, die an Kohlenstoff 11 gebunden ist; die Prostaglandine der F-Reihe weisen Hydroxylgruppen auf, die sowohl in Position 9 als auch in Position 11 an die Kohlenstoffe gebunden sind; die Prostaglandine der D-Reihe haben andererseits eine an Kohlenstoff 9 gebundene Hydroxylgruppe und eine Carbonylgruppe in Position 11; usw.
Die Prostaglandine der G- und H-Reihe ( PGG und PGH ), die wir als Zwischenprodukte für die Synthese der anderen Prostaglandine betrachten, sind Cycloendoperoxide .
Chemische Struktur von Prostaglandinen und Doppelbindungen
In natürlichen Prostaglandinen ist die Doppelbindung zwischen Kohlenstoff 13 (C-13) und Kohlenstoff 14 (C-14) immer vorhanden . Abhängig von der mehrfach ungesättigten Fettsäure, von der die PGs stammen, ist es jedoch möglich, dass weitere Doppelbindungen vorhanden sind. Genauer gesagt:
- Prostaglandine mit einer Doppelbindung (zwischen C-13 und C-14 vorhanden) leiten sich von 8, 11, 14-Eicosatriensäure ab .
- Prostaglandine mit zwei Doppelbindungen (eine zwischen C-13 und C-14 und eine zwischen C-5 und C-6) stammen von Arachidonsäure (oder 5, 8, 11, 14-Eicosatetraensäure).
- Die Prostaglandine mit drei Doppelbindungen (eine zwischen C-13 und C-14; eine zwischen C-5 und C-6 und eine vor C-17 und C-18) leiten sich von der Säure 5, 8, 11, 14, 17 ab -Eicosapentaenoico (EPA).
Die im Prostaglandin vorhandenen Doppelbindungen sind mit einer Zahl neben dem Buchstaben angegeben, der die Reihe darstellt; zum Beispiel: PGE1 zeigt ein Prostaglandin der E-Reihe mit einer Doppelbindung an; PGE2 zeigt ein Prostaglandin der E-Reihe mit zwei Doppelbindungen an; PGE3 zeigt ein Prostaglandin der E-Reihe mit drei Doppelbindungen an.
Cis- und trans-Isomerie
Wir schließen die Hinweise auf die Nomenklatur der Prostaglandine, indem wir daran erinnern, dass das Vorhandensein eines griechischen Buchstabens neben der Anzahl der in der Prostaglandinstruktur vorhandenen Bindungen die Position der möglichen an C-9 (Kohlenstoff 9) gebundenen Hydroxylgruppe in Bezug auf die mögliche verknüpfte Hydroxylgruppe anzeigt bis C-11 (Kohlenstoff 11).
Genauer kann sich die an C-9 gebundene Hydroxylgruppe in der cis- Position befinden - in diesem Fall wird dies mit dem griechischen Buchstaben α angegeben - oder in der trans- Position - in diesem Fall wird der griechische Buchstabe β - an der gebundenen Hydroxylgruppe angegeben zur C-11.
Zum Beispiel: PGF2α gibt das zur F-Reihe gehörende Prostaglandin mit zwei Doppelbindungen (daher abgeleitet von Arachidonsäure) an, wobei die Hydroxylgruppe in cis- Position bezüglich der Hydroxylgruppe 11 der Kohlenstofflegierung an Kohlenstoff 9 gebunden ist.
Zusammenfassung
Wie werden Prostaglandine hergestellt?
Prostaglandine werden aus den im vorherigen Absatz aufgeführten mehrfach ungesättigten Fettsäuren synthetisiert . Wie erwähnt, können die resultierenden Prostaglandine in Abhängigkeit von der Fettsäure, von der die Synthese ausgeht, eine, zwei oder drei Doppelbindungen in ihrer chemischen Struktur aufweisen.
Beim Menschen spielen von Arachidonsäure abgeleitete Prostaglandine (daher Prostaglandine mit zwei Doppelhölzern in ihrer Struktur) eine vorherrschende biologische Rolle.
Aus diesem Grund betrachten wir den Prozess der Prostaglandinsynthese ausgehend von Arachidonsäure, der der Einfachheit halber in den folgenden Hauptpunkten zusammengefasst wird:
- Arachidonsäure befindet sich in veresterter Form in den Phospholipidmembranen. Durch die Einwirkung von Phospholipase A2 aus der veresterten Form wird die echte Arachidonsäure erhalten.
