La batroxobina , también conocida como reptilasa, es una enzima de veneno de serpiente con actividad de Venombina A producida por Bothrops atrox y Bothrops moojeni , especies venenosas de víbora de pozo que se encuentran al este de los Andes en América del Sur. Es una hemotoxina que actúa como serina proteasa de manera similar a la trombina y ha sido objeto de muchos estudios médicos como reemplazo de la trombina. Las diferentes enzimas , aisladas de diferentes especies de Bothrops , se han denominado batroxobina, pero a menos que se indique lo contrario, este artículo cubre la batroxobina producida por B. moojeni, ya que es la variedad más estudiada.
Datos clinicos | |
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AHFS / Drugs.com | Nombres internacionales de medicamentos |
Código ATC | |
Identificadores | |
Número CAS |
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ChemSpider |
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UNII | |
Tarjeta de información ECHA | 100.029.914 |
(¿qué es esto?) (verificar) |
Batroxobina, enzima similar a la trombina | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | ? | |||||
UniProt | P04971 | |||||
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Historia
Bothrops atrox fue descrito por Carl Linnaeus ya en 1758, pero la batroxobina, el compuesto activo en su veneno, fue descrita por primera vez solo en 1954 por H. Bruck y G. Salem. [1] En los años siguientes, se demostró que esta primera descripción de la batroxobina tenía varios usos en cirugía. Debido al creciente interés en las propiedades de la batroxobina, se han publicado varios estudios sobre su efecto hemostático y coagulación . Más recientemente, en 1979, un estudio alemán mostró los usos de la batroxobina (prueba de retracción del coágulo de reptilasa) como prueba de reemplazo del tiempo de trombina más comúnmente utilizado . [2] Debido a que la enzima no se ve afectada por la heparina, se usa principalmente cuando la heparina está presente en la sangre. Estudios recientes enfatizan más en mejorar sus usos en cirugía, principalmente cirugía de columna, y los usos como serina proteasa.
Formas disponibles
La batroxobina es una proteína de la familia de las serina proteasas. La batroxobina está estrechamente relacionada en función fisiológica y tamaño molecular con la trombina. Se encuentran cinco subespecies de la serpiente cabeza de lanza brasileña (Bothrops atrox). La batroxobina obtenida de ciertas subespecies exhibe la eficacia hemostática, mientras que la proteína obtenida de otras subespecies exhibe la escisión del fibrinógeno. Algunas de las formas tienen la eficacia hemostática como efecto principal, mientras que las otras formas tienen la degradación del fibrinógeno como efecto principal. La batroxobina que se extrae naturalmente del veneno de serpiente se obtiene principalmente de la serpiente Bothrops moojeni . Pero la concentración es baja y es difícil depurar la proteína. A menudo, el producto permanece contaminado, lo que dificulta su uso con fines clínicos. Teóricamente, el peso molecular de la batroxobina debería rondar los 25,5 kDa. A menudo, la batroxobina aislada es más pesada, alrededor de 33 kDa. El mayor peso molecular se debe a una modificación de la glicosilación durante la secreción. Las diferencias de peso son el resultado de diferentes procedimientos de purificación posibles, que pueden eliminar diferentes azúcares (cadenas) de la enzima. Debido a que la batroxobina aislada del veneno es de calidad muy irregular, ahora se sintetiza con mayor frecuencia en organismos que utilizan ADNc de Bothrops moojeni . [3]
Estructura
La estructura y el mecanismo de trabajo de la batroxobina extraída de Bothrops moojeni se han estudiado a fondo. Existen varias subespecies y los mecanismos de trabajo de cada batroxobina son diferentes. Como tal, la estructura de la batroxobina de Bothrops moojeni se aclara aún más. La estructura de la batroxobina ha sido estudiada por varios grupos de investigación a lo largo de los años. Estos estudios se han realizado principalmente sintetizando biológicamente batroxobina a partir de ADNc de Bothrops moojeni , analizando este producto y utilizando modelos de homología basados en otras proteasas, como trombina y tripsina, entre otras. Uno de los estudios anteriores de 1986 mostró que el peso molecular es de 25.503 kDa, 32.312 kDa con el carbohidrato y consta de 231 aminoácidos. [4] La secuencia de aminoácidos exhibió una homología significativa con otras serina proteasas conocidas de mamíferos, como la tripsina, la trombina y, sobre todo, la calicreína pancreática. Por tanto, se llegó a la conclusión de que de hecho es un miembro de la familia de las serina proteasas. Basándose en la homología, se identificaron los puentes disulfuro y se esclareció más la estructura. Un estudio posterior de modelado molecular de 1998 utilizó la homología entre la calicreína glandular del ratón y la batroxobina, que es aproximadamente el 40%, para proponer una estructura 3D para la batroxobina biológicamente activa. Hasta la fecha no se ha propuesto una estructura 3D definida. [5]
Síntesis biológica en microorganismos
Después de que en 1986 se determinó la secuencia de nucleótidos del ADNc de la batroxobina de Bothrops moojeni , un grupo de investigación de la Universidad Kyoto Sangyo expresó con éxito el ADNc de la batroxobina en E. Coli en 1990 [3]. La secuencia de reconocimiento de la trombina se utilizó para obtener batroxobina madura. . La proteína de fusión que se obtuvo era insoluble y se purificó fácilmente. Después de escindir la proteína de fusión, la batroxobina recombinante se pudo aislar por electroforesis y luego se volvió a plegar con éxito para producir batroxobina biológicamente activa. Este estudio mostró que era posible producir batroxobina utilizando microorganismos, un método que era más prometedor que aislar la enzima del veneno de serpiente extraído. En 2004, un grupo de investigación de Corea produjo batroxobina expresándola en la especie de levadura Pichia pastoris . [6] Esta enzima recombinante tenía un peso molecular de 33 kDa e incluía la estructura de carbohidratos. Este método de expresión en Pichia pastoris resultó ser más efectivo, ya que la enzima producida mostró una actividad de escisión que fue más específica que la trombina en algunos casos y fue más específica que la batroxobina no recombinante. Por lo tanto, la síntesis con Pichia pastoris parece prometedora para producir batroxobina recombinante de alta calidad.
