Colinesterasa
Esterasa que lisa los ésteres basados ​​en colina

acetilcolinesterasa (grupo sanguíneo Yt)
Diagrama de la acetilcolinesterasa de rayos eléctricos del Pacífico . De PDB : 1EA5 .
Identificadores
SímboloDOLOR
Símbolos alternativosYouTube
Gen NCBI43
HGNC108
OMI100740
Secuencia de referenciaNúmero nuevo_015831
Protección unificadaP22303
Otros datos
Número CE3.1.1.7
LugarCrónica 7 q22
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterprofesional
butirilcolinesterasa
Diagrama esquemático de la butirilcolinesterasa humana. De PDB : 1P0I .
Identificadores
SímboloBCHE
Símbolos alternativosCHE1, CHE2, E1
Gen NCBI590
HGNC983
OMI177400
Secuencia de referenciaNúmero de modelo_000055
Protección unificadaP06276
Otros datos
Número CE3.1.1.8
LugarCrónica 3 q26.1-26.2
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterprofesional

La enzima colinesterasa (EC 3.1.1.8, colina esterasa ; nombre sistemático acilcolina acilhidrolasa ) cataliza la hidrólisis de ésteres a base de colina :

una acilcolina + H2O = colina + un carboxilato

Varios de estos sirven como neurotransmisores . [1] Por lo tanto, es cualquiera de dos enzimas 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 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 propósito es la acetilcolinesterasa (también llamada colina esterasa I [2] o colinesterasa eritrocitaria); 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 [2] 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 : la primera hidroliza la acetilcolina más rápidamente; la segunda hidroliza la butirilcolina más rápidamente.

El término colinesterasa se utiliza a veces 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] (confusamente), y la acetilcolinesterasa entonces se llama colinesterasa verdadera en contraste, [2] produciendo la segunda rareza de que la colinesterasa y la colinesterasa verdadera entonces no significan lo mismo. Pero tal uso ahora está obsoleto; los nombres y símbolos HGNC actuales e inequívocos son acetilcolinesterasa (ACHE) y butirilcolinesterasa (BCHE).

La acetilcolinesterasa ( EC 3.1.1.7) (ACHE), también conocida como AChE, colina esterasa I, colinesterasa de eritrocitos o colinesterasa eritrocitaria, verdadera colinesterasa, colina esterasa I o (más formalmente) acetilcolina acetilhidrolasa, se encuentra principalmente en la sangre en las membranas de los glóbulos rojos , en las uniones neuromusculares y en otras sinapsis neuronales . La acetilcolinesterasa existe en múltiples formas moleculares. En el cerebro de los mamíferos, la mayoría de la AChE se presenta como una forma tetramérica, G4 (10) con cantidades mucho más pequeñas de una forma monomérica G1 (4S). [3]

La 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 al 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 mayor del 75% antes de que se produzca una prolongación significativa del bloqueo neuromuscular con succinilcolina . [5] [6]

Descubrimiento

En 1968, Walo Leuzinger et al. purificaron y cristalizaron con éxito la acetilcolinesterasa de anguilas eléctricas en la Universidad de Columbia, Nueva York. [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]

En 2007, PharmAthene sintetizó cantidades clínicamente útiles de butirilcolinesterasa mediante el uso de cabras modificadas genéticamente. [10]

Importancia clínica

La ausencia o mutación de la enzima BCHE provoca una afección médica conocida como deficiencia de pseudocolinesterasa . Se trata de una afección silenciosa que se manifiesta únicamente cuando las personas que tienen la deficiencia reciben relajantes musculares como succinilcolina o mivacurio durante una cirugía.

La deficiencia de pseudocolinesterasa también puede afectar la selección de anestésicos locales en procedimientos odontológicos. La enzima desempeña un papel importante en el metabolismo de los anestésicos locales basados ​​en 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 basada en amidas.

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 analizar 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 envenenamiento por gas nervioso y otros organofosforados. [10]

Algunas investigaciones preliminares apuntan a la deficiencia genética de butilcolinesterasa como un posible componente candidato en el síndrome de muerte súbita del lactante . [13]

La enzima acetilcolinsterasa y su inhibición desempeñan un papel en el desarrollo de puntos gatillo miofasciales y el síndrome de dolor miofascial asociado. Al inyectar inhibidores de la acetilcolinsterasa a un ratón y estimulación eléctrica, el músculo desarrolla puntos gatillo . [14] [15]

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, seguido 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 contrarresta esta acción es la pralidoxima . Se ha demostrado que los llamados gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en insecticidas actúan al combinarse con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolinesterasa, inhibiendo la enzima por completo. La enzima acetilcolinesterasa 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 acetilcolinesterasa es que la acetilcolina se acumula y continúa actuando de manera 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 contenga 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, el temazepam, tienen un efecto inhibidor sobre la colinesterasa. [16]

Los niveles de colinesterasa se pueden utilizar como un marcador indirecto de la exposición al arsénico. [17]