- Die so freigesetzte Arachidonsäure kann verschiedene Synthesewege einschlagen:
- Der Cyclooxygenase- Weg (oder cyclischer Weg), der zur Synthese von Prostaglandinen und Thromboxanen führt;
- Der Lipoxygenase-Weg (oder der lineare Weg), der zur Synthese von Leukotrienen führt.
- Durch die Wirkung des Cyclooxygenase-Enzyms (COX) wird aus Arachidonsäure das cyclische Endoperoxid PGG2 (Prostaglandin G2) und anschließend mit der Peroxidase-Wirkung das cyclische Endoperoxid PGH2 (Prostaglandin H2) gewonnen.
- Aus PGH2 können erhalten werden:
- Prostaglandin E2 (PGE2) durch Einwirkung von PGE-Isomerase.
- Prostaglandin F2α (PGF2α) durch die Wirkung der Prostaglandin-F-Synthase.
- Prostaglandin D2 (PGD2) durch Einwirkung einer anderen Isomerase.
- Prostaglandin I2 (PGI2) - besser bekannt als Prostacyclin - durch die Wirkung der Prostacyclinsynthase.
- Thromboxan A2 (TXA2) aufgrund der Wirkung der Thromboxansynthase.
Vertiefung: Cycloxygenase-Enzym
Es gibt drei verschiedene Isoformen des Cyclooxygenase-Enzyms: COX-1, COX-2 und COX-3. Abgesehen von COX-3, dessen Funktionen im Körper noch nicht vollständig verstanden zu sein scheinen; COX-1 ist die konstitutive Isoform, die normalerweise in Zellen exprimiert wird und an der zellulären Homöostase beteiligt ist, also an physiologischen Prozessen beteiligt ist. Im Gegensatz dazu ist COX-2 eine induzierbare Isoform, die bei Gewebeschäden aktiviert wird und zur Synthese entzündungsfördernder Prostaglandine führt .
Funktionen
Welche Funktionen haben Prostaglandine?
Prostaglandine sind an der Ausführung verschiedener physiologischer Funktionen beteiligt, da sie an pathologischen Prozessen (Entzündungen) beteiligt sind.
Unter physiologischen Bedingungen, also ohne Entzündungszustände, erfüllen Prostaglandine viele wichtige Funktionen für den Körper:
- Sie sind an der Regulation der Vasodilatation (PGE2 und PGI2) und der Vasokonstriktion (PGF2α) beteiligt.
- Sie sind an der Regulation der Thrombozytenaggregation beteiligt (PGI2 hemmt sie).
- Sie regulieren Bronchodilatation (PGE2) und Bronchokonstriktion (PGF2α);
- Sie üben eine zytoprotektive Wirkung auf die Magen-Darm-Schleimhaut aus;
- Sie sind an der Aufrechterhaltung der Nierenfunktion beteiligt .
- Bei Frauen stimulieren sie die Uteruskontraktion (PGE2 und PGF2α) und wirken auf den Corpus luteum, der die Produktion von Progesteron reguliert (PGE2 erhöht die Produktion, PGF2α hemmt sie).
Wie zu sehen ist, üben Prostaglandine verschiedene, manchmal gegensätzliche Aktivitäten aus, die es jedoch ermöglichen, die Homöostase im Körper aufrechtzuerhalten.
Die Rolle von Prostaglandinen bei Entzündungen
Prostaglandine sind nicht nur an den homöostatischen Funktionen des Körpers beteiligt, sondern spielen auch bei entzündlichen Prozessen eine Rolle. In ähnlichen Situationen sind die entzündungsfördernden Prostaglandine, die durch die Einwirkung von COX-2 auf Arachidonsäure entstehen, :
- Induzieren Sie Vasodilatation, indem Sie die Gefäßpermeabilität erhöhen;
- Förderung des Auftretens von Ödemen ;
- Die Schmerzschwelle sinkt durch die Sensibilisierung von Nozizeptoren (Schmerzrezeptoren) gegenüber Entzündungsmediatoren (Prostaglandine sind in der Tat nicht die einzigen Moleküle, die an der sogenannten Entzündungsreaktion beteiligt sind);
- Sie begünstigen den Anstieg der Körpertemperatur (dieser Anstieg wird jedoch auch durch andere nicht-prostaglandinische Faktoren reguliert).
Wirkung von nichtsteroidalen Antiphlogistika
Natürlich ist die Rolle von Prostaglandinen bei Entzündungen von großer Bedeutung. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die wichtigsten und am häufigsten verwendeten Medikamente zur Bekämpfung von Entzündungsprozessen - NSAIDs, nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente - die Synthese dieser Eicosanoide stören.
Im Detail hemmen diese Medikamente die Aktivität des Cyclooxygenase-Enzyms : Nicht-selektive NSAIDs können sowohl die COX-1- als auch die COX-2-Isoformen hemmen; während selektive NSAIDs - besser bekannt als "Oxicam" (z. B. Piroxicam) - die induzierbare COX-2-Isoform selektiv hemmen. Dank dieser Selektivität sollten Oxicams die für nichtselektive NSAIDs typischen Nebenwirkungen reduzieren, die genau auf die Hemmung der konstitutiven Isoform COX-1 zurückzuführen sind.
Therapeutische Anwendungen
Therapeutische Anwendungen von Prostaglandinen
Natürliche Prostaglandine sowie ihre Analoga und synthetischen Derivate finden auch im therapeutischen Bereich unterschiedliche Anwendung. In der Tat war es in Kenntnis der Rolle der verschiedenen Prostaglandine im Körper möglich, Arzneimittel auf der Basis natürlicher Prostaglandine oder ihrer Analoga für die Behandlung verschiedener Erkrankungen oder Krankheiten herzustellen. Nachfolgend einige Beispiele.
Misoprostol
Misoprostol ist ein synthetisches Analogon von Prostaglandin E1. Es ist ein Wirkstoff, der Teil der Zusammensetzung von Arzneimitteln ist, die verwendet werden für:
- Üben Sie eine zytoprotektive Wirkung auf die Magen-Darm-Schleimhaut aus, um Verletzungen zu behandeln oder vorzubeugen, die durch die Verwendung nichtsteroidaler entzündungshemmender Medikamente verursacht werden.
- Wehen ab der 36. Schwangerschaftswoche bei Frauen mit ungünstigem Gebärmutterhals einleiten, bei denen eine Geburtseinleitung angezeigt ist.
- Therapeutische Abtreibung und pharmakologische Abtreibung.
Sulproston
Sulproston ist ein synthetisches Analogon von Prostaglandin E2, das verwendet wird für:
- Geburt bei intrauterinem Tod des Fötus herbeiführen;
- Abtreibung bei mütterlichen oder fetalen Indikationen auslösen;
- Behandlung von postpartalen Blutungen aufgrund eines Mangels an Uterusmuskeltonus.
Gemeprost
Gemeprost ist ein synthetisches Analogon von Prostaglandin E1, das in der Zusammensetzung von Arzneimitteln enthalten ist, die angegeben sind für:
- Geburt bei intrauterinem Tod des Fötus herbeiführen;
- Wenn möglich und angezeigt, pharmakologische oder therapeutische Abtreibung einleiten.
Dinoprostone
Dinoproston ist das natürliche Prostaglandin E2. Es stellt den Wirkstoff von Arzneimitteln dar, die verwendet werden für:
- Eine Geburt vor dem Ende der Schwangerschaft auslösen, wenn Bedingungen vorliegen, bei denen die Geburt des Kindes vorweggenommen werden sollte.
- Induktion der Geburt in Schwangerschaften über den Begriff hinaus;
- Induktion der Geburt beim fetalen Endouterintod.
Alprostadil
Alprostadil ist ein synthetisches Analogon von Prostaglandin E1, das verwendet wird:
- Bei Erwachsenen gegen erektile Dysfunktion.
- Bei Säuglingen mit angeborenen Herzfehlern ist der Ductus arteriosus offen zu halten, bis sie die chirurgische Behandlung erhalten, die zur Beseitigung der vorgenannten Defekte erforderlich ist.
Latanoprost und Travoprost
Latanoprost und Travoprost sind Analoga von Prostaglandin F2α, die in der Zusammensetzung von Arzneimitteln zur Senkung des Augeninnendrucks bei Patienten mit Offenwinkelglaukom und bei Patienten mit Augenhypertonie (einschließlich Kindern) enthalten sind.
Bitte beachten Sie
Arzneimittel, die auf natürlichen Prostaglandinen, ihren Derivaten oder synthetischen Analoga basieren, dürfen naturgemäß nur auf ärztliche Verschreibung und unter strenger Aufsicht dieser medizinischen Kennzahl angewendet werden.