Toxicodinámica y reactividad
Reacciones y mecanismo de acción.
Como se describió anteriormente, la batroxobina es una enzima que tiene actividad de serina proteasa en su sustrato, el fibrinógeno. Una serina proteasa escinde una proteína en la posición de una serina para degenerar una proteína. La batroxobina es comparable a la enzima trombina, que también es una serina proteasa para el fibrinógeno. El fibrinógeno es una proteína importante para la hemostasia, porque juega un papel fundamental en la agregación plaquetaria y la formación de coágulos de fibrina. Normalmente, cuando uno está herido, la trombina escinde el fibrinógeno, que forma coágulos. Como resultado, estos coágulos "cierran" la herida y puede tener lugar la recuperación de las células epiteliales de la piel. Este es el proceso natural necesario para la reparación de tejidos. El veneno batroxobina también induce coágulos, pero lo hace con o sin daño tisular. Esto se debe a que la batroxobina no es inhibida por cofactores específicos como la trombina. Estos coágulos pueden bloquear una vena y dificultar el flujo sanguíneo.
Las diferencias entre la trombina y la batroxobina en la unión del fibrinógeno
El fibrinógeno es una glicoproteína dimérica, que contiene dos pares de cadenas de péptidos Aα, Bβ y cadenas y. Hay dos isoformas de este fibrinógeno, una con dos cadenas yA (yA / yA) y otra con una cadena yA y una cadena y '(yA, y'). Cuando el fibrinógeno es escindido por la trombina, libera fibrinopéptido A o B. La trombina actúa sobre dos exositos del fibrinógeno. El exosito 1 media la unión de la trombina a las cadenas Aα y Bβ, y el exosito 2 provoca una interacción con una segunda molécula de fibrinógeno en el extremo C de la cadena y '. En consecuencia, cuando la trombina se une a un fibinógeno yA / yA, solo el exosito 1 está ocupado, y cuando se une a yA / y ', ambos exositos se unen estrechamente. Entonces, el fibrinógeno yA / y 'es un competidor de yA / yA, que disminuye la cantidad de coagulación. yA / y 'se une con un factor 20 veces mayor que yA / yA. También existen inhibidores de la coagulación como la antitrombina y el cofactor II de heparina, que previenen la coagulación cuando no es necesario. Por el contrario, la antitrombina y el cofactor II de heparina no inhiben la batroxobina. La batroxobina también tiene un alto valor de Kd para unirse a ambas formas yA / yA y yA / y '. Los sitios de unión de la batroxobina y la trombina se superponen parcialmente, pero existen algunas diferencias. La batroxobina unida a fibrina retiene la actividad catalítica y es un estímulo más potente para la agregación de fibrina que la trombina unida a fibrina. Probablemente esto se deba al carácter más lipofílico del exosito 1, que se une al fibrinógeno con más fuerza. El fibrinógeno es el único sustrato de la batroxobina, mientras que la trombina tiene múltiples sustratos. Esto probablemente se deba a la bolsa de unión a sodio que contiene la trombina.
Toxicocinética
Se han realizado estudios toxicocinéticos en diversas especies animales, a saber, perros, ratones, cobayas, conejos, ratas y monos. La investigación se realizó mediante el uso de inmunoensayos para obtener los niveles plasmáticos y urinarios de batroxobina. También midieron los niveles de fibrinógeno.
Exposición
Normalmente, la serpiente inyecta directamente el veneno en el torrente sanguíneo. En los experimentos realizados también utilizaron inyección intravenosa de batroxobina. Utilizaron una dosis total de 2 UB / kg (en perros también 0,2 UB / kg) administrada durante un tiempo de 30 minutos, tres veces al día. En el siguiente gráfico puede ver las concentraciones plasmáticas de batroxobina después de la administración.
