Inhibitory
acetylocholinoe
sterazy
Część I
Inhibitory
acetylocholinoe
sterazy
Część I
Enzym acetylocholinoesteraza
katalizuje reakcję hydrolizy
acetylocholiny do choliny i kwasu
octowego.
Acetylocholina
cholina
+
kwas octowy
acetylocholinoest
eraza
C
H
3
C
O
OH
OH
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
+
CH
3
O
C
O
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
acetylocholinoest
eraza
Acetylocholinoesteraza:
• Zlokalizowana jest na zewnętrznej powierzchni ściany
neuronu i komórki efektora
• Składa się z dwóch podjednostek α i dwóch
podjednostek β
• Posiada 48 centrów aktywnych za pośrednictwem
których katalizuje reakcję hydrolizy.
•Zaczep anionowy
(tryptofan)
•Zaczep estrowy
(katalityczna triada: kwas
glutaminowy, histydyna, seryna)
Każde centrum aktywne posiada dwa
charakterystyczne ugrupowania tzw. :
Tryptofan jako aminokwas bogaty w elektrony, o wysokim
stopniu aromatyzacji, umozliwia łatwe przeniesienie
ładunku na elektrododatni atom azotu acetylocholiny.
Aminokwasy te uczestniczą bezpośrednio w reakcji hydrolizy
ACh.
Mechanizm hydrolizy
acetylocholiny:
1. Polaryzacja grupy karbonylowej ACh, ułatwiona
obecnością nukleofilowego ugrupowania
imidazolu w histydynie.
CH
3
O
-
C
+
O
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
H
O
O
O
H
O
N
H
2
O
N
H
2
NH
O
H
O
NH
2
N
H
N
OH
H
O
N
H
2
O
OH
CH
3
O
C
O
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
Centrum
anionowe
Centrum estrowe
tryptofan
kwas
glutamino
wy
histydyna
seryna
Mechanizm hydrolizy
acetylocholiny:
2. Przyłączenie atomu węgla z grupy karbonylowej
ACh do grupy hydroksylowej seryny i jej acetylacja,
oraz równoczesne odłączenie choliny.
CH
3
O
-
C
+
O
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
H
O
O
O
H
O
N
H
2
O
N
H
2
NH
O
H
O
NH
2
N
H
N
OH
H
O
N
H
2
O
OH
OH
CH
2
CH
2
C
H
3
C
H
3
C
H
3
N
+
H
O
O
O
H
O
N
H
2
O
N
H
2
NH
O
H
O
NH
2
N
H
N
OH
O
O
N
H
2
O
OH
C
CH
3
Centrum
anionowe
Centrum
anionowe
Centrum estrowe
Centrum
estrowe
Tr
p
Glu
His
Se
r
Tr
p
Glu
His
Se
r
Mechanizm hydrolizy
acetylocholiny:
3. Hydroliza acetyloseryny
H
O
O
O
H
O
N
H
2
O
N
H
2
NH
O
H
O
NH
2
N
H
N
OH
O
O
N
H
2
O
OH
C
CH
3
C
H
3
C
O
OH
H
O
O
O
H
O
N
H
2
O
N
H
2
NH
O
H
O
NH
2
N
H
N
OH
O
N
H
2
O
OH
H
Centrum
anionowe
Centrum
anionowe
Centrum estrowe
Centrum estrowe
Tr
p
Tr
p
Glu
Glu
His
His
Se
r
Se
r
•
wydajność AChE wynosi 25000 obr/s co oznacza, że
hydroliza jednej cząsteczki ACh w wyniku działania
enzymu przebiega w 40 μs
•
szybkość ta osiągana jest dzięki wiązaniom wodorowym
między seryną, histydyną i kwasem glutaminowym
•
te trzy aminokwasy tworzą układ przeniesienia ładunku.
