Instytucja PAN

(przyczynek do rozmyślań młodych ludzi, którzy chcą wybrać studia medyczne, aby zdobyć wiedzę o funkcjonowaniu ciała człowieka, a potem coś rozsądnego z tą wiedzą zrobić) 

Od lat gimnazjalnych fascynowało mnie pytanie jak działa tak złożona maszyneria jaką jest człowiek. Z typową dla gimnazjalisty zapalczywością rzuciłem w kąt przepiękną książkę Jana Dembowskiego (pierwszego prezesa PAN) po tytułem Historia naturalna pantofelka. Ja chciałem poznać od razu wszystko co dotyczy człowieka, a co mi tam jakieś pierwotniaki ! Dopiero znacznie później zrozumiałem, że dla eksperymentatora każdy okruch żywej materii może stanowić ciekawe źródło wiedzy o człowieku. Niemniej moja ignorancja i popędliwość była przyczyną wyboru kierunku studiów: to miał być Wydział Lekarski AM - i nie żałuję, szczególnie że po drodze trochę liznąłem chemii jako wolny słuchacz UJ sądząc, że to się przyda do realizacji „wielkiego planu poznania człowieka”. O święta naiwności !

 Po uzyskaniu dyplomu lekarza próbowałem przez rok czy dwa pracy przy łóżku chorego, jednakże spotkanie z wielkim Januszem Supniewskim zmieniło moje życie. Dla niego nie miały tajemnic współczesne mu fizjologia, farmakologia, toksykologia, biochemia, chemia, fitochemia czy mikrobiologia.

 

 Mój Mistrz - Janusz Wiktor Supniewski

 No i dostałem to czego chciałem – Supniewski przygniótł mnie swoim potężnym intelektem i encyklopedyczną wiedzą o strukturze i funkcjonowaniu żywej materii. Starałem się czerpać z tego bogactwa jak najwięcej lecz po chwili już wiedziałem, że nigdy mu nie dorównam. Ogarnęła mnie frustracja. Szczęściem dłuższe pobyty w edynburskim, a potem londyńskim uniwersytetach odmieniły moją perspektywę widzenia świata nauki, głównie dzięki mojemu drugiemu Mistrzowi o zupełnie innych „parametrach” niż Janusz Supniewski. Był nim Sir John Vane ( dr h.c. Uniwersytetu Jagiellońskiego 1977, laureat Nagrody Nobla 1982, komandor Orderu Zasługi dla Rzeczpospolitej 2003 ).

 

 Sune Bergström, John Robert Vane, Bengt Samuelsson – jako Laureaci Nagrody Nobla 1982 z dziedziny medycyna i nauki fizjologiczne: „ za badania nad prostaglandynami”

 John Vane zwykł mawiać: „spiesz się cieszyć oczywistym i prostym tłumaczeniem wyników swoich eksperymentów, bo tylko patrzeć jak pojawią się ci mędrkowie, którzy wyjaśnią światu i tobie ich prawdziwe znaczenie ”. John Vane był z wykształcenia chemikiem, a z wyboru farmakologiem, który swoje niedostatki znajomości dogmatów biologii wyrównywał zuchwałą fantazją odkrywcy. Za młodu ta fantazja była cywilizowana przez wielkiego brytyjskiego farmakologa Henry Burna z Oksfordu, co w latach późniejszych wydało wspaniałe owoce. I to było piękne, chociaż dla niektórych medycznych guru John Vane (ten z przed Nagrody Nobla) był tylko twórcą ezoterycznej metody (kaskada Vane’a), którą posługiwali się nieliczni wtajemniczeni i to nie wiadomo poco.

 Nic bardziej mylnego – to dzięki kaskadzie Vane’a dokonano wielu odkryć o zasadniczym znaczeniu dla nauk medycznych w drugiej połowie XX wieku. To ta metoda przyczyniła się do otwarcia niezwykłych perspektyw leczenia chorób układu krążenia w XXI wieku.

 

 Zasada działania Kaskady Vane’a. Jest to najbardziej rozwinięta metoda biologicznego oznaczania aktywnych substancji ustrojowych (bioassay) służąca do ilościowego oznaczania, ale przede wszystkim do jakościowego różnicowania pomiędzy ustrojowymi aminami, peptydami i lipidami o wysokiej aktywności biologicznej. Ta metoda służy do dokonywania odkryć nowych biologicznych mediatorów, jak to miało miejsce w wypadku prostacykliny.

 Na przykład w Polsce stosując tą metodę (implantowaną w Warszawie przez samego Johna Vane’a już w 1964 roku) odkryto udział adrenaliny w ostrym zawale serca , rolę histaminy w uwalnianiu adrenaliny z nadnerczy czy mechanizm przeciwzapalnego działania hydrokortyzonu. Natomiast w Londynie dzięki kaskadzie Vane’a sypały się odkrycia: mechanizmu działania aspiryny, roli leukotrienów i prostanoidów we wstrząsie uczuleniowym, inhibitorów biosyntezy angiotenzyny (np. kaptopryl) w nadciśnieniu tętniczym i wiele, wiele innych.

 O jednym z tych odkryć chcę tu opowiedzieć bardziej szczegółowo. Chodzi o odkrycie znaczenia endothelium (czyli śródbłonka naczyniowego) dla naszego zdrowia. Wyrażam przypuszczenie, że leki działające poprzez endotheliumbędą stanowiły w XXI wieku nową klasę leków stosowanych w zapobieganiu i leczeniu zawału serca, udaru mózgowego i innych chorób układu krążenia, u podłoża których leży miażdżyca lub cukrzyca. Piszę to w chwili gdy w podręcznikach farmakologii nie ma rozdziału pt.: „Farmakologia Endothelium” – jeszcze nie ma, ale będzie.

 Łacińska nazwa endothelium (wewnętrzny płaszczyk wyścielający naczynia krwionośne) w większości europejskich języków zachowała swój rdzeń etymologiczny, ale nie w języku polskim. O nie! bo przecież: „ niechaj narodowie wżdy postronni znają, że Polacy nie gęsi i swój język mają”. W XIX wieku przechrzczono endothelium na nasz przaśny śródbłonek. W tym jednym słowie świszczy i skomli nasze potrójne - ś,ó,ł - a niech to gęś kopnie. A do tego trudnej wystukać na klawiaturze laptopa „śródbłonek” niż „endothelium”. I po co nam to było ?

 Otóż endothelium zbudowane z pojedyńczej warstwy płaskich komórek u człowieka wyściela około 100 m2 wnętrza tętnic, żył i włośniczek rozprowa-dzających krew po naszym ustroju. W 1860 roku berliński anatomopatolog Rudlof von Virchow oglądając w czasie sekcji zwłok śródbłonek wnętrza aorty skonstatował, że to jest taka sama błona (cienka, lśniąca, śliska) jak błony wyścielające jamy opłucnową czy otrzewnową, które to błony opisał był wcześniej. W sto lat potem Sir Howard Florey już przeczuwał, że to coś nie tak i że: „śródbłonek to znacznie więcej niż upchana jądrami komórkowymi płachta celofanu”. Ale dopiero w 1996 roku Sir John Vane wygłosił w Królewskim Towarzystwie w Londynie wykład zatytułowany: Endothelium -The Maestro of Circulation czyli Śródbłonek - Dyrygent Układu Krążenia.

 Cóż takiego się stało ? Skąd ten awans endothelium od mizernego statusu „błony jak inne” do wysokiej pozycji „Dyrygenta Układu Krążenia” ?

 Aby to zrozumieć musimy się cofnąć wiele lat wstecz. Od bez mała stu lat są sukcesywnie poznawane biologicznie aktywne molekuły, które układają się w grupkę regulatorów życia. Należą one do różnych klas i różnie je nazywano – tutaj użyjemy najbardziej pojemnej nazwy - mediatory. Znajdują się wśród nich aminy (np. histamina, adrenalina) i peptydy (np. bradykinina, angiotenzyna). Natomiast lipidy jako mediatory objawiły się dopiero tuż przed II wojną światową, a to dzięki badaniom Ulfa von Eulera i jego ucznia Sune Bergströma, którzy pracując w Karolinska Instytutet w Sztokholmie wyosobnili z gruczołu krokowego (glandula prostatae) wysoce aktywne lipidy, które in vitrowywoływały skurcz pasków macicy. W związku z ich pochodzeniem te lipidy nazwano prostaglandynami.

 Znacznie później Sune Bergström ustalił cykliczną strukturę prostaglandyn ( np. PGE2 ) i ich pochodzenie od liniowegocztero-nienasyconego dwudziesto-węglowego kwasu tłuszczowego (kwas arachidonowy, 20:4w6, AA), który zamieszkuje fosfolipidy błon komórkowych. Wkrótce główna prostaglandyna E2 (PGE2) została uznana za mediator bólu, gorączki i zapalenia. I wtedy w roku 1964. nadeszło wielkie odkrycie Johna Vane’a. Odkrył on, że najczęściej stosowany na świecie lek (i to już od 1899 roku) - aspiryna czyli kwas acetylosalicylowy dlatego działa przeciw-zapalnie, przeciw-bólowo i przeciw-gorączkowo iż hamuje czynność enzymu o nazwie cyklooksygenaza (COX), który cyklizuje liniowy AA do pierścionków PGE2 i do innych upierścienionych prostanoidów. To odkrycie Vane’a nie tylko zaspakajało naszą ciekawość (ach, to na tym polega mechanizm działania aspiryny !), ale też stało się podstawą dla syntezy nowych leków aspiryno-podobnych (czyli inhibitorów COX) szeroko stosowanych przeciwko zapaleniu i bólowi, głównie gośćcu i w innych chorobach układu kostno-stawowego.

 

 Struktura chemiczna i właściwości farmakologiczne aspiryny jako leku przeciw-zapalnego, przeciw-bólowego i przeciw-zakrzepowego, którego mechanizm działania został odkryty przez Johna Vane’a dopiero po 65 latach stosowania lego leku u ludzi.

 Tymczasem Szwedzi z Karolinska Instytutet nadal wiedli prym w badaniach nad prostaglandynami. Tandem: Sune Bergström i Bengt Samuelsson (obaj Laureaci Nagrody Nobla w 1982 r) został wzbogacony przez ich uczniów takich jak Elisabeth Grandstöm Mat Hamberg, Per Hedqvist czy Jan Svensson.

 Rok 1974 - Szwedzi odkrywają, że pomiędzy AA a PGE2 istnieją dwa nietrwałe produkty pośrednie, które ze względu na ich strukturę chemiczną nazwali cyklicznymi nadtlenkami prostaglandynowymi (PGG2 i PGH2). Ich okres samoistnego połowiczego rozpadu w ciepłej wodzie (37oC) wynosi około 4 minut. Jednak w tkankach posiadających odpowiednie enzymy te cykliczne nadtlenki prostaglandynowe są błyskawicznie przekształcane do stabilnych prostaglandyn takich jak np znana nam już PGE2 lub jej koleżanka PGF2a .

 Rok 1975 – znowu odkrycie w Karolinska Instytutet. Okazało się, że w przeciwieństwie do innych układów biologicznych – płytki krwi (trombocyty) nie przetwarzają PGG2 i PGH2 do stabilnych prostaglandyn takich jak PGE2 i PGF2a lecz tworzą z nich nieznany prostanoid, który jest jeszcze bardziej nietrwały (½t = 30 sekund !) niż jego substrat ( ½t = 4 min). Ustalono strukturę chemiczną tego nowego związku z płytek krwi oraz produktu jego samoistnego rozpadu. Aktywny acz nietrwały związek otrzymał nazwę tromboksan A2 (TXA2), a jego nieaktywny trwały produkt samoistnego rozpadu TXB2.

 

 Sune Begström odkrył, że liniowy czteronianasycony kwas arachidonowy (AA, 20:4w6) cyklizuje się do stabilnych prostaglandyn (np. PGE2), ale dopiero Bengt Samuelsson ze współpracownikami znaleźli, że w tej reakcji pośredniczą dwa nietrwałe cykliczne wewnętrzne nadtlenki prostaglandynowe (PGG2 i PGH2), które w płytkach krwi są substratem do biosyntezy jeszcze bardziej nietrwałego tromboksanu A2 (TXA2). Biochemiczna charakterystyka tych nowych nietrwałych prostanoidów była ułatwiona dzięki biologicznym badaniom nad naturą RCS (która okazała się mieszaniną PGG2, PGH2 i TXA2) prowadzonych w Londynie.

 Biologiczne znaczenie TXA2 polega na aktywacji płytek krwi. Ta aktywacja prowadzi do zmiany kształtu płytek: z dysków powstają amebowate twory, które zlepiając się tworzą zakrzep. Ponadto TXA2 gwałtownie kurczy naczynia krwionośne. Teleologicznie rzecz ujmując (zawsze hołdowałem teleologii) tromboksan A2 został nam dany po to, aby w razie skaleczenia (ciachnięcie szablą lub brzytwą) nie skrwawić się na śmierć. W wypływającej z rany krwi płytki są aktywowane – tworzy się TXA2 – powstaje zakrzep płytkowy, który korkuję ziejące tętniczki, które dodatkowo są obkurczane przez ten sam TXA2. Krwawienie ustaje, ale TXA2 musi szybko zniknąć. Bo jak nie - to zakrzepica rozprzestrzeni się - skurcz naczyń uogólni , krew przestanie krążyć - śmierć ! To niebezpieczeństwo nie jest wydumane - istotnie tak może się zdarzyć w układzie zamkniętym gdy tętnice są lokalnie uszkadzane przez miażdżycę lub cukrzycę ( np. zawał serca - tętnice wieńcowe; udar mózgu -tętnice mózgowe ). I dlatego życie TXA2mierzy się w sekundach (teleologia !).

 A teraz obiektyw naszej kamery musimy skierować wstecz na Londyn i zarejestrować okres 1969 -1973, który bezpośrednio poprzedzał szwedzkie sukcesy. Tam w Royal College of Surgeons pracuje „kaskada Vane’a”, a w 1969 r Priscilla Piper umieszcza na jej szczycie wyizolowane perfundowane płynem odżywczym płuca świnki morskiej uczulanej na białko jaja kurzego (ovalbuminum). Wstrzyknięcie kilku mikrogramów (!) owalbuminy do tętnicy płucnej wywołuje wstrząs uczuleniowy tego narządu (skurcz naczyń krwionośnych, skurcz oskrzeli i obrzęk). Jednocześnie w perfuzacie kapiącym na „kaskadę Vane’a” pojawiąją się endogenne wstrząsorodne substancje takie jak histamina, leukotrieny, prostaglandyny (PGE2 i PGF1a) oraz nieznana nietrwała substancja, której istnienie odczytuje gwałtowny skurcz paska aorty królika (RbA) umieszczonego w Kaskadzie . Tego nieznanego przybysza nazwano RCS (Rabbit aorta Contracting Substance). W przeciwieństwie do uwalniania histaminy czy leukotrienów, a podobnie do uwalniania prostaglandyn pojawianie się RCS jest całkowicie hamowane przez aspirynę. Ten wynik doświadczenia mógłby świadczyć o tym, że RCS jest prostanoidem podobnie jak PGE2 i PGF2a.

 Moje krótkie pobyty w Londynie w latach 1971 – 1973 poświęciłem na rozsupływanie biologicznej natury RCS. Przede wszystkim chciałem oderwać się od modelu„uczuleniowego” Priscilli i sprawdzić czy RCS jest tylko patologicznym mediatorem reakcji uczuleniowej w płucach czy także produktem fizjologicznego funkcjonowania komórek innych narządów. Tak się złożyło, że miałem do dyspozycji śledziony od chartów angielskich po operacjach wykonywanych w Royal College of Surgeons. W trzech pracach wspólnie z Johnem Vane’m dzięki jego „kaskadzie” wykazaliśmy, że skrawki śledziony poddane wibracji (elektryczna szczoteczka do zębów - ha, ha) lub mikrosomy śledziony inkubowane z AA wytwarzają obok stabilnych prostaglandyn nietrwałą RCS Priscilli. Jednak najważniejszym znaleziskiem był fakt, że RCS nie jest substancją jednorodną. Ta efemeryda składa się z dwu komponent – jedna z nich znikając obdarza nas stabilnymi prostaglandynami, a druga znika jak widmo nie zostawiając po sobie żadnego biologicznego śladu.

 Drogi Czytelniku, jeśli uważnie śledziłeś dotychczasowe wywody to już się domyślasz, że te nietrwałe substancje, które Szwedzi chemicznie odkryli w 1974 roku (PGG2 i PGH2) oraz w 1975 roku (TXA2) jak ulał odpowiadają swoją charakterystyką dwom biologicznym komponentom RCS opisanym przez nas w latach 1971 – 1973. Szwedzi wykazali, że pierwsza komponenta RCS - to nietrwałe cykliczne nadtlenki prostaglandynowe (PGG2 i PGH2), które w większości tkanek przekształcają się do stabilnych i biologicznie aktywnych PGE2 i PGF2a. Druga komponenta RCS to TXA2, który per se rozkłada się do stabilnego lecz biologicznie nieaktywnego TXB2, który po prostu znika z naszego biologicznego pola widzenia. Niewątpliwie szczęśliwym zbiegiem okoliczności był fakt, że śledziona obok cyklooksygenazy i syntazy PGE2 podobnie jak płytki krwi posiada enzym syntetyzujący TXA2 z PGG2 , co zresztą udowodniliśmy niebawem – o czym za chwilę.

 Przypuszczam, że te nasze londyńskie badania z lat 1971- 1973 nad naturą RCS mogły ułatwić szwedzkim odkrywcom w latach 1974 i 1975 biologiczne odróżnicowanie cyklicznych nadtlenków prostaglandynowych (PGG2 i PGH2) od TXA2, a to mogło wzbudzić ich uznanie dla naszych „śledzionowych prac” i być może to właśnie skłoniło Bengta Samuelssona do szlachetnego gestu przesłania Johnowi Vane’owi bezcennego daru w postaci dopiero co odkrytych PGG2 i PGH2. Rozpuszczone w bezwodnym toluenie i przechowywane w suchym lodzie te nietrwałe cykliczne nadtlenki prostaglandynowe pozostają bezpieczne na długo.

 I tu dopiero zaczyna się niezwykła opowieść o Śródbłonku jako o Dyrygencie Układu Krążenia. Jak to? Dlaczego? Gdzie Rzym a gdzie Krym ? Otóż w sierpniu 1975 roku zjechałem do Johna Vane’a - tym razem do Beckenham w hrabstwie Kent gdzie objął on dyrektorowanie Burroughs Wellcome Research Laboratories. Przyjechałem radosny z ostatnim numerem czasopisma Prostaglandins, w którym opublikowałem u Petera Ramwella pracę wykonaną w Krakowie przy użyciu Kaskady Mistrza. Konkluzja tej pracy zamykała się stwierdzeniem że tak jak przeciwzapalne działanie aspiryny jest skutkiem hamowania przez ten lek enzymatycznej konwersji kwasu arachidonowego (AA) do pro-zapalnych prostaglandyn (co odkrył John Vane 11 lat wcześniej) tak przeciwzapalne działanie glukokortykosterydów (np. hydrokortyzonu z kory nadnerczy) wiąże się z hamowaniem uwalniania AA z fosfolipidów błon komórkowych, a więc z niedostatkiem wolnego substratu do biosyntezy prostaglandyn. Johnowi Vane’owi bardzo nie spodobała się ta moja praca, a głównie jaj konkluzja (próba detronizacji aspiryny ?) i zażądał abym powtórzył swoje krakowskie doświadczenia w Beckenham. Po burzliwej rozmowie odmówiłem i zacząłem zastanawiać się nad powrotem do Krakowa. Na szczęście na drugi dzień w gabinecie dyrektorskim Mansion House Langley Parku niegdyś zajmowanym przez słynnego brytyjskiego Noblistę Sir Henry Dale’a - John Vane podjął salomonową decyzję. „Sprawdzeniem hipotezy o mechanizmie działania hydrokortyzonu zajmie się Roderic Flower, a ty dostaniesz PGG2 i PGH2 Samuelssona i poszukasz czy są jeszcze inne miejsca w ustroju oprócz płytek krwi, w których te cykliczne nadtlenki będą przekształcane do tromboksanu A2”.

 Najzdolniejszy biochemik z zespołu Johna – Rod Flower nie tylko potwierdził nasze wyniki lecz odkrył iż w proponowanym mechanizmie działania hydrokortyzonu na układ prostaglandynowy pośredniczą indukowane sterydami peptydy, które z biegiem czasu zmieniały swoje nazwy z makrokortyny na lipokortynę , a potem na aneksyny - ot taka niewinna zabawa słowna biochemików. Jednak bez względu na nazewnictwo to właśnie Roderic Flower otworzył dla nas nowy rozdział w rozumieniu molekularnego mechanizmu działania sterydów nadnerczowych.

 Natomiast ja z udziałem niezwykle uzdolnionego studenta-stażysty Stuarta Buntinga, w laboratorium Salvadora Moncady, korzystając z porad biochemicznych Roda Flowera i jakżeby inaczej - przy użyciu Kaskady Vane’a odkryliśmy prostacyklinę, a ta otworzyła drogę dla Endothelium do pulpitu Dyrygenta Układu Krążenia. A jak to było opowiem.

 Na początku złożyliśmy Kaskadę tak aby przy jej pomocy można było różnicować pomiędzy substratem (PGG2 lub PGH2) a spodziewanymi produktami reakcji, jako to prostaglandynami (PGE2 lub PGF2a) lub tromboksanem (TXA2). Jako źródeł enzymu konwertującego cykliczne nadtlenki prostaglandynowe postanowiłem użyć mikrosomalnych frakcji homogenatów z różnych narządów. Większość z badanych narządów (np. wątroba lub nerka) przekształcała PGG2 i PGH2 wyłącznie do prostaglandyn PGE2 i PGF2a.Jedynie mikrosomy śledziony (co mnie specjalnie ucieszyło) i mikrosomy płuc przekształcały cykliczne nadtlenki prostaglandynowe częściowo do prostaglandyn, a częściowo do TXA2 . Powoli robiło się trochę nudnie. Wtedy wpadłem na pomysł, a może by tak spróbować z mikrosomami dużych naczyń krwionośnych – na przykład aorty. Świńskie aorty wiły się jak sprężyste węże i nawet pocięte nożyczkami na kawałeczki nie chciały stać się łupem żadnego typu homogenizatora. Z dobrą radę i pomocą pospieszył wizytujący laboratorium starszy mądry brazylijski profesor Ubatuba, który ze swoimi sumiastym siwym wąsem i brązowymi okrągłymi oczyma jako żywo przypominał poczciwego kochanego morsa. On to zorganizował dla nas stalowy cylinder z dopasowanym pistonem, ciekły azot i olbrzymi gumowy młot. Radośnie rozwalaliśmy skrawki aorty w ciekłym azocie na pył, różnicowo wirowaliśmy miazgę i jej mikrosomalną frakcję używaliśmy do badań.

 No właśnie ! I wtedy stało się coś co doprowadziło mnie do pasji. Po inkubacji (na lodzie) aortalnych mikrosomów z cyklicznymi nadtlenkami prostaglandynowymi wszystko znikało – nie było cyklicznych nadtlenków, nie było prostaglandyn, nie było trombosanu – nie było niczego co by nasza Kaskada tak czuła na obecność śladowych ilości każdej z tych trzech kategorii znanych prostanoidów mogła wykryć. A przecież wszyscy wiemy, że w przyrodzie nic nie ginie. Głupia sprawa – po laboratorium zaczęły krążyć dowcipy o „Polish hormone” co to niby jest ale go nie ma. W Kaskadzie zmieniłem zestaw narządów-detektorów dodając paski tętnicy trzewnej i tętnicy krezkowej królika. Dopiero wówczas wyłonił się nowy zestaw „linii papilarnych” jakiegoś nieznanego i nietrwałego (½t = 4 min w 37° C) prostanoidu, który początkowo nazwaliśmy PGX . I to był moment odkrycia tego co potem przezwano już poza naszą jurysdykcją „prostacyklina” (ta nazwa zawsze kojarzyła mi się z jakimś antybiotykiem). Natomiast całkiem rozsądnie zastosowano następną wolną literę alfabrtu „I” i wyszła PGI2 (rycina 3).

 No to teraz dopiero rozpoczął się bal. Odkrywaliśmy coraz to nowe zachowania PGX. A to że PGX jest antagonistą TXA2 hamując zlepianie się płytek krwi, a to że ściana tętnic może być „karmiona” płytkowym PGH2 aby tworzyć swój własny PGX, a to że śródbłonek jest głównym źródłem PGX w ścianie naczyniowej i to że liniowe nadtlenki lipidów (L-OOH) hamują biosyntezę PGX. To ostatnie bardzo ważne znalezisko miało swoją zabawną historię, którą opowiem.

 

 Biochemiczna kaskada kwasu arachidonowego (ryc. 5), który ulega cyklizacji do cyklicznego nadtlenku prostaglandynowego (PGH2) pod wpływem izoenzynów – cylooksygenaz (stacjonarny izoenzym COX-1 w płytkach krwi i indukowalny izoenzym COX-2 w śródbłonku). W płytkach krwi PGH2 jest substratem do biosyntezy tromboksanu A2 (TXA2), a w śródbłonku z PGH2 powstaje prostacyklina (PGI2). Natomiast w wielu innych tkankach PGH2 ulega izomeryzacji do stabilnych prostaglandyn (np PGE2,PGD2, PGF1a). Prostacyklina będąc antagonistą TXA2 działa ochronnie na ścianę naczyniową i przeciw-zakrzepowo, natomiast tromboksan A2 działa zakrzeporodnie, naczynioskurczowo i wywołuje odczyn zapalny ściany naczyniowej. PGE2 zwykle działa jako uniwersalny mediator stanu zapalnego. Aspiryna w wysokich dawkach działa ogólnoustrojowo przeciwzapalnie ( hamując biosyntezę PGE2), natomiast w niskich dawkach aspiryna działa przeciw-zakrzepowo i przeciw-miażdżycowo gdyż preferencyjnie hamuje biosyntezę TXA2 w płytkach krwi. Liniowe nadtlenki lipidów (L-OOH) i nadtlenoazotyn (ONOO - ) usposabiają do rozwoju miażdżycy bo hamują biosyntezę prostacykliny w śródbłonku (Ryc. 7).

 Pewnego razu gdy już dość dużo wiedzieliśmy o PGX - John Vane odwiedzając laboratorium rzucił celną uwagę: „jeśli sądzisz, że tętnice tworzą PGX z PGH2 na drodze enzymatycznej reakcji, a nie jest to jakiś tam artefakt, no to musisz znaleźć swoisty inhibitor dla tego enzymu”. Na moje pytanie - a jak szukać takiego inhibitora ? John nie bez ironii mruknął: „A czy ja wiem ? Każdy sposób jest dobry – na przykład testuj wszystkie odczynniki według alfabetu”. Czemu nie ? pomyślałem. Niewątpliwie pierwszym kandydatem był AA - Arachidonic Acid - kw. arachidonowy - pater familiae prostaglandinorum. AA musiał być przechowywany w roztworze bezwodnego toluenu ( 4oC), bo posiadając cztery nienasycone wiązania bardzo łatwo utleniałby się w kontakcie z wilgotnym powietrzem nawet w temperaturze pokojowej. Za każdym razem po odpipetowaniu żądanej ilości roztworu AA w toluenie odparowywało się toluen i dodawało stechiometrycznie obliczoną ilość ługu potasowego aby otrzymać rozpuszczalną w wodzie sól potasową AA, którą można było używać do doświadczeń, ale nie dłużej niż przez godzinę, bo potem tlen z powietrza psuł AA robiąc z niego nadtlenki AA (AA-OOH). Otóż przygotowany wg tej procedury AA nie hamował konwersji PGH2 do PGX przez aortalne mikrosomy. Dla pewności następnego dnia powtórzyłem eksperyment, ale z lenistwa użyłem pozostawiony przez noc na stole laboratoryjnym wodny roztwór soli potasowej AA zamiast przyrządzić go lege artis ex tempore. O błogosławione lenistwo ! Tego drugiego dnia pojawiło się już hamowanie biosyntezy PGX. Trzeciego i czwartego dnia to hamowanie potężnie się nasiliło. Nawet głupi domyśliłby się o co chodzi: następowało samoistne, progresywne utlenianie tlenem z powietrza nienasyconego AA w roztworze wodnym do AA-OOH. To ten liniowy nadtlenek AA, a nie sam AA musiał być inhibitorem enzymu syntetyzującego PGX – taki słuszny wniosek musiał zostać wysnuty,

 Potem to już była tylko „wykończeniówka”. Chemicy zsyntetyzowali nadtlenki nie tylko kwasu arachidonowego ale także linolenowego i innych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Wszystkie one selektywnie hamowały biosyntezę PGX. To odkrycie stało się później podstawą do postawienia hipotezy o niechlubnej roli nadtlenków lipidów (frytki smażone w starych olejach ! obżarstwo !) w patogenezie chorób naczyniowych (ryc. 7).

 

 Anielsko-diabelskie igraszki pomiędzy syntazą prostacykliny (PGI-S) a syntazą tromboksanu (TXA-S)

 Oto jak przypadek, żart, ironia ,śmiesznostki, ukarane lenistwo – wszystkie one mogą przyczynić się do powstania odkrycia. Nauki nie robi się na koturnach, naukę tworzy się w codziennym zamieszaniu laboratoryjnym. Przynajmniej tak bywa w medycynie. Przynajmniej takie są moje obserwacje.

 Tak oto narodziła się Królowa Endothelium – prostacyklina (PGX, PGI2). Królewicz Endothelium – tlenek azotu(EDRF, NO0) objawił się w cztery lata później. Nota bene bywa, że Królewicz knuje przeciwko Królowej Matce (jak to na Dworze) i wypuszcza w jej kierunku zatrutą strzałę nadtlenoazotynu (ONOO-). A ponadto ciągle zjawiają się nowi lub przypominają się starzy Szambelanowie Dworu tacy jak np. czynnik hiperpolaryzujący (EDHF), tlenek węgla (CO, aż trudno uwierzyć !), biliwerdyna i jej reduktaza (BVR), tkankowy aktywator plazminogenu (t-PA) i wiele innych. Wszystkie one tworzą śródbłonkową linię obronną ściany naczyniowej przeciwko inwazji ze strony leukocytów i płytek krwi, przeciwko zapaleniu i zakrzepicy, przeciwko angiopatiom miażdżycowym i cukrzycowym. Dlatego toEndothelium jest Dyrygentem Układu Krążenia, który orkiestruje obronę przeciwko starzeniu się, zawałowi serca, udarowi mózgowemu, nefropatii, retinopatii i stopie cukrzycowej. Dlatego Endothelium musimy nieustannie chronić przed uszkodzeniem przez nadtlenki lipidów, nadtlenoazotyn (ONOO-) i wolne rodniki tlenowe (np O2-) stosując odpowiednią dietę, spacery i ćwiczenia fizyczne.

 Gdy jednak Dyrygent jest już zbyt słaby - musimy spieszyć z pomocą farmakologiczną. I tu otwierają się perspektywy dla śródbłonkowej famakoterapii XXI wieku. Już z końcem ubiegłego wieku zaczęto przebąkiwać o „plejotropowym” śródbłonkowym działaniu niektórych znanych leków takich jak np.hipotensyjne inhibitory konwertazazy angiotenzyny (ACE-I, np. chinapryl, perindopryl, ramipryl) lub hipolipemiczne statyny (np. atorwastatyna lub simwastatyna), nie mówiąc już o niektórych przeciw-cukrzycowych sulfonylomocznikach (np. gliklazyd), lekach przeciw-płytkowych z grupy tienopirydyn (np. klopidogrel), czy o lekach b-adrenolitycznych (np. nebiwolol lub karwedilol). W Krakowie udowodniliśmy, że to mityczne „plejotropowe” działanie tychże leków to nic innego jak stymulowanie przez te lekiendothelium do produkcji prostacykliny lub tlenku azotu. Stąd ich działanie przeciw-zakrzepowe i trombolityczne stąd ich działanie przeciw-miażdzycowe. To jest „drugie dno” terapeutycznej skuteczności tych znanych leków. Ale już teraz trwają poszukiwania nowych leków, które a priori będą konstruowane jako aktywatory funkcji obronnej śródbłonka. W tym względzie znam taką jedną przepiękną historię, która dotyczy kwasu nikotynowego, a właściwie to jago amidu (witamina PP), a naprawdę to N1-metyloamidu kwasu nikotynowego (MNA+) jako stymulatora śródbłonkowej produkcji prostacykliny. O tej niezwykłej historii to mógłby Wam opowiedzieć mój udały uczeń Stefan Chłopicki oraz chemik z Politechniki Łódzkiej Jerzy Gębicki, którzy wspólnie odkryli stymulujące działanie MNA+ na wydzielanie śródbłonkowej prostacykliny. Obaj profesorowie kierują ogólnopolskim zespołem wybitnych medyków i chemików, który poszukuje nowych leków endoteliotropowych. Jak mi mówią podobno takie związki chemiczne można znaleźć w specjalnie prażonych ziarnach pewnego gatunku kawy.

 

Prof. Ryszard J. Gryglewski, czł.rzecz. PAN
Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego