26.5: Prostaglandinas y otros eicosanoides

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Objetivos de aprendizaje

Después de completar esta sección, deberías poder

describir la estructura general de las prostaglandinas e identificar una prostaglandina a partir de una lista dada de estructuras orgánicas.
identificar al menos dos funciones biológicas importantes de las prostaglandinas.

Términos Clave

Asegura que puedes definir, y usar en contexto, los términos clave a continuación.

eicosanoide
prostaglandina

Eicosanoides

Los miembros de este grupo de hormonas naturales estructuralmente relacionadas tienen una extraordinaria gama de efectos biológicos. Pueden disminuir las secreciones gástricas, estimular las contracciones uterinas, disminuir la presión arterial, influir en la coagulación de la sangre e inducir respuestas alérgicas similares al asma. Debido a que su génesis en los tejidos corporales está ligada al metabolismo del ácido graso esencial ácido aracadónico (ácido 5,8,11,14-eicosatetraenoico) se clasifican como eicosanoides. Muchas propiedades del medicamento común aspirina resultan de su efecto sobre la cascada de reacciones asociadas a estas hormonas. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos.

Los eicosanoides se nombran principalmente fuera del sistema de anillos presente en la molécula prostaglandina (PG), tromboxano (TX), leucotrieno (LT). Los patrones de sustitución comunes en el sistema de anillos se indican con una letra en el nombre. Además, el número de dobles enlaces en la molécula se indica con un número de subíndice.

Estructuras de prostaglandinas para PGA, PGD, PGE y PGF

Estructuras para prostaglandinas PGG, PGH y PGI y tromboxanos TXA y TXB

Así, la molécula PGH ₂ significa que tiene el sistema de anillos de prostaglandina con un patrón de Sustitución tipo H. El subíndice 2 indicó que la molécula contiene dos dobles enlaces.

Prostaglandina PGH ₂

Prostaglandinas

Las prostaglandinas fueron descubiertas por primera vez y aisladas del semen humano en la década de 1930 por Ulf von Euler de Suecia. Pensando que habían venido de la glándula prostática, les llamó prostaglandinas. Desde entonces se ha determinado que existen y se sintetizan en prácticamente todas las células del cuerpo. Las prostaglandinas, son como hormonas en que actúan como mensajeros químicos, pero no se mueven a otros sitios, sino que funcionan justo dentro de las células donde se sintetizan.

Las prostaglandinas se encuentran en bajas concentraciones distribuidas en una gran cantidad de órganos, tejidos y fluidos corporales de mamíferos. Presentan un amplio espectro de actividad fisiológica y son notablemente potentes. Su papel biológico preciso no está del todo claro, pero se sabe que inducen fuertes contracciones del tejido muscular liso (pulmones, útero) y bajan la presión arterial y los niveles de sodio. Las prostaglandinas también han sido implicadas en el control de las hormonas hipofisarias liberadas del hipotálamo, y en la incidencia de “dolor” como respuesta a fiebre e inflamación. De hecho, la propiedad analgésica de la aspirina posiblemente puede resultar de la inhibición de la biosíntesis de prostaglandinas

Las prostaglandinas son ácidos carboxílicos insaturados, consistentes en un esqueleto de 20 carbonos que también contiene un anillo de cinco miembros y se basan en ácido prostanoico, que es un ácido graso C20 en el que hay un anillo de ciclopentano formado al conectar las posiciones C8 y C12.

Se sintetizan bioquímicamente a partir del ácido graso, el ácido araquidónico. La forma única del ácido araquidónico causada por una serie de dobles enlaces cis ayuda a ponerlo en posición para formar el anillo de cinco miembros de la prostaglandina.

Ácido araquidónico

Hay una variedad de grupos funcionales presentes en las estructuras de prostaglandinas. El puede tener uno, dos o tres dobles enlaces. En el anillo de cinco miembros también puede haber dobles enlaces, una cetona o grupos alcohol. A continuación se muestran algunas estructuras típicas.

Prostaglandina E2

Prostaglandina F _2α

Tromboxanes

Los tromboxanos desempeñan un papel en la formación de coágulos y se llaman así por su papel en la trombosis. Son potentes vasoconstrictores y facilitan la agregación plaquetaria. También se sintetizan en plaquetas. Los efectos anticagulantes de la aspirina tienen sus raíces en la inhibición de la síntesis de PGH2, que es el precursor de los tromboxanos. Los tromboxanos más comunes son A2 (Figura 2.217) y B2.

Trombano A2 ₂

Leucotrienos

Otro grupo de compuestos eicosanoides son los leucotrienos (Figura 2.219). Al igual que las prostaglandinas, los leucotrienos están hechos de ácido araquidónico. La enzima que cataliza su formación es una dioxigenasa conocida como araquidonato 5-lipoxigenasa. Los leucotrienos están involucrados en la regulación de las respuestas inmunitarias. Se encuentran en leucocitos y otras células inmunocompetentes, como neutrófilos, monocitos, mastocitos, eosinófilos y basófilos. Los leucotrienos están asociados con la producción de histaminas y prostaglandinas, las cuales actúan como mediadores de la inflamación. Los leucotrienos también desencadenan contracciones en los músculos lisos de los bronquiolos. Cuando se sobreproducen, pueden desempeñar un papel en el asma y las reacciones alérgicas. Algunos tratamientos para el asma tienen como objetivo inhibir la producción o acción de leucotrienos.

Leucotrieno A ₄ (LTA ₄)

Biosíntesis de eicosanoides

La biosíntesis de eicosanoides comienza con la reacción del ácido araquidónico con O2 el cual puede ser catalizado por dos enzimas ciclooxigenasas diferentes (COX-1 y COX-2).

En la naturaleza, las prostaglandinas surgen por una ciclación oxidativa de ácidos grasos poliinsaturados de veinte carbonos, que comienza con la eliminación enantioespecífica del átomo de hidrógeno L del grupo metileno proquiral en C-13 junto con la introducción enantioespecífica de oxígeno en la posición alílica C-15. La posterior ciclación y terminación por adición de una segunda molécula de oxígeno conduce a un peróxido bicíclico 15-hidroperoxi (PGG), que se reduce a un peróxido bicíclico 15-hidroxi (PGH). Estos intermedios, conocidos como endoperóxidos de prostaglandinas, han sido aislados y se ha demostrado que producen prostaglandinas. La reducción del puente peroxi da PGF, mientras que la desproporción da β-hidroxicetonas PGE y PGD. Los carbonos en las prostaglandinas se numeran del uno al veinte comenzando en el carbono carboxilo y siguiendo el sistema de numeración de los ácidos grasos precursores biosintéticos.

Colaboradores y Atribuciones

William Reusch, Professor Emeritus (Michigan State U.), Virtual Textbook of Organic Chemistry
Charles Ophardt, profesor emérito, Elmhurst College; libro químico virtual
Layne A. Morsch (Universidad de Illinois Springfield)