Батроксобин - Batroxobin - Wikipedia

Батроксобин
P04971 Модель гомологии тромбиноподобного фермента batroxobin.png
Клинические данные
AHFS /Drugs.comМеждународные названия лекарств
Код УВД
Идентификаторы
Количество CAS
ChemSpider
  • никто
UNII
ECHA InfoCard100.029.914 Отредактируйте это в Викиданных
 ☒NпроверитьY (что это?)  (проверять)
Тромбиноподобный фермент батроксобин
Идентификаторы
ОрганизмБотропс атрокс
Символ?
UniProtP04971

Батроксобин, также известная как рептилаза, представляет собой Змеиный яд фермент с Веномбин А деятельность, производимая Ботропс атрокс и Ботропс moojeni, ядовитые виды гремучая змея найден к востоку от Анд в Южной Америке. Это гемотоксин который действует как сериновая протеаза аналогично тромбин, и был предметом многих медицинских исследований как заменитель тромбина. Разные ферменты, изолированные от разных видов Ботропс, были названы батроксобином, но, если не указано иное, в этой статье описывается батроксобин, производимый Б. moojeni, так как это наиболее изученный сорт.

История

Ботропс атрокс был описан Карл Линней еще в 1758 г., но батроксобин, активное соединение в его яде, был впервые описан только в 1954 г. Х. Бруком и Г. Салемом.[1] В последующие годы было показано, что это первое описание батроксобина имеет несколько применений в хирургии. В связи с возрастающим интересом к свойствам батроксобина было проведено несколько исследований его гемостатический эффект и коагуляция были опубликованы. Совсем недавно, в 1979 году, немецкое исследование показало использование батроксобина (тест на ретракцию сгустка рептилазы) в качестве теста, заменяющего более часто используемый тромбиновое время.[2] Поскольку на фермент не влияет гепарин, он в основном используется, когда гепарин присутствует в крови. В недавних исследованиях больше внимания уделяется улучшению его использования в хирургии, в основном хирургии позвоночника, и использованию сериновой протеазы.

Доступные формы

Батроксобин - это белок семейства сериновых протеаз. Батроксобин по физиологической функции и размеру молекулы тесно связан с тромбином. Обнаружено пять подвидов бразильской копытной змеи (Bothrops atrox). Батроксобин, полученный из определенных подвидов, проявляет кровоостанавливающую эффективность, тогда как белок, полученный из других подвидов, демонстрирует расщепление фибриногена. Некоторые из форм обладают гемостатической эффективностью в качестве основного эффекта, тогда как другие формы имеют разложение фибриногена в качестве основного эффекта. Батроксобин, который естественным образом извлекается из змеиного яда, в основном получают из змеиного яда. Ботропс moojeni. Но концентрация низкая, и очистить белок сложно. Часто продукт остается загрязненным, что затрудняет его использование в клинических целях. Теоретически молекулярная масса батроксобина должна быть около 25,5 кДа. Часто изолированный батроксобин тяжелее, около 33 кДа. Более высокая молекулярная масса вызвана модификацией гликозилирования во время секреции. Различия в весе являются результатом различных возможных процедур очистки, которые могут удалить из фермента разные сахара (цепи). Поскольку батроксобин, выделенный из яда, очень нестабилен по качеству, теперь он чаще синтезируется в организмах, использующих Ботропс moojeni кДНК.[3]

Структура

Структура и механизм работы батроксобина, извлеченного из Ботропс moojeni были тщательно изучены. Существуют разные подвиды, и механизмы работы каждого батроксобина различаются. Таким образом, структура Ботропс moojeni батроксобин дополнительно выяснен. Структура батроксобина изучалась различными исследовательскими группами на протяжении многих лет. Эти исследования в основном проводились путем биологического синтеза батроксобина из Ботропс moojeni кДНК, а также анализ этого продукта и использование моделей гомологии, основанных на других протеазах, таких как тромбин и трипсин, среди прочих. Одно из более ранних исследований 1986 года показало, что молекулярная масса составляет 25,503 кДа, 32,312 кДа с углеводом и состоит из 231 аминокислоты.[4] Аминокислотная последовательность проявляла значительную гомологию с другими известными сериновыми протеазами млекопитающих, такими как трипсин, тромбин и, прежде всего, калликреин поджелудочной железы. Таким образом, был сделан вывод, что он действительно является членом семейства сериновых протеаз. На основании гомологии были идентифицированы дисульфидные мостики, и структура была дополнительно выяснена. В более позднем исследовании молекулярного моделирования, проведенном в 1998 году, использовалась гомология железистого калликреина мыши и батроксобина, составляющая около 40%, чтобы предложить трехмерную структуру биологически активного батроксобина. На сегодняшний день не было предложено никакой определенной трехмерной структуры.[5]

Биологический синтез в микроорганизмах

После нуклеотидной последовательности кДНК батроксобина из Ботропс moojeni было установлено еще в 1986 году, исследовательская группа из университета Киото Сангё успешно экспрессировала кДНК батроксобина в E. Coli в 1990 году.[3] Последовательность узнавания тромбина использовали для получения зрелого батроксобина. Полученный гибридный белок был нерастворим и легко очищался. После расщепления слитого белка рекомбинантный батроксобин можно было выделить электрофорезом, а затем он был успешно повторно свернут для получения биологически активного батроксобина. Это исследование показало, что можно производить батроксобин с использованием микроорганизмов, и этот метод был более перспективным, чем выделение фермента из выделенного змеиного яда. В 2004 году исследовательская группа из Кореи произвела батроксобин, экспрессируя его в дрожжевых грибах. Pichia pastoris.[6] Этот рекомбинантный фермент имел молекулярную массу 33 кДа и содержал углеводную структуру. Этот способ выразить это в Pichia pastoris оказался более эффективным, поскольку продуцируемый фермент проявлял расщепляющую активность, которая в некоторых случаях была более специфичной, чем тромбин, и более специфичной, чем нерекомбинантный батроксобин. Следовательно, синтез с использованием Pichia pastoris кажется многообещающим для получения рекомбинантного батроксобина высокого качества.

Токсикодинамика и реактивность

Реакции и механизм действия

Как описано ранее, батроксобин - это фермент, который проявляет активность сериновой протеазы на своем субстрате, фибриногене. Сериновая протеаза расщепляет белок в положении серина, чтобы выродить белок. Батроксобин сравним с ферментом тромбином, который также является сериновой протеазой для фибриногена. Фибриноген является важным белком для гемостаза, поскольку он играет решающую роль в агрегации тромбоцитов и образовании фибринового сгустка. Обычно при ранении тромбин расщепляет фибриноген, образуя сгустки. В результате рана «закрывается» этими сгустками, и может происходить восстановление эпителиальных клеток кожи. Это естественный процесс, необходимый для восстановления тканей. Яд батроксобина также вызывает образование тромбов, но с повреждением тканей или без него. Это связано с тем, что батроксобин не ингибируется специфическими кофакторами, такими как тромбин. Эти сгустки могут блокировать вену и препятствовать кровотоку.

Различия между тромбином и батроксобином в связывании фибриногена

Фибриноген - это димерный гликопротеин, который содержит две пары Aα-, Bβ- пептидных цепей и y-цепей. Существует две изоформы этого фибриногена: одна с двумя yA-цепями (yA / yA) и одна с yA-цепью и y'-цепью (yA, y '). Когда фибриноген расщепляется тромбином, он высвобождает фибринопептид A или B. Тромбин действует на два внешних элемента фибриногена. Экзозит 1 опосредует связывание тромбина с Aα- и Bβ-цепями, а экзосайт 2 вызывает взаимодействие со второй молекулой фибриногена на С-конце y’-цепи. Следовательно, когда тромбин связывает фибиноген yA / yA, занят только экзозит 1, а когда он связывает yA / y ’, оба экзозита связаны прочно. Таким образом, фибриноген yA / y ’является конкурентом yA / yA, который снижает степень свертывания. yA / y ’связывает в 20 раз больше, чем yA / yA. Существуют также ингибиторы свертывания, такие как антитромбин и кофактор гепарина II, которые предотвращают свертывание, когда в этом нет необходимости. Напротив, батроксобин не ингибируется антитромбином и кофактором гепарина II. Батроксобин также имеет высокое значение Kd для связывания обеих форм yA / yA и yA / y ’. Сайты связывания батроксобина и тромбина частично перекрываются, но есть некоторые различия. Батроксобин, связанный с фибрином, сохраняет каталитическую активность и является более мощным стимулом для агрегации фибрина, чем связанный с фибрином тромбин. Вероятно, это связано с более липофильным характером экзосайта 1, который более плотно связывает фибриноген. Фибриноген является единственным субстратом для батроксобина, тогда как тромбин имеет несколько субстратов. Вероятно, это связано с карманом связывания натрия, который содержит тромбин.

Токсикокинетика

Токсикокинетические исследования проводились на различных видах животных, а именно на собаках, мышах, морских свинках, кроликах, крысах и обезьянах. Исследование проводилось с использованием иммуноанализа для определения уровней батроксобина в плазме и моче. Они также измерили уровень фибриногена.

Контакт

Обычно яд попадает непосредственно в кровоток змеей. В проведенных экспериментах также применяли внутривенное введение батроксобина. Они использовали общую дозу 2 БЕ / кг (у собак также 0,2 БЕ / кг) в течение 30 минут три раза в день. На графике ниже вы можете увидеть плазменные концентрации батроксобина после приема.

Распределение

Все виды показали большой Vd (объем распространения). Содержание плазмы у животных в среднем составляло около 50 мл / кг. У собак и обезьян значение Vd было очень низким по сравнению с другими видами, а именно в 1,5 раза превышало значение плазмы у других животных. Таким образом, батроксобин распространяется в основном по венам и мало усваивается тканями. У других видов это значение было примерно в четыре раза выше. Это может быть связано с тем, что батроксобин легче усваивается ретикулоэндотериальной системой у этих видов.

Экскреция

Батроксобин выводится печенью, почками и селезенкой. Выведение батроксобина можно обнаружить по небольшим молекулам метаболитов в моче. При использовании иммуноферментного анализа в моче определялось всего 0,2–1,9% дозы. Уровень радиоактивности 125I-батроксобина составил 69% у крыс и 73% у собак в течение 48 часов. Таким образом, батроксобин в разложенном виде в основном выводится через почки. Таким образом, иммуноферментный анализ не обнаруживает.

Метаболизм

Все виды по-разному реагировали на воздействие батроксобина. Это означает, что их способность метаболизировать эту протеазу не одинакова. У всех есть свой период полураспада. Период полувыведения у собак самый высокий - 3,9 часа и 5,8 часа. У кроликов и мышей период полувыведения был очень низким, 0,3 часа и 0,4 часа соответственно. Поскольку батроксобин является ферментом, он расщепляется протеазой и расщепляется на более мелкие нефункциональные части.

Токсичность

Передозировка батроксобина в конечном итоге приведет к смерти из-за гемостатических эффектов. Смертельная или безопасная доза для человека еще не определена. Безопасная доза для крыс - 3,0 KU / кг.[7] и для Macaca mulatta 1,5 КЕ / кг.[8] Летальная доза изучена только на мышах и составляет 712,5548 ± 191,4479 кЕ / кг.[9]

Клиническое использование

Лекарство Defibrase © - торговое название батроксобина, выделенное из яда Ботропс moojeni. Он функционирует как дефибриногенизