Colinesterase

A colinesterase (EC 3.1.1.8, colina esterase; nome sistemático acilcolina acilhidrolase) é un tipo de encima que cataliza a hidrólise dos ésteres da colina:

 acilcolina + H2O → colina + carboxilato

Varios destes ésteres funcionan como neurotransmisores. Hai dous encimas colinesterases humanas, chamados acetilcolinesterase e butirilcolinesterase, que catalizan a hidrólise destes neurotransmisores colinérxicos, como a rotura da acetilcolina en colina e ácido acético. Estas reaccións son necesarias para permitir que unha neurona colinérxica volva ao seu estado de repouso despois de ser activada. Por exemplo, na contracción muscular, a acetilcolina na unión neuromuscular causa a contracción; pero para que o músculo se relaxe despois, en lugar de permanecer bloqueado nun estado de tensión, a acetilcolina debe ser degradada por unha colina esterase. O principal encima usado para este propósito é a acetilcolinesterase (tamén chamada colina esterase I ou colinesterase do eritrocito); este encima atópase principalmente nas sinapses químicas e membranas dos glóbulos vermellos. O outro tipo é a butirilcolinesterase (tamén chamado colina esterase II ou colinesterase do plasma), o cal se encontra principalmente no plasma sanguíneo.

 Tipos e nomenclatura 

Os dous tipos de colinesterase son a acetilcolinesterase (ACHE) e a butirilcolinesterase (BCHE). A diferenza entre os dous tipos ten que ver coas súas respectivas preferencias de substrato: a primeira hidroliza a acetilcolina máis rapidamente, e a segunda a butirilcolina.

O termo colinesterase utilízase ás veces para referirse especificamente á butirilcolinesterase, pero este uso produce a situación estraña de que colinesterase e falsa colinesterase (pseudocolinesterase) dentro dese esquema significan a mesma cousa (confusamente), e a acetilcolinesterase denomínase entón verdadeira colinesterase como contraste, producindo unha segunda situación estraña, xa que colinesterase e verdadeira colinesterase non significarían entón a mesma cousa. Pero tal uso confuso está agora obsoleto; os nomes e símbolos actuais e non ambiguos usados polo Comité de Nomenclatura de Xenes HUGO (HGNC) son acetilcolinesterase (ACHE) e butirilcolinesterase (BCHE).

A acetilcolinesterase () (ACHE), tamén chamada AChE, colina esterase I, colinesterase do eritrocito (RBC), verdadeira colinesterase, ou (como nome sistemático) acetilcolina acetilhidrolase, encóntrase principalmente no sangue nas membranas dos glóbulos vermellos ou eritrocitos, nas unións neuromusculares, e noutras sinapses neurais. A acetilcolinesterase existe en múltiples formas moleculares. No cerebro de mamíferos a maioría da AChE está na forma tetrámera G4, con cantidades moito menores da forma monómera G1.

A butirilcolinesterase () (BCHE), tamén coñecida como colinesterase, colina esterase II, BChE, BuChE, pseudocolinesterase (PCE), colinesterase do plasma (PChE), colinesterase sérica (SChE), butilcolinesterase, ou (como nome sistemático) acilcolina acilhidrolase, prodúcese no fígado e encóntrase principalmente no plasma sanguíneo. Os prefixos butil e butiril refírense aos grupos derivados do butano cun dos seus grupos metilo terminais substituídos.

A vida media da BCHE é de aproximadamente de 10 a 14 días. Os niveis de BCHE poden ser reducidos en pacientes con enfermidade hepáica avanzada. A diminución debe ser maior do 75 % antes de que ocorra unha prolongación significativa do bloqueo neuromuscular con succinilcolina.

 Descubrimento 

En 1968, Walo Leuzinger et al. conseguiron purificar e cristalizar a acetilcolinesterase de anguías eléctricas na Universidade de Columbia, Nova York.

A estrutura en 3D da acetilcolinesterase determinárona por primeira vez en 1991 Joel Sussman et al. usando a proteína da raia eléctrica Tetronarce californica.

En 2007 PharmAthene sintetizou cantidades clinicamente útiles de butirilcolinesterase co uso de cabras modificadas xeneticamente.

 Significado clínico 
Unha ausencia ou mutación do encima BCHE orixina unha condición médica chamada deficiencia de pseudocolinesterase. Esta é unha condición silenciosa que se manifesta só cando as persoas que teñen a deficiencia reciben os relaxantes musculares succinilcolina ou mivacurium durante unha operación cirúrxica.

A deficiencia de pseudocolinesterase pode tamén afectar á selección de anestésico local en procedementos odontolóxicos. O encima ten un importante papel no metabolismo de anestésicos locais baseados en ésteres, e unha deficiencia rebaixa a marxe de seguridade e incrementa o risco de efectos sistémicos con este tipo de anestésico. Recoméndase a selección dunha solución baseada en amidas nese tipo de pacientes.

A elevación dos niveis plasmáticos de BCHE observouse nun 90,5 % dos casos de infarto de miocardio agudo.

A presenza da ACHE no líquido amniótico pode testarse a inicios do embarazo. Extráese unha mostra de líquido amniótico por amniocentese, e a presnza de ACHE pode confirmar varios tipos comúns de defectos conxénitos, como defectos na parde abdominal e defectos no tubo neural.FBR Resource Guide: Acetylcholinesterase-Amniotic Fluid . Foundation for Blood Research (7 de setembro de 2007). Consultado o 2007-11-21.

A BCHE pode utilizarse como axente profiláctico contra o gas nervioso e outros envelenamentos por organofosfatos.

Algunhas investigacións preliminares sinalan que a deficiencia xenética de butilcolinesterase é un posible compoñente candidato na síndrome de morte súbita do lactante.

O encima acetilcolina esterase e a súa inhibición exercen un papel no desenvolvemento de puntos gatillo miofasciais e a síndrome de dor miofascial asociada. Ao inxectarlle a un rato inhibidores da acetilcolina esterase e con estimulación eléctrica, o músculo desenvolve puntos gatillo.

 Inhibidores 

Un inhibidor da colinesterase (ou "anticolinesterase") suprime a acción do encima. Debido á función esencial do encima, os compostos que interfiren coa acción da colinesterase son potentes neurotoxinas, que causan unha salivación excesiva e lacrimeo en baixas doses, seguido de espasmos musculares e finalmene a morte (exemplos son algúns velenos de serpe, e os gases nerviosos sarín e VX). Unha medicina contrarrestadora é a pralidoxima. Os denominados gases nerviosos e moitas substancias usadas como insecticidas actúan combinándose cun residuo de serina no sitio activo da acetilcolinesterase, inhibindo o encima completamente. O encima acetilcolinesterase degrada o neurotransmisor acetilcolina, que se libera nas unións neuromusculares, para permitir que o músculo ou órgano se relaxe. O resultado da inhibición da acetilcolinesterase é que se acumula a acetilcolina e continúa actuando para que os impulsos nerviosos se transmitan continuamente e as contraccións musculares non paren.

Entre os inhibidores máis comúns da acetilcolinesterase están os compostos fosforados, que están deseñados para unirse ao sitio activo do encima. Os requirimentos estruturais son un átomo de fósforo que leva dous grupos lipófilos, un grupo saínte (como un haluro ou tiocianato), e un oxíxeno terminal.

Algunhas benzodiazepinas, por exemplo o temazepam teñen un efecto inhibidor sobre a colinesterase.

Os niveis de colinesterase poden utilizarse como marcador indirecto da exposición ao arsénico.

Ademais de na guerra química, as anticolinesterases tamén se utilizan para reverter a parálise producida por medicamentos durante a anestesia; así como no tratamento da miastenia grave, glaucoma e enfermidade de Alzheimer. Tales compostos utilízanse para matar insectos en diversos produtos como desparasitantes de ovellas, pesticidas organofosfatos, e pesticidas carbamatos. Ademais do envelenamento agudo que se describiu antes, pode ocorrer un envelenamento semiagudo caracterizado por fortes alteracións mentais. Ademais, a exposición prolongada pode causar defectos conxénitos.

 Galería 

 Notas 

 Ligazóns externas 
 ATSDR Case Studies in Environmental Medicine: Cholinesterase Inhibitors, Including Insecticides and Chemical Warfare Nerve Agents  U.S. Department of Health and Human Services
Películas en weizmann.ac.il que mostran a estrutura da acetilcolinesterase e as interaccións con varios inhibidores.





Categoría:Acetilcolina
Categoría:Proteínas periféricas de membrana
Categoría:Hidrolases