ХОЛІНЕСТЕРАЗИ
ХОЛІНЕСТЕРАЗИ- ферменти, що відносяться до класу гідролаз: ацетилхолінеетераза (АХЕ; ацетилхолін - ацетилгідролаза; синонім істинна холінестераза; КФ 3.1.1. 7) і холінестраза (ХЕ, Бух; холінестераза , бутирилхолінестераза та ін;КФ 3. 1. 1. 8). Холінестерази переважно каталізують гідроліз карбонових ефірів холіну (див.): (CH3)3N+CH2CH20C(0)R + Н20 - (CH3)3N+CH2CH2OH + + RGOOH, де R - вуглеводневий радикал. Біол. роль ацетилхолінестерази полягає у швидкому гідролітичному розщепленні нейромедіатора ацетилхоліну (див.) та участі таким чином у процесі нервово-м'язової передачі нервового імпульсу (див. Нервова клітина); функція інших холінестераз в організмі людини точно не встановлена. Активність холінестераз у сироватці крові служить додатковою діагностичною ознакою низки захворювань. Сполуки, що пригнічують активність холінестераз (див. Антихолінестеразні засоби), такі як галантамін (див.), прозерин (див.), фізостигмін (див.) та ін., використовуються в медицині як лікарські засоби при лікуванні глаукоми, для попередження та лікування післяопераційної атонії кишечника, сечового міхура, для стимуляції родової діяльності, при міастенії та ін.
Ацетилхолінестераза міститься в нервовій тканині та в еритроцитах. Інші холінестерази виявлені у сироватці крові та печінки, у слизовій оболонці кишечника, підшлунковій залозі.
Вперше активність холінестерази була виявлена в 1926 році в серці жаби, а в 1932 фермент був виділений з сироватки крові коня. У 40-50-х роках 20 століття було встановлено, що висока токсичність фосфор органічних сполук (див.), що володіють властивостями нервово-паралітичних отруйних речовин (див.), обумовлена їх інгібуючою дією нахолінестеразу, у молекулі якої вони фосфорилируют залишок серину (див.), позбавляючи цим фермент можливості зв'язуватися з субстратом (див. Фосфорилювання). До інгібіторів холінестераз відносяться карбамінові сполуки (див.) та Xоліноміметичні речовини (див.).
Ацетилхолінестераза з найбільшою швидкістю гідролізує ацетилхолін, а також каталізує гідроліз ацетил-р-метилхоліну та ацетоксиетиліїперидинію. Катіонні фосфорорганічні сполуки та біс (З-триметиламоній-5-гі дроку іфенокси)-1,3-пропандійодид (3116 СТ) є її інгібіторами. Специфічним субстратом бутирилхолін-естерази є бутирилхолін, інгібіторами - діізопропілфтор-фосфат, 10-(1-діетиламінопропіоніл) фенотіазингідрохлорид (ASTRA-1397).
Холінестерази мають тканинну і видову специфічність. Вони є найпростішими білками. Активна поверхня їх молекули має естеразний центр каталізу та аніонний центр зв'язування, обрамлені гідрофобними областями, що визначають специфічність ферменту щодо субстратів та інгібіторів. При зв'язуванні субстрату на активному центрі ферменту його карбонільна група через систему водневих зв'язків утворює цикл з імідазолом залишку гістидину (див.) та гідроксильною групою залишку серину естеразного центру холінестерази. Перерозподіл електронів цього циклу призводить до ацилювання гідроксильної групи залишку серину. Відщеплення ацильної групи протікає за участю води за аналогічним циклічним механізмом. Необоротне інгібування холінестераз фосфорорганічними сполуками нагадує механізм гідролізу субстрату ферментом.
Визначення активності холінестераз проводять за кількістю негідролізованого ацетилхоліну, яке вимірюють при дії гідроксиламіну та хлорного заліза FeCl3 з подальшим фотометруванням Fe-ацетгідрокеамового комплексу (метод Хестрина), а також по зсуву величини pH інкубаційної суміші, що відбувається в результаті закислення середовища кислотою, що утворюється при гідроліз субстрату (метод Мічела і метод Моландера - Фрідмана - Ладью); з вимірювання кількості тіохоліну, що утворюється при гідролізі ацетилтіохоліну, за допомогою хромогенного реагенту 5,5-дітіобіс-2-нітробензойної кислоти (метод Елмана).