Además 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 grave , el glaucoma y la enfermedad de Alzheimer . Dichos compuestos se utilizan para matar insectos en una variedad de productos, incluidos el baño de ovejas , los pesticidas organofosforados y los pesticidas carbamatos . Además de la intoxicación aguda descrita anteriormente, puede producirse una intoxicación semiaguda caracterizada por fuertes trastornos mentales. Además, la exposición prolongada puede causar defectos de nacimiento . [ cita requerida ]

Imágenes adicionales

Referencias

  1. ^ ab Colović MB, Krstić DZ, Lazarević-Pašti TD, Bondžić AM, Vasić VM (mayo de 2013). "Inhibidores de la acetilcolinesterasa: farmacología y toxicología". Neurofarmacología actual . 11 (3). Bentham Science Publishers Ltd.: 315–35. doi :10.2174/1570159x11311030006. PMC  3648782 . PMID  24179466.
  2. ^ abcde Elsevier , Dorland's Illustrated Medical Dictionary, Elsevier, archivado desde el original el 2014-01-11 , consultado el 2015-09-24 .
  3. ^ Wang R, Tang XC (2005). "Efectos neuroprotectores de la huperzina A. Un inhibidor natural de la colinesterasa para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer". Neuro-Signals . 14 (1–2): 71–82. doi : 10.1159/000085387 . PMID  15956816.
  4. ^ Whittaker M (1980). "Variantes de la colinesterasa plasmática y el anestesista". Anestesia . 35 (2): 174–197. doi :10.1111/j.1365-2044.1980.tb03800.x. PMID  6992635. S2CID  32806785.
  5. ^ Barash PG, Cullen BF, Stoelting RK (2006). Manual de anestesia clínica (5.ª ed.). Filadelfia: Lippincott Williams & Wilkins. págs. 546-9. ISBN 978-0-7817-5745-4.
  6. ^ Miller RD (2005). Anestesia de Miller (6.ª ed.). Filadelfia, Pensilvania: Elsevier/Churchill Livingstone. Págs. 487-8. ISBN 978-0-443-06618-4.
  7. ^ 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. Bibcode :1967PNAS...57..446L. doi : 10.1073/pnas.57.2.446 . PMC 335526 . PMID  16591490. 
  8. ^ Leuzinger W, Baker AL, Cauvin E (febrero de 1968). "Acetilcolinesterasa. II. Cristalización, espectros de absorción, punto isoiónico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 59 (2): 620–3. Bibcode :1968PNAS...59..620L. doi : 10.1073/pnas.59.2.620 . PMC 224717 . PMID  5238989. 
  9. ^ 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 prototípica de unión a la acetilcolina". Science . 253 (5022): 872–9. Bibcode :1991Sci...253..872S. doi :10.1126/science.1678899. PMID  1678899. S2CID  28833513.
  10. ^ ab 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. Código Bibliográfico :2007PNAS..10413603H. doi : 10.1073/pnas.0702756104 . PMC: 1934339. PMID :  17660298. 
    • "Antídoto de gas nervioso fabricado por cabras". BBC News . 24 de julio de 2007.
  11. ^ Shinde R, Chatterjea MN (2005). Libro de texto de bioquímica médica (6.ª ed.). Nueva Delhi: Jaypee Brothers Medical Publications (P) Ltd. pág. 565. ISBN 978-93-5025-484-4.
  12. ^ Guía de recursos de la FBR: Acetilcolinesterasa-Líquido amniótico Archivado el 25 de junio de 2007 en Wayback Machine . Foundation for Blood Research (7 de septiembre de 2007). Consultado el 21 de noviembre de 2007.
  13. ^ Harrington CT, Hafid NA, Waters KA (6 de mayo de 2022). "La butirilcolinesterasa es un posible biomarcador del síndrome de muerte súbita del lactante". eBioMedicine . 80 . doi :10.1016/j.ebiom.2022.104041. PMC 9092508 . PMID  35533499. 
  14. ^ Mense S, Simons D, Hoheisel U, Quenzer B (2003). "Lesiones del músculo esquelético de la rata después del bloqueo local de la acetilcolinesterasa y la estimulación neuromuscular". J Appl Physiol . 94 (6): 2494–2901. doi :10.1152/japplphysiol.00727.2002. PMID  12576409. S2CID  1829156 . Consultado el 24 de septiembre de 2023 .
  15. ^ Simons DG (febrero de 2004). "Revisión de los MTrP enigmáticos como causa común de dolor y disfunción musculoesqueléticos enigmáticos". Revista de electromiografía y kinesiología . 14 (1): 95–107. doi :10.1016/j.jelekin.2003.09.018. ISSN  1050-6411. PMID  14759755.
  16. ^ Holmes JH, Kanfer I, Zwarenstein H (agosto de 1978). "Efecto de los derivados de benzodiazepinas sobre la colinesterasa sanguínea humana in vitro". Comunicaciones de investigación en patología química y farmacología . 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). "Asociación entre la exposición al arsénico y la actividad de la colinesterasa plasmática: un estudio poblacional en Bangladesh". Salud ambiental . 9 (1): 36. Bibcode :2010EnvHe...9...36A. doi : 10.1186/1476-069X-9-36 . PMC 2911418 . PMID  20618979. 
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