Colinesterasa
La enzima colinesterasa (EC 3.1.1.8, colina esterasa; nombre sistemático acilcolina acilhidrolasa) cataliza la hidrólisis de ésteres a base de colina:
- acylcholine + H2O = choline + un carboxilato
Varios de estos sirven como neurotransmisores. Por tanto, es una de dos enzimas las que catalizan la hidrólisis de estos neurotransmisores colinérgicos, como la descomposición de la acetilcolina en colina y ácido acético. Estas reacciones son necesarias para permitir que una neurona colinérgica regrese 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 descompuesta por una colina esterasa. El tipo principal para ese fin es la acetilcolinesterasa (también llamada colina esterasa I o colinesterasa de eritrocitos); se encuentra principalmente en las sinapsis químicas y las membranas de los glóbulos rojos. El otro tipo es la butirilcolinesterasa (también llamada colina esterasa II o colinesterasa plasmática); se encuentra principalmente en el plasma sanguíneo.
Tipos y nomenclatura
Los dos tipos de colinesterasa son la acetilcolinesterasa (ACHE) y la butirilcolinesterasa (BCHE). La diferencia entre ambos 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 se utiliza a veces para referirse específicamente a la butirilcolinesterasa, pero este uso produce la rareza de que la colinesterasa y la falsa colinesterasa (pseudocolinesterasa) bajo ese esquema significan lo mismo (de manera confusa), y la acetilcolinesterasa se llama entonces colinesterasa verdadera en contraste, produciendo la segunda rareza de que colinesterasa y < i>colinesterasa verdadera entonces no significan lo mismo. Pero ese uso ya está obsoleto; 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 el sangre en las membranas de los glóbulos rojos, 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 en forma tetramérica, G4 (10), con cantidades mucho más pequeñas de una forma monomérica G1 (4S).
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) acilcolina acilhidrolasa, 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 sustituido.
La vida media del BCHE es de aproximadamente 10 a 14 días. 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.
Descubrimiento
En 1968, Walo Leuzinger et al. purificaron y cristalizaron con éxito la acetilcolinesterasa de anguilas eléctricas en la Universidad de Columbia, Nueva York.
La estructura tridimensional de la acetilcolinesterasa fue determinada por primera vez en 1991 por Joel Sussman et al. utilizando proteína de la raya eléctrica del Pacífico.
En 2007, PharmAthene sintetizó cantidades clínicamente útiles de butirilcolinesterasa mediante el uso de cabras genéticamente modificadas.
Importancia clínica
La ausencia o mutación de la enzima BCHE conduce a una afección médica conocida como deficiencia de pseudocolinesterasa. Esta es una condición silenciosa que se manifiesta sólo cuando las personas que tienen la deficiencia reciben relajantes musculares succinilcolina o mivacurio durante una cirugía.
La deficiencia de pseudocolinesterasa también puede afectar la selección de anestésicos locales en procedimientos dentales. La enzima juega un papel importante en el metabolismo de los anestésicos locales a base de ésteres; 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.
La presencia de ACHE en el líquido amniótico se puede analizar al comienzo del embarazo. Mediante amniocentesis se extrae una muestra de líquido amniótico y la presencia de ACHE puede confirmar varios tipos comunes de defectos congénitos, incluidos defectos de la pared abdominal y defectos del tubo neural.
BCHE se puede utilizar como agente profiláctico contra el gas nervioso y otras intoxicaciones por organofosforados.
Algunas investigaciones iniciales apuntan a la deficiencia genética de butilcolinesterasa como un posible componente candidato en el síndrome de muerte súbita del lactante.
La enzima acetilcolina esterasa y su inhibición desempeñan un papel en el desarrollo de los puntos gatillo miofasciales y el síndrome de dolor miofascial asociado. Al inyectar a un ratón inhibidores de la acetilcolina esterasa y estimulación eléctrica, el músculo desarrolla puntos gatillo.
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 (por ejemplo, algunos venenos de serpientes y los gases nerviosos sarín y VX).). Un medicamento que contrarresta es la pralidoxima. Se ha demostrado que los llamados gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en insecticidas actúan combinándose con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolina esterasa, inhibiendo completamente la enzima. 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 de modo que los impulsos nerviosos se transmiten continuamente y las contracciones musculares no se detienen.
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 lipófilos, 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 benzodiacepinas, p. El temazepam tiene un efecto inhibidor sobre la colinesterasa.
Los niveles de colinesterasa se pueden utilizar como marcador indirecto de exposición al arsénico.
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 la miastenia gravis, el glaucoma y la enfermedad de Alzheimer. Estos compuestos se utilizan para matar insectos en una variedad de productos que incluyen salsa para ovejas, pesticidas organofosforados y pesticidas carbamatos. Además de la intoxicación aguda descrita anteriormente, puede producirse una intoxicación semiaguda caracterizada por graves trastornos mentales. Además, la exposición prolongada puede provocar defectos de nacimiento.
Imágenes adicionales
Acetylcholine
Choline
Ácido acético
Butyrylcholine
