En bioquímica , una colinesterasa o colina esterasa es una familia de esterasas que lisa ésteres basados en colina , varios de los cuales sirven como neurotransmisores . [1] Por lo tanto, son dos enzimas las que catalizan la hidrólisis de estos neurotransmisores colinérgicos , como la descomposición de la acetilcolina en colina y ácido acético . [1] Estas reacciones son necesarias para permitir que una neurona colinérgicapara volver a su estado de reposo después de la activación. Por ejemplo, en la contracción muscular , la acetilcolina en una unión neuromuscular desencadena una contracción; pero para que el músculo se relaje después, en lugar de permanecer bloqueado en un estado tenso, la acetilcolina debe ser degradada por una colina esterasa. El tipo principal para ese propósito es la acetilcolinesterasa (también llamada colina esterasa I [2] o colinesterasa de eritrocitos); se encuentra principalmente en las sinapsis químicas y en las membranas de los glóbulos rojos . El otro tipo es la butirilcolinesterasa (también llamada colina esterasa II [2] o colinesterasa plasmática); se encuentra principalmente en el plasma sanguíneo .
acetilcolinesterasa (grupo sanguíneo Yt) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Identificadores | ||||||
Símbolo | DOLOR | |||||
Alt. simbolos | YT | |||||
Gen NCBI | 43 | |||||
HGNC | 108 | |||||
OMIM | 100740 | |||||
RefSeq | NM_015831 | |||||
UniProt | P22303 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.1.1.7 | |||||
Lugar | Chr. 7 q22 | |||||
|
butirilcolinesterasa | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Identificadores | ||||||
Símbolo | BCHE | |||||
Alt. simbolos | CHE1, CHE2, E1 | |||||
Gen NCBI | 590 | |||||
HGNC | 983 | |||||
OMIM | 177400 | |||||
RefSeq | NM_000055 | |||||
UniProt | P06276 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.1.1.8 | |||||
Lugar | Chr. 3 q26.1-26.2 | |||||
|
Tipos y nomenclatura
Los dos tipos de colinesterasa son acetilcolinesterasa (ACHE) y butirilcolinesterasa (BCHE). La diferencia entre los dos tipos tiene que ver con sus respectivas preferencias por los sustratos : el primero hidroliza la acetilcolina más rápidamente; este último hidroliza la butirilcolina más rápidamente.
El término colinesterasa a veces se usa para referirse específicamente a la butirilcolinesterasa, [2] pero este uso produce la rareza de que la colinesterasa y la falsa colinesterasa ( pseudocolinesterasa ) bajo ese esquema significan lo mismo [2] (de manera confusa), y la acetilcolinesterasa se llama entonces colinesterasa verdadera por el contrario, [2] produce la segunda rareza de que la colinesterasa y la colinesterasa verdadera no significan lo mismo. Pero ese uso ahora está desactualizado; los nombres y símbolos actuales e inequívocos de HGNC son acetilcolinesterasa (ACHE) y butirilcolinesterasa (BCHE).
La acetilcolinesterasa ( EC 3.1.1.7 ) (ACHE), también conocida como AChE, colina esterasa I, colinesterasa de glóbulos rojos o colinesterasa de eritrocitos, colinesterasa verdadera, colina esterasa I o (más formalmente) acetilcolina acetilhidrolasa, se encuentra principalmente en la sangre sobre el rojo. membranas de las células sanguíneas , en las uniones neuromusculares y en otras sinapsis neurales . La acetilcolinesterasa existe en múltiples formas moleculares. En el cerebro de los mamíferos, la mayor parte de la AChE se presenta como una forma tetramérica G4 (10) con cantidades mucho más pequeñas de una forma monomérica G1 (4S). [3]
Butirilcolinesterasa ( EC 3.1.1.8 ) (BCHE), también conocida como colinesterasa, colina esterasa II, BChE, BuChE, pseudocolinesterasa (PCE), colinesterasa plasmática (PChE), colinesterasa sérica (SChE), butilcolinesterasa o (más formalmente) acrocolina , se produce en el hígado y se encuentra principalmente en el plasma sanguíneo . Las sílabas butilo y butirilo se refieren a butano con uno de sus grupos metilo terminales sustituidos.
