background image

I

 

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

  

 

"Pharmacology

 

Eicosanoids

 

Lecture 

 

د

  .

احمد الزهيري

 

 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 2

 

 

Eicosanoids 

 

  They are oxygenated products of polyunsaturated fatty acid (PUFA). They are 

a large family of compounds highly potent with a wide spectrum of biological 
actions
. *They have a very short t

1/2

 (half life seconds to minutes). 

 

  Most  important  of  these  compounds  are  prostaglandins  (PGs),

 

Leukotriens 

(LTs) and thromboxanes (TXs). 

 

  They are produced in minute (small) amounts by all cells except RBCs and they 

act locally i.e. at the same site of synthesis

. 

 

 

 

Their  inactivation  is  rapid  (also  local)  i.e.  they  don't  circulate  in  blood  in 
significant concentration.

 

  So they have low blood concentration because they are synthesized, released,

 

 

act  and  inactivated  locally  by  the  same  tissues,

 

  so  they  don't  need  to 

circulate.  

 

  Eicosanoids are not found preformed in tissues. They are generated de novo 

from phospholipids. 

 

  They  are  implicated  in  the  control  of  many  physiological  processes  [e.g.  

mediators and modulators of inflammatory reactions]  

 

  Many stimuli liberate arachidonic acid (AA),

 

(vary with cell type).  

(i.e. thrombin in the platelets,

 

bradykinin in fibroblasts,

 

and antigen-antibody 

[Ag-Ab]  reaction  on  the  mast  cells).  General  cell  damage  also  starts  the 
process of liberating AA. 

  Arachidonic acid is the source of Eicosanoids. 
 

 
 
 
 
 
 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 3

 

 

Prostaglandins (PGs): 

Synthesis:   

Arachidonic  acid,

 

which  is  a  20  carbon  F.A.,

 

is  the  primary  source  of  PGs  & 

related  compounds  (LTs,  TXs  …);  it  is  present  in  the  phospholipids  of  cell 
membrane

. 

 

 

Arachidonic  acid  is  released  from  tissue  phospholipids  by  the  action  of 
phospholipase A2.  
 

 

1. Cyclo–oxygenase pathway:  

 

Eicosanoids with ring structure (i.e. PGs,

 

TXs and prostacyclines) are 

synthesized by this pathway.  

 

Two cyclo-oxygenase (2 enzymes) have been identified: COX-1 & COX-2. 

  COX-1 is ubiquitous and constitutive (i.e. housekeeping function). 
  COX-2 is induced in response to inflammatory stimuli.

 

 

2.  Lipoxygenase pathway:  

Several  lipoxygenase  can  act  on  the  A.A  (5-,

 

12-,

 

&15-  lipoxygenase)  to  form 

unstable peroxidated derivatives converted into LTs or LXs (lipoxins) depending 
on the tissue. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 4

 

 

DIAGRAM

 

Mediators derived from phospholipids & their action & their sites:  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 5

 

 

Prostanoids (PGs and TXs): 

COX  enzyme  acts  on  arachidonate  to  produce  cyclic  endoperoxides  (PGG

2

,

 

 

PGH

2

), these give rise to:  

  PGI

2

 (prostacyclin): from vascular endothelium, act on IP receptors.  

       The main effects: 

1) 

Vasodilatation and  

                                       

2) 

Inhibition of platelets aggregations. 

 

  TXA

2

: mainly from platelets,

 

is acts on TP receptors,

 

the main effect are:  

       

1) 

Vasoconstriction and 

2) 

Platelets aggregation (opposite to PGI

2

).  

 

 

PGE

2

:

  

the main effects:  

On EP

1

 receptors → contraction of the bronchial and GIT smooth muscles. 

 

 

On EP

2

 receptors → relaxation of bronchial, vascular and GIT muscles. 

 

 

On EP

3

  receptors→  1) Inhibition of gastric acid secretion. 

                                     2) Increase in gastric mucous secretion. 
                                     3) Contraction of pregnant uterus and GIT smooth                                                                                      
                                          muscles. 

 

 PGE

2 

is a mediator of fever. 

 

 

PGF

2

α : act on FP-receptors (found in smooth muscle and corpus     

    

luteum,

 

main effect is contraction of uterus)

. 

 

 PGD

2

:

 from mast cell mainly,

 

acts on DP receptor, the main effect is: 

     vasodilatation and inhibition of platelet aggregation.  

 

Basic 

pharmacology

 of Eicosanoids: 

 

Mechanism of action:  


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 6

 

 

  PGI

 

inhibits  platelets  aggregation  through  a  mechanism  by  binding  to 

receptor  →  activation  of  adenylate  cyclase  →  ↑  intracellular  cAMP  → 
activation of protein kinase → phosphorylation of internal Ca

++

 pump → Ca

++

 

sequestration that enter the cell (RBCs) → so platelet will NOT aggregate.  

  contractile effect (especially on smooth muscle) is mediated by the release 

of Ca

++

.  

  Relaxation effect of Eicosanoids is mediated by generation of cAMP.  

 

Effect of PGs & TXs: 

 

1. smooth muscle:  

a)  Vascular smooth m.:   

PGE

2

 & PGI

2

 relax the human smooth muscle. PGE

2

,

 

PGI

2

 and other PGs 

promote vasdilation through activation of adenylate cylclase

. 

  

TXA

2

 & PGF

2

α act mostly as vasoconstrictor (especially in veins). 

 

b) GIT smooth m.:   

Longitudinal muscles of GIT (intestine) are contracted by  PGI

2

 & PGF

2

α. 

The circular muscles are contracted by PGI

2

 & PGF

2

α and are relaxed by 

PGE

2

. 

c)  Airways: 

Respiratory smooth mm. are relaxed by PGE

1

,

 

PGE

2

 and PGI

2

,

 

 & they are 

contracted by TXA

2

 and PGF

2

α

.

 

 

d) Genito-urinary tract:  

The smooth mm. (especially in uterus) are contracted by PGE

2

 and PGF

2

α,

 

 

so these are used in labour & abortion.  

 

2. Platelet aggregation:  

PGE

1

  and  PGI

2

  inhibit  platelet  aggregation  while  TXA

2

  promotes  platelet 

aggregation. 

  

3. Reproductive organs:  

a)  

♀ reproductive system: will discussed later.  

b)  

♂ reproductive system:       


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 7

 

 

  Semen from a fertile man contain about 400 mg/ml of PGE

2

 and PGF

2. 

 

    (PGE

2

 20:1 PGF

2

). If the ration is different,

 

then there is something  

    wrong in fertility. 

  Testosterone promotes PG production. 
  TXs and LTs are not found in seminal plasma. 
  Men with relatively low seminal contents of PG are relatively infertile. 
  PGs were first isolated from prostate gland,

 

hence they are called  

               Prostaglandins. 

  large doses of Aspirin (NSAIDs) decease the PG content of seminal  

               plasma → affect  fertility

.

 

 

4. Nervous system:  

a) fever:  

  PGE

1

 & PGE

2

 increase the body temperature. 

  Pyogens release IL-1 which promotes synthesis & release of PGE

2

, this  

    is blocked by NSAIDs e.g. Aspirin

. 

 

b) sleep: PGD

2

,

 

when infused into cerebral ventricles,

 

induces natural  

    sleep in primates.  

c) Neurotransmission: PGE compound inhibit the release of NA from  

    sympathetic

 

presynaptic nerve endings. 

 

5.Neuro endocrinology:    

Eicosanoids  in  general,

 

affect  secretion  of  neurohormones

. 

PG  compounds 

promote the release of GH,

 

 prolactin,

 

TSH,

 

ACTH,

 

FSH,

 

 and LH.                

 

LTC

4

 and LTD

4

 stimulate LH and LHBH secretion. 

 

Effects of LTs  

1. Heart  &  smooth  m.:  LTC

4

  or  LTD

4

  decrease  myocardial  contractility  & 

decrease coronary blood flow. 

 

2. GIT: epithelium of the colon synthesize LTB

4

 which is a chemoattractant for 

neutrophils

. 

It increases in cases of inflammatory bowel disease. 

 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 8

 

 

3. Airway: LTC

4

, LTD

4

 and LTE

4

 are powerful bronchoconstrictors and they cause 

↑  in  microvascular  permeability,  ↑  plasma  exudation,  and  ↑  the  mucous 
secretion of the airways.  

 

4. Blood cells:  LTB

4

 is  a powerful  chemoattractant for  neutrophils while  LTC

4

 

and LTD

4

 are powerful chemoattractants for eosinophils. 

 

 
 
 
Inhibition of Eicosanoids synthesis: 

 

1. 

Corticosteroids: 

these  block  all    the  known  pathway  of  Eicosanoids  by 

stimulating the formation of lipocortin (a protein which inhibits the activity of 
phospholipase A2

. 

i.e. prevent  the release of A.A). 

 

2. 

NSAIDs: 

such  as  aspirin,

 

paracetamol  (acetaminophen),

 

indomethacin,

 

ibuprofen,

 

they block the formation of PGs and TXs i.e. inhibit the activity  of 

COX.  

 

Clinical Pharmacology of Eicosanoids:  

1.

♀ reproductive system:  

 

a) abortion: PGE

2

 & PGF

2

α are well known for their oxytocic action and  

 when these two are given I.V they cause abortion in 85 % of cases.  

b) facilitation of labour: PGE

2

 & PGF

2

α effectively initiate & stimulate labour. 

c) dysmenorrhea: this condition is attributed to increase in the synthesis of  

  PGE

2

 and PGF

2

α during menstruation (in this case continue for more  

  than 5 days while normally, it takes 3 days). 

 

2.

 

CVS:

 Eicosanoids are involved in thrombosis mainly because TXA

2

  

     promotes platelet aggregation,

 

while PGI

2

 inhibits it.  

 

 

2. Respiratory system:  

a)  PGE

2

 is known to be a powerful bronchodilator,

 

 so it is given to   

     asthmatic persons in the form of aerosol

 

but in this condition it induces  


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 9

 

 

     coughing (considered as a disadvantage).  
b) PGF

2

 and TXA

2

 are strong bronchoconstrictors (mediators of asthma but  

   they are not the main mediators, they are secondary mediators). 
   They main mediators are leukatrienes C

4

,

 

D

4

 and E

4

 in asthma and other 

   immune responses. 

 

3. Renal system:   

a) PGE

1

, PGE

2

,

 

and PGI

2

 increase the glomerular filtration through their  

         vasodilatory effect.  

b) They also increase water & Na

+

 excretion. 

 

4. GIT

:  PGs have a protective effect against gastric ulcer (cytoprotection), the 

      

    synthetic analogue 10, 16, dimethyl PGE

4 

is available for use against  

      gastric ulcer produced by either steroids or NSAIDs. 
 

Therapeutic uses of PGs:  

1. Abortion:

  

 

Several of the natural occurring PGs as 

dinoproston

 and 

carboproston

 are  

    used as abortifcients (causing abortion). 

 

Misoprostol

, in combination

 

with methotrexate are effective in termination 

of  

   

pregnancy within the first trimester (1

st

 3 months). 

 

2. Peptic ulcer:  

 

 

Misoprostol

 (a synthetic analogue of PGE

1

) is *used to inhibit the secretion 

of HCl.  In  stomach  it  *inhibits  gastric acid  &  pepsin  secretion  and  *increase 
mucosal resistance to injury.  *It is useful in patient with gastric ulcer due to 
chronic use of NSAID.  

 

Misoporstol produce or cause *uterine contraction so it is contraindicated 

during pregnancy. Also it causes a *dose related diarrhea & *nausea & these 
are the most common adverse effect.  

 


background image

Eicosanoids

 

 

Mahmood Saied ® 2011

 

Page 10

 

 

3. 

Erectile dysfunction:

 

 

Alprostadil 

injected into the corpus c. penis effectively treat some forms of  

   

male impotence. 

 

Alprostadil ↑ the arterial inflow through vasodilation or ↓ out flow by  

   relaxation  of the corporal smooth m. that occludes drainage. 

 

Side effects: Pain at site of injection and rarely prolonged erection (short  

   duration of action). 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 231 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل