Cyclooxygenasen

Zu der Enzymfamilie der Oxygenasen  zugehöriges Enzyme, das aus ungesättigten Fettsäuren die Bildung von zyklischen Endoperoxiden katalysieren.  

Unterschieden werden zwei Formen, Cyclooxygenase-1 (COX 1) und Cyclooxygenase-2 (COX2). Beide Enzyme sind in ihrer Protein-Struktur sehr ähnlich, unterscheiden sich jedoch stark in ihrer Funktion. Während die Cyclooxygenase 1 in fast allen Zellen konstitutiv vorkommt und für die physiologischen Konzentrationen der Prostaglandine verantwortlich ist, wird die Cyclooxygenase 2 in vielen Zellen als Antwort auf Zellschäden, Entzündung oder Zellaktivierung durch Agonisten wie Zytokine und Wachstumsfaktoren induziert.

Cyclooxygenasen (COX1/COX2) sind die geschwindigkeitsbestimmenden Enzyme bei der Synthese von Prostaglandinen aus Arachidonsäure. Die Cyclooxygenase-2 (COX2) ist auf dem Chromosom 1q25.2-q25.3 kodiert. Bei dem kodierenden COX-2-Gen handelt es sich um ein kompaktes (8 kb), schnell induzierbares Gen, das u.a. über UV-Strahlung aktiviert werden kann. So nimmt die UV-vermittelte Produktion von Prostaglandinen in der Haut zu. Die Transkription des COX-2-Gens ist jedoch auf vielerlei Arten induzierbar.

Cyclooxygenasen sind im Inneren des endoplasmatischen Retikulums, innerhalb der Kernhülle und im Golgiapparat lokalisiert und haften der Innenseiten der Membranen dieser Zellkompartimente an. COX2 kommt in den Endothelzellen proliferierender Blutgefäße entzündlicher Gewebe vor sowie in den Endothelzellen und Phagozyten atherosklerotischer Plaques (COX1 kommt in Endothelzellen normaler Blutgefäße vor).

Im Rückenmark kommt COX2 immer vor und ist dort in der Schmerzreizverarbeitung involviert. COX-2 wird bei Entzündungsprozessen vermehrt gebildet, die damit zusammenhängenden Symptome (Fieber, Schmerz) lassen sich effektiv mit COX-2-Hemmern (z.B. Celecoxib) behandeln, ohne die Nebeneffekte einer Hemmung der Cyclooxygenase-1 (z.B. auf Nieren und Magen).

Onkologie: COX2 kommt bei zahlreichen Tumoren stark vermehrt vor, so bei aktinischen Keratosen und bei spinozellulären Karzinomen der Haut. Da COX2 über Prostaglandin E2 die Bildung des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktoren (VEGF) anregt und so die Angiogenese fördert, wird vermutet, dass COX2 eine Rolle für das Tumorwachstum spielen könnte.

Die im Tumorgewebe gebildeten Prostaglandine, insbesondere PGE2, können sowohl das Tumorstroma (Angiogenese, Immunsuppression) als auch Tumorzellen direkt (Proliferation, Hemmung der Apoptose) auf vielfältige Weise beeinflussen. Möglicherweise beeinflussen die Cyclooxygenasen auch die Entstehung von Morbus Alzheimer.

1. Berking C (2007) Photokarzinogenese. Hautarzt 58: 398-405