Cholinoesterazy (estrazy cholinowe)

Cholinoesterazy są białkami enzymatycznymi odpowiadającymi za rozkład neuroprzekaźników, czyli substancji przekazujących informacje między komórkami nerwowymi. Z tego względu są niezwykle istotne dla funkcjonowania układu nerwowego. Toksyczne właściwości gazów bojowych oraz środków owadobójczych opierają się na blokowaniu aktywności cholinoesteraz. Enzymy te wytwarzane głównie w wątrobie. Ich stężenie we krwi może świadczyć o stanie zdrowia i wydolności tego narządu. Jaką rolę w organizmie pełnią cholinoesterazy? O czym mogą świadczyć wyniki badań dotyczących poziomu tego enzymu?

Spis treści

1. Cholinoesterazy - podział
2. Inhibitory cholinoesteraz
3. Cholinoesterazy- zastosowanie w diagnostyce

Cholinoesterazy to inaczej esterazy cholinowe. Reakcje przez nie przeprowadzane służą do dezaktywacji, poprzez rozkład z wykorzystaniem wody, estrów choliny. Niektóre z rozkładanych przez nie substancji pełnią rolę neuroprzekaźników w organizmie. Neuroprzekaźniki to substancje chemiczne przekazywane z jednej komórki nerwowej do drugiej w celu przesłania informacji.

Jedną z istotnych reakcji katalizowanych przez cholinoesterazy, jest rozkład acetylocholiny do choliny i kwasu octowego. Substancja ta należy do neuroprzekaźników. Reakcja przeprowadzana przez esterazy cholinowe służy wprowadzaniu neuronu cholinergicznego w stan spoczynku, po wcześniejszej aktywacji.

Przykładem takiego procesu może być skurcz mięśni. Doprowadza do niego neuroprzekaźnik, którym jest acetylocholina, uwolniona w synapsie nerwowo-mięśniowej. Jeżeli zaistnieje potrzeba rozluźnienia mięśnia, konieczne jest zdezaktywowanie acetylocholiny. Za przebieg tej reakcji odpowiedzialne są właśnie cholinoesterazy, które przeprowadzają hydrolizę tego neuroprzekaźnika.

Ostatecznie dzięki działaniu tych enzymów następuje rozkurcz mięśnia. Cholina wychwytywana jest ze szczeliny synaptycznej i transportowana z powrotem do komórki nerwowej. Może zostać ponownie przekształcona w acetylocholinę, a następnie uwolniona do synapsy, wywołując w ten sposób kolejny skurcz mięśnia.

Enzymem należącym do grupy cholinoesteraz, o wysokiej specyficzności wobec acetylocholiny, jest acetylocholinoesteraza.

Cholinoesterazy - podział

Wyróżnia się zasadniczo dwa typy cholinoesteraz:

• acetylocholinoesterazy, oznaczane skrótem ACHE
• butyrylocholinoesterazy, oznaczane skrótem BCHE

Te dwa rodzaje cholinoesteraz różnią się od siebie preferencjami wobec substratów reakcji które przeprowadzają. Acetylocholinoesterazy szybciej hydrolizują acetylocholinę niż pozostałe estry choliny. Butyrylocholinoesterazy wykazują natomiast większą wybiórczość wobec butyrylocholiny.

Acetylocholinoesteraza zlokalizowana jest przede wszystkim we krwi na powierzchni czerwonych krwinek oraz w synapsach nerwowych, w tym nerwowo-mięśniowych.

Butyrylocholinoesterazy są produkowane w wątrobie, a w organizmie znajdują się głównie w osoczu. Okres półtrwania tej formy enzymu wynosi od 10 do 14 dni. Ze względu na syntezę butyrylocholinoesterazy w wątrobie, stężenie tego enzymu może być obniżone u pacjentów z zaawansowaną chorobą tego narządu.

Inhibitory cholinoesteraz

Inhibitory cholinoesterazy są to substancje które posiadają zdolność blokowania enzymów z tej grupy. Substancje chemiczne które mają taki charakter są neurotoksynami. Wynika to z tego że zakłócają przekaźnictwo nerwowe w układzie cholinergicznym. Objawami zatrucia inhibitorami cholinoesteraz są:

• nadmierne wydzielanie śliny
• łzawienie oczu
• skurcze mięśni
• zaburzenia psychiczne
• śmierć

Inhibitorami acetylocholinoesterazy są gazy bojowe takie jak sarin, soman i tabun. Ten charakter działania posiadają również popularne środki owadobójcze, zaliczane do insektocydów fosfoorganicznych lub karbaminianowych. Bezpośredni kontakt z tymi substancjami może być zagrożeniem dla życia.

Acetylocholinoesteraza odpowiada za rozluźnienie mięśni i narządów po wcześniejszym skurczu wywołanym przez acetylocholinę uwolnioną do synapsy. Na skutek działania inhibitorów acetylocholinoesterazy acetylocholina nie jest rozkładana i gromadzi się w synapsie nerwowej. Doprowadza to do ciągłego, nieustającego skurczu mięśni.

Niektóre leki posiadają zdolność częściowego, odwracalnego hamowania cholinoesteraz. Przykładem mogą być benzodiazepiny, na przykład tamazepam. Charakter inhibitorów acetylocholinoesterazy mają również leki stosowane w leczeniu otępienia takie jak donepezil i galantamina.

Inhibitory acetylocholinoesterazy znajdują zastosowanie w odwracaniu paraliżu wywołanego znieczuleniem medycznym. Są także stosowane w leczeniu miastenii, jaskry oraz choroby Alzheimera.

Cholinoesterazy- zastosowanie w diagnostyce

Poziom cholinoesteraz w organizmie wykorzystuje się w różnego rodzaju badaniach diagnostycznych.

Poziom acetocholinoesterazy w płynie owodniowym w trakcie ciąży: jej obecność może świadczyć o wadach rozwojowych płodu. Wskazuje na uszkodzenia cewy nerwowej. Wynik jest wskazaniem do dalszych badań.

Badanie poziomu cholinoesterazy jako markera wydolności wątroby: obniżone stężenie cholinoesterazy obserwuje się w przypadku poważnych uszkodzeń tego narządu. Test służy przede wszystkim diagnostyce zatruć pestycydami oraz chorób.

Do obniżenia poziomu cholinoesteraz we krwi dochodzi w przypadku:

• marskości wątroby
• zapalenia wątroby
• choroby nowotworowej z przerzutami do wątroby
• podczas stosowania antykoncepcji hormonalnej
• przy niedożywieniu
• w przewlekłej niewydolności serca
• w ostrym zawale serca

O autorze

mgr farmacji Sara Janowska

Doktorantka interdyscyplinarnych studiów doktoranckich z zakresu nauk farmaceutycznych i biomedycznych realizowanych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie oraz Instytucie Biotechnologii w Białymstoku.Absolwentka studiów farmaceutycznych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie ze specjalizacją Lek Roślinny. Uzyskała tytuł magistra broniąc pracy z dziedziny botaniki farmaceutycznej na temat właściwości antyoksydacyjnych ekstraktów pozyskanych z dwudziestu gatunków mchów. Obecnie w pracy naukowej zajmuje się syntezą nowych substancji przeciwnowotworowych oraz badaniem ich właściwości na liniach komórek nowotworowych. Przez dwa lata pracowała jako magister farmacji w aptece otwartej.

Przeczytaj więcej artykułów tej autorki

mgr farmacji Sara Janowska