definizione
Indicato spesso con l’acronimo COX («CycloOXygenase»), è un enzima ossigeno-dipendente, appartenente alla classe delle ossidoreduttasi e simile alla lipossigenasi, che interviene nella biosintesi delle prostaglandine: la reazione catalizzata è la seguente
acido arachidonico + 2 GSH + 2 O2 ⇄ prostaglandina H2 + GS-SG + H2O
dove GSH e GS-SG rappresentano il cofattore della reazione ovvero, rispettivamente il glutatione in fase ridotta (GSH) ed in fase ossidata (GS-): le due molecole di glutatione, nella reazione, passano dallo stato ridotto allo stato ossidato, attraverso la la formazione di un ponte disolfuro S-S e la condensazione delle due molecole nella forma ossidata.
classificazione delle cicloossigenasi
Chiamato anche prostaglandina-endoperossido sintasi (PGH sintasi o PTGS), in realtà, più che di enzima, sarebbe corretto parlare di famiglia di isoenzimi, in quanto si conoscono, al momento, tre differenti isoenzimi distinti ma correlati:
⇒ COX-1 (o PGH sintasi-1) − si tratta di un enzima costitutivo, sempre attivo nell’organismo, responsabile della sintesi delle prostaglandine, in particolare della conversione dell’acido arachidonico a prostaglandina H2: è espressa da molti tessuti, principalmente dalle cellule endoteliali, nelle quali si localizza sul reticolo endoplasmatico e sulla membrana nucleare ed in particolare è presente nel cervello, nello stomaco, negli endoteli, nei dotti renali e nelle piastrine, svolge una azione protettiva, attivando la produzione di prostanoidi; la sua presenza può aumentare significativamente in seguito a stimolazioni umorali. Le cicloossigenasi sono direttamente interessate nei processi infiammatori e nella coagulazione del sangue, nonché nel corretto funzionamento di organi quali stomaco e reni.
⇒ COX-2 (o PGH sintasi-2) − presente nel cervello, nel testicolo, nella prostata, nel rene e nell’endotelio ma in tutti gli altri tipi cellulari è inducibile: la sua espressione nelle cellule immunitarie e dell’infiammazione: aumenta da 10 a 18 volte in seguito alla stimolazione da parte di fattori di crescita, citochine, sostanze batteriche e trombina (o fattore IIa della coagulazione).
⇒ COX-3 − presente nel sistema nervoso centrale; è coinvolta nella genesi della febbre e del dolore; la sua esistenza fu ipotizzata poiché il modello COX-1/COX-2 non riusciva a spiegare le grandi capacità antipiretiche e analgesiche del paracetamolo, a fronte di uno scarso potere antinfiammatorio, in quanto questo F.A.N.S. è un debole inibitore di COX-1 e COX-2 ma ha una marcata selettività nei confronti della COX-3.
Si ritiene quindi che la COX1 agisca quale enzima responsabile del mantenimento delle normali funzioni fisiologiche, mentre COX2 sarebbe l’enzima direttamente coinvolto nell’evoluzione del quadro infiammatorio.; questi isoenzimi sono responsabile della formazione di endoperossidi prostaglandinici, ovvero prostanoidi: questi enzimi sono eme-perossidasi: la reazione che catalizzano è la conversione dall’acido arachidonico alla prostaglandina H2, tramite un intermedio di prostaglandina G2 di breve durata.
funzione delle cicloossigenasi
Contrariamente alla maggior parte degli ormoni, che sono prodotti in ghiandole specializzate e poi trasportati in tutto il corpo dal sangue, le prostaglandine vengono sintetizzate localmente dalle cellule e poi agiscono solo nell’area circostante prima di essere demolite: le prostaglandine controllano molti processi locali come la secrezione di acido nello stomaco, la contrazione delle cellule muscolari attorno ai vasi sanguigni, l’aggregazione delle piastrine durante la coagulazione del sangue, la contrazione uterina durante il travaglio.; trasmettono e rinforzano i segnali del dolore e provocano vasodilatazione e quindi infiammazione.
Questi processi così diversi sono controllati da prostaglandine diverse, che però vengono tutte sintetizzate a partire da una sola molecola capostipite, l’acido arachidonico: la cicloossigenasi compie il primo passo della cascata di eventi che porta alla sintesi delle prostaglandine; attraverso il gruppo eme che le caratterizza, fissa molecole di ossigeno e le fa reagire con l’acido arachidonico, modificandone la struttura spaziale e producendo il primo intermedio metabolico di una serie di eventi che si susseguono in cascata fino alla produzione di differenti prostanoidi.
sintesi dei prostanoidi
La biosintesi dei prostanoidi avviene per azione della fosfolipasi A2 sui lipidi di membrana: l’enzima consente il rilascio di acido arachidonico che, per azione della cicloossigenasi che, mediante un processo in due fasi, avvia il processo a catena che porta alla formazione dei prostanoidi; nella prima fase, due molecole di O2 vengono aggiunte per perossidazione, inducendo la ciclizzazione, al centro della molecola lineare dell’acido arachidonico, con la formazione di un anello a 5 atomi di carbonio: questo forma la prostaglandina G (PGG), un metabolita intermedio a breve emivita che, causa il rilascio di una molecola di un singolo ossigeno, si trasforma in una prostaglandina H (PGH) da cui possono originare tutti gli altri prostanoidi.
I prostanoidi sono mediatori lipidici che regolano la risposta infiammatoria: sono generati ampiamente in risposta a diversi stimoli e, agendo in modo paracrino o autocrino, svolgono un ruolo importante nella normale fisiologia e malattia; le principali fonti di prostanoidi nell’infiammazione acuta sono i fagociti, le cellule endoteliali e le piastrine.
« all'indice del glossario