Abstrakt
Cholinesteráza je sekreční enzym produkovaný jaterními buňkami do krve. V plazmě katalyzuje hydrolytické štěpení esterů cholinu a některých dalších substrátů. Má širší substrátovou specifitu než příbuzná acetylcholinesteráza - enzym podílející se na odbourávání acetylcholinu v nervových synapsích, který se v plazmě nevyskytuje. Existuje několik genetických variant cholinesterázy, některé z nich vykazují nižší aktivitu, což se může patologicky projevit až po podání určitých léků. Syntéza cholinesterázy a s tím i její aktivita v plazmě klesá v případě poškození jaterního parenchymu nebo při nedostatku proteinů v dietě. Nevratně je enzym inhibován organofosfáty používanými jako pesticidy v zemědělství. Jelikož je při otravě organofosfáty inhibována i acetylcholinesteráza na synapsích, vypovídá snížená aktivita cholinesterázy také o míře inhibice tohoto druhého enzymu, který je nezbytný při přenosu nervového vzruchu.
Terminologie
Podle nomenklatury enzymů
je CHOLINESTERÁZA oficiální název pro acylcholin acylhydrolázu (EC 3.1.1.8)
vyskytující se v plazmě. Pod tento termín však často bývá zahrnován i
enzym účastnící se přenosu nervového vzruchu na cholinergních synapsích:
acetylcholin acetylhydroláza (EC 3.1.1.7), který se v plazmě volný
nevyskytuje (je však přítomen v erytrocytech). Jeho oficiální název je
ACETYLCHOLINESTERÁZA.
Další text se proto týká
pouze acylcholinacylhydrolázy.
Synonyma
Acylcholinacylhydroláza =
pseudocholinesteráza, nespecifická cholinesteráza, cholinesteráza II,
butyrylcholinesteráza, benzoylcholinesteráza, cholinesteráza S-typu, CHS, cholinesteráza.
(Acetylcholinacetylhydroláza
= acetylcholinesteráza, pravá cholinesteráza, specifická cholinesteráza,
cholinesteráza I)
Klasifikační
kódy
EC 3.1.1.8
(3.x.x.x = hydroláza;
x.1.x.x = štěpí esterovou vazbu; x.x.1.x = štěpí estery karboxylových kyselin;
x.x.x.8 = cholinesteráza)
Odkazy
na jiné relevantní dokumenty, další informace
Chemická
a fyzikální charakteristika, struktura a povaha analytu
Cholinesteráza je
hydrolytický enzym patřící do rodiny karboxylesteráz typu B. Je to homotetramer
tvořený dvěma dimery, podjednotky jsou spojeny disulfidickými můstky a
nekovalentními hydrofóbními interakcemi. Každá podjednotka obsahuje 574
aminokyselin a devět sacharidových řetězců. Relativní molekulová hmotnost
enzymu je 348 000.
Aktivní centrum, které se
nachází na každé ze čtyř identických podjednotek, obsahuje aminokyselinu serin.
Plazmatická cholinesteráza může být pomocí elektroforézy separována do 7 až 12 frakcí. Tyto frakce se liší relativní molekulovou hmotností, pravděpodobně jde o agregáty složené z různého množství stejné základní jednotky enzymu. Laboratorně se stanovuje aktivita celkové CHS.
Z genetického
hlediska je známo 7 alel kódujících cholinesterázu: U, A, S, F, H, J, K. Tyto
alely mohou teoreticky tvořit 45 různých diploidních genotypů, které však
odpovídají pouze 11 fenotypům. Normální gen U (usual) řídí syntézu normální
(nejrozšířenější) plazmatické cholinesterázy; atypický gen A (atypical) řídí
syntézu varianty, která způsobuje snížení aktivity CHS v séru, vykazuje
však zvýšenou rezistenci k inhibici dibukainem (kompetitivní inhibitor);
alela označovaná F řídí syntézu varianty se zvýšenou rezistencí k inhibici
fluoridem, která je však stále významně inhibovaná dibukainem; “tichý” gen S
(silent) odpovídá za variantu CHS, které chybí struktura nezbytná pro hydrolýzu
cholinesterových vazeb, tj. nevykazuje esterázovou aktivitu. Tyto čtyři
alelické geny mohou být kombinovány k vytvoření genotypů produkujících
jeden normální a 9 atypických variant. U bílé populace se nachází homozygotních
forem AA nebo FF pouze 0,3 až 0,5 %. Další varianty genů J, K a H kódují
CHS s normální katalytickou aktivitou, ale následkem porušené syntézy nebo
snížené stability molekuly je v plazmě přítomno méně enzymu; varianta
K je spojena s 33 %, varianta J s 66 % a varianta H s 90 %
redukcí aktivity. Varianty enzymu jsou klinicky významné, neboť způsobují
daleko větší citlivost na přítomnost inhibitorů, případně mají jen nízkou
aktivitu. Následkem je citlivost na myorelaxans sukcinylcholin
(suxamethonium). Homozygoti trpí prodlouženou zástavou dechu po podání
této látky ve spojení s chirurgickou anestézií.
Bylo popsáno mnoho inhibitorů cholinesterázy, jsou to většinou různá léčiva nebo organofosfáty a karbamáty používané jako pesticidy v zemědělství. Kompetitivně je tento enzym inhibován alkaloidy prostigminem a fysostigminem (stejně jako acetylcholin obsahují v molekule kvarterní dusík), mnohé jiné léky inhibují enzym ireverzibilně. Inhibici méně než 15 % způsobují nedepolarizující myorelaxanty a antibiotika peniciliny a streptomycin. Z 20 až 100 % enzym inhibují estery karbamátu používané jako parasympatomimetika (např. neostigmin), kardiovaskulární léky (např. esmolol), cytotoxické léky (např. cyklofosfamid), hormony (např. kortikosteroidy), hormonální kontraceptiva, psychotropní léky (např. lithium), bronchodilatátory (např. bambuterol), léky používané proti glaukomu (např. ekothiopát), myorelaxancia (např. sukcinylcholin).
Organofosfáty jsou vysoce
reaktivní a způsobují ireverzibilní inhibici. Fosfátová skupina se váže velice
pevně do aktivního centra enzymu, kam se normálně váže acylová skupina
substrátu - nevratná inhibice je způsobena kovalentním navázáním inhibitoru na
-OH skupinu serinu. Přímými inhibitory jsou pouze organofosfáty obsahující
dvojnou vazbu mezi fosforem a kyslíkem, látky obsahující na fosfor vázanou síru
místo kyslíku musí být nejprve metabolicky přeměněny na kyslíkatý derivát.
Otrava těmito tzv. nepřímými inhibitory se proto projeví až po delší době a
příznaky přetrvávají déle.
Cholinesteráza se liší od
acetylcholinesterázy ve specifitě k některým substrátům: štěpí
benzoylcholin, ale nehydrolyzuje acetyl-beta-methylcholin; u
acetylcholinesterázy je to naopak.
Role
v metabolismu
Po syntéze v hepatocytech je CHS secernována do krve. Katalyzuje hydrolýzu různých esterů cholinu (včetně acetylcholinu) a některých dalších sloučenin. Přirozený specifický substrát tohoto enzymu však není znám, stejně tak jeho funkce v krvi. Spolu s acetylcholinesterázou se vyskytuje i v mozkomíšním moku, kde koncentrace cholinesterázy převažuje, ačkoli je velmi nízká. Zatímco cholinesteráza není inhibována nadbytkem acetylcholinu, acetylcholinesteráza je při koncentracích acetylcholinu o koncentraci kolem 10‑2 mol/l inhibována. Zda má inhibice acetylcholinem nějakou biologickou roli v organismu se neví.
Obecná reakce katalyzovaná
cholinesterázou: acylcholin + H2O ® cholin + anion
karboxylové kyseliny.
Zdroj
(syntéza, příjem)
Syntéza plazmatické CHS probíhá na ribozómech hepatocytů. Někdy se uvádí, že je syntéza spřažena se syntézou albuminu neboť při zvýšené / snížené syntéze albuminu dochází současně ke zvýšené / snížené syntéze CHS. Syntéza těchto proteinů je však vzájemně nezávislá. Gen (BCHE) pro cholinesterázu se nachází na dlouhém raménku 3. chromozómu.
Distribuce
v organismu, obsah ve tkáních
Cholinesteráza (EC 3.1.1.8) je obsažena ve většině buněk, kromě erytrocytů. Nachází se v játrech, střevní sliznici, pankreatu, slezině, v bílé hmotě CNS a v krevní plazmě.
Nenachází se v moči.
Biologický
poločas
10 dní (někteří autoři
uvádí 12 až 14 dní)
Literatura
·
Barrett, A. J. a kol.: Enzyme Nomenclature.
Academic Press, Inc., San Diego, 1992. ISBN 0-12-227165-3
·
ExPASy, PROSITE [online]. Swiss Institute of
Bioinformatics, Ženeva, Release-32, srpen 2003 (cit. září 2003). Dostupné z URL
http://us.expasy.org/prosite
·
Thomas, L.: Clinical Laboratory Diagnostics:
Use and Assessment of Clinical Laboratory Results. TH-Books-Verl.-Ges.,
Frankfurt/Main, 1998. ISBN 3-9805215-4-0
·
Racek, J. et al: Klinická biochemie, 1.
vydání. Galén, Praha, 1999. ISBN 80-7262-023-1. Karolinum, Praha, 1999. ISBN
80-7184-971-5
·
Masopust, J.: Klinická biochemie. Požadování
a hodnocení biochemických vyšetření. Karolinum, Praha, 1998.
ISBN 80-7184-649-3
·
Schneiderka, P. a kol.: Kapitoly
z klinické biochemie. Karolinum, Praha, 2000. ISBN 80-246-0140-0
Autorské
poznámky
Vladimíra Kvasnicová (září 2003)