Colinesterase

Non confundir con Acetilcolinesterase.
Diagrama da acetilcolinesterase da raia Tetronarce californica. De PDB 1EA5.
Identificadores
Símbolo ACHE
Símbolos alt. YT
Entrez 43
HUGO 108
OMIM

100740

RefSeq NM_015831
UniProt P22303
Outros datos
Número EC 3.1.1.7
Locus Cr. 7 q22
Diagrama da butirilcolinesterase humana. De PDB 1P0I.
Identificadores
Símbolo BCHE
Símbolos alt. CHE1, CHE2, E1
Entrez 590
HUGO 983
OMIM

177400

RefSeq NM_000055
UniProt P06276
Outros datos
Número EC 3.1.1.8
Locus Cr. 3 q26.1-26.2

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.[1] 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.[1] 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[2] 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[2] ou colinesterase do plasma), o cal se encontra principalmente no plasma sanguíneo.

Tipos e nomenclatura

[editar | editar a fonte]

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,[2] pero este uso produce a situación estraña de que colinesterase e falsa colinesterase (pseudocolinesterase) dentro dese esquema significan a mesma cousa[2] (confusamente), e a acetilcolinesterase denomínase entón verdadeira colinesterase como contraste,[2] 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 (EC 3.1.1.7) (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.[3]

A butirilcolinesterase (EC 3.1.1.8) (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.[4] 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.[5][6]

Descubrimento

[editar | editar a fonte]

En 1968, Walo Leuzinger et al. conseguiron purificar e cristalizar a acetilcolinesterase de anguías eléctricas na Universidade de Columbia, Nova York.[7][8]

A estrutura en 3D da acetilcolinesterase determinárona por primeira vez en 1991 Joel Sussman et al. usando a proteína da raia eléctrica Tetronarce californica.[9]

En 2007 PharmAthene sintetizou cantidades clinicamente útiles de butirilcolinesterase co uso de cabras modificadas xeneticamente.[10]

Significado clínico

[editar | editar a fonte]

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.[11]

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.[12]

A BCHE pode utilizarse como axente profiláctico contra o gas nervioso e outros envelenamentos por organofosfatos.[10]

Algunhas investigacións preliminares sinalan que a deficiencia xenética de butilcolinesterase é un posible compoñente candidato na síndrome de morte súbita do lactante.[13]

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.[14][15]

Inhibidores

[editar | editar a fonte]

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.[16]

Os niveis de colinesterase poden utilizarse como marcador indirecto da exposición ao arsénico.[17]

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.[Cómpre referencia]

Galería

[editar | editar a fonte]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ 1,0 1,1 Colović MB, Krstić DZ, Lazarević-Pašti TD, Bondžić AM, Vasić VM (maio de 2013). "Acetylcholinesterase inhibitors: pharmacology and toxicology". Current Neuropharmacology (Bentham Science Publishers Ltd.) 11 (3): 315–35. PMC 3648782. PMID 24179466. doi:10.2174/1570159x11311030006. 
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Elsevier. Dorland's Illustrated Medical Dictionary. Elsevier. Arquivado dende o orixinal o 2014-01-11. Consultado o 2015-09-24. 
  3. ↑ Wang R, Tang XC (2005). "Neuroprotective effects of huperzine A. A natural cholinesterase inhibitor for the treatment of Alzheimer's disease". Neuro-Signals 14 (1–2): 71–82. PMID 15956816. doi:10.1159/000085387. 
  4. ↑ Whittaker M (1980). "Plasma cholinesterase variants and the anaesthetist". Anaesthesia 35 (2): 174–197. PMID 6992635. doi:10.1111/j.1365-2044.1980.tb03800.x. 
  5. ↑ Barash, Paul G.; Cullen, Bruce F.; Stoelting, Robert K. (2006). Handbook of Clinical Anesthesia (5ª ed.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. pp. 546–9. ISBN 978-0-7817-5745-4. 
  6. ↑ Miller, Ronald D. (2005). Miller's Anesthesia (6ª ed.). Philadelphia, Penns.: Elsevier/Churchill Livingstone. pp. 487–8. ISBN 978-0-443-06618-4. 
  7. ↑ Leuzinger W, Baker AL (febreiro de 1967). "Acetylcholinesterase, I. Large-scale purification, homogeneity, and amino Acid analysis". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 57 (2): 446–51. Bibcode:1967PNAS...57..446L. PMC 335526. PMID 16591490. doi:10.1073/pnas.57.2.446. 
  8. ↑ Leuzinger W, Baker AL, Cauvin E (febreiro de 1968). "Acetylcholinesterase. II. Crystallization, absorption spectra, isoionic point". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 59 (2): 620–3. Bibcode:1968PNAS...59..620L. PMC 224717. PMID 5238989. doi:10.1073/pnas.59.2.620. 
  9. ↑ Sussman JL, Harel M, Frolow F, Oefner C, Goldman A, Toker L, Silman I (agosto de 1991). "Atomic structure of acetylcholinesterase from Torpedo californica: a prototypic acetylcholine-binding protein". Science 253 (5022): 872–9. Bibcode:1991Sci...253..872S. PMID 1678899. doi:10.1126/science.1678899. 
  10. ↑ 10,0 10,1 Huang YJ, Huang Y, Baldassarre H, Wang B, Lazaris A, Leduc M, Bilodeau AS, Bellemare A, Côté M, Herskovits P, Touati M, Turcotte C, Valeanu L, Lemée N, Wilgus H, Bégin I, Bhatia B, Rao K, Neveu N, Brochu E, Pierson J, Hockley DK, Cerasoli DM, Lenz DE, Karatzas CN, Langermann S (agosto de 2007). "Recombinant human butyrylcholinesterase from milk of transgenic animals to protect against organophosphate poisoning". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (34): 13603–8. Bibcode:2007PNAS..10413603H. PMC 1934339. PMID 17660298. doi:10.1073/pnas.0702756104. 
  11. ↑ Shinde, Rana; Chatterjea, MN (2005). Textbook of Medical Biochemistry (6ª ed.). Nova Delhi: Jaypee Brothers Medical Publications (P) Ltd. p. 565. ISBN 978-9350254844. 
  12. ↑ FBR Resource Guide: Acetylcholinesterase-Amniotic Fluid Arquivado 2007-06-25 en Wayback Machine.. Foundation for Blood Research (7 de setembro de 2007). Consultado o 2007-11-21.
  13. ↑ Harrington, C. T.; Hafid, N. A.; Waters, K. A. (2022-05-06). "Butyrylcholinesterase is a potential biomarker for Sudden Infant Death Syndrome". eBioMedicine 80. PMC 9092508. PMID 35533499. doi:10.1016/j.ebiom.2022.104041. 
  14. ↑ Mense, S.; Simons, D.G.; Hoheisel, U.; Quenzer, B. (2003). "Lesions of rat skeletal muscle after local block of acetylcholinesterase and neuromuscular stimulation". J Appl Physiol 94 (6): 2494–2901. PMID 12576409. doi:10.1152/japplphysiol.00727.2002. Consultado o 2023-09-24. 
  15. ↑ Simons, David G. (febreiro de 2004). "Review of enigmatic MTrPs as a common cause of enigmatic musculoskeletal pain and dysfunction". Journal of Electromyography and Kinesiology 14 (1): 95–107. ISSN 1050-6411. PMID 14759755. doi:10.1016/j.jelekin.2003.09.018. 
  16. ↑ Holmes JH, Kanfer I, Zwarenstein H (agosto de 1978). "Effect of benzodiazepine derivatives on human blood cholinesterase in vitro". Research Communications in Chemical Pathology and Pharmacology 21 (2): 367–70. PMID 29327. 
  17. ↑ Ali N, Hoque MA, Haque A, Salam KA, Karim MR, Rahman A, Islam K, Saud ZA, Khalek MA, Akhand AA, Hossain M, Mandal A, Karim MR, Miyataka H, Himeno S, Hossain K (2010). "Association between arsenic exposure and plasma cholinesterase activity: a population based study in Bangladesh". Environmental Health 9: 36. PMC 2911418. PMID 20618979. doi:10.1186/1476-069X-9-36. 

Ligazóns externas

[editar | editar a fonte]