Die COX ist ein zentrales Enzym in der Genese von Schmerzen, Entzündungen und in der Kanzerogenese. Hierbei ist die COX-2 von besonderem Interesse, da sie in Tumorzellen und im traumatisierten Gewebe induziert wird, wohingegen die COX-1 sowohl in der Tumorentstehung, im Tumorprogress, als auch in der Schmerzinduktion und Inflammation eine untergeordnete Rolle spielt. In unseren Forschungsarbeiten haben wir uns zunächst mit dem Abbau der COX-2 beschäftigt. Wir konnten zeigen, dass die COX-2 vor der Proteolyse durch Ub markiert wird, um anschließend über das 26S Proteasom abgebaut zu werden, dem wichtigsten proteolytischen System in eukaryotischen Zellen. Die Ubiquitinierung erfolgt über Cul-abhängige Ligasen. Der CSN Komplex beeinflusst den Abbau von Proteinen in der Zelle und ebenso die Proteolyse der COX-2. Die COX-2 bindet an das CSN und wird so vor dem Abbau geschützt. Letztlich scheint die COX-2 Proteolyse über einen Superkomplex aus dem CSN, dem 26S Proteasom und Cul-RING Ligasen abzulaufen. Speziell Parecoxib, anders als Celecoxib oder Rofecoxib, nimmt direkten Einfluss auf den Abbau der COX-2. Parecoxib führt zu einem beschleunigten Ub-abhängigen Abbau der COX-2. Scheinbar kommt es zu einer Konformationsänderung der COX-2 durch Parecoxib, wodurch die COX-2 optimal ubiquitiniert und somit beschleunigt abgebaut wird. Die Folgen unterschiedlicher COX Inhibitoren, sowohl ein COX-1 - (Resveratrol) und selektiver COX-2 Inhibitor (Valdecoxib), als auch ein unselektives NSAR mit der Blockade beider Isoformen (Metamizol), wurde in einer randomisierten, Plazebo-kontrollierten tierexperimentellen Studie untersucht. Aufgrund der zentralen Funktion der COX in der Defektheilung und Neovaskularisation, haben wir die Anastomosenfestigkeit und Insuffizienzrate nach einer Kolonsegmentresektion im Kaninchenmodell getestet. Ergänzend wurde die Kapillardichte im Bereich der Darmnaht ausgezählt. Wir konnten zeigen, dass keines der Medikamente die Komplikationsrate, die Anastomosenfestigkeit oder die Kapillardichte negativ beeinflusst. Eine Hemmung der COX – selektiv oder nicht selektiv – scheint zu keiner relevanten Änderung der Komplikationen nach Kolonresektionen zu führen. Selbiges kann ebenso auf Basis der folgenden Studien, bezüglich der Wundheilung der Haut, postuliert werden. Im Rahmen zweier standardisierter Operationen, der RILND und der RALND wurde zunächst unsere multimodale systemische Schmerztherapie, basierend auf NSAR, evaluiert. Die postoperativen Schmerzen wurden mittels einer VAS dokumentiert, sowie die exakten Schmerzmitteldosen als auch die Komplikationen im postoperativen Verlauf in einer Datenbank registriert. Wir konnten zeigen, dass wir ein funktionierendes postoperatives Schmerz-management besaßen. Die Komplikationsrate entsprach der, aus den angegebenen Daten der internationalen Literatur. Patienten mit Komplikationen hatten, im Vergleich zu den Patienten ohne Komplikationen, relevant mehr Schmerzen vor allem am ersten postoperativen Tag (p = 0.047). Der erhöhte Schmerzlevel könnte ursächlich aus einer vermehrten Induktion der COX-2 resultieren, wodurch eine verstärkte lokale Entzündungsreaktion und periphere Sensibilisierung für Schmerzen resultiert, und somit Komplikationen sekundär wahrscheinlicher werden. Vor dem Hintergrund der Morbidität der RALND, verbunden mit dem erhöhten Schmerzlevel, vor allem am ersten postoperativen Tag, haben wir im Rahmen einer prospektiven, randomisierten, doppelt verblindeten, Plazebo-kontrollierten Studie eine Veränderung unserer multimodalen Schmerztherapie untersucht. Parecoxib wurde 2 Stunden vor der Operation appliziert. Diese präemptive Analgesiegruppe (n = 16) wurde mit dem bisherigen standardisierten Analgesiekonzept verglichen (n = 16). Wir konnten insgesamt eine Verbesserung im postoperativen Ablauf der Patienten aus der präemptiven Analgesiegruppe feststellen. Die Patienten hatten signifikant weniger Schmerzen im postoperativen Verlauf und speziell am ersten Tag nach der Operation (p = 0.04). Auch die postoperative Erschöpfung (Fatigue) war durch die selektive, präemptive COX-2 Inhibition reduziert (p = 0.05). Die additive Einnahme von Schmerzmitteln war in der Verumgruppe, im Vergleich zur Kontrollgruppe, verringert. Die Komplikationsrate war in beiden Gruppen gleich. Erklärungen für die reduzierten Schmerzen, durch eine selektive, präemptive COX-2 Inhibition, wäre der Wirkspiegel des Coxibs zum Beginn der chirurgischen Noxe. Die induzierten COX 2 Enzyme werden schon initial blockiert, wodurch die bedingten PG, aus dem katalysierten Abbau der Arachidonsäure, nicht oder verringert gebildet würden, so dass eine periphere und zentrale Sensibilisierung reduziert werden könnte. Zusätzlich führt Parecoxib zu einer beschleunigten Proteolyse der COX-2, was zu einem Langzeiteffekt der präemptiven Analgesie beitragen könnte. Aus den gesammelten Daten kann abgeleitet werden, dass der Abbau und die Inhibition der COX in der klinischen Wirkung eng miteinander verbunden sind. Der Einsatz unterschiedlicher COX Inhibitoren ist chirurgisch, im Rahmen der perioperativen Schmerztherapie, von besonderem Interesse. Neben einem multimodalen Analgesiekonzept, sind vor allem erweiterte Therapieansätze, wie der präemptive Einsatz der Analgetika, eine Möglichkeit postoperative Schmerzmittel zu reduzieren, und zugleich eine effektivere Analgesie zu erzielen, ohne spezifische Komplikationen zu erhöhen.
The cyclooxygenase (COX) is a central enzyme in the genesis of pain, inflammation and carcinogenesis. Two major isoforms, COX-1 and COX-2, have been described. The COX-1 is constitutively expressed in most tissues and has housekeeping functions, whereas the COX-2 is the inducible isoform, expressed under conditions of inflammation and tumor growth. First, we researched the degradation of the COX-2 enzyme. We were able to demonstrate, that the COX-2 protein was ubiquitinated before proteasome-dependent proteolysis. Enzymes that ubiquitinate proteins called ubiquitin (Ub) ligases. An important regulator of protein ubiquitination is the COP9 signalosome (CSN). We could show for the first time, that CSN controls the COX-2 stability towards the ubiquitin proteasome system (UPS). Binding of COX-2 to the CSN protects the protein towards degradation by the UPS. Presumably COX-2 proteolysis is channeled by a super-complex of CSN, the 26S proteasome and Ub ligases. Selective COX-2 inhibitors (Coxib) influence the stability of the COX-2 protein. In addition Parecoxib, but not Celecoxib or Rofecoxib, significantly accelerated COX-2 degradation by the UPS. Consecutively, we designed a placebo controlled trial in a rabbit model to investigate the influence of differentiated inhibition of the COX isoforms. We tested a specific COX-1 inhibitor (Resveratrol), a selective COX-2 inhibitor (Valdecoxib) and an unselective non steroidal inflammatory drug (NSAID) (Metamizole) against a placebo vehicle. Because of a central function of the COX enzyme in neovascularisation and defect healing, we tested the influence of COX inhibition on anastomotic healing after large bowel resection and vessel density in anastomotic region. We demonstrated that inhibition of COX isoforms causes no significant differences in anastomotic healing or new vessel formation in the anastomotic region. We postulate that the selective or unselective inhibition of the COX causes no higher rate of postoperative complications after large bowel resection. In a clinical setting treatment of two standardized operations were evaluated, the radical inguinal/iliacal lymph node dissection (RILND) and the radical axillary lymph node dissection (RALND), to investigate our standardized multimodale postoperative systemic analgesic therapy, based on NSAID. The level of pain, registered via a visual analogue scale (VAS), the exact amount of postoperative analgesic medication and the rate of surgical complications were registered in a prospective database. We postulated that our standardized analgesic therapy was sufficient. The rate of postoperative complications was comparable to data from international literature. We discovered that patients with surgical complications had significant more pain at the first postoperative morning after surgery (p=0.047). The increased level of pain could be a result of an induction of COX-2 which causes an increased local inflammation and peripheral sensitization which results in a higher level of pain and could entail to a higher rate of postoperative complications. Against the background of the high morbidity after RALND in correlation to a higher level of postoperative pain, we investigated a change of our perioperative analgesic regime in a prospective randomized, placebo-controlled trial. Patients of the treatment group (n=16) received Parecoxib intravenously two hours before surgery (preemptive analgesia) in correlation to a control group receiving our standardized postoperative analgesic medication (n=16). Patients of the preemptive analgesia group had a better outcome after RALND. The postoperative pain was significantly reduced (p=0.04). Patients of the treatment group had less fatigue (p=0.05) and the amount of the postoperative analgesic medication was reduced either (p=0.04). Rates of postoperative complications were comparable between both groups. The inhibition of the inducible COX-2 enzyme starts immediately after the injury, whereby the cascade of degradation from arachodonic acid to prostaglandines is blocked, which could cause less sensitization and reasonable less pain. We detected an accelerated COX-2 degradation by Parecoxib as well, which could result in long acting effects of a preemptive Parecoxib analgesia. In conclusion our data suggest that degradation and inhibition of the COX are associated in clinical outcome. The use of different COX inhibitors in perioperative pain therapy is surgically of particular interest. Beside a multimodale postoperative analgesic concept, the enhanced application in a preemptive setting of pain medication could reduce the level of pain without increasing surgical complications.
