12. Гидролиз ацетилхолина на холинэстеразе, его механизм. Ингибиторы холинэстеразы, их типы. Реактиваторы холинэстеразы.

Механизм гидролиза АХ:

1.Участок поверхности холинэстеразы, непосредственно контактирующий с каждой молекулой медиатора, включает 2 центра: анионный, несущий отрицательный заряд, и эстеразный.

2.Каждый из этих центров образован определенными группами атомов аминокислот, составляющих структуру фермента: анионный – глутаминовая кислота; катионный – серин, гистидин.

3.Ацетилхолин благодаря положительно заряженному атому азота ориентируется за счет электростатических сил на поверхности холинэстеразы.

4.Анионный центр притягивает к себе катионную головку ацетилхолина и тем самым способствует сближению его эфирной группировки с эстеразным центром фермента.

5.Затем рвется эфирная связь, ацетилхолин разделяется на 2 части: холиновую и уксусную, остаток уксусной кислоты присоединяется к эстеразному центру фермента и образуется так называемая ацетилированная холинэстераза.

6.Этот крайне непрочный комплекс мгновенно подвергается спонтанному гидролизу, что освобождает фермент от остатка медиатора и приводит к образованию уксусной кислоты.

7.С данного момента холинэстераза снова способна выполнять каталитическую функцию, а холин и уксусная кислота становятся исходными продуктами синтеза новых молекул ацетилхолина.

Ингибиторы холинэстеразы, их типы:

Ингибиторы АХЭ связываются с тремя доменами фермента: ацильным карманом активного центра, холиновым участком и периферическим анионным участком.

По механизму инактивации фермента антихолинэстеразные средства можно разделить на три группы:

1)Вещества, ингибирующие анионный центр.

2)Вещества, ингибирующие одновременно анионный и эстеразный центры.

3)Вещества, ингибирующие эстеразный центр.

Вещества, ингибирующие анионный центр

К ним относятся простые аммониевые четвертичные соли, взаимодействующие с анионным центром (холиновым) и по конкурентному механизму блокирующие доступ ацетилхолина. Однако, ингибирование фермента только по анионному центру быстро обратимо, поэтому время действия таких препаратов короткое. Обратимые ингибиторы – эдрофоний < такрин < донепезил (время).

Вещества, ингибирующие одновременно анионный и эстеразный центры.

К ним относятся относительно сильные ингибиторы АХЭ карбаматы: физостигмин, галантамин (третичные), прозерин, пиридостигмин, неостигмин (четвертичные). Помимо четвертичного атома азота карбаматы содержат карбамоильную эфирную связь. Эти соединения аналогично ацетилхолину гидролизуются.

Вещества, ингибирующие эстеразный центр.

К ним относятся фосфоросодержащие ингибиторы АХЭ фосфакол, армин (а также фосфорорганические инсектициды и боевые отравляющие вещества), которые образуют ковалентную связь с кислородом гидроксила серина, при этом образуется фосфорилированный фермент. Гидролиз этой связи и высвобождение исходного фермента происходит несколько часов. Поэтому фосфоросодержащие соединения являются наиболее мощными малообратимыми ингибиторами ацетилхолинэстеразы.

Реактиваторы холинэстеразы:

Вещества, которые способны дефосфорилировать заблокированную ФОС ацетилхолинэстеразы и восстановить, тем самым, активность фермента. В качестве реактиваторов используют тримедоксим и изонитрозин.

Тримедоксима бромид

Симметричное бис-четвертичное аммониевое соединение, содержит в своей структуре 2 оксимные группы. Азот оксимной группировки является сильным нуклеофильным агентом, превосходящим нуклеофильность фосфора. Поэтому, оксимная часть тримедоксима устанавливает с фосфорным центром ФОС ковалентную связь и дефосфорилирует активный центр фермента.

Активность фермента восстанавливается только в том случае, если не успело произойти его «старение». В постаревшем ферменте нуклеофильность фосфора за счет дополнительной связи повышается и превышает возможности оксимной группировки обеспечить гидролиз и регенерацию фермента.

Тримедоксим является ионизированным соединением. Он практически не проникает через ГЭБ. После введения тримедоксима обеспечивается деблокирование холинэстеразы периферических тканей (нейро-мышечных синапсов, синапсов внутренних органов), но не устраняется мозговая симптоматика, связанная с блокадой холинэстеразы ЦНС.

Изонитрозин

Подобно дипироксиму относится к оксимным соединениям, однако он менее эффективен, чем тримедоксим. Молекула изонитрозина не содержит четвертичного азота и не имеет заряда, поэтому она достаточно хорошо проникает через ГЭБ. Таким образом, изонитрозин может устранять не только периферические, но и мозговые симптомы угнетения ацетилхолинэстеразы.