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