La vida media de BCHE es de aproximadamente 10 a 14 días. [4] Los niveles de BCHE pueden reducirse en pacientes con enfermedad hepática avanzada . La disminución debe ser superior al 75% antes de que se produzca una prolongación significativa del bloqueo neuromuscular con succinilcolina . [5] [6]
Descubrimiento
En 1968, Walo Leuzinger et al. acetilcolinesterasa purificada y cristalizada con éxito de anguilas eléctricas en la Universidad de Columbia, NY. [7] [8]
La estructura 3D de la acetilcolinesterasa fue determinada por primera vez en 1991 por Joel Sussman et al. utilizando proteína del rayo eléctrico del Pacífico . [9]
PharmAthene sintetizó en 2007 cantidades clínicamente útiles de butirilcolinesterasa mediante el uso de cabras modificadas genéticamente. [10]
Significación clínica
Una ausencia o mutación de la enzima BCHE conduce a una condición médica conocida como deficiencia de pseudocolinesterasa . Esta es una condición silenciosa que se manifiesta solo cuando las personas que tienen la deficiencia reciben los relajantes musculares succinilcolina o mivacurio durante una cirugía.
La deficiencia de pseudocolinesterasa también puede afectar la selección del anestésico local en los procedimientos dentales. La enzima juega un papel importante en el metabolismo de los anestésicos locales a base de éster, una deficiencia reduce el margen de seguridad y aumenta el riesgo de efectos sistémicos con este tipo de anestésico. En estos pacientes se recomienda la selección de una solución a base de amida.
Se observó una elevación de los niveles plasmáticos de BCHE en el 90,5% de los casos de infarto agudo de miocardio . [11]
La presencia de ACHE en el líquido amniótico se puede evaluar al comienzo del embarazo. Se extrae una muestra de líquido amniótico mediante amniocentesis y la presencia de ACHE puede confirmar varios tipos comunes de defectos congénitos, incluidos los defectos de la pared abdominal y los defectos del tubo neural . [12]
El BCHE se puede utilizar como agente profiláctico contra el gas nervioso y otras intoxicaciones por organofosforados. [10]
Inhibidores
Un inhibidor de la colinesterasa (o "anticolinesterasa") suprime la acción de la enzima. Debido a su función esencial, las sustancias químicas que interfieren con la acción de la colinesterasa son potentes neurotoxinas que causan salivación excesiva y lagrimeo en dosis bajas, seguidas de espasmos musculares y, en última instancia, la muerte (algunos ejemplos son algunos venenos de serpiente y los gases nerviosos sarín y VX). ). Un medicamento que lo contrarresta es la pralidoxima . Se ha demostrado que los llamados gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en los insecticidas actúan combinándose con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolina esterasa, inhibiendo la enzima por completo. La enzima acetilcolina esterasa descompone el neurotransmisor acetilcolina, que se libera en las uniones nerviosas y musculares, para permitir que el músculo u órgano se relaje. El resultado de la inhibición de la acetilcolina esterasa es que la acetilcolina se acumula y continúa actuando para que los impulsos nerviosos se transmitan continuamente y las contracciones musculares no se detengan.
Entre los inhibidores de la acetilcolinesterasa más comunes se encuentran los compuestos a base de fósforo, que están diseñados para unirse al sitio activo de la enzima . Los requisitos estructurales son un átomo de fósforo que lleve dos grupos lipofílicos , un grupo saliente (como un haluro o tiocianato ) y un oxígeno terminal . La entrada sobre el reactivo de Lawesson tiene algunos detalles sobre una subclase de compuestos a base de fósforo.
Algunas benzodiazepinas , por ejemplo, temazepam, tienen un efecto inhibidor sobre la colinesterasa. [13]
Los niveles de colinesterasa pueden usarse como un marcador indirecto de la exposición al arsénico. [14]
Fuera de la guerra bioquímica , las anticolinesterasas también se utilizan para revertir la parálisis inducida por medicamentos durante la anestesia ; así como en el tratamiento de miastenia gravis , glaucoma y enfermedad de Alzheimer . Dichos compuestos se utilizan para matar insectos en una variedad de productos que incluyen inmersión para ovejas , pesticidas organofosforados y pesticidas carbamatos . Además de la intoxicación aguda descrita anteriormente, puede ocurrir una intoxicación semi-aguda caracterizada por fuertes alteraciones mentales. Además, la exposición prolongada puede provocar defectos de nacimiento . [ cita requerida ]
Cultura pop
- En la octava temporada de Law and Order: SVU , Olivia Benson es llevada al hospital después de estar expuesta a organofosforados , donde le dicen que su nivel de colinesterasa es bajo.
- En la película The I Inside , Simon Cable es envenenado con inhibidores de colinesterasa y se le administra atropina y pralidoxima para ayudar a revertir el veneno. También se muestra al médico dispensando un diazepam al comienzo de la película.
- En la película The Rock , el Dr. Goodspeed ( Nicolas Cage ) describe correctamente los efectos del gas VX del arma química como inhibidor de la colinesterasa a John Mason ( Sean Connery ) mientras eliminan los chips de guía del cohete diseñado para entregar el gas a San Francisco. de Alcatraz .