Distribución
Todas las especies mostraron un gran Vd (Volumen de distribución). El valor del plasma en animales fue de alrededor de 50 ml / kg de media. En perros y monos, el valor de Vd fue muy bajo en comparación con otras especies, es decir, 1,5 veces el valor del plasma en otros animales. Por lo tanto, la batroxobina se distribuye principalmente a través de las venas y los tejidos absorben poco. En las otras especies, este valor fue aproximadamente cuatro veces mayor. Esto podría deberse a que la batroxobina es absorbida más fácilmente por el sistema reticuloendoterial en esas especies.
Excreción
La batroxobina se excreta por el hígado, los riñones y el bazo. La excreción de batroxobina puede detectarse mediante pequeñas moléculas de metabolitos en la orina. Con el uso del inmunoensayo, solo se detectó entre el 0,2 y el 1,9% de la dosis en la orina. La cantidad de radiactividad de 125I-batroxobina fue del 69% en ratas y del 73% en perros en 48 horas. Por lo tanto, la batroxobina se excreta principalmente a través de los riñones en su forma degradada. Entonces no es detectable con un inmunoensayo.
Metabolismo
Todas las especies respondieron de manera diferente a la exposición a batroxobina. Esto significa que su capacidad para metabolizar esta proteasa no es la misma. Todos tienen sus propias vidas medias. Las semividas en perros son las más altas de 3,9 hy 5,8 h. En conejo y ratón, los valores de vida media fueron muy bajos, 0,3 hy 0,4 h respectivamente. Debido a que la batroxobina es una enzima, es degradada por una proteasa y escindida en partes no funcionales más pequeñas.
Toxicidad
Una sobredosis de batroxobina eventualmente conducirá a la muerte debido a los efectos hemostáticos. Aún no se ha determinado una dosis letal o segura en humanos. La dosis segura para ratas es 3,0 KU / kg [7] y para Macaca mulatta 1,5 KU / kg. [8] La dosis letal solo se ha estudiado en ratones y es de 712,5548 ± 191,4479 KU / kg. [9]
Uso clínico
El medicamento Defibrase © es el nombre comercial que se le da a la batroxobina y se aísla del veneno de Bothrops moojeni . Funciona como un agente desfibrinogenante y se usa para pacientes con trombosis. La batroxobina de la serpiente Bothrops atrox está patentada como Reptilasa y se utiliza como fármaco hemostático.
Ver también
- Ancrod , otra serina proteasa de veneno de serpiente médica
Referencias
- ^ Bruck H, Salem G (junio de 1954). "[Reptilasa, hemostático para profilaxis y terapia en operaciones quirúrgicas]". Wiener Klinische Wochenschrift (en alemán). 66 (22): 395–7. PMID 13187962 .
- ^ Heimann D, Wolf V, Keller H (junio de 1979). "[El uso de reptilasa para electroforesis de plasma heparinizado (traducción del autor)]". Revista de química clínica y bioquímica clínica. Zeitschrift für Klinische Chemie und Klinische Biochemie (en alemán). 17 (6): 369–72. PMID 458385 .
- ^ a b Maeda M, Satoh S, Suzuki S, Niwa M, Itoh N, Yamashina I (abril de 1991). "Expresión de ADNc de batroxobina, una enzima de veneno de serpiente similar a la trombina". Revista de bioquímica . 109 (4): 632–7. doi : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a123432 . PMID 1869517 .
- ^ Itoh N, Tanaka N, Mihashi S, Yamashina I (marzo de 1987). "Clonación molecular y análisis de secuencia de ADNc para batroxobina, una enzima de veneno de serpiente similar a la trombina". La revista de química biológica . 262 (7): 3132–5. PMID 3546302 .
- ^ Earps L, Shoolingin-Jordan PM (agosto de 1998). "Modelado molecular de batroxobina en calicreínas". Transacciones de la sociedad bioquímica . 26 (3): S283. doi : 10.1042 / bst026s283 . PMID 9766002 .
- ^ You WK, Choi WS, Koh YS, Shin HC, Jang Y, Chung KH (julio de 2004). "Caracterización funcional de la batroxobina recombinante, una enzima similar a la trombina de veneno de serpiente, expresada a partir de Pichia pastoris". Cartas FEBS . 571 (1-3): 67-73. doi : 10.1016 / j.febslet.2004.06.060 . PMID 15280019 . S2CID 13630707 .
- ^ Guan-Ren ZH, Duan-Hao FE, Bo-Jun YU, Guo-Cai LU, Jia-Hong SH (2008). "Efecto tóxico a largo plazo de la batroxobina recombinante en ratas. Farmacéutica". Revista del Ejército Popular de Liberación de China . 6 .
- ^ Lu GC, Yuan BJ, Jiang H, Zhao GR, She JH, Dai YM, Huang M (2006). "Efecto tóxico a largo plazo de la batroxobina recombinante en Macaca mulatta ". Revista Académica de la Segunda Universidad Médica Militar . 5 .
- ^ Dong LY, Jiang Q, Fan L, Guo Y, Chen ZW (2008). "Estudio experimental sobre el sistema fibrinolizante sanguíneo de conejos y la seguridad de la inyección de viperina batroxobina". Revista médica y farmacéutica de Anhui . 11 .
enlaces externos
- Batroxobin en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .