پایان نامه ارشد با موضوع فیزیولوژی، بیماری آلزایمر

دانلود پایان نامه ارشد

مسیر سیکلواکسیژناز وابسته است و استفاده مکرر از این مهار کننده‌ها (آسپرین) باعث تضعیف لخته شدن خون می‌شود (97).

شکل 2-7. متابولیسم اسید آراشیدونیک (97)

2-4. لیپو پلی ساکارید و التهاب
لیپو پلی ساکارید فراوان‌ترین جزء در دیواره‌ی سلولی باکتری‌های گرم منفی است که می‌تواند باعث تحریک رهاسازی سایتوکاین‌های التهابی در انواع مختلفی از سلول‌ها و در نتیجه منجر به پاسخ التهابی حاد شود. این پاسخ‌ها با فعال شدن سیگنال‌دهی در رسپتور‌های شبه تول از طریق پروتئین‌های آداپتور صورت می‌گیرد و شامل تحریک بیان ژن با واسطه‌ی فعالیت مسیر انتقال سیگنال NF-kB و AP-1 می‌باشد. LPS باکتریایی در مطالعات مربوط به التهاب به طور وافر استفاده می‌شود که اثرات التهابی سایتوکاین‌هایی مثل TNF-α، IL-1β و IL-6 را تقلید می‌کند. TLR4 به عنوان رسپتور در مسیر انتقال سیگنال LPS شناخته شده است. اتصال LPS با TLR4 باعث فعال شدن NF-kB30، MyD88، IRAK31، TRAF-632 و NADPH اکسیداز می‌شود. NF-kB نقش حیاتی در تنظیم رونویسی ژن‌های مربوط به ایمنی ذاتی و پاسخ التهابی دارد و مطالعات بسیاری نشانگر کنترل فعالیت آن توسط گونه‌های واکنشگر اکسیژن (ROS)33 در تنظیم ایمنی می‌باشد (76و68و3).

شکل 2-8. مسیر انتقال سیگنال توسط رسپتور‌های شبه تول

2-5. سیکلواکسیژناز
آنزیم سیکلواکسیژناز (COX) یا پروستاگلاندین اندوپراکسید H سنتاز (PGHs) که 25 سال پیش برای اولین بار شناخته شد، آنزیم کلیدی در تبدیل اسید آراشیدونیک به پروستاگلاندین‌ها است. در سال 1976 تخلیص و فعالیت آنزیمی‌سیکلواکسیژناز مشخص گردید. در سال 1991 مشخص شد در پستانداران دو ایزوفرم از این آنزیم، بنام‌های COX-1 و COX-2 با ژن‌های مستقل و الگوی بیان متفاوت وجود دارد. دو ایزوزیم مذکور از لحاظ اندازه، توالی اسید آمینه و فعالیت آنزیمی ‌مشابه می‌باشند ولی از لحاظ الگوی بیان و عملکرد سلولی تفاوت دارند. COX-2 نقش مهمی‌در تنظیم تکثیر سلولی، تمایز زدایی ایفا می‌کند. در واقع COX-2 با التهاب، درد، رگ‌زایی، سرطان و بیماری آلزایمر ارتباط دارد (84و80و21و10).

2-5-1. تاریخچه سیکلواکسیژناز
آنزیم سیکلواکسیژناز به عنوان آنزیم اصلی تنظیم کننده ساخت پروستاگلاندین‌ها، در دهه 1980 توسط Bailey و Needleman شناخته شد. تا سال 1991، تنها یک ایزوزیم از این آنزیم (ایزوزیم PGHS-1، COX-1 یا آنزیم دائمی ‌Constitutive enzyme) شناخته شده بود. در سال 1991، Simmons و Herschman و همکارانش mRNA‌هایی را کشف کردند که بیانشان در فیبروبلاست‌های موش و مرغ به ترتیب در پاسخ به Src و القا کننده تومور Phorbol ester افزایش پیدا می‌کند. 60% از توالی اسید آمینه پروتئین کد شده توسط این mRNA با PGHS-1 یکسان بود. در تحقیقات بعدی این پروتئین جدید PGHS-1، COX-2 یا ایزوفرم القاپذیر34 نامیده شد که از لحاظ ساختاری مشابه PGHS-1 و از لحاظ الگوی بیان و بیولوژی از PGHS-1 متفاوت می‌باشد. تا کنون علت وجود دو ایزوزیم PGHS مشخص نشده است (107و98و85و16).
2-5-2. ساختار پروتئینی سیکلواکسیژناز
سیکلواکسیژناز‌ها پروتئین‌های داخل غشایی35، گلیکوزیله و همودیمر، متشکل از زیر واحد‌های 70 کیلودالتونی می‌باشند که هر کدام از زیر واحد‌ها دارای یک مولکول هم و یک جایگاه کاتالیتیکی بوده و از طریق سطوح هیدروفوبیک هلیکس‌های آمفی پاتیک در یک لایه از غشا فسفولیپیدی قرار می‌گیرند. اگر چه فرض شده که هر دو زیر واحد هم زمان فعال هستند، تحقیقات جدید نشان داده که اتصال سوبسترا یا مهار کننده در جایگاه فعال یک زیر واحد مانع از اتصال مولکول‌ها به زیر واحد دیگر می‌شود. هر دو ایزوزیم COX-1 و COX-2 در سطوح لومنی شبکه آندوپلاسمی‌ و غشا داخلی و خارجی پوشش هسته وجود دارند. همان طور که گفته شد، 60% از توالی اسید آمینه پروتئین‌های COX-1 و COX-2 به هم شباهت دارند. ایزوزیم‌های سیکلواکسیژناز از لحاظ ساختار جایگاه فعال نیز به هم شبیه می‌باشند (107و80و16).

2-5-3. سیکلواکسیژناز‌ها و سنتز پروستانوئید‌ها
اولین مرحله در سنتز پروستاگلاندین‌ها هیدرولیز فسفولیپید‌های غشا بوسیله‌ی فسفولیپاز A2 برای تولید اسید آراشیدونیک آزاد می‌باشد. در مرحله بعد آنزیم سیکلواکسیژناز که یک آنزیم محدود کننده سرعت می‌باشد، تشکیل پروستاگلاندین H2 را از اسید آراشیدونیک کاتالیز می‌کند. این آنزیم دارای دو عملکرد آنزیمی‌ مجزا می‌باشد: یک فعالیت سیکلواکسیژنازی که اسید آراشیدونیک را به پروستاگلاندین G2 تبدیل می‌کند و یک خاصیت پراکسیدازی که پروستاگلاندین G2 را به پروستاگلاندین H2 تبدیل می‌کند. فعالیت پراکسیدازی سیکلواکسیژناز‌ها، برای حداکثر سنتز آنزیمی‌پروستانوئید‌ها لازم است. تنها فعالیت اکسیژنازی ایزوزیم‌ها بوسیله دارو‌های ضد التهابی غیر استروئیدی مهار می‌شود (69و21).

شکل 2-9. مسیر بیوسنتز پروستانوئید‌ها. آنزیم فسفولیپاز A2 فراهم کننده اصلی اسید آراشیدونیک است ولی اسید آراشیدونیک از طریق فسفولیپاز C و D هم می‌تواند تولید شود. پروتئین سیکلواکسیژناز دارای دو فعالیت آنزیمی‌جداگانه است. مهار فعالیت سیکلواکسیژناز فعالیت پراکسیدازی را مهار نمی‌کند. تمام محصولات پروستانوئیدی دارای یک پیش ساز مشترک، پروستاگلاندین H2 و آنزیم‌های سنتاز جداگانه است. ولی تنها پروستاگلاندین سنتاز E2 بوسیله‌ی تحریکاتی که سیکلو اکسیژناز-2 را القا می‌کند، القا می‌شود (22).

