Molekylære mekanismer Som kan bidra til langvarig effekt AV PDE5-hemmere for å forbedre erektil funksjon

ved alle kontoer ser effekten av virkningen av sildenafil, vardenafil eller tadalafil for å forbedre erektilresponsen ut til å sammenligne godt. Tiden (Tmax) som kreves for å nå maksimal plasmakonsentrasjon (Cmax) og tidspunktet for virkningstid varierer noe, mens tadalafil er litt langsommere enn sildenafil eller vardenafil. Legemidlene varierer imidlertid vesentlig i clearance fra plasma; t½ av plasmaclearance er ∼4 h for sildenafil eller vardenafil sammenlignet med 18 h for tadalafil. Effekten av sildenafil eller vardenafil hos menn er optimal ved ∼0,5–1 time, som tilsvarer tidspunktet for maksimal plasmakonsentrasjon (Cmax). Plasmakonsentrasjonen av disse legemidlene avtar med t½ av ∼4-5 t slik at legemiddelnivået i plasma blir lavt etter 12 t (∼13% Av Cmax). Studier indikerer imidlertid at menn fortsatt har lettere ereksjoner 12 h etter dosering.20, 30, 31 på samme måte har pasienter som har tatt tadalafil, som har en t½ av ∼18 t, rapportert forbedret erektil funksjon ved 36 t når plasmakonsentrasjonen av legemidlet ville være ∼25% Av Cmax.17 den langvarige effekten av disse medisinene gir fleksibilitet til initiering av seksuell aktivitet for PASIENTER med ED og kan redusere doseringshyppigheten. Hvis dette mønsteret gjelder for andre vev (for eksempel pulmonal vaskulatur), kan det bety at mindre hyppige doseringsregimer kan brukes til å oppnå det ønskede terapeutiske målet. Dette kan føre til lavere eksponering av pasienten til medisiner og kostnadsbesparelser for terapi.

tiden løpet av narkotika handling er generelt antatt å være nært korrelert med plasmanivået av stoffet. Ifølge denne modellen vil clearance av et stoff fra plasma, utgang av stoff fra vevet og opphør av legemiddelvirkning i det vevet i det vesentlige sammenfalle. Langvarig virkning av potente pde5-hemmere passer imidlertid ikke godt til denne modellen. Flere biokjemiske mekanismer kan forklare den tilsynelatende langvarige effekten AV PDE5-hemmere. (1) hvis inhibitoren fjernes fra vev parallelt med dets clearance fra plasma, må vedvarende biologiske effekter skyldes tidligere eksponering av vevet til inhibitor, kanskje i kombinasjon med vedvarende aktivering av cGMP-signalveien i løpet av eksponeringstidspunktet(det vil si cellulært ‘minne’ av cgmp-signalopplevelsen). Videre, hvis stoffet er fjernet fra cellen, VIL PDE5-aktiviteten bli gjenopprettet og cGMP-nivået vil bli spådd å være nær basalt nivå (Figur 2a). (2) Alternativt, Hvis stoffet ikke fjernes parallelt med clearance fra plasma, det vil si at stoffet beholdes (eller sekvestreres) I vsmc av corpus cavernosum og nedbrytning av cGMP ved PDE5 forblir stort sett blokkert (Figur 2b), kan et lavt nivå av andre cgmp-hydrolyserende Pde tilstede i disse cellene senke cGMP noe. Dette ville fremme (1) vedvarende cgmp-binding til allosteriske cGMP-bindingssteder PÅ PDE5 for å øke affiniteten for inhibitorer, (2) vedvarende cGMP-binding TIL PKG og aktivering av cGMP-signalveien og (3) økt cellulær cGMP som ikke lett hydrolyseres. I dette siste scenariet vil cellulære konsentrasjoner AV PDE5-hemmer og cGMP til en viss grad bli forhøyet, noe som ville skyldes spesifikk sekvestrering av hver av disse ligandene, det vil si inhibitor bundet tett TIL PDE5 katalytisk sted og cGMP bundet tett til allosteriske cGMP-bindingssteder I PKG og PDE5. Disse mulige forklaringene for langvarige effekter AV PDE5-hemmere på erektilresponsen vil bli vurdert her. Disse hypotesene er basert på etablerte molekylære mekanismer som er kjent for å være assosiert MED PDE5 og PKG, selv om hensynene ikke utelukker andre mekanismer.

Vedvarende konsekvenser av aktivering av cGMP-signalveien

muligheten for en ‘minneeffekt’ etter eksponering av vev FOR PDE5-hemmere, enten med eller uten samtidig økning av cGMP, vil først bli vurdert. Vanligvis satte heving av cGMP og aktivering AV PKG i gang en kaskade av cellulære hendelser, og virkningen AV PDE5 motvirker denne effekten ved å hydrolysere nukleotid. I vev som har blitt studert, tyder bevis på at Virkningen Av Pde står for størstedelen av cellens kapasitet til å redusere sykliske nukleotidnivåer.32, 33 tilstedeværelsen AV PDE5-hemmere blokkerer virkningen AV PDE5 og forbedrer cgmp-akkumulering og cgmp-signalering. Det er ikke kjent om nivået av cGMP oppnådd i nærvær AV PDE5-hemmere ligner det som oppstår under fysiologiske forhold, eller hvis cGMP akkumuleres til et mye høyere nivå. I porcine coronary artery glatte muskler gir en tredobbelt høyde av cGMP maksimal avslapning.34 PDE5 er den viktigste cgmp-hydrolyserende PDE i corpus cavernosum8, slik at så lenge PDE5-hemmere er tilstede, vil et signifikant cGMP-nivå sannsynligvis vedvare i dette vevet selv etter at ereksjonen har gått ned på grunn av andre påvirkninger. I så fall vil PKG sannsynligvis forbli aktivert i noen grad i flere timer.

den lange varigheten av den økte virkningen av PKG beskrevet ovenfor kan fremkalle effekter som ikke er opplevd under de fleste fysiologiske omstendigheter, siden PDE5-virkning i fravær av hemmere forventes å raskt returnere cGMP og AKTIVITET AV PKG til nær basalt nivå. Effektene av fosforyleringsreaksjoner mediert AV PKG antas generelt å raskt motvirkes av virkningen av fosfoproteinfosfataser. Selv i møte med synkende cGMP og redusert PKG-aktivitet kan reversering av effektene AV pkg-fosforyleringer variere blant fosfoproteiner; noen kan raskt defosforyleres og returneres til sin opprinnelige funksjonelle tilstand, andre kan beskyttes mot rask defosforylering ved deres plassering i cellen eller ved å være kompleksert med andre proteiner, og derved opprettholde den opprinnelige effekten av økt cGMP. Faktisk er lite kjent om de sanne konsekvensene og tidskursene for handlingen av en av disse veiene. Hvis aktivering AV PKG og / eller effekter AV PKG-medierte fosforyleringer ikke reverseres fullstendig i tide (Figur 2a), kan påfølgende økning av cGMP ved erotiske stimuli gi en økt erektil respons selv i fravær AV PDE5-hemmere. En langvarig effekt av fosforyleringshendelser på cellulær proteinfunksjon kan oppstå ved en rekke mekanismer, inkludert (1) langvarig fosforylering av målproteiner i cellen, kanskje på grunn av langsom defosforylering av fosfoproteinfosfataser, (2) strukturelle endringer som konvertering mellom former som har forskjellige aktivitetsnivåer, (3) endringer i proteinnivåer på grunn av endring i genuttrykk, mRNA-oversettelse og / eller stabilitet og / eller proteinomsetningshastighet, (4) translokasjon av proteiner mellom cellulære rom og (5) økt følsomhet overfor cGMP og/eller cGMP – signalvei. PKG-mediert fosforylering AV PDE5 gir en tilsynelatende konformasjonsendring i enzymet og øker affiniteten for cGMP på dets allosteriske steder og for inhibitorer / cGMP på dets katalytiske sted.11, 35, 36, 37 Syklisk gmp-aktivert PKG gjennomgår autofosforylering, noe som øker enzymets aktivitet litt selv i fravær av cGMP og øker følsomheten for påfølgende økninger i cGMP(Figur 3).38, 39, 40, 41 Autofosforylering forårsaker også en tilsynelatende konformasjonsendring i enzymet og fremmer høyere affinitet for cGMP-binding sammenlignet med unfosfo-PKG, og beholder dermed cGMP på de allosteriske cGMP-bindingsstedene; 38, 42 siden de cGMP-bindende allosteriske stedene TIL PKG er positivt kooperative, 43 vil dette tendere til å ‘prime’ PKG for full aktivering med en påfølgende liten økning i cGMP. Noen proteiner som har blitt fosforylert AV PKG, kan senere bli kovalent modifisert av andre posttranslasjonelle modifikasjoner som oksidasjon, allestedsnærværende eller fosforylering av andre kinaser som kan forlenge eller på annen måte påvirke konsekvensene av cGMP-signalering.

Endringer i nivået av proteiner som er substrater FOR PKG kan forekomme ved mange prosesser. PKG-mediert fosforylering mål transkripsjonsfaktorer som regulerer genuttrykk, 44, 45 som kan endre nivåer av proteiner nedstrøms FOR PKG. I andre tilfeller kan fosforylering målrette proteiner for nedbrytning via ubiquitinasjonsveien.46, 47 Syklisk gmp aktivering AV PKG i noen celler utløser translokasjon av enzymet fra cytosol til spesifikke subcellulære steder og fosforylering av målproteiner i det rommet.44, 45, 48, 49, 50 Aktivering AV PKG har også vist seg å fremkalle omfordeling av visse proteiner, for eksempel RhoA,51 i cellen eller innføring av proteiner i membraner og derved endre funksjon.52, 53 noen cellulære prosesser påvirket AV PKG-aktivitet, for eksempel endringer i polymerisasjonen av fibrillære proteiner eller innføring av proteiner i membraner, kan være sakte å reversere. Dette er viktige hensyn ved bruk av farmakologiske regimer som fremmer heving av cGMP, og som kan opprettholdes i flere timer eller til og med dager hvis personen er kronisk medisinert. Konsekvensene av kortsiktige endringer i aktiviteten til cgmp-signalveien kan avvike vesentlig fra en mer vedvarende aktivering og garantere nøye undersøkelse.

Retensjon AV PDE5-hemmere I VSMC etter clearance fra plasma

muligheten FOR AT PDE5-hemmere kan beholdes I VSMC og fremme forbedret erektil respons selv etter at de er fjernet fra plasma er også plausibel (Figur 2b og 4). Sildenafil, vardenafil og tadalafil metaboliseres ikke i VSMC; for reversering av effekten av disse medisinene i vev, må legemidlene dissociere FRA PDE5, diffundere gjennom cytosol til plasmamembranen, krysse plasmamembranen og transporteres til leveren for modifikasjon og clearance ved virkningen av cytokromer. Legemidler som disse som har relativt korte plasmahalveringstider, binder med høy affinitet til intracellulære reseptorer SOM PDE5, men ikke nedbrytes i målcellen, er i en noe unik klasse som ikke er studert grundig. Uventede cellulære farmakokinetiske egenskaper som påvirker cellulær clearance kan gjelde for disse legemidlene.

innføringen og akkumuleringen AV pde5-hemmere i celler forventes å bli påvirket AV nivået AV PDE5. Følgelig forventes celler som er rikelig I PDE5 å selektivt anskaffe og beholde inhibitoren sammenlignet med celler med liten ELLER ingen PDE5(Figur 4a-c–. Etter absorpsjon av legemidlene i blodstrømmen, transporteres inhibitoren TIL vsmc-overflaten ved systemisk sirkulasjon. I utgangspunktet skaper fravær av stoffet i cytosol en stor kjemisk gradient for forbindelsen mellom utsiden og innsiden av cellen; dette vil lette legemiddelinngangen i cellen (Figur 4a). Siden inhibitorene er bundet med svært høy affinitet TIL PDE5, er det spådd at så snart en inhibitor kommer inn i cellen, vil den nesten øyeblikkelig bli bundet AV PDE5, det vil si i stor grad sekvestrert fra cytosol, og fri inhibitor i cytosol vil forbli svært lav, og dermed opprettholde gradienten. Inhibitorbinding TIL PDE5 vil øke akkumulasjonshastigheten av inhibitorer siden effluks av cellulær inhibitor bør reduseres på grunn av den lave mengden fri inhibitor i cytosol (Figur 4a) etter inhibitorinnstrømning til celler. Videre vil en betydelig del av inhibitormolekylene som dissocierer FRA PDE5, sannsynligvis komme tilbake til enzymet før de forlater cellen. Disse faktorene vil lette akkumulering av inhibitor i cellen i samsvar med cellenivå AV PDE5. Ifølge denne modellen vil akkumulering av inhibitor i cellen være mettbar og bestemt av konsentrasjon av intracellulær PDE5. Når ALLE pde5 katalytiske steder er fylt (mettet), vil konsentrasjonen av fri inhibitor i cytosol til slutt nærme seg det i plasma (Figur 4b), men total inhibitor i cellen vil bli signifikant påvirket av nivået AV PDE5 i den cellen slik at total inhibitor i cellen=inhibitor bundet TIL PDE5+fri inhibitor i cytosol. Den langvarige virkningen av de kommersialiserte pde5-inhibitorene som er rapportert hos noen pasienter, antas også å skyldes de samme prosessene, det vil si de kombinerte effektene av (1) høyt NIVÅ AV PDE5 i VSMC og (2) høy affinitet AV PDE5 for disse inhibitorene. Basalaffiniteten TIL PDE5 for inhibitorene, som er iboende høy (KD=0,1–4 nM), kan øke ytterligere som respons på økning av cGMP som ville oppstå ved seksuell stimulering12 og / eller langvarig eksponering for de respektive legemidlene.54 som omtalt nedenfor, er denne økte affiniteten forårsaket av allosterisk binding av cGMP til PDE5, økt fosforylering av enzymet og langvarig forstyrrelse av enzymets katalytiske sted ved forhøyet cGMP og inhibitor.9, 11, 12, 55 derfor, noen timer etter inntak AV EN pde5-hemmer, enten i nærvær eller fravær av seksuell opphisselse, vil plasmahemmerkonsentrasjonen være høy, Og det er spådd at det katalytiske stedet FOR PDE5 i VSMC ville være mettet med inhibitor og at affiniteten TIL PDE5 for inhibitoren ville være betydelig høyere enn i basal tilstand (Figur 4b). Denne høyere affinitetsbindingen ville fremme fortsatt assosiasjon av inhibitoren med PDE5 og retensjon av inhibitoren i VSMC.

i enkleste termer kan 56, 57 VSMC anses å ligne dialyseposer som inneholder både ubundne og PDE5-bundne hemmere. Etter hvert som plasmahemmeren avtar, forventes en fri hemmer i cytosol av cellen å avta parallelt. Populasjonen av inhibitormolekyler bundet i ET PDE5-inhibitorkompleks kan imidlertid avta langsommere (Figur 4c og 5) fordi frigjøring av inhibitoren fra cellen ikke utelukkende er avhengig av diffusjonshastigheten av molekylet gjennom membranen til plasmaet. SNARERE KAN PDE5-molekyler forstyrre inhibitorutgangen betydelig. Inhibitorer er reversibelt bundet TIL PDE5 slik at komplekset er i en dynamisk likevekt, det vil si at inhibitoren kontinuerlig dissosierer fra enzymet med en viss hastighet (koff) og blir rebound med en viss hastighet (kon) (Figur 5). Forholdet mellom koff og kon (kalt KD) reflekterer enzymets affinitet for inhibitoren. Med høyaffinitetshemmere favoriseres forening MED PDE5 i denne likevekten, slik at mye av inhibitoren rebinds raskt etter at den dissocierer fra enzymet. Den høye konsentrasjonen AV PDE5 vil også fremme rebinding av inhibitoren fordi on-rate av inhibitorbinding påvirkes av konsentrasjon av både inhibitor OG PDE5.

da noen av inhibitoren unnslipper cellen og fjernes fra nærheten av cellen ved sirkulasjonen, ville DET være ‘åpne’ pde5 katalytiske steder, slik at ikke bare ville rebinding av inhibitoren oppstå med samme PDE5, men også andre PDE5-molekyler ville være tilgjengelige for å fange opp og binde inhibitoren (Figur 5), og dermed ytterligere hindre flukt fra cellen. Derfor vil et inhibitormolekyl ha en mye høyere sannsynlighet for å binde seg til frie steder PÅ PDE5 enn å forlate cellen. En slik dissosiasjon og re-association scenario av stoffet FOR PDE5 kan potensielt oppstå mange ganger før clearance av stoffet fra cytosol oppnås. Dette kan resultere i konsentrasjon og retensjon, eller ‘fangst’, av stoffet I VSMC, og dermed forlenge virkningsvarigheten.

effekten av disse prosessene for å bremse t½ av inhibitor effluks FRA VSMC kan kvantifiseres ved å vurdere konsentrasjonen AV PDE5 i celler sammen MED affiniteten AV PDE5 for inhibitoren. EFFEKTEN AV PDE5 til langsom inhibitorutgang fra cellen vil være proporsjonal med 1 + P / KD, Hvor P er konsentrasjonen av inhibitorbindingssteder på PDE5 (pde5 subenhetskonsentrasjon) og KD er likevektsdissosiasjonskonstanten AV PDE5-inhibitorkomplekset.56 Forutsatt AT PDE5 er ∼5 × 10-7 M i VSMC8 (upubliserte data) og AT kd for ufosforylert PDE5 for vardenafil er 4 × 10-10 M, vil 12 intracellulær binding av hemmer TIL PDE5 redusere efflukshastigheten til denne hemmeren med en faktor på∼1500 sammenlignet med efflukshastigheten i celler uten PDE5. Denne faktoren vil være > 1500 hvis affiniteten TIL pde5-katalytisk sted for hemmere som vardenafil økes ved cellulære hendelser som binding av cGMP til pde5-allosteriske steder, fosforylering AV PDE5, langvarig eksponering av proteinet for inhibitor eller andre prosesser.

MENS PDE5 har en iboende høy affinitet for sildenafil, vardenafil og tadalafil, har modifikasjoner av proteinet vist seg å ytterligere øke affiniteten for noen eller alle disse inhibitorene, noe som skaper svært høy affinitetsbinding (Figur 6); disse inkluderer cGMP-binding TIL pde5-allosteriske steder og katalytisk sted, fosforylering av enzymet VED PKG som forenkles av enten inhibitorbinding TIL pde5-katalytisk sted eller cGMP-binding til allosteriske steder PÅ PDE5, eksponering av enzymet for inhibitor i flere timer eller en kombinasjon av disse effektene.9, 11, 12, 13, 35, 55 fordi cgmp-binding til allosteriske cgmp-bindingssteder PÅ PDE5 og PKG også fostres under disse omstendighetene og beskyttes mot nedbryting, vil 58, 59 sekvestrering av cGMP i disse stedene resultere i høyere cellulær konsentrasjon av cGMP sammenlignet med basaltilstanden og kan gi et reservoar av cGMP for senere frigjøring, og dermed endre effektiviteten avledet fra en etterfølgende liten økning i det andre messenger-signalet.60