Przenoszenie protonu z seryny przez histydynę na kwas
glutaminowy zwiększa siłę działania katalitycznego
Inhibitory AChE
• Ze względu na małą ilość leków zdolnych do
zastąpienia ACh zaczęto szukać środków, które dzięki
zdolności hamowania aktywności AChE zapewniałyby
odpowiedni poziom ACh. Są to tzw. inhibitory AChE,
które pośrednio opóźniają hydrolizę.
• Mechanizm działania inhibitorów jest podobny do
mechanizmu hydrolizy ACh pod wpływem AChE.
Reakcja przebiega jednak wolniej, gdyż produkt
acylowania seryny przy udziale inhibitorów jest
bardziej trwały (minuty, godziny, dni).
• Stosowanie inhibitorów stwarza możliwość
przedłużenia parasympatotonii.
Podział inhibitorów
1. Ze względu na czas działania:
• odwracalne
• nieodwracalne
2. Ze względu na budowę chemiczną:
• Karbaminiany
• Czwartorzędowe i bis-czwartorzędowe
związki amoniowe
• Związki fosforoorganiczne
• Inne
Odwracalne inhibitory AChE:
•
działają silnie parasympatomimetycznie
•zastosowanie obejmuje: niedowłady mięśni,
pooperacyjna atonię jelit i pęcherza
moczowego, jaskrę, jako odtrutki przy
zatruciach środkami kuraryzujacymi, w
diagnostyce miastenii.
•różnią się siłą i czasem działania
Odwracalne inhibitory AChE:
1. Karbaminiany i czwartorzędowe związki
amoniowe
CH
3
C
H
3
C
H
3
N
+
O
C
O
N
CH
3
CH
3
CH
3
N
+
O
C
O
N
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
C
H
2
C
H
3
N
+
OH
Neostygmine,
Neostygmina
POLSTYGMINUM
Dimetylokarbaminia
n(m-hydroksyfenylo)-
trimetyloamoniowy
Pyridostigmine,
Pirydostymina
MESTINON
Dimetylokarbaminian
3-hydroksy-1-metylo-
pirydyniowy
Edrophonium
,
Edrofonium
TENSILON
N-etylo-3-hydroksy-
N,N-dimetylo-
benzenaminium
Odwracalne inhibitory AChE;
1.
Karbaminiany i czwartorzędowe związki
amoniowe
• Karbaminiany stosowane klinicznie
zawieraja zwykle trzecio- lub
czwartorzędową grupe amoniową, która
wiaze się nikowalentnie z centrum
anionowym enzymu
• Ugrupowanie karbamoniowe wiąże się z
centrum estrowym AChE (podobnie do
Ach)
• Przejściowy kompleks karbamoiloy
rozpada się bardzo wolno
Odwracalne inhibitory AChE:
2. Bis czwartorzędowe związki
amoniowe
N
CH
3
O
O
N
+
CH
3
CH
3
C
H
3
N
CH
3
O
O
N
+
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
CH
3
N
+
O
N
N
O
N
+
CH
3
O
O
CH
3
Demecarium,
demekarium
HUMORSOL
Dekametylenobis[(metylo
karbaminian)-m-
hydroksyfenylo]-
trimetyloamoniowy
Distygmine, Distygmina
3,3’-[1,6-
heksanodiylobis-
[(metyloimino)karbonylo
ksy]]-bis[1-
metylopirydynium]
Odwracalne inhibitory AChE:
2. Bis czwartorzędowe związki amoniowe
N
+
NH
NH
N
+
CH
3
CH
3
CH
3
C
H
3
Cl
Cl
O
O
Ambenonium,
METYLASE
[Oksalilobis(iminoetyleno)]
-bis-[(o-
clorobenzylo)dietylo-
amonium
• Reagują tylko z centrum anionowym ACh
• Mogą unieczynniać AChE przez kilka godzin
• Mechanizm wzrostu aktywności dla tych
związków jest nieznany, ale ma związek z
odległością między grupami amoniowymi