Зниження активності холінестерази в сироватці крові служить показником порушення білоксинтезуючої функції печінки, це спостерігають також при бронхіальній астмі, ревматичному поліартриті, інфаркті міокарда, опіках, травматичному шоці та ін. При тиреотоксикозі та деяких захворюваннях нирок активність х. Визначення активності сироваткової холінестерази дуже важливе при використанні міорелаксантів (див.) типу сукцинілхоліну для забезпечення адекватного наркозу (див.), так як у деяких людей виявлено існування атипових холінестераз, нездатних гідролізувати це похідне холіну, що веде до так зв. рекураризації, тобто повторного пригнічення нервово-м'язового синапсу після відновлення його функції до кінця операції, що клінічно виявляється повторною релаксацією та пригніченням дихання. Одним із заходів щодо попередження цього грізного ускладнення є своєчасна декурарізація шляхом введення антихолінестеразних препаратів.
Реактиватори холінестераз. Антагоністи фосфорорганічних сполук, здатні відновлювати активність холінестераз шляхом дефосфорилування молекули інактивованого ферменту, отримали назву реактиваторів холінестераз. У хімічній структурі всіх реактиваторів холінестераз присутнє оксимне угруповання (-NOH), яке відповідальне за реактивацію ферменту, томуці сполуки часто для стислості називають просто оксимами. До реактиваторів холінестераз належать оксими, що містять четвертинні онієві групи (пралідоксимйодид — 2-ПАМ, пралідоксимхлорид, протонів — P2S, дипіроксим. тримедоксим — ТМБ-4, токсогонін та ін.), і оксими, що не містять четвертоніонових ізонітрозин, діетиксим та ін).
За характером своєї фармакологічної дії реактиватори холінестераз є антидотами (див. Антидоти ОВ) фосфорорганічних сполук, що мають антихолін-естеразний ефект. Відновлююча активність холінестераз в органах, функція яких була порушена в результаті припинення гідролізу синаптичного ацетилхоліну, реактиватори холінестераз сприяють відновленню синаптичної передачі до рівня, сумісного з життям. Було встановлено, що при створенні в організмі достатніх концентрацій реактиваторів холінестераз знімався нервово-м'язовий блок, викликаний пригніченням холінестерази, зменшувалася брадикардія, відновлювалося дихання, зникали інші патогенетично значущі порушення, що виникають при отруєнні фосфорорганічними сполуками.
Реактиватори холінестераз здатні відновлювати активність як бутирилхолінестерази, так і ацетилхолінестерази, проте терапевтичне значення має тільки відновлення активності ацетилхолінестерази як ферменту, відповідального за гідроліз синаптичного ацетилхоліну.
Залежно від вираженості центральних та периферичних ефектів реактиватори холінестераз ділять на дві групи: переважно периферичної дії та змішаної дії (центральної та периферичної). До перших належать моно- і бісчетвертичні оксими, які через низьку ліпофільність погано проникають через гема-то-енцефалічний бар'єр.(див.) і тому не реактивують або незначною мірою реактивують ацетилхолінестеразу мозку. Третичні оксими легко проникають через гістогематичні бар'єри і однаково реактивують холін-естеразу мозку та периферичних нервових закінчень, будучи таким чином реактиваторами змішаної дії. Іноді їх називають реактиваторами холінестераз центральної дії, підкреслюючи цим їхню відмінність від реактиваторів тільки периферичної дії.
Біохімічний механізм дії реактиваторів холінестераз заснований на взаємодії молекули оксиму з фосфорильованим ферментом. Цей процес може протікати в дві стадії. На першій стадії реактиватор зв'язується з фосфорильованою групою інгібованого ферменту, на другій стадії відбувається зміцнення цього зв'язку в результаті нуклеофільної атаки оксимом атома фосфору, що призводить до розриву ковалентного зв'язку між фосфорильною групою та ферментом та відновлення його активності. Процес реактивації холінестерази відбувається відповідно до наступного рівняння: А“ + НЕР