2-5-4. اعمال پروستاگلاندین‌ها
پروستاگلاندین‌ها در عملکرد‌های مختلفی از قبیل انعقاد خون، تخمک گذاری، شروع زایمان، متابولیسم استخوان، رشد و تکامل اعصاب، بهبود زخم‌ها، عملکرد کلیه، ضربان رگ‌ها، تنظیم آب کلیه، تقسیم سلولی و پاسخ‌های ایمنی دخالت دارند. همچنین بر اساس مطالعات اپیدمیولوژیکی و بالینی پروستاگلاندین‌ها نقش مهمی‌را در پاتوفیزیولوژی سرطان و التهاب بازی می‌کنند (69).
2-5-5. بیولوژی سیکلواکسیژناز‌ها
همان طور که ذکر شد محصول سیکلواکسیژناز 1 و 2، پروستاگلاندین H2 پیش‌ساز ترومبوکسان A2 (TXA2)، پروستاگلاندین I2 یا پروستاسیکلین (PGI2) و دیگر پروستاگلاندین‌ها می‌باشد. پاسخ‌های بیولوژیکی نهایی عمل سیکلواکسیژناز‌ها را پروستانوئید‌ها تعیین می‌کنند. برای مثال همان ایزوفرم سیکلواکسیژناز که در پلاکت‌ها منجر به تشکیل TXA2 و انقباض عروق و تجمع پلاکت‌ها می‌شود، در سلول‌های اندوتلیال با تولید PGI2 باعث انبساط عروق شده و مانع تجمع پلاکت‌ها می‌شود. این مشاهده ناشی از عدم وجود PGI2 سنتاز در پلاکت‌ها و TXA2 سنتاز در سلول‌های اندوتلیال می‌باشد. اهمیت این آنزیم‌ها با تشخیص ایزوفرم قابل القا پروستاگلاندین E2 سنتاز تأیید شده است. بنابراین اثرات بیولوژیکی نهایی فعالیت COX-2 غالباً مربوط به پروستاگلاندین E2 می‌باشد. برخی فعالیت‌های فیزیولوژیکی پروستاگلاندین تنها توسط یک ایزوفرم سیکلواکسیژناز انجام می‌گیرد. برای مثال، COX-1 برای تجمع پلاکت‌ها بواسطه‌ی ترومبوکسان در پلاکت‌های انسانی در زمان زایمان مهم است. در حالی که COX-2 برای تخمک‌گذاری و لانه گزینی اهمیت دارد. در فرآیند‌هایی مانند التهاب و سرطانزایی، هر دو ایزوفرم COX-1 و COX-2 دخالت دارد. در التهاب، COX-2 نقش دو گانه‌ای را در شروع و از بین بردن التهاب ایفا می‌کند (11).
در سلول‌های حاوی هر دو ایزوزیم، فعالیت ایزوزیم‌ها بوسیله غلظت موضعی سوبسترا (اسید آراشیدونیک) و میزان بیان آنزیم تعیین می‌شود. برای مثال COX-1 در غلظت‌های پایین اسید آراشیدونیک غیر فعال و COX-2 فعال می‌باشد. در سلول‌هایی که هر دو ایزوزیم وجود دارد، COX-2 پروستاگلاندین سنتتاز‌هایی را فعال می‌کند که منجر به تولید پروستاگلاندین‌های E2 و پروستاسیکلین شوند. آراشیدونیک اسید توسط ایزوفرم فسفولیپاز ترشحی 14 کیلو دالتونی (SPLA2) و یا ایزوفرم فسفولیپاز A2 سیتوپلاسمی‌(CPLA2) 85 کیلو دالتونی، از غشا سلولی آزاد می‌شود. اسید آراشیدونیک تولید شده توسط فسفولیپاز سیتوپلاسمی، برای PGHS1 قابل دسترس نمی‌باشد. این اسید آراشیدونیک بوسیله‌ی PGHS2 به پروستاگلاندین H2 تبدیل می‌شود. اما فسفولیپاز A2 محلول، اسید آراشیدونیک لازم برای فعالیت COX-1 را مهیا می‌سازد (16).
2-5-6. فیبروبلاست و سیکلواکسیژناز
فیبروبلاست‌ها نه تنها به عنوان سلول‌های ساختاری شناخته شده‌اند بلکه با تولید سایتوکاین‌ها، کموکاین‌ها و میانجی‌های لیپیدی در تنظیم التهاب و همچنین التیام زخم نقش دارند. حساسیت بافت به محرک‌های التهابی در یک ناحیه به نوع فیبروبلاست‌ها و اینکه آن فیبروبلاست‌ها مربوط به چه بخشی از بدن هستند بستگی دارد. این سلول‌ها میانجی‌های پیش التهابی را در پاسخ به جراحت و محرک‌های التهابی تولید می‌کنند و بدین طریق به عنوان محافظ و نگهبان سلول‌های سیستم ایمنی عمل می‌کنند. IL-1β از سایتوکاین‌های پیش التهابی است که توسط سلول‌های اپی‌تلیال و ماکروفاژ‌ها تولید شده و باعث افزایش تولید سایتوکاین‌های پیش التهابی و کموکاین‌هایی مثل پروتئین جاذب مونوسیت (MCP-1)، IL-6 و IL-8 توسط فیبروبلاست‌ها می‌شود. این کموکاین‌ها در تقویت ارتشاح سلول‌های ایمنی و فاکتور رشد اندوتلیال رگ (VEGF) که در نتیجه منجر به افزایش تشکیل رگ‌های خونی می‌شود نقش دارند. IL-1β همچنین باعث افزایش بیان آنزیم سیکلواکسیژناز-2 (COX-2) و تولید متابولیت‌های پیش التهابی آن یعنی پروستاگلاندین E2 در فیبروبلاست‌ها می‌شود (102).
بیان COX-2 در پاسخ به IL-1β در سلول‌هایی که در فاز G0 هستند نسبت به سلول‌هایی که وارد فاز‌های دیگر چرخه‌ی سلولی شده‌اند بیشتر است. پس از اینکه سلول‌ها وارد فاز G1 می‌شوند میزان بیانCOX-2 نسبتاً کاهش می‌یابد. این یافته‌ها نشان دهنده‌ی این موضوع هستند که سلول‌های G0 که تعداد زیادی از سلول‌ها را شامل می‌شوند نقش مهمی ‌در التهاب بر عهده دارند. همچنین گفته می‌شود که دلیل کنترل بیان COX-2 در سلول‌هایی که وارد چرخه‌ی سلولی شده‌اند برای جلوگیری از آسیب به DNA می‌باشد (33).
2-5-7. نقش سیکلو اکسیژناز-2 در آنژیوژنز
آنژیوژنز عامل مهمی‌در ایجاد تومور می‌باشد. آنژیوژنز مرتبط با تومور، توسط تکثیر و مهاجرت سلول‌های اندوتلیال تنظیم می‌شود که شرط لازم برای رشد تومور است. مکانیسم پیشرفت آنژیوژنز در مراحل اولیه‌ی تشکیل تومور فعال می‌شود. فاکتور‌های رشد اندوتلیال رگ، TGF-α، TGF-β، FGF و کموکاین‌هایی مثل IL-8 در آنژیوژنز مرتبط با تومور در سرطان ریه دخیل هستند. با توجه به اینکه COX-2 در سلول‌های توموری و سلول‌های مجاور استروما حضور دارد، تولید پروستاگلاندین‌ها توسط آنها برای تسهیل تشکیل تومور عمل می‌کنند (50).

