A ciklooxigenáz (COX) gátlás, azaz a nem szteroid gyulladáscsökkentők szerepe a daganatterápiában

A ciklooxigenáz gátló anyagok (NSAID-ok) a világ leggyakrabban használt gyógyszerei a gyulladások kezelésére. A gyulladáscsökkentő szerepük a ciklooxigenáz rendszerekkel (COX) való kölcsönhatásuk során mutatkozik meg, melyről a későbbiekben lesz szó.

A gyulladás egy olyan biológiai láncreakciós válasz, mely a szervezetet érő negatív hatás ellen lép fel. Ezen folyamat kialakításában és lezajlásában sok anyag kölcsönhatása, szintézise vagy éppen lebomlása történik meg. Máig sem teljesen tisztázott ez a fejezet az orvostudományban, de egy fontos területet képvisel ezen szerek (mellék)hatásainak és egyéb jellemzőinek a kutatása.

1. A ciklooxigenázokról általában

A ciklooxigenáz enzimrendszernek két főbb izoformája létezik: az élettani szereppel bíró, ún. konstitutív a COX-1, és az induktív, gyulladásos folyamatokkal összefüggésbe hozható COX-2.

A ciklooxigenázok másik ismert neve a prosztaglandin- endoperoxid szintáz (PTGS). Kódoló génjeik is ezt a nevet viselik, PTGS1 és PTGS2. Kis eltolódással sikerült izolálni őket: A COX-1-et több mint 20 éve tisztították meg először, és klónozták 1988-ban (Bakhle, 1999), míg a COX-2-t néhány évvel később fedezték fel (Simmons és mtsai, 1991).

Kutyákban létezik egy COX-3 forma is, mely a PTGS1 génről íródik le, viszont egy olyan intron megmarad rajta, ami a COX-1-ről lekerül (Botting, 2003).

A rendszer két katalítikus centrummal rendelkezik, és mindkét enzim 3 részből áll: egy növekedési faktor-, egy membránkötő- és egy enzimaktivitással rendelkező régió. Felépítésüknél fontos, hogy a membrán lipidrétegei között könnyű az arachidonsav mozgatása (Újszászy és mtsai, 2000).

2. A ciklooxigenázok hatásmechanizmusa

A gyulladás elindításában különböző ingerek vesznek részt. Ennek hatására az immunsejtek hisztamint, a (sérült) sejtmembrán foszfolipidjei pedig arachidonsavat termelnek. Az arachidonsav termelődését foszfolipáz-A2 enzim serkenti.

Ez az arachidonsav különböző enzimek segítségével 3 különböző úton más anyagokká alakulhat át:

• CIKLOOXIGENÁZ ÚT (ciklooxigenáz enzim) során Prosztaglandin (PG), Prosztaciklin és Tromboxán jöhet létre;
• LIPOXIGENÁZ ÚT (lipoxigenáz enzim) lipoxin és leukotrién szintézissel végződik;
• EPOXIGENÁZ ÚT (epoxigenáz enzim) folyamán epoxi származékok jelennek meg.

ezen anyagok eikozanoidok:

1. prekurzor → arachidonsav
2. 20 szénatomosak
3. lokális lipid hormonok, ott hatnak, amely sejten megtalálható a receptoruk
4. anyagcsoporttól függően hatnak a sejtek működésére

2.1. COX-1

Élettani szerepet betöltő ciklooxigenáz, de kis mértékben a gyulladásos folyamatokat is szabályozza. Főbb szerepek (Halis, 2007):

• Citoprotektív prosztaglandin (PGE2) termelés ⇒ trombocytákban, az erek endotheliumában, a gyomornyálkahártyában (cAMP-t növeli→mucus elválasztás is nő), vesében, Langerhans- szigetekben;
• Prosztaglandin (PGF 2alfa) ⇒ luteolizáló hatású, magyarán az ösztrusz ciklus fenntartásában is segít;
• Prosztaciklin termelés ⇒ endotheliumnál véralvadásgátló szerep, gyomor mucosa hidrogén ion elválasztása lanyhul;
• Tromboxán (TXA2) ⇒ thrombocyta aggregációt segíti elő

Azon anyagok (pl.: ibuprofen, naproxén), amik a COX-1- et jobban gátolják mint a COX-2- őt, nagyobb kárt tesznek a gyomor szövetében. (Laudanno és mtsai, 2000)

2.2. COX-2

Gyulladás kialakításában vesz részt, mivel az ehhez szükséges gyulladáskeltő prosztaglandinokat termeli. Konstitutív funkcióval is bír. Termelődését segítő anyagok között megemlíthető a citokinek, mitogének és endotoxinok szerepe.

Egyéb gyulladáskeltő mediátorok:

• Nitrogén-monoxid (NO) ⇒ prosztaglandin termelést serkenti, vasodilatatiot okoz, permeabilitást növeli;
• sejtadhéziós molekulák szerepe (Anderson és mtsai, 2002)
• proinflammációs citokinek ⇒ T helper sejtekből szabadulnak fel, az inflammációs citokinek termelésére hat a tumor nekrózis faktor amely anyag egy másik megoldást jelenthet a tumor ellenes terápiában (Wen-Ming, 2013)

A mediátorok egymással kölcsönhatásban vannak, így jön létre a gyulladás önerősítése. Mindemellett a gyulladás helyén gyulladáscsökkentő anyagok felszabadulása is megfigyelhető.

3. A COX rendszer gátlása

Több betegség (pl.: reuma) elleni harc már több ezer évre visszanyúlik. A múltban különféle gyógymódokkal próbálkoztak az emberek: főzetekkel, kivonatokkal amelyeket legtöbbször bizonyos növényekből sikerült előállítaniuk. Ezekről a modern kutatások során kiderült, hogy szalicilátokat tartalmaznak. 1897-ben Felix Hoffman előállította a szalicilsav acetilezett formáját és az 'Aspirin' nevet adta a vegyületnek. 1971-ben Vane felfedezte az Aspirin működési mechanizmusát, hogy miként fejti ki gyulladáscsökkentő, fájdalom-, és lázcsillapító hatását. Leírta, hogy miként hat a prosztaglandinok egy csoportjára amelyek a láz, a gyulladás, a fájdalom és a duzzanat kialakításáért felelősek. Mindemellett kiemelte, hogy az egészséges működéshez szükséges prosztaglandinokat is gátolja a vegyület. Ez a tanulmánya fontos volt az aszpirin-szerű gyógyszerek működésének megértésében, így a terápiás hatások mellett megjelenő mellékhatások okának további kutatásában. 20 év múlva aztán kimutatták a ciklooxigenáz rendszer két különböző izoenzimét, ezzel is bizonyítva ezen mechanizmus lezajlásának komplexitását. (Vane és Botting, 2003)

Az ilyen hatású anyagokat a tudomány ma Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (Nem szteroid gyulladáscsökkentők), röviden NSAID néven ismeri. Világszerte mintegy 30 millió ember szed NSAID-ot naponta, a 65 év felettiek 10–15%-a használja rendszeresen. (Al-Saeed, 2011)

Működési mechanizmusaik az arachidonsav átalakulását gátolja, mivel megbénítja az ehhez szükséges enzimeket. Ezáltal gátolják a COX és leukotrién (LO) termékek létrejöttét, magyarán megelőzik az oxigén gyökök, lizoszomális enzimek létrejöttét. Ezenfelül a neutrophil granulocyták aggregációját- adhézióját és kemotaxisát is befolyásolja. Egyébiránt felmerült a peroxiszóma proliferátor-aktivált receptorjainak (PPAR) stimulációjának, a nucleáris kappa B faktor (NF-κB) és egyéb transzkripciós anyagok szerepe az NSAID mechanizmus lezajlásánál.

A PPAR egy olyan nucleáris receptorcsalád tagja, amelynek három fajtája különböző szövetek sejtjeinek felületén expresszálódik, viszont mindhárom megjelenik az erek falánál és az immunsejtekben. A receptorok expressziója zsírsavak, gyógyszerek mellett például az eikoszanoidok hatására is megtörténik és fontos szerepet töltenek be a génexpresszió szabályozásában (célgén-promóter kötés, transzkripciós illesztések). Emellett a PPAR-ok gátolják a transzrepresszorokként működő egyes gyulladásos válaszgének aktiválódását.

A nucleáris kappa B faktor felelős a sejtnövekedést, az inflammációt kialakító és az apoptózist beindító (programozott sejthalál) gének expressziójáért. Tulajdonképpen inaktív állapotában a citoplazmában található meg egy gátló fehérjével (IκB) kapcsoltan. Induktorai (gyulladásos citokinek, reaktív oxigén vegyületek, vírus termékek) hatására az IKK komplex lebontja a gátlófehérjét, ennek köszönhetően a kappa B faktor a magba kerülhet, ahol befolyásolhatja a célgének transzkripcióját (Süleyman és mtsai, 2007).

Kísérletesen összehasonlították az NSAID-ok és a SAID-ok (szteroid gyulladáscsökkentők) hatásait vírusfertőzött borjak tüdejére (Bednarek és mtsai, 1999). Szteroid szerként a flumetazont, nem szteroid szerként pedig meloxicam-ot használtak. Az utóbbi nem változtatta a hematológiai paramétereket, viszont mindketten növelték a TNF (tumor nekrosis factor) termelését a fagocitáló sejteknek.

3.1. NSAID csoportok

A nem szteroid gyulladáscsökkentők csoportokra oszthatók, miszerint melyik izoenzim formára fejtik ki leginkább a hatásukat (Lakatos és mtsai, 2008):

• Specifikus COX-1 gátló → Aspirin
• Nemszelektív COX gátlók → Diclofenac, Indomethacin, Ibuprofen, Naproxen, Piroxicam
• Szelektív COX-2 gátlók → Aceclofenac, Meloxicam, Nabumeton
• Specifikus COX-2 gátlók (Coxibok) → Rofecoxib, Celecoxib, Parecoxib

3.1.1. Specifikus COX-1 gátlók (szalicilátok)

Az acetilszalicilsav (ASA), aszpirinként ismert a szalicilátok legismertebb fajtája. Ez a csoport legfőképp a COX-1-et gátolja, és ez a gátlás irreverzibilis. Az ASA hatásos ízületgyulladás, szívizomgyulladás és akut rheumatoid láz esetén. Fontos megjegyezni, hogy ezek mellett kialakíthat fekélyt és vérzéseket a gyomorban, mivel károsítja az epitheliumot a gyomor mucosájában. (Kelly, 1996) Ez a hatás a máj véralvadási faktorainak szintézisénél és a tromboxán szintáz gátlásánál alakul ki, melyek lezajlásának idejét az ASA redukálja. Ezenkívül neurotoxikus és hepatotoxikus hatásokat is tulajdonítanak ezeknek a szereknek (Jolobe, 2001)

Nátrium-szalicilát egy másik NSAID, bár gyengébbb hatással rendelkezik mint az acetilszalicilsav, éppen ezért nem jellemzőek itt a gastrointestinális problémák. Hatását a tromboxán szintáz gátlásán fejti ki.

Egyes difluorofenil származékok is rendelkeznek gyulladáscsökkentő, fájdalomcsillapító és lázcsillapító hatással. Hosszabban hatnak, de hatásaik megegyeznek, csak gyengébbek a többi szalicilátnál.

3.1.2. Nemszelektív COX gátlók (fenil-propionsav származékok)

Az ide tartozó anyagok egyaránt gátolják mindkét COX rendszert.

Az ibuprofen hatásosan alkalmazható az izületi-, csont-, és köszvényes ízületi gyulladással szemben. Mindezek mellett fontos gyógyszere a fájdalommal járó betegségeknek (fejfájás, fogfájás) és lázcsillapító hatású, köszönhetően a prosztaglandin szintézist gátló hatásának. Mellékhatásai közt található gastrointestinális probléma, csontvelő leépülés, vese működési zavarok (Laine és mtsai, 1999)

A naproxen hatása hosszan tartó, mindkét COX rendszer gátolja. Legerősebb gátló hatása a leukocytákkal szemben valósul meg, ennek is köszönhető a gyulladáscsökkentő hatása. Használják reumára, Bechterew-kór kezelésére (főként csigolyák közti ízületi gyulladás), ízületek és az azt körülvevő szövetek traumás sérülésének kezelésére. Mellékhatásai közt tartják számon a szédülést, depressziót, fejfájást és gastrointestinalis irritációkat. (Süleyman és mtsai, 2007)

Egyéb származékok: Ketoprofen, Fenbufen, Tiaprofen

3.1.3. Szelektív COX-2 gátlók

A COX-2 szelektív inhibitorai olyan gyógyszerek, amelyek terápiás hatása ugyanolyan erős, mint a hagyományos gyulladás csökkentőké, de amelyek kevesebb mellékhatást eredményeznek.

A meloxicam kis mennyiségben a COX-2-t gátolja, nagyobb dózisban inhibitálja a COX-1 rendszert is. Lund és munkatársai 1998-ban folytatott kutatásakor bizonyítani próbálták a meloxicam biztonságosabb mivoltát a többi NSAID-hoz képest.

Nimesulid hatással rendelkező gyógyszerek, mely a kimutatások szerint ötször jobban gátolja a COX-2 enzimet, mint a COX-1-et (Cullen, 1998). Prosztaglandin szintézis gátlásával éri el a lázcsillapító hatását, a fájdalomcsillapítást pedig a citokinekre kifejtett gátlásának köszönheti. Gastrointestinális mellékhatást nem figyeltek még meg, emellett antioxidáns szerepet is tulajdonítanak neki.

3.2. NSAID mellékhatások

4. COX-2 a klinikai gyakorlatban

5. Gyulladás és tumor kapcsolata

A gyulladás a természetes immunitás legfőbb reakciója, azzal a céllal, hogy megvédje a szervezetet a patogénektől. A gyulladást baktériumok és vírusok egyaránt indukálhatják. Emellett fizikai sérülés vagy kémiai vegyület is kiválthatja.

A speciális receptorok aktivációja intracelluláris jelet vált ki, amelyek gyulladásos citoknek [interleukin 1 beta (IL1β), tumor necrosis factor alpha (TNFα), interleukin 6 (Il6)], chemokinek és sejtkötő proteinek expresszióját szabályozzák. Végül az immunsejtek megerősödéséhez és aktivációjához vezetnek. Számos betegség összekapcsolható krónikus gyulladással, mint az osteoarthritis, a Crohn betegség és a rák. Habár az első bizonyíték a gyulladás és a rák kapcsolata közt több, mint egy évszázadra nyúlik vissza, csak mostanában lett ez a kapcsolat részletesebben kutatva. Számos rák előfordulása szorosan összefügg a gyulladással, úgy mint a vastagbél-, mell-, és prosztatarák esetében. Ezt a hipotézist alátámasztja az a felfedezés, hogy a tumor közvetlen környezetét meghatározza a különböző, citokinek felszabadításáért felelős immunsejtek beszűrődése. Ezen citokinek szerepét a tumor előfordulásában számos tanulmányban bizonyították. Például a TNFα túlzott kifejeződése tüdőtumoros transzgénikus egérben a tumor méretének növekedésével jár.

Ezen felül tartós NSAID bevitel szignifikáns csökkenést okoz a legtöbb tumorban. A colorectalis rák (CRC), ami jelentős halálozási ok az iparosított világban, egy olyan tumor típus, ami NSAID-del kezelhető. A gyulladás talán azzal játszik fontos szerepet a tumorképződésben, hogy fokozza a reaktív oxigén gyökök képződését, felelős a DNS károsodásért, így növeli a mutáció előfordulási esélyét. A tumor fejlődésében is lehet szerepe a gyulladásnak , ahol a növekedési faktor szekrécióját fokozza, úgy mint az epithel és a fibroblast growth factort. A kiegyensúlyozatlanság a sejtburjánzás és a sejthalál között különböző sejt túlélési utakhoz vezet. A gyulladás közben termelt különböző citokinek szintén tudják aktiválni ezeket a menekülő utakat, ami ahhoz vezet, hogy a tumorsejtek el tudják kerülni a sejthalált. Jól ismert, hogy a TNFα hatás, amit a tumor és immunsejtek termelnek, a rákos sejtek túléléséhez vezet. Ez az antiapoptotikus fehérjék túltermelésén keresztül valósul meg. (Sobolewski és mtsai, 2009)

6. NSAID-ok használata a tumor terápiában

7. Vizsgálati módszerek

8. A NSAID-ok jövője

Irodalomjegyzék

Bakhle, Y.R. (1999): Structure of COX-1 and COX-2 enzymes and their interaction with inhibitors. Drugs Today 35(4-5): 237

W. L. Xie; J. G. Chipman; D. L. Robertson; R. L. Erikson; and D. L. Simmons (1991): Expression of a mitogen-responsive gene encoding prostaglandin synthase is regulated by mRNA splicing. Proc Natl Acad Sci U S A 88(7): 2692–2696.

Botting, R. (2003): COX-1 and COX-3 inhibitors. Thrombosis Research 110 (5-6): 269–272

Újszászy, L.; Nemesánszky, E.; Rácz, I. (2000): A ciklooxigenáz-2 (COX-2) enzim gátlás evolúciója és az alkalmazás gasztroenterológiai vonatkozásai. Gyógyszereink 50. 181-189. 2000.

Gyires, K.; Fürst Zs. (2011): A farkmakológia, Medicina Könyvkiadó Zrt.

Halis, S.; Berna, D.; Yalçin, K. (2007): Anti-inflammatory and side effects of cyclooxygenase inhibitors. Pharmalogical Reports 59: 247-258

Laudanno, O.M.; Cesolari, J.A.; Esnarriaga, J.; Rista, L.; Piombo, G.; Maglione, C.; Aramberry, L.; Sambrano, J.; Godoy, A.; Rocaspana, A. (2000): Gastrointestinal damage induced by celecoxib and rofecoxib in rats. Dig Dis Sci 46: 779–784.

Yusuf-Makagiansar, H.; Anderson, M. E.; Yakovleva, V. T.; Murray, S. J.; Siahaan, J. T. (2002): Inhibition of LFA-1/ICAM-1 and VLA-4/VCAM-1 as a therapeutic approach to inflammation and autoimmune diseases. Med Res Rev 22, 2: 146–167

Wen-Ming, C. (2013): Tumor necrosis factor. Cancer Letters 328, 2: 222–225

Sobolewski, C.;Cerella; Dicato, M.; Ghibelli, L.; Diederich, M. (2009): The Role of Cyclooxygenase-2 in Cell Proliferation and Cell Death in Human Malignancies. International Journal of Cell Biology, Volume 2010 (2010), Article ID 215158, 21 pages

Gálfi, P.; Csikó, Gy.; Jerzsele, Á. (2010): Állatorvosi Gyógyszertan I. , Robbie-Vet Kft.

Vane, J. R.; Botting, R. M. (2003): The mechanism of action of aspirin. Thrombosis Research 110: 255 – 258

Al-Saeed, A. (2011): Gastrointestinal and Cardiovascular Risk of Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs. Oman Med J 26(6): 385–391.

Bednarek, D.; Szuster-Ciesielska, A.; Zdzisiñska, B.; Kondracki, M.; Paduch, R.; Kandefer-Szerszeñ, M. (1999) The effect of steroidal and non-steroidal anti-inflammatory drugs on the cellular immunity of calves with experimentally-induced local lung inflammation. Vet Immunol Immunopathol 71(1):1-15.

Süleyman, H.; Demircan, B.; Karagöz, Y. (2007): Anti-inflammatory and side effects of cyclooxygenase inhibitors. Pharmacological Reports 59: 247-258

Kelly, J. P.; Kaufman, D. W.; Jurgelon, J. M.; Sheehan, J.; Koff, R. S.; Shapiro, S. (1996): Risk of aspirin-associated major upper-gastrointestinal bleeding with enteric-coated or buffered product. Lancet 348(9039): 1413-6

Jolobe, O. M. P. (2001): Nephrotoxicity in the elderly due to co-prescription of ACE inhibitors and NSAIDs. J R Soc Med 94(12): 657–658

Laine, L.; Harper, S.; Simon, T.; Bath, R.; Johanson, J.; Schwartz, H.; Stern, S.; Quan, H.; Bolognese, J. (1999): A randomized trial comparing the effect of rofecoxib, a cyclooxygenase 2-specific inhibitor, with that of ibuprofen on the gastroduodenal mucosa of patients with osteoarthritis. Rofecoxib Osteoarthritis Endoscopy Study Group. Gastroenterology 117(4):776-83

Lund, B.; Distel, M.; Bluhmki, E. (1998): A double-blind, randomized, placebo-controlled study of efficacy and tolerance of meloxicam treatment in patients with osteoarthritis of the knee. Scand J Rheumatol 27(1):32-7

Cullen L.; Kelly L.; Connor S. O. ;Fitzgerald, D. J. (1998): Selective cyclooxygenase-2 inhibition by nimesulide in man. J Pharmacol Exp Ther 287, 578–582

Lakatos, G.; Herszényi, L.; Tulassay Zs. (2008): A COX-2-gátlók biztonságossága. Orvosi Hetilap 149(33): 1539-1547