La enzima colinesterasa (EC 3.1.1.8, colina esterasa ; nombre sistemático acilcolina acilhidrolasa ) cataliza la hidrólisis de ésteres a base de colina :
Varios de estos sirven como neurotransmisores . [1] Por lo tanto, es cualquiera de dos enzimas que catalizan la hidrólisis de estos neurotransmisores colinérgicos , como la descomposición de la acetilcolina en colina y ácido acético . [1] Estas reacciones son necesarias para permitir que una neurona colinérgica regrese a su estado de reposo después de la activación. Por ejemplo, en la contracción muscular , la acetilcolina en una unión neuromuscular desencadena una contracción; pero para que el músculo se relaje después, en lugar de permanecer bloqueado en un estado tenso, la acetilcolina debe ser descompuesta por una colina esterasa. El tipo principal para ese propósito es la acetilcolinesterasa (también llamada colina esterasa I [2] o colinesterasa eritrocitaria); se encuentra principalmente en las sinapsis químicas y las membranas de los glóbulos rojos . El otro tipo es la butirilcolinesterasa (también llamada colina esterasa II [2] o colinesterasa plasmática); se encuentra principalmente en el plasma sanguíneo .
Los dos tipos de colinesterasa son la acetilcolinesterasa (ACHE) y la butirilcolinesterasa (BCHE). La diferencia entre ambos tipos tiene que ver con sus respectivas preferencias por los sustratos : la primera hidroliza la acetilcolina más rápidamente; la segunda hidroliza la butirilcolina más rápidamente.
El término colinesterasa se utiliza a veces para referirse específicamente a la butirilcolinesterasa, [2] pero este uso produce la rareza de que la colinesterasa y la falsa colinesterasa ( pseudocolinesterasa ) bajo ese esquema significan lo mismo [2] (confusamente), y la acetilcolinesterasa entonces se llama colinesterasa verdadera en contraste, [2] produciendo la segunda rareza de que la colinesterasa y la colinesterasa verdadera entonces no significan lo mismo. Pero tal uso ahora está obsoleto; los nombres y símbolos HGNC actuales e inequívocos son acetilcolinesterasa (ACHE) y butirilcolinesterasa (BCHE).
La acetilcolinesterasa ( EC 3.1.1.7) (ACHE), también conocida como AChE, colina esterasa I, colinesterasa de eritrocitos o colinesterasa eritrocitaria, verdadera colinesterasa, colina esterasa I o (más formalmente) acetilcolina acetilhidrolasa, se encuentra principalmente en la sangre en las membranas de los glóbulos rojos , en las uniones neuromusculares y en otras sinapsis neuronales . La acetilcolinesterasa existe en múltiples formas moleculares. En el cerebro de los mamíferos, la mayoría de la AChE se presenta como una forma tetramérica, G4 (10) con cantidades mucho más pequeñas de una forma monomérica G1 (4S). [3]
La butirilcolinesterasa ( EC 3.1.1.8) (BCHE), también conocida como colinesterasa, colina esterasa II, BChE, BuChE, pseudocolinesterasa (PCE), colinesterasa plasmática (PChE), colinesterasa sérica (SChE), butilcolinesterasa o (más formalmente) acilcolina acilhidrolasa, se produce en el hígado y se encuentra principalmente en el plasma sanguíneo . Las sílabas butilo y butirilo se refieren al butano con uno de sus grupos metilo terminales sustituidos.
La vida media de BCHE es de aproximadamente 10 a 14 días. [4] Los niveles de BCHE pueden reducirse en pacientes con enfermedad hepática avanzada . La disminución debe ser mayor del 75% antes de que se produzca una prolongación significativa del bloqueo neuromuscular con succinilcolina . [5] [6]
En 1968, Walo Leuzinger et al. purificaron y cristalizaron con éxito la acetilcolinesterasa de anguilas eléctricas en la Universidad de Columbia, Nueva York. [7] [8]
La estructura 3D de la acetilcolinesterasa fue determinada por primera vez en 1991 por Joel Sussman et al. utilizando proteína del rayo eléctrico del Pacífico . [9]
En 2007, PharmAthene sintetizó cantidades clínicamente útiles de butirilcolinesterasa mediante el uso de cabras modificadas genéticamente. [10]
La ausencia o mutación de la enzima BCHE provoca una afección médica conocida como deficiencia de pseudocolinesterasa . Se trata de una afección silenciosa que se manifiesta únicamente cuando las personas que tienen la deficiencia reciben relajantes musculares como succinilcolina o mivacurio durante una cirugía.
La deficiencia de pseudocolinesterasa también puede afectar la selección de anestésicos locales en procedimientos odontológicos. La enzima desempeña un papel importante en el metabolismo de los anestésicos locales basados en ésteres; una deficiencia reduce el margen de seguridad y aumenta el riesgo de efectos sistémicos con este tipo de anestésico. En estos pacientes se recomienda la selección de una solución basada en amidas.
Se observó una elevación de los niveles plasmáticos de BCHE en el 90,5% de los casos de infarto agudo de miocardio . [11]
La presencia de ACHE en el líquido amniótico se puede analizar al comienzo del embarazo. Se extrae una muestra de líquido amniótico mediante amniocentesis y la presencia de ACHE puede confirmar varios tipos comunes de defectos congénitos, incluidos los defectos de la pared abdominal y los defectos del tubo neural . [12]
El BCHE se puede utilizar como agente profiláctico contra el envenenamiento por gas nervioso y otros organofosforados. [10]
Algunas investigaciones preliminares apuntan a la deficiencia genética de butilcolinesterasa como un posible componente candidato en el síndrome de muerte súbita del lactante . [13]
La enzima acetilcolinsterasa y su inhibición desempeñan un papel en el desarrollo de puntos gatillo miofasciales y el síndrome de dolor miofascial asociado. Al inyectar inhibidores de la acetilcolinsterasa a un ratón y estimulación eléctrica, el músculo desarrolla puntos gatillo . [14] [15]
Un inhibidor de la colinesterasa (o "anticolinesterasa") suprime la acción de la enzima. Debido a su función esencial, las sustancias químicas que interfieren con la acción de la colinesterasa son potentes neurotoxinas , que causan salivación excesiva y lagrimeo en dosis bajas, seguido de espasmos musculares y, en última instancia, la muerte (algunos ejemplos son algunos venenos de serpiente y los gases nerviosos sarín y VX ). Un medicamento que contrarresta esta acción es la pralidoxima . Se ha demostrado que los llamados gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en insecticidas actúan al combinarse con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolinesterasa, inhibiendo la enzima por completo. La enzima acetilcolinesterasa descompone el neurotransmisor acetilcolina, que se libera en las uniones nerviosas y musculares, para permitir que el músculo u órgano se relaje. El resultado de la inhibición de la acetilcolinesterasa es que la acetilcolina se acumula y continúa actuando de manera que los impulsos nerviosos se transmiten continuamente y las contracciones musculares no se detienen.
Entre los inhibidores de la acetilcolinesterasa más comunes se encuentran los compuestos a base de fósforo, que están diseñados para unirse al sitio activo de la enzima . Los requisitos estructurales son un átomo de fósforo que contenga dos grupos lipofílicos , un grupo saliente (como un haluro o tiocianato ) y un oxígeno terminal . La entrada sobre el reactivo de Lawesson tiene algunos detalles sobre una subclase de compuestos a base de fósforo.
Algunas benzodiazepinas , por ejemplo el temazepam, tienen un efecto inhibidor sobre la colinesterasa. [16]
Los niveles de colinesterasa se pueden utilizar como un marcador indirecto de la exposición al arsénico. [17]
Además de la guerra bioquímica , las anticolinesterasas también se utilizan para revertir la parálisis inducida por medicamentos durante la anestesia , así como en el tratamiento de la miastenia grave , el glaucoma y la enfermedad de Alzheimer . Dichos compuestos se utilizan para matar insectos en una variedad de productos, incluidos el baño de ovejas , los pesticidas organofosforados y los pesticidas carbamatos . Además de la intoxicación aguda descrita anteriormente, puede producirse una intoxicación semiaguda caracterizada por fuertes trastornos mentales. Además, la exposición prolongada puede causar defectos de nacimiento . [ cita requerida ]