شکل 2-10. تأثیر COX-2 بر آنژیوژنز (50)

2-5-8. سیکلو اکسیژناز و لیپو پلی ساکارید
ماکروفاژ‌ها نه تنها نقش کلیدی در دفاع میزبان علیه عفونت ایجاد شده با پاتوژن‌ها دارند بلکه در تنظیم پاسخ ایمنی و التهاب هم نقش بسزایی نشان می‌دهند. فعالیت ماکروفاژ‌ها برای مهار رشد باکتری‌ها در سلول‌ها مکانیسم مهمی‌برای دفاع ضد عفونت حاصل از پاتوژن‌های داخل سلولی به شمار می‌رود. سایتوکاین‌ها و ایکوزانوئید‌هایی همچون پروستاگلاندین‌ها و لوکوترین‌ها در عملکرد ماکروفاژ‌ها موثرند. پروستاگلاندین‌های تولید شده در انواع مختلف سلول‌ها، مهمترین میانجی‌های التهابی و پاسخ ایمنی هستند. سیکلواکسیژناز (COX) کاتالیز مرحله‌ی محدود به سرعت در سنتز پروستاگلاندین‌ها را بر عهده دارد. تبدیل آراشیدونیک اسید به پروستاگلاندین H2 که پیش‌ساز معمول برای پروستاگلاندین‌ها، پروستاسایکلین‌ها و ترومبوکسان‌ها می‌باشد از طریق عملکرد COX صورت می‌گیرد. برای آنزیم COX دو ایزوفرم وجود دارد که توسط ژن‌های مجزایی کد می‌شوند. COX-1 در اکثر انواع سلولی بیان می‌شود و در عملکرد سیستم گوارشی و باروری نقش دارد در حالی که COX-2 در میزان‌های کم ولی به طور قوی توسط محرک‌های مختلفی مثل میتوژن‌ها، سایتوکاین‌ها، هورمون‌ها و انکوژن‌ها بیان می‌شود. علاوه بر این محرک‌ها، لیپو پلی ساکارید هم باعث تحریک بیان COX-2 در مونوسیت‌ها و ماکروفاژ‌ها

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد با موضوع نفوذپذیری، سقط جنین Next Entries پایان نامه ارشد با موضوع استرس اکسیداتیو، اکسیداسیون