- La banda indie Ruet Caelum tiene una canción titulada "Mostrando signos de inhibición de la colinesterasa"
- En el libro "La Penúltima Verdad" de Philip K. Dick , a los miembros de las divisiones de tanques subterráneos se les prohíbe salir a la superficie por temor a ser objeto de un ataque de gas nervioso que destruya la colinesterasa.
Imágenes Adicionales
Acetilcolina
Colina
Ácido acético
Butirilcolina
Referencias
- ↑ a b Colović MB, Krstić DZ, Lazarević-Pašti TD, Bondžić AM, Vasić VM (mayo de 2013). "Inhibidores de la acetilcolinesterasa: farmacología y toxicología" . Neurofarmacología actual . Bentham Science Publishers Ltd. 11 (3): 315–35. doi : 10.2174 / 1570159x11311030006 . PMC 3648782 . PMID 24179466 .
- ^ a b c d e Elsevier , Diccionario médico ilustrado de Dorland , Elsevier.
- ^ Wang R, Tang XC (2005). "Efectos neuroprotectores de la huperzina A. Un inhibidor de la colinesterasa natural para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer" . Neuro-señales . 14 (1–2): 71–82. doi : 10.1159 / 000085387 . PMID 15956816 .
- ^ Whittaker M. (1980). "Variantes de colinesterasa plasmática y el anestesista" . Anestesia . 35 (2): 174-197. doi : 10.1111 / j.1365-2044.1980.tb03800.x . PMID 6992635 . S2CID 32806785 .
- ^ Barash PG, Cullen BF, Stoelting RK (2006). Manual de anestesia clínica (5ª ed.). Filadelfia: Lippincott Williams y Wilkins. págs. 546–9. ISBN 978-0-7817-5745-4.
- ^ Miller RD (2005). Miller's Anesthesia (6ª ed.). Filadelfia, Pensilvania: Elsevier / Churchill Livingstone. págs. 487–8 . ISBN 978-0-443-06618-4.
- ^ Leuzinger W, Baker AL (febrero de 1967). "Acetilcolinesterasa, I. Purificación a gran escala, homogeneidad y análisis de aminoácidos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 57 (2): 446–51. doi : 10.1073 / pnas.57.2.446 . PMC 335526 . PMID 16591490 .
- ^ Leuzinger W, Baker AL, Cauvin E (febrero de 1968). "Acetilcolinesterasa. II. Cristalización, espectro de absorción, punto isoiónico" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 59 (2): 620–3. doi : 10.1073 / pnas.59.2.620 . PMC 224717 . PMID 5238989 .
- ^ Sussman JL, Harel M, Frolow F, Oefner C, Goldman A, Toker L, Silman I (agosto de 1991). "Estructura atómica de la acetilcolinesterasa de Torpedo californica: una proteína de unión a acetilcolina prototípica". Ciencia . 253 (5022): 872–9. doi : 10.1126 / science.1678899 . PMID 1678899 . S2CID 28833513 .
- ^ a b 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). "Butirilcolinesterasa humana recombinante de la leche de animales transgénicos para proteger contra el envenenamiento por organofosforados" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 104 (34): 13603–8. doi : 10.1073 / pnas.0702756104 . PMC 1934339 . PMID 17660298 . Resumen de laicos - BBC News .
- ^ Shinde R, Chatterjea MN (2005). Libro de texto de bioquímica médica (6ª ed.). Nueva Delhi: Jaypee Brothers Medical Publications (P) Ltd. p. 565. ISBN 978-9350254844.
- ^ Guía de recursos de FBR: líquido acetilcolinesterasa-amniótico. Archivado el 25 de junio de 2007 en la Wayback Machine . Foundation for Blood Research (7 de septiembre de 2007). Consultado el 21 de noviembre de 2007.
- ^ Holmes JH, Kanfer I, Zwarenstein H (agosto de 1978). "Efecto de los derivados de las benzodiazepinas sobre la colinesterasa en sangre humana in vitro". Comunicaciones de Investigación en Patología Química y Farmacología . 21 (2): 367–70. PMID 29327 .
- ^ 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) . "Asociación entre la exposición al arsénico y la actividad de la colinesterasa plasmática: un estudio basado en la población en Bangladesh" . Salud ambiental . 9 : 36. doi : 10.1186 / 1476-069X-9-36 . PMC 2911418 . PMID 20618979 .
enlaces externos
- Estudios de caso de la ATSDR en medicina ambiental: inhibidores de colinesterasa, incluidos insecticidas y agentes nerviosos de guerra química Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE . UU .
- Películas en weizmann.ac.il que muestran la estructura de la acetilcolinesterasa y las interacciones con varios inhibidores.
- Proteopedia Acetilcolinesterasa
- PDB Molécula del mes Colinesterasa
- Acetilcolinesterasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Pseudocolinesterasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .