Что такое простагландины? Простагландины (ПГ) – важные биохимические соединения, которые участвуют во многих процессах организма человека и животных. Впервые эти вещества выделены в 30 годах ХХ века профессором Эйлером из предстательной железы. Его называли гормон. Обнаруженные соединения получили название простагландины.
Эйлер не знал, что эти вещества вырабатываются очень многими тканями организма. В 1962 году ученые вывели химическую формулу простагландинов, которая имеет основу из молекул углерода, состоит из пятиуглеродного кольца и двух ответвлений. Простагландины нельзя отнести к гормонам, их выработка происходит не в .
Типы простагландинов, их синтез и влияние на различные системы организма
Выделяют следующие виды соединений, в зависимости от продуцирующих тканей: A, B, C, D, E, F, H, I, J. Синтез простагландинов осуществляется из полиненасыщенных жирных кислот. Самой востребованной среди них является арахидоновая кислота. Она преобразуется в эндопероксиды. Которые, в свою очередь, быстро метаболизируются в простагландины, тромбоксаны и простациклины.
Простагландины D2 образуются в клетках головного мозга, регулирует нормальную работу всех основных функций организма:
- дыхание;
- кровообращение;
- терморегуляция;
- нормальное течение беременности.
Синтез простагландина F2 происходит в тканях легких. Его функция – это сокращение гладкой мускулатуры стенок бронхов, что приводит к сужению их просвета. ПГ Е2 продуцируется там же, но обладает способностью расширять бронхи. ПГ Е регулирует тонус сосудов, влияя на гладкую мускулатуру их стенки.
ПГ I2 расширяет сосуды, уменьшает уровень артериального давления (АД), снижает свертываемую способность крови. Тромбоксан А2 повышает АД, сужает просвет сосудов и усиливает процесс тромбоза. В организме эти вещества находятся в равновесии, обеспечивая нормальную текучесть крови и своевременное образование тромбов.
ПГ Е и I влияют на концентрацию соляной кислоты и пепсина в пищеварительном тракте. При нарушении их работы возникают гастрит, язва желудка, диспепсические явления в кишечнике и другие заболевания ЖКТ.
Вклад простагландинов в работу женской половой системы
Простагландины помогают работе всего организма человека. Они очень важны в регуляции функции половых органов женщины. ПГ Е2 помогают процессу овуляции. При их недостатке овуляция может отсутствовать, что способствует развитию бесплодия.
ПГ F2 участвуют в рассасывании желтого тела после беременности, сокращении гладкой мускулатуры в стенках маточных труб, что очень важно при продвижении по ней сперматозоидов и яйцеклетки после оплодотворения. При недостатке ПГ F2 может возникнуть трубная (внематочная) беременность.
У женщин кисти маточных труб выходят в брюшную полость. При менструации эпителий матки отходит вместе с кровью. ПГ препятствуют попаданию сгустков крови и эпителия через маточные трубы в брюшную полость путем сокращения их стенок. При нарушении сократительной функции труб может развиться перитонит или наружный эндометриоз.
При недостаточном синтезе простагландинов могут усилиться явления . Женщина испытывает сильные головные боли, тошноту, диарею, озноб, слабость.
Мужская сперма также содержит простагландины, что улучшает репродуктивные функции женщины, предотвращает возникновение онкологических заболеваний. Проводились исследования, о влиянии прерванного полового акта на здоровье женщин. Результаты показали, что у женщин, практиковавших прерванный половой акт, чаще возникал рак груди.
Простагландины мужской спермы способны снижать образование рака груди и шейки матки.
Простагландины при беременности и родах
При беременности ПГ E и F содержатся в амниотической жидкости. Равномерное соотношение концентрации этих двух типов ПГ сдерживают сокращение матки, предотвращая выкидыш на ранних сроках и гипоксию у плода во время всего периода беременности. При недостаточном синтезе ПГ F2 возникают выкидыши на раннем сроке, что может привести к бесплодию.
Накануне родов простагландины накапливаются в амниотической жидкости, сохраняясь в течение 6 часов. Их концентрация увеличивается до десяти раз. Такое большое количество ПГ способствует хорошей родовой деятельности и быстрому раскрытию шейки матки. Простациклины, образующиеся в мышечном слое матки, также влияют на ее сократительную способность.
Применение простагландинов в медицинской практике
Препараты на основе простагландинов используют в разных областях медицины: акушерстве, гинекологии, кардиологии, гастроентерологии и т. д.
Использование простагландинов в гинекологии
В гинекологии ПГ применяются для проведения абортов. Лекарство вводят:
- перорально;
- внутривенно;
- внутримышечно;
- в амниотическую жидкость;
- вагинально.
Препарат называется 15-метил-ПГF2 (Динопрост, или Энзапрост). Его применяют только под наблюдением врача, потому что случаются тяжелые побочные действия. При употреблении препарата возникают:
- тошнота;
- рвота;
- приступ удушья;
- тромбозы;
- нарушение ритма сердца;
- гипертермия;
- флебиты.
Простагландины в акушерстве
В акушерстве препараты ПГ применяют для стимуляции родовой деятельности (в случае слабой родовой силы). Чаще всего при родовспоможении приветствуется (не относится к группе ПГ), но также используют еще препарат из группы простагландинов (Энзапрост – ПГ E2) внутривенно капельно.
Лекарственное средство может вызывать нарушение сердечного ритма у плода, поэтому акушер-гинеколог каждые 20 минут выслушивает сердцебиение плода, проводит кардиотокографию (КТГ).
Чтобы спровоцировать роды, используют свечи с простагландинами. Их вводят в канал шейки матки или ее полость. Широко используют гель (Препидил-гель) для местного использования. ПГ используют, когда схватки уже начались, а шейка матки не раскрывается. Препараты помогают размягчить структуру шейки и ускоряют ее раскрытие.
Простагландины в гастроэнтерологии
Простагландины применяют при заболеваниях ЖКТ. Они показаны, когда имеется язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, язвенный колит, эрозивно-язвенные поражения из-за приема лекарственных средств, особенно нестероидных противовоспалительных препаратов.
Простагландины и другие области медицины
Лекарственные средства для лечения эректильной дисфункции у мужчин применяют на основе ПГ E1. В ревматологии простагландины необходимы для лечения артритов и васкулитов. Наблюдается высокая эффективность ПГ при заболеваниях свертываемости крови.
В медицинской практике активно применяют лекарственные средства на основе простагландинов E и F
Препараты, содержащие ПГ E:
- Динопростон;
- Простармон Е;
- Простин Е2;
- Простенон;
- Мизопростол;
- Вазапростан.
Лекарственные средства на основе ПГ F:
- Динопрост;
- Простин F2α;
- Простармон F.
Показания к применению лекарств с ПГ E и F:
- необходимость аборта в сроки от 12 до 20 недель;
- извлечение плода на сроке 28 недель и позже;
- лечение трофобластных болезней во время беременности;
- отсутствие самостоятельного раскрытия шейки матки;
- заболевания ЖКТ (язвенные поражения желудка, двенадцатиперстной кишки и кишечника);
- эректильная дисфункция;
- артриты и васкулиты;
- болезни кроветворной и сердечно-сосудистой систем;
- стимуляция родовой деятельности.
Противопоказания к применению препаратов с ПГ Е и F:
- острые воспалительные заболевания органов малого таза;
- болезни сердца;
- заболевание легких, печени, почек;
- глаукома;
- астма.
Как снизить концентрацию простагландинов?
Уровень простагландинов снижают следующие лекарственные средства:
- Преднизолон;
- группа нестероидных противовоспалительных препаратов (Диклофенак, Ортофен, Найз);
- Индометацин.
ПГ можно снизить с помощью специальной диеты, содержащей омега-3 жирные кислоты (сардина, красная рыба, грецкие орехи, тофу и скумбрия). Поможет также витамин E (растительное масло, арахис, миндаль, семечки подсолнечника, фундук), зерновые продукты (ячневая и овсяная крупы, бурый рис, мучные изделия). Уровень ПГ снижают также помидоры, манго, ананас, лук, чеснок, зеленый чай и имбирь.
Простагландины играют важную роль в слаженной работе всего организма. Малейшие отклонения в синтезе этих биологических веществ может привести к развитию серьезных заболеваний. Препараты простагландинов активно используются для лечения большого количества болезней. Хорошо распространено применение ПГ в гинекологии и акушерстве, гастроэнтерологии, лечении мужского здоровья. При соблюдении инструкции, эти препараты не наносят вреда.
ПРОСТАГЛАНДИНЫ, гормоноподобные вещества, которые синтезируются почти во всех тканях организма, включая стенки кровеносных сосудов. Они участвуют в регуляции кровяного давления, сокращениях матки и ряде других физиологических процессов.
Простагландины – небольшие молекулы, относящиеся к эйкозаноидам – группе жироподобных веществ (липидов). В эту группу входят также соединения со сходной химической структурой – лейкотриены, играющие роль в воспалительных процессах и аллергических реакциях, и тромбоксаны, участвующие в свертывании крови. Все эйкозаноиды образуются из общего предшественника – арахидоновой кислоты, которая относится к классу ненасыщенных жирных кислот и синтезируется из другой жирной кислоты – линоленовой, поступающей в организм человека с пищей.
