Ацетилхолінестеразою (AChE) - фермент, який міститься в синапсах і каталізує гідроліз нейромедіатора ацетилхоліну до холіну і залишку оцтової кислоти. Реакція, що каталізується ацетилхолінестеразою, необхідна для дезактивації ацетилхоліну в синаптичної щілини і переходу клітини-мішені в стан спокою (наприклад, для розслаблення м'язової клітини). Тому інгібітори ацетилхолінестерази (фосфорорганічні інсектициди, зарин, зоман і V-гази, фасцікулін і деякі інші пептиди зміїних отрут) - потужні токсини, вплив яких на організм людини зазвичай призводить до смерті від судом дихальної мускулатури.
Ген, що кодує фермент ацетилхолінестеразою у людини, знаходиться на довгому плечі сьомої хромосоми.
У людини за рахунок альтернативного сплайсингу утворюється чотири ізоформи AChE - T, H, R і 4.
У синапсах (зокрема, в кінцевих пластинках нервово-м'язових синапсів) AChE присутній у вигляді тетрамера ізоформи T? приєднаного до коллагеноподобному білку, який кодується окремим геном COLQ. Мутація цього гена є однією з найбільш поширених причин спадкової міастенії (mystenia gravis) C допомогою коллагеноподобного «хвоста» ацетилхолінестеразою прикріплюється до протеогликанами перлекану, що входить до складу базальної пластинки синапсу. Перлекана, в свою чергу, приєднується до дістроглікановому колмплексу, вбудованому в постсинаптическую мембрану м'язової клітини.
Ацетилхолінестеразою виявлена в плазматичних мембранах еритроцитів (изоформа H, заякоренная в мембрані за допомогою приєднаної жирної кислоти) і є Yt-антигеном крові, Варіант His-353 (звичайний варіант з гистидином в 353 положенні ланцюга) відповідає групі Yt (a), рідкісний варіант Asn -353 - групі Yt (b).
В нейронах AChE може локалізуватися внутрішньоклітинно (изоформа T). Показано, що накопичення AChE всередині ядер клітин нейробластоми призводить до апоптозу.
Ацетилхолінестеразою - фермент класу гідролаз, що каталізує гідроліз ацетилхоліну, а також ін. Ефірів холіну, напр.
Швидкість гідролізу гомологів ацетилхоліну мало залежить від довжини спиртової частини молекули, але помітно зменшується зі збільшенням її ацильної частини. При каталізі негативно заряджений аніонний ділянку каталитич. центру ферменту взаємодій. з аммонийной угрупованням ацетилхоліну, а потім у розташованому поруч т. зв. естеразной ділянці відбувається розщеплення складноефірний зв'язку.
Ацетилхолінестеразою - глікопротеїн, в к-ром вуглеводна частина молекули становить бл. 8% по масі. Фермент з елект. вугра, електричні. ската і з бичачих еритроцитів складається з 4 субодиниць, попарно пов'язаних дисульфідними зв'язками. Кожна субодиниця (мол. М. 70-80 тис.) Має один активний центр. в к-ром сущест. роль відіграють залишки серину, гістидину, аспарагінової і глутамінової к-т. Ацетилхолінестеразою може існувати також в "асиметричний. Формі", що складається з 12 субодиниць (мол. М. 24 тис.), Асоційованих в потрійну спіраль. Оптим. каталитич. активність ацетилхолінестерази спостерігається при рН 7,5-8,5, р / 5,45.
Ацетилхолінестеразою присутній в центр. нервовій системі (переважно. в області постсінаптіч. мембран), в еритроцитах, електричні. органах риб, в також в зміїному отруті. У разі інактивації ацетилхолінестерази відбувається надмірне накопичення в нервовій клітині ацетилхоліну, що призводить до блокування передачі нервових імпульсів. Тому в-ва, здатні пригнічувати активність ацетилхолінестерази, мають високу токсичність. До них відносяться нек-риє фосфорорг. соед. (Напр. Діізопропілфторфосфат, зарин), похідні сульфоновой к-ти (напр. C6 H3 CH2 SO2 F), карбаматів (напр. Езерін) і четвертинні амонієві підстави. Перші три класи в-в блокують естеразной, а останній - аніонну частина каталитич. центру. Ингибированная ацетилхолінестеразою може відновити свою активність за допомогою разл. реактіваторов, напр. 2-пірідінальдоксімметіодіда.
В даний час для речовин багатьох класів встановлена здатність впливати на біологічні системи в надмалих дозах (СМД). Це стосується як фармакологічних препаратів, так і речовин, «ендогенних» для організму. Метою цього дослідження було вивчення дії ацетилхоліну (АХ) - найважливішого для організму нейромедіатора, від рівня якого залежить, зокрема, вираженість порушень пам'яті і здатності до навчання при БА.
Досліджували ефект АХ на розчинну фермент і ацетилхолінестеразою (АХЕ) мембран головного мозку мишей при додаванні в середу реакції in vitro і через 1 год після внутрішньочеревно введення АХ йодиду тваринам in vivo в широкому діапазоні концентрацій (доз), включаючи сверхмалі - 10 n -10 - 15 M. Дослідження дії АХ як модулятора було можливо, т. к. для визначення активності АХЕ використовували метод Елмана з ацетілтіохоліном як субстрат. По відношенню до розчинного ферменту АХ в звичайних концентраціях (1 (І М) проявляє себе як конкурентний інгібітор, у міру зменшення концентрації змін зазнають як Км, так і Vmax. Ці зміни односпрямовані, в різних концентраційних областях спостерігаються або збільшення і Vmax і Км, або зменшення, ефективність ферменту Vmax / км (визначальна активність ферменту при реальній фізіологічної концентрації АХ) достовірно не змінюється. На мембранний фермент з досліджених надмалих концентрацій достовірний ефект надавала КІ 3 М . Відбулося збільшення як Км, так і Vmax і тенденція до зниження ефективності. Як відомо, в області звичайних концентрацій АХ є аллостерическим ефектором ферменту (регуляція «надлишком» субстрату). Очевидно, що і в СМД АХ може виступати як ефектор, модулирующий активність АХЕ.
Відомо, що АХ, будучи четвертинним амонієвою з'єднанням, практично не проходить через гематоенцефалічний бар'єр. Однак його внутрішньоочеревинне введення призвело до суттєвих змін активності АХЕ, пов'язаної з мембранами головного мозку. При всіх досліджених дозах препарату збільшується Vmax, константа Міхаеліса км зменшується при всіх дозах, крім 10 -5 моль / кг. Таким чином, можна говорити про активацію ферменту при введенні in vivo AX йодиду. Ця активація більш сильно виражена в області значно нижчих доз, ніж ті, які вважаються терапевтичними.
Здавалося б, з точки зору терапії БА за критерієм впливу на АХЕ, дія АХ в СМД на процеси пам'яті і навчання має бути негативним. Однак було виявлено, що внутрішньоочеревинне введення АХ йодиду мишам (в т. Ч. В СМД) викликає істотні зрушення в стані ліпідної компоненти мембран головного мозку. Через 1 годину після ін'єкції АХ спостерігаються зміни вмісту фосфоліпідів, холестерину, рівня продуктів ПОЛ, індексу подвійних зв'язків, «симулюють» ефект антиоксидантів, які показали себе останнім часом як перспективні ноотропні агенти. Цікаво відзначити значне зменшення (на 30-60%) співвідношення холестерин / фосфоліпіди в мембранах мозку, причому СМД АХ діють так само, як і «великі». З підвищенням цього співвідношення пов'язують ослаблення пам'яті і здатності до навчання при старінні. З цих позицій не виключена можливість застосування АХ йодиду в СМД як ноотропного кошти.
Холінестерази - ферменти, що відносяться до класу гідролаз: ацетилхолінестеразою (АХЕ; ацетилхолін - ацетілгідролаза; синонім справжня холінестераза) і холінестераза (ХЕ; ацілхолін - ацілгідролаза; синонім: псевдохолінестеразой, бутирилхолінестераза і ін.). Холінестерази переважно каталізують гідроліз карбонових ефірів холіну. Біологічна роль ацетилхолінестерази полягає в швидкому гидролитическом розщепленні нейромедіатора ацетилхоліну (див. Медіатори) і участі таким чином в процесі нервово-м'язової передачі нервового імпульсу (див. Нервова клітина). Функція інших холінестераз в організмі людини точно не встановлена.
Зниження активності Х. в сироватці крові служить показником порушення белоксинтезирующей функції печінки; спостерігається також при бронхіальній астмі, інфаркті міокарда, опіках, травматичному шоці і ін. При тиреотоксикозі і деяких захворюваннях нирок активність Х. в сироватці крові підвищується. Визначення активності сироваткової Х. дуже важливо при використанні міорелаксантів типу сукцинілхоліну для забезпечення адекватної миорелаксации при загальній анестезії. Це пов'язано з тим, що у деяких осіб виявлено існування атипових холінестераз, нездатних гідролізувати це похідне холіну, що веде до так званої рекурарізаціі, тобто повторному пригнічення нервово-м'язового синапсу після відновлення його функції до кінця операції, клінічно що виявляється повторної міорелаксацією і пригніченням дихання. Одним із заходів щодо попередження цього грізного ускладнення є своєчасна декурарізація шляхом введення антихолінестеразних препаратів.
З'єднання, що пригнічують активність холінестерази, наприклад галантамин, прозерин, фізостигмін, використовуються в якості лікарських засобів (див. Антихолінестеразні засоби).
Ацетилхолінестеразою міститься в нервовій тканині і еритроцитах. Інші холінестерази виявлені в сироватці крові і печінки, слизовій оболонці кишечника, підшлункової залозі. Висока токсичність фосфорорганічних сполук, що володіють властивостями отруйних речовин нервово-паралітичної дії, обумовлена їх інгібуючої дії на холіноестеразу. До інгібіторів X. відносяться також карбамінової з'єднання і холиномиметические речовини.
Як уніфікованого методу визначення активності ацетилхолінестерази в сироватці крові прийнятий фотометричний метод з використанням в якості субстрату ацетілхолінхлоріда, гідролізу під дією ферменту на холін і оцтову кислоту. В результаті цієї реакції рН середовища зсувається в кислу сторону, що реєструється за допомогою індикатора (фенолового червоного). У нормі активність ацетилхолінестерази, виміряна цим методом, становить 45-95 мкмоль / (с # 8228; л). або 160-340 мкмоль / (ч # 8228; мл).
Активність Х. визначають з використанням в якості субстрату бутірілтіохоліна йодиду. В результаті реакції утворюються тіохолін і масляна кислота (бутират). Тіохолін взаємодіє з 5,5 (дітіо-біс 2-нітробензойної кислотою) з утворенням продукту, пофарбованого в жовтий колір. Активність Х. сироватки крові пропорційна швидкості поглинання забарвленого продукту в індикаторної реакції. У нормі активність Х. сироватки крові, встановлена цим методом, дорівнює: при 25 ° - 50-155 мкмоль / (с # 8228; л). або 3000-9300 ME; при 30 ° - 62-191 мкмоль / (с # 8228; л). або 3714 - 11 513 ME; при 37 ° - 88-240 мкмоль / (с # 8228; л). або 4659 - 14 443 ME.