Sexage et phylogénie, à partir des gènes CHD (-Z et -W) et COX-1, des oiseaux de proie du Québec et de perroquets d’attrait vétérinaire

Connaître le sexe d’un oiseau est important pour divers domaines notamment pour les vétérinaires, les écologistes ainsi que pour les éleveurs d’oiseaux qui veulent former des couples qui serviront à la reproduction. Plusieurs espèces d’oiseaux, juvéniles et adultes, n’ont pas de dimorphisme sexuel. L’utilisation de l’ADN est une façon rapide de déterminer le sexe à partir d’un échantillon de sang, de muscle, de plumes ou de fèces. Par contre, la méthode devrait être validée pour chaque espèce et idéalement, standardisée. Le premier objectif de cette étude est de développer une méthode de sexage par séquençage des oiseaux à partir des séquences du gène CHD, en utilisant les oiseaux de proie et les perroquets vus en clinique au Québec. Un deuxième objectif est de faire l’identification de l’espèce à sexer, à partir du gène mitochondrial COX-1 et aussi à partir des séquences CHD-Z et CHD-W, utilisés pour le sexage. Un troisième objectif est d’évaluer les séquences sorties (CHD-Z, CHD-W et COX-1) en vue d’une étude phylogénique. Une extraction d’ADN a été effectuée chez 27 espèces de perroquets, 34 espèces d’oiseaux de proie, une corneille (Corvus brachyrhynchos) et un poulet (Gallus gallus). Une amplification par PCR a été exécutée pour les exons partiels 23 et 24 du gène CHD. Le séquençage de cet amplicon permettait de savoir s’il s’agissait d’un mâle (séquence simple CHD-Z) ou d’une femelle (séquences CHD-Z et CHD-W qui se chevauchent). Afin d’avoir des séquences CHD-W distinctes, un sous-clonage a été fait chez les femelles de chaque espèce. De cette manière, les séquences partielles du gène CHD, Z et W, ont été trouvées pour les espèces échantillonnées. Une étude phylogénique a été effectuée avec les séquences de COX-1, CHD-Z et CHD-W grâce au site « Clustal-Omega ». La méthode de sexage des oiseaux par séquençage du gène CHD est standard et efficace. Le gène COX-1 permet une meilleure identification des espèces parentes et le gène CHD-Z est le plus utile pour étudier la phylogénie profonde.

Avaliação de diterpenos isolados de P. ornatus como potenciais inibidores da COX-1

Os produtos naturais são uma importante fonte de possíveis novos fármacos para uso clínico. O Plectranthus ornatus Codd. pertence a um género associado ao isolamento de diterpenos que são compostos responsáveis ??por diversas actividades biológicas. Os três diterpenos em estudo foram isolados no passado de P. ornatus e são agora avaliados como potenciais inibidores da COX-1. Os resultados obtidos sugerem que o ácido rinocerotinoico (2), mas não a plectrornatina C (1) e o halimano (3), apresenta uma ligeira actividade inibidora da COX-1. Estudos em desenvolvimento visam entender se estes compostos têm efeito como inibidores da COX-2. Deste modo, pretendese verificar o seu possível interesse como agentes anti-inflamatórios.

Low-level Laser Therapy Improves Skeletal Muscle Performance, Decreases Skeletal Muscle Damage and Modulates mRNA Expression of COX-1 and COX-2 in a Dose-dependent Manner

We tested if modulation in mRNA expression of cyclooxygenase isoforms (COX-1 and COX-2) can be related to protective effects of phototherapy in skeletal muscle. Thirty male Wistar rats were divided into five groups receiving either one of four laser doses (0.1, 0.3, 1.0 and 3.0 J) or a no-treatment control group. Laser irradiation (904 nm, 15 mW average power) was performed immediately before the first contraction for treated groups. Electrical stimulation was used to induce six tetanic tibial anterior muscle contractions. Immediately after sixth contraction, blood samples were collected to evaluate creatine kinase activity and muscles were dissected and frozen in liquid nitrogen to evaluate mRNA expression of COX-1 and COX-2. The 1.0 and 3.0 J groups showed significant enhancement (P < 0.01) in total work performed in six tetanic contractions compared with control group. All laser groups, except the 3.0 J group, presented significantly lower post-exercise CK activity than control group. Additionally, 1.0 J group showed increased COX-1 and decreased COX-2 mRNA expression compared with control group and 0.1, 0.3 and 3.0 J laser groups (P < 0.01). We conclude that pre-exercise infrared laser irradiation with dose of 1.0 J enhances skeletal muscle performance and decreases post-exercise skeletal muscle damage and inflammation.

Selektive und duale COX-1-, COX-2-Inhibitoren aus der Reihe der Methanone

Zusammenfassung: Prostaglandine (PG) sind wichtige biologische Entzündungsmediatoren, die aus der Arachidonsäure (AA) durch das Enzym Cyclooxygenase (COX) entstehen. Trotz einiger unerwünschter Wirkungen, sind Cyclooxygenase-Hemmer Mittel der Wahl zur Unterdrückung entzündlicher Prozesse. Von der Cyclooxygenase existieren zwei Isoenzyme: COX-1 und COX-2. Eine selektive Hemmung der COX-2 bzw. eine duale Hemmung der COX-1 und COX-2 wird als erfolgversprechendes Prinzip zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen diskutiert.Ziel der Arbeit war die Synthese und in vitro Testung sowie die Erstellung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen selektiver bzw. dualer Hemmstoffe der COX-1/-2. Zusätzlich wurden die Substanzen auf inhibitorische Aktivität gegenüber der 5- und 12-Lipoxygenase untersucht.Ausgehend von der Struktur selektiver Hemmstoffe der COX-2 bzw. von dualen COX-1/ COX-2-Inhibitoren sowie von marktüblichen nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR), wurde das Diarylmethanon-Element als Basis gewählt. An diesem Strukturelement wurden Modifikationen vorgenommen, um selektive Hemmstoffe der COX-2 bzw. duale COX-1/ COX-2-Hemmstoffe zu erhalten.Die synthetisierten Verbindungen lassen sich in [4-(Methylsulfanyl)phenyl]- und [4-(Methylsulfonyl)phenyl](aryl)methanone, N-(Aroylphenyl)sulfonamide und -amide sowie (Hydroxyphenyl)(2-thienyl)methanone unterteilen.In der Reihe der [4-(Methylsulfanyl)phenyl](aryl)methanone sind potente Hemmstoffe sowohl der COX-1 als auch der COX-2 erhalten worden. Im Gegensatz dazu zeigen die [4-(Methylsulfonyl)phenyl](aryl)methanone gegenüber COX-1 und COX-2 keine inhibitorische Aktivität. Mit dem 2-Thienylderivat wurde ein potenter, dualer Hemmstoff beider Cyclooxygenase-Isoenzyme identifiziert, dessen Wirkstärke (bezüglich der COX-2) auf den Austausch von Phenyl gegen 2-Thienyl zurückzuführen ist.Die N-(Aroylphenyl)sulfonamide und -amide bilden die umfangreichste Gruppe bei den durchgeführten Untersuchungen, wobei besonders die regioisomeren N-(2-Aroylphenyl)sulfonamide und -amide eingehender studiert wurden. Auf der Basis der (2-Aroylphenyl)sulfonamide läßt sich für die Hemmung der COX-1 eine Struktur-Wirkungs-Beziehungen formulieren, die anhand Hilfe geeigneter Verbindungen überprüft wurde. Die Untersuchungen wurden zum Teil auch auf die 3- und 4-Regioisomeren ausgedehnt, wobei sich die erhaltenen Struktur-Wirkungs-Beziehungen bestätigten. Die Arylsulfonamide inhibieren bevorzugt die COX-1. Auch (4-Aroylphenyl)sulfonamide wurden auf mögliche inhibitorische Aktivität untersucht. Die Einbindung des Amidstickstoffs in ein Indolin- bzw. Tetrahydrochinolin-Ringsystem oder des Sulfonamids in ein 1,3-Propansultam führte in jedem Falle zu wenig aktiven Verbindungen gegenüber der COX-1. N-(2-Aroylphenyl)amide zeigten in Übereinstimmung mit der Hypothese an der COX-1 eine gute inhibitorische Aktivität.Aus der Reihe der (Hydroxyphenyl)(2-thienyl)methanone wurden die freien Alkohole, die Methylether und verschiedene Ester dargestellt und auf COX-1-Aktivität untersucht. Acetate, aber auch Phenole sind die potentesten Inhibitoren der COX-1. Als günstigte Positionen für die 2-Thienylcarbonyl-Einheit am Hydroxyphenylrest erweist sich die ortho- bzw. para-Position.

Synthese und Testung von COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Inhibitoren zur topischen Anwendung

Das Ziel der Dissertation war die Synthese und pharmakologische Charakterisierung von COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Inhibitoren, die zur Behandlung entzündlicher Dermatosen für die topische Anwendung geeignet sein sollten. Hierfür wurden zwei Strukturklassen - die sogenannten Imidazothiazole und die Chalcone-Derivate - entworfen und synthetisiert sowie in verschiedenen in vitro-Testsystemen auf ihre pharmakologische Wirksamkeit untersucht. rnDie Leitsubstanz der ersten Strukturklasse wurde in Anlehnung an die Struktur von Licofelon entworfen. Licofelon ist ein dualer COX/LOX-Inhibitor, der für die Indikation Osteoarthritis eingesetzt werden soll. Durch den Austausch einzelner Substituenten an den Phenylringen wurde die Leitstruktur schrittweise verändert, um die Wirksamkeit zu optimieren. Die Substituentenvariation erfolgte anhand des sogenannten Topliss-Schemas. Bei der zweiten Substanzklasse wurde durch Kombination zweier antiinflammatorisch wirksamer Molekülgruppen - mit dem Ziel eines synergistischen Effekts - eine Grundstruktur entwickelt, die zur Optimierung der Wirksamkeit derivatisiert wurde. Als Komponenten dienten 4,5-Bis(4-methoxyphenyl)-1H-imidazol-2-thiol (Z11) und ein Chalcon. Z11 ist sowohl in der Literatur als auch in vorangegangen Arbeiten des Arbeitskreises als dualer COX/LOX-Inhibitor beschrieben. Chalcone besitzen eine 1,3-Diphenylpropenon-Partialstruktur und können über einen der beiden Phenylringe mit Z11 verknüpft werden. In der Literatur wurde vielfach über die vielfältigen pharmakologischen Eigenschaften der Chalcone berichtet; im Rahmen dieser Arbeit stand deren antiinflammatorische Eigenschaft im Vordergrund. rnZur Beurteilung der Effektivität und Toxizität der Substanzen wurden diese anschließend pharmakologisch charakterisiert werden. Hierfür standen verschiedene in vitro-Testsysteme zur Verfügung, die Aufschluss über die COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Inhibition der synthetisierten Substanzen gaben. Des Weiteren wurden die Substanzen auf eine mögliche inhibitorische Aktivität gegenüber TNF- untersucht. Da die Entwicklung der Testverbindungen mit dem Ziel der topischen Anwendung erfolgte, wurde eine log P-Wert-Bestimmung durchgeführt, um eine Aussage über die Lipophilie der Verbindungen treffen zu können.rn

Acceleration of atherogenesis by COX-1-dependent prostanoid formation in low density lipoprotein receptor knockout mice

The cyclooxygenase (COX) product, prostacyclin (PGI2), inhibits platelet activation and vascular smooth-muscle cell migration and proliferation. Biochemically selective inhibition of COX-2 reduces PGI2 biosynthesis substantially in humans. Because deletion of the PGI2 receptor accelerates atherogenesis in the fat-fed low density lipoprotein receptor knockout mouse, we wished to determine whether selective inhibition of COX-2 would accelerate atherogenesis in this model. To address this hypothesis, we used dosing with nimesulide, which inhibited COX-2 ex vivo, depressed urinary 2,3 dinor 6-keto PGF1α by approximately 60% but had no effect on thromboxane formation by platelets, which only express COX-1. By contrast, the isoform nonspecific inhibitor, indomethacin, suppressed platelet function and thromboxane formation ex vivo and in vivo, coincident with effects on PGI2 biosynthesis indistinguishable from nimesulide. Indomethacin reduced the extent of atherosclerosis by 55 ± 4%, whereas nimesulide failed to increase the rate of atherogenesis. Despite their divergent effects on atherogenesis, both drugs depressed two indices of systemic inflammation, soluble intracellular adhesion molecule-1, and monocyte chemoattractant protein-1 to a similar but incomplete degree. Neither drug altered serum lipids and the marked increase in vascular expression of COX-2 during atherogenesis. Accelerated progression of atherosclerosis is unlikely during chronic intake of specific COX-2 inhibitors. Furthermore, evidence that COX-1-derived prostanoids contribute to atherogenesis suggests that controlled evaluation of the effects of nonsteroidal anti-inflammatory drugs and/or aspirin on plaque progression in humans is timely.

Sexage et phylogénie, à partir des gènes CHD (-Z et -W) et COX-1, des oiseaux de proie du Québec et de perroquets d’attrait vétérinaire

Connaître le sexe d’un oiseau est important pour divers domaines notamment pour les vétérinaires, les écologistes ainsi que pour les éleveurs d’oiseaux qui veulent former des couples qui serviront à la reproduction. Plusieurs espèces d’oiseaux, juvéniles et adultes, n’ont pas de dimorphisme sexuel. L’utilisation de l’ADN est une façon rapide de déterminer le sexe à partir d’un échantillon de sang, de muscle, de plumes ou de fèces. Par contre, la méthode devrait être validée pour chaque espèce et idéalement, standardisée. Le premier objectif de cette étude est de développer une méthode de sexage par séquençage des oiseaux à partir des séquences du gène CHD, en utilisant les oiseaux de proie et les perroquets vus en clinique au Québec. Un deuxième objectif est de faire l’identification de l’espèce à sexer, à partir du gène mitochondrial COX-1 et aussi à partir des séquences CHD-Z et CHD-W, utilisés pour le sexage. Un troisième objectif est d’évaluer les séquences sorties (CHD-Z, CHD-W et COX-1) en vue d’une étude phylogénique. Une extraction d’ADN a été effectuée chez 27 espèces de perroquets, 34 espèces d’oiseaux de proie, une corneille (Corvus brachyrhynchos) et un poulet (Gallus gallus). Une amplification par PCR a été exécutée pour les exons partiels 23 et 24 du gène CHD. Le séquençage de cet amplicon permettait de savoir s’il s’agissait d’un mâle (séquence simple CHD-Z) ou d’une femelle (séquences CHD-Z et CHD-W qui se chevauchent). Afin d’avoir des séquences CHD-W distinctes, un sous-clonage a été fait chez les femelles de chaque espèce. De cette manière, les séquences partielles du gène CHD, Z et W, ont été trouvées pour les espèces échantillonnées. Une étude phylogénique a été effectuée avec les séquences de COX-1, CHD-Z et CHD-W grâce au site « Clustal-Omega ». La méthode de sexage des oiseaux par séquençage du gène CHD est standard et efficace. Le gène COX-1 permet une meilleure identification des espèces parentes et le gène CHD-Z est le plus utile pour étudier la phylogénie profonde.

Étude de l’implication de MK2 dans la réponse vasculaire à l’endothéline-1

L’endothéline-1 (ET-1) est un puissant agent vasoconstricteur dont la production est dérégulée dans plusieurs maladies inflammatoires où l’expression des cyclooxygénases-1/2 (COX-1/2) est augmentée. Puisqu’il est connu que la voie p38 MAPK est impliquée dans la régulation de l’ET-1 au niveau de l’ARNm, nous avons étudié le rôle de l’un de ses substrats, la kinase MK2 dans la régulation post-transcriptionnelle de l’ET-1 et des COX. Pour ce faire, nous avons utilisé des souris MK2-déficientes (MK2-/-) ainsi que des contrôles (MK2+/+) issus de la même portée. Des paramètres de la fonction cardiaque ont été mesurés sous anesthésie à l’aide d’un cathéter Millar et la réactivité vasculaire de l’artère fémorale a été mesurée par myographe. L’expression de ET-1, COX-1 et COX-2 a été quantifiée dans la cellule endothéliale aortique (CE) par qPCR. En réponse à l’ET-1 (100 nM), l’expression de la préproET-1 dans les CE augmente en fonction du temps (p<0.05) : cette variation est accentuée chez les souris MK2-/-. Bien que la pression artérielle soit similaire entre les souris MK2+/+ et MK2-/-, l’inhibition de COX (indométacine, 1 μM) augmente (p<0.05) la contraction à l’ET-1 des vaisseaux isolés provenant de souris MK2+/+ mais pas des MK2-/-. Ces données suggèrent un rôle de MK2 dans la réponse vasculaire à l’ET-1 et possiblement dans la signalisation post-récepteur de l’ET-1 en général.

Lipoperoxidation and cyclooxygenases 1 and 2 inhibitory compounds from Iryanthera juruensis

Plants from Iryanthera genus have been traditionally used as food supplements by South American Indians. The MeOH extract of leaves of Iryanthera juruensis, one of the plants endemic to the Amazon region and consumed in Brazil, and the hexane extract from its seeds inhibited lipid peroxidation (LPO) and cyclooxygenase (COX-1 and -2)) enzymes in in vitro assays. Further analyses of these extracts yielded 5-deoxyflavones (1-5) from the leaf extract and sargachromenol (6), sargaquinoic acid (7), a novel juruenolic acid (8), omega-arylalkanoic acids (9a-c), and the lignan guaiacin (10) from the seed extract. Compounds 3-5 inhibited LPO by 86%, 77%, and 88% at 10 ppm, respectively, and compounds 6 and 9a-c showed inhibition at 76% and 78% at 100 ppm, respectively. However, compounds 7 and 8 were inactive and lignan 10 exhibited LPO inhibitory activity by 99% at 100 ppm compared to commercial antioxidants butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT), and vitamin E. The flavones 1-5 also inhibited COX-1 and -2 enzymes by 50-65% at 100 ppm. Compound 6 showed high but nonselective inhibition of COX-1 and COX-2 enzymes, when compared to aspirin and Celebrex, a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID). Compounds 7 and 10 inhibited COX-1 by 60% and 65% and COX-2 by 37% and 18%, respectively, whereas compounds 8 and 9a-c showed little or no activity against these enzymes.

Efeitos preventivos do treinamento físico na expressão das proteínas Cox-2 e Vegf de ratos tratados com dexametasona

Dexamethasone is a synthetic glucocorticoid widely used to treat allergic and inflammatory processes. This drug is used in three main situations, are used to contain acute or chronic inflammatory processes, or like immunosuppressive drug's. In these cases the patient will receive high doses for a chronic period and, therefore, has a much greater chance of adverse side effects, such as hypertension, diabetes and dyslipidemia. Dexamethasone promotes deleterious effects on the arachidonic acid pathway, when administered in high doses, because it is a potent anti-inflammatory drug. We recently demonstrated that dexamethasone significantly reduces the protein expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) in both skeletal muscle and heart, but the mechanisms involved remain unclear. Meanwhile, exercise has been shown to be effective against high blood pressure, diabetes and dyslipidemia, promoting, among other factors, the increase in VEGF and angiogenesis. One possible explanation for these effects would be the creation of new vessels mediated by inflammation, or by the stimulation of the formation of products of the metabolism of arachidonic acid (AA), such as prostaglandin E2 (PGE2) and VEGF, by increasing the stimulation of the enzymes cyclooxygenase 1 and 2 (COX-1 and COX-2). Little is known about the preventive effects of training on the action of dexamethasone in the arachidonic acid pathway. Therefore, the aim of this study was to determine whether aerobic exercise training, performed before and concomitant treatment with dexamethasone, was able to prevent the effects of the dexamethasone in the protein expression of COX-2 and VEGF. For this, we used young Wistar rats (n = 40) which were randomly divided into 4 groups: sedentary control (SC), sedentary and treated with dexamethasone (SD), trained control (TC) and trained and treated with dexamethasone (TD). These rats performed aerobic exercise training, 60% of maximum capacity, 5

Untersuchungen zu COX/LOX-Inhibitoren mit Hydroxylradikalfängereigenschaften – Synthese, Testung und Modelling

In der vorliegenden Arbeit werden 52 Verbindungen beschrieben, welche auf COX/LOX-Inhibition mit zusätzlichen Hydroxylradikalfängereigenschaften getestet worden sind. rnEs war möglich eine neue Synthesestrategie für noch nicht beschriebene 4,5-Diarylisoselenazole zu entwickeln und eine vorhandene Synthese für Isothiazoliumchloride von zwei Stufen, mit mäßigen Ausbeuten, auf eine Stufe, mit hoher Ausbeute, zu verkürzen.rnEs wurden mehrere COX-Inhibitoren identifiziert. MSD4a, MSD4h, MSD5a und MSD5h konnten als COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Hemmer identifiziert werden. Besonders hervorzuheben ist die Verbindung MSD5h, die zusätzlich zur COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Inhibition eine leichte Hemmung im Hydroxylradikalfänger-Assay zeigt, für die ein clog P-Wert von 2,65 berechnet wurde und die im XTT-Zytotoxizitätstestsystem, selbst bei einer Konzentration von 100 µM, kaum toxische Eigenschaften besitzt.rnWeiterhin war es möglich zu zeigen, dass Carbonsäuren gute Hydroxylradikalfängereigenschaften in unserem, auf der Fenton-Reaktion basierenden, Testsystem haben. Die Potenz der Carbonsäuren MSD8b und MSD11j im Vergleich zu den unwirksamen korrespondierenden Ester MSD8a und MSD11i führte zu Untersuchungen mit weiteren Carbonsäuren und deren Ester. Um den Wirkungsmechanismus zu erforschen wurde das Testsystem modifiziert, um eine Komplexierung der Eisenionen durch die Carbonsäuren auszuschließen. An Hand der Substanzen MSD8b und MSD11j wurde nachgewiesen, dass diese mit dem Hydroxylradikal reagieren, ohne zu decarboxylieren oder andere Zerfallsreaktionen einzugehen.rnZusätzlich zu den Untersuchungen der Enzym-Inhibition sowie des Hydroxylradikal-Scavenings wurden Molecular Modelling Studien durchgeführt. Die Ergebnisse der Dockingstudien in COX-1- (1eqg), COX-2- (1cx2) und in COX-1 mutierte COX-2-Kristallstrukturen (1cx2) führen zu einer kritischen Bewertung des folgenden Ansatzes: Es ist nicht unbedingt sinnvoll zuerst Strukturen mit dem Computer zu entwerfen und zu modeln und sie erst dann zu synthetisieren und in Enzym- oder Zellassays zu testen. Die Begründung dafür liegt in der Schwierigkeit einschätzen zu können, wie nah das gewählte Modell der Wirklichkeit ist. In den durchgeführten Dockingstudien konnte der sehr große Einfluss des kokristallisierten Liganden in der als Grundlage dienenden Kristallstruktur auf die Dockingergebnisse gezeigt werden. Durch einen zu kleinen kokristallisierten Liganden in der COX-1-Bindungstasche wurden als Ergebnis der Dockingstudie alle Verbindungen als nicht potent eingestuft, obwohl diese zum Teil im Enzymtestsystem wirksam waren. Dies konnte mit den Mutationsversuchen ausgeglichen werden. rnDeshalb kann man aus diesen Ergebnissen als Fazit ziehen, dass eine Strategie, Strukturen zu synthetisieren, in vitro zu testen und dabei die Strukturentwicklung mit Molecular Modelling Studien zu unterstützen, die Methode der Wahl darstellt.rn

Role of the different isoforms of cyclooxygenase and nitric oxide synthase during gastric ulcer healing in cyclooxygenase-1 and -2 knockout mice

Traditional NSAIDs, selective cyclooxygenase (COX)-2 inhibitors, and inhibitors of nitric oxide synthase (NOS) impair the healing of preexisting gastric ulcers. However, the role of COX-1 (with or without impairment of COX-2) and the interaction between COX and NOS isoforms during healing are less clear. Thus we investigated healing and regulation of COX and NOS isoforms during ulcer healing in COX-1 and COX-2 deficiency and inhibition mouse models. In this study, female wild-type COX-1(-/-) and COX-2(-/-) mice with gastric ulcers induced by cryoprobe were treated intragastrically with vehicle, selective COX-1 (SC-560), COX-2 (celecoxib, rofecoxib, and valdedoxib), and unselective COX (piroxicam) inhibitors. Ulcer healing parameters, mRNA expression, and activity of COX and NOS were quantified. Gene disruption or inhibition of COX-1 did not impair ulcer healing. In contrast, COX-2 gene disruption and COX-2 inhibitors moderately impaired wound healing. More severe healing impairment was found in dual (SC-560 + rofecoxib) and unselective (piroxicam) COX inhibition and combined COX impairment (in COX-1(-/-) mice with COX-2 inhibition and COX-2(-/-) mice with COX-1 inhibition). In the ulcerated repair tissue, COX-2 mRNA in COX-1(-/-) mice, COX-1 mRNA in COX-2(-/-) mice, and, remarkably, NOS-2 and NOS-3 mRNA in COX-impaired mice were more upregulated than in wild-type mice. This study demonstrates that COX-2 is a key mediator in gastric wound healing. In contrast, COX-1 has no significant role in healing when COX-2 is unimpaired but becomes important when COX-2 is impaired. As counterregulatory mechanisms, mRNA of COX and NOS isoforms were increased during healing in COX-impaired mice.

Effects of a non-selective COX inhibitor and selective COX-2 inhibitors on contractility of human and porcine ureters in vitro and in vivo

BACKGROUND AND PURPOSE: Anti-inflammatory drugs are used in the treatment of acute renal colic. The aim of this study was to investigate the effects of selective COX-2 inhibitors and the non-selective COX inhibitor diclofenac on contractility of human and porcine ureters in vitro and in vivo, respectively. COX-1 and COX-2 receptors were identified in human ureter and kidney. EXPERIMENTAL APPROACH: Human ureter samples were used alongside an in vivo pig model with or without partial ureteral obstruction. COX-1 and COX-2 receptors were located in human ureters by immunohistochemistry. KEY RESULTS: Diclofenac and valdecoxib significantly decreased the amplitude of electrically-stimulated contractions in human ureters in vitro, the maximal effect (Vmax) being 120 and 14%, respectively. Valdecoxib was more potent in proximal specimens of human ureter (EC50=7.3 x 10(-11) M) than in distal specimens (EC50=7.4 x 10(-10) M), and the Vmax was more marked in distal specimens (22.5%) than in proximal specimens (8.0%) in vitro. In the in vivo pig model, parecoxib, when compared to the effect of its solvent, significantly decreased the maximal amplitude of contractions (Amax) in non-obstructed ureters but not in obstructed ureters. Diclofenac had no effect on spontaneous contractions of porcine ureter in vivo. COX-1 and COX-2 receptors were found to be expressed in proximal and distal human ureter and in tubulus epithelia of the kidney. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: Selective COX-2 inhibitors decrease the contractility of non-obstructed, but not obstructed, ureters of the pig in vivo, but have a minimal effect on electrically-induced contractions of human ureters in vitro.

Pharmacological analysis of cyclooxygenase-1 in inflammation

The enzymes cyclooxygenase-1 and cyclooxygenase-2 (COX-1 and COX-2) catalyze the conversion of arachidonic acid to prostaglandin (PG) H2, the precursor of PGs and thromboxane. These lipid mediators play important roles in inflammation and pain and in normal physiological functions. While there are abundant data indicating that the inducible isoform, COX-2, is important in inflammation and pain, the constitutively expressed isoform, COX-1, has also been suggested to play a role in inflammatory processes. To address the latter question pharmacologically, we used a highly selective COX-1 inhibitor, SC-560 (COX-1 IC50 = 0.009 μM; COX-2 IC50 = 6.3 μM). SC-560 inhibited COX-1-derived platelet thromboxane B2, gastric PGE2, and dermal PGE2 production, indicating that it was orally active, but did not inhibit COX-2-derived PGs in the lipopolysaccharide-induced rat air pouch. Therapeutic or prophylactic administration of SC-560 in the rat carrageenan footpad model did not affect acute inflammation or hyperalgesia at doses that markedly inhibited in vivo COX-1 activity. By contrast, celecoxib, a selective COX-2 inhibitor, was anti-inflammatory and analgesic in this model. Paradoxically, both SC-560 and celecoxib reduced paw PGs to equivalent levels. Increased levels of PGs were found in the cerebrospinal fluid after carrageenan injection and were markedly reduced by celecoxib, but were not affected by SC-560. These results suggest that, in addition to the role of peripherally produced PGs, there is a critical, centrally mediated neurological component to inflammatory pain that is mediated at least in part by COX-2.