Молекулы простагландинов состоят из 20 атомов углерода, образующих пятичленное кольцо с присоединенными к нему двумя цепями – из семи и восьми атомов углерода. В зависимости от химической структуры этих цепей, простагландины относятся к той или иной серии (A, B, C, D, E, F, G, H и I). В каждую серию входят по несколько простагландинов, различающихся расположением атомов и химических связей в боковых цепях. Например, в серию А входят простагландины А 1 (PGA 1) и А 2 (PGA 2).
В 1930 было обнаружено, что семенная жидкость может стимулировать сокращение мускулатуры матки. Аналогичное явление впоследствии удалось наблюдать и на других гладких мышцах. Поскольку вначале считалось, что эти активные вещества секретируются простатой (предстательной железой), они были названы простагландинами.
В 1950-х годах С.Бергстрём из Каролинского института в Стокгольме выделил ряд простагландинов и установил их химическое строение. Другой шведский ученый, Б.Самуэльсон, открыл биохимические механизмы их синтеза и метаболизма. В 1971 английский исследователь Дж.Вейн сообщил, что аспирин и близкий ему по строению индометацин блокируют синтез простагландинов. По-видимому, противовоспалительное и жаропонижающее действие этих лекарственных средств определяется именно подавлением синтеза простагландинов. В настоящее время ученые полагают, что простагландины играют ключевую роль как в воспалительных процессах, так и в подъеме температуры. В знак признания важности этих открытий Вейн, Бергстрём и Самуэльсон получили в 1982 Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Многие простагландины являются стимуляторами гладких мышц, в особенности матки и мышц кишечника, и используются в клинической практике при абортах и для стимуляции родовых схваток. Простагландины могут по-разному действовать на гладкие мышцы, выстилающие кровеносные сосуды: одни вызывают их сокращение, другие – расслабление. Известно также, что простагландины способны модулировать действие ряда гормонов на клетки.
Простагландины (PG) -- группа липидных физиологически активных веществ, образующиеся в организме ферментативным путём из некоторых незаменимых жирных кислот и кислот содержащих 20-членную углеродную цепь (арахидоновая, эйкозаполиеновая, гамма-линоленовая кислоты). Простагландины являются медиаторами с выраженным физиологическим эффектом, т.е. способны изменять активность ферментов, влиять на синтез гормонов и корректировать их действие на различные органы и ткани. Являются производными гипотетической простановой кислоты. Простагландины вместе с тромбоксанами и простациклином образуют подкласс простаноидов, которые в свою очередь входят в класс эйкозаноидов. Они наиболее распространены в организме человека. Простагландины находятся практически во всех тканях и органах. Они воздействуют на тромбоциты, эндотелий, матку, тучные клетки и другие клетки, и органы .
Рис. 2.1
Синтез простагландинов
Биосинтетический предшественник важнейших простагландинов -- арахидоновая кислота, она входит в состав фосфолипидов и в свободном виде практически не встречается. Биосинтез простагландинов начинается с гидролиза фосфолипидов (Рис. 2.2), содержащих арахидоновую кислоту, под действием мембранной фосфолипазы А 2 . Эту стадию можно полностью блокировать глюкокортикостероидами . В клетках имеется 2 основных пути превращения арахидоновой кислоты: циклооксигеназный, приводящий к синтезу простагландинов, простациклинов и тромбоксанов, и липоксигеназный, заканчивающийся образованием лейкотриенов или других эйкозаноидов . Фермент циклооксигеназа катализирует далее стереоспецифическое присоединение пероксидных радикалов по положениям 11 и 15 арахидоновой кислоты с образованием 9,11-пероксидного мостика и циклизацией по положениям 8 и 12. Образующийся крайне неустойчивый PGG-2 восстанавливается пероксидазой до более стабильного PGH 2 . Этот фермент катализирует первый этап синтеза простагландинов и имеет 2 каталитических центра. Один из них называют циклооксигеназой, другой - пероксидазой. Этот фермент представляет собой димер гликопротеинов, состоящий из идентичных полипептидных цепей. Фермент имеет гидрофобный домен, погружённый в липидный слой мембран ЭР (эндоплазматический ретикулум), и каталитический домен, обращённый в полость ЭР. В активном центре циклооксигеназы находится тирозин, в активном центре пероксидазы - простетическая группа - гем. В организме имеются 2 типа циклооксигеназ (PG Н 2 синтаз). Циклооксигеназа 1 - конститутивный фермент, синтезирующийся с постоянной скоростью. Синтез циклооксигеназы 2 увеличивается при воспалении и индуцируется соответствующими медиаторами - цитокинами.
Оба типа циклооксигеназ катализируют включение 4 атомов кислорода в арахидоновую кислоту и формирование пятичленного кольца. В результате образуется нестабильное гидропероксидпроизводное, называемое PG G 2 . Гидропероксид у 15-го атома углерода быстро восстанавливается до гидроксильной группы пероксидазой с образованием PG Н 2 . До образования PG Н 2 путь синтеза разных типов простагландинов одинаков. Дальнейшие превращения PG Н 2 специфичны для каждого типа клеток .
Дисбаланс в синтезе простагландинов приводит к развитию многих заболеваний .
Рис. 2.2 Синтез простагландинов из арахидановой кислоты
Под действием циклооксигеназ (ЦОГ-1, ЦОГ-2 и их сплайс-вариантов) растянутая молекула арахидоновой кислоты (эйкозатетраеновая кислота) превращается в соединения, содержащие центральное кольцо с двумя длинными заместителями: простагландины, простациклин и тромбоксаны.
Под действием липоксигеназы из арахидоновой кислоты синтезируются лейкотриены, которые в центре структуры не имеют кольца. Продукты, образованные из арахидоновой кислоты, действуют как местные гормоны и быстро инактивируются. В группы простагландинов и лейкотриенов входит большое количество близкородственных соединений. В данном разделе рассматриваются только наиболее важные простагландины и их основные эффекты.
а) Простагландин (PG) Е 2 ингибирует секрецию желудочного сока и повышает выработку слизи, что защищает слизистую оболочку. PGF 2 α стимулирует сокращение . PGI 2 (простациклин) вызывает расширение сосудов и способствует экскреции Na + в почках.
Кроме того, простагландины , синтезируемые ЦОГ-2, участвуют в воспалительных процессах, повышая чувствительность ноцицепторов, что снижает болевой порог, способствуя развитию воспалительной реакции за счет выделения медиаторов, таких как интерлейкин-1 и фактор некроза опухолей-α, и повышая температуру тела.
б) Простациклин синтезируется в эндотелии сосудов и участвует в регуляции кровотока. Он вызывает расширение сосудов и предотвращает агрегацию тромбоцитов, т. е. это функциональный антагонист тромбоксана.
Тромбоксан А 2 -местный гормон, синтезируется в тромбоцитах и способствует их агрегации. Образование тромбоксана происходит при небольших дефектах в сосудистой или капиллярной стенке.
Лейкотриены образуются в основном в лейкоцитах и тучных клетках. Недавно установлено, что лейкотриены могут связываться с глутатионом. От этого комплекса отщепляется глутамин и глицин в результате чего образуется большее количество локальных гормонов. Лейкотриены обладают провоспалительным свойством; они стимулируют миграцию лейкоцитов и повышают их активность.
При анафилактических реакциях лейкотриены обусловливают расширение сосудов, повышение их проницаемости, а также могут вызывать сужение кровеносных сосудов.
Терапевтическое применение синтетических эйкозаноидов . Усилия по синтезу стабильных производных простагландинов для терапевтического применения пока не увенчались успехом. Динопростон (PGE 2), гемепрост и сульпростан используются как стимуляторы сокращения матки. Мизопростон предназначен для защиты слизистой оболочки желудка, но характеризуется выраженными системными побочными эффектами. Все эти препараты не обладают органоспецифичностью.
Простагландины (ПГ) представляют собой ненасыщенные жирные кислоты с 20 углеродными атомами, окружающими скелет молекулы простаноевой кислоты. Различают четыре серии натуральных простагландинов: Е, F, А и В. Особый интерес в репродуктивной физиологии представляют соединения серии Е и F.
Это биологически активные липиды, представляющие собой производные гипотетич. простановой к-ты и различающиеся положением заместителей и двойных связей в циклопентановом кольце и боковых цепях. По химическому строению простагландины относятся к 20–углеродным жирным кислотам, содержащим 5–углеродное лактонное кольцо (рис. 1). По строению этого кольца ПГ делят на подгруппы: ПГD, ПГE, ПГF, ПГ I (простациклины), TxA2 (тромбоксан) и др. Кроме того, при обозначении классов ПГ у каждой буквы указывается цифровой индекс, обозначающий общее число двойных связей в боковых углеводородных цепях, и индекс a или b, обозначающий расположение ОН–группы в положении С–9 по отношению к горизонтальной плоскости молекулы. Источником для образования ПГ являются ненасыщенные жирные кислоты (НЖК), которые поступают в организм с пищей и в фосфорилированном виде входят в структуру мембран клеток. При нарушении структуры клеточных мембран из НЖК под воздействием фосфолипазы А2 образуется арахидоновая кислота. К увеличению содержания свободных НЖК приводят различные патогенные воздействия, вызывающие разрушение клеточных мембран. В физиологических условиях выходу НЖК способствуют катехоламины, брадикинин, ангиотензин II и другие факторы, активизирующие фосфолипазы. Под воздействием фермента циклооксигеназы из арахидоновой кислоты образуются первичные эндоперекиси (нестабильные простагландины ). В последующем под влиянием антиокислительных систем клеток к кислороду присоединяется водород с образованием гидроксилов в кольце и боковых цепях и формируется молекула стабильных ПГ. Простагландины быстро метаболизируются во всех тканях, особенно в легких, печени, почках, селезенке. Схематично процесс образования ПГ изображен на рис. 2.
В химически чистом виде первые простагландины были получены в 1957 г. Бергстремом и соавторами. В настоящее время открыто 14 простагландинов, из которых 13 обнаружены в семенной жидкости человека. Предшественниками простагландинов в организме являются полиненасыщенные жирные кислоты, в частности линолевая и арахидоновая. Из семенников и ряда других органов выделен также специфический фермент - простагландин-синтаза, катализирующая синтез этих веществ. Химическое строение известных к настоящему времени простагландинов можно представить в виде схемы (рис. 3)
Как видно из представленных структурных формул, для всех 14 простагландинов общими и характерными свойствами является, помимо общего числа, 20 углеродных атомов, наличие циклопентанового кольца, двух боковых цепей, двойной связи между C 13 - и С 14 -атомами и гидроксильной группы у С 15 -атома; для биологической активности простагландинов эта последняя функциональная группа оказалась весьма существенной. Видно также, что в зависимости от типа строения циклопентанового кольца простагландины делятся на четыре основные группы, обозначаемые латинскими буквами: простагландины Е (сокращенно ПГ-Е), F (ПГ-F), А (ПГ-А) и В (ПГ-В); внутри группы простагландины различаются количеством и местоположением двойных связей, что обозначается в виде цифрового индекса внизу буквы.
Простагландины (рис. 4 ) обозначают символами, например PG А, где PG обозначает слово "простагландин", а буква А обозначает заместитель в пятичленном кольце в молекуле эйкозаноида.
Каждая из указанных групп простагландинов состоит из 3 типов молекул, отличающихся по числу двойных связей в боковых цепях. Число двойных связей обозначают нижним цифровым индексом, например, PG Е 2 .
Число двойных связей в боковых цепях простагландинов зависит от структуры предшественника - полистовой кислоты, из которой образовались простагландины. Две двойные связи полиеновой кислоты используются при образовании кольца в молекуле простагландина, а количество оставшихся двойных связей в радикалах, связанных с кольцом, определяет серию простагландина: 1 - если одна двойная связь, 2 - если две двойные связи и 3 - если в радикалах имеются три двойных связи. Молекулы простагландинов имеют скелет из 20 атомов С и содержат обычно в положении 15 гидроксигруппу. В зависимости от строения цикла и характера боковых групп в нем различают простагландины типов А, В, С, D, Е, F, H, I и J (типы колец приведены на ф-лах II-X; простагландины G, или PGG, отличаются от PGH наличием в положении 15 группы ООН вместо группы ОН). Цифры в ниж. индексе букв обозначают кол-во двойных связей в боковых цепях (у простагландинов типа F иногда в ниж. индексе ставится также греч. буква a или b, указывающая на ориентацию группы ОН в положении 9 относительно плоскости цикла -соотв. за или перед плоскостью цикла)-см., напр. ф-лы соед. РGF 2a (XI) и PGE 1 (XII).
Простагландины и их производные обнаружены практически во всех клетках млекопитающих [впервые выделены из пузырьковидной (везикулярной) железы]. Найдены также у многих других позвоночных и беспозвоночных (напр., у птиц, лягушек, карпов, акул, крабов, коралловых полипов, у нек-рых насекомых) и в ряде растений. Их содержание в большинстве тканей невелико (неск. мкг/г и менее). Единственный богатый природный источник простагландинов-горгониевые кораллы (Plexaura homo-malla), в которых содержание PGA 2 и его производных достигает 1,5-2% от сухого веса. В кораллах найдены также биологически активные простагландиноподобные в-ва (простаноиды), отличающиеся от простагландинов расположением функц. групп, напр. клавулон I(ХIII) и пунагландин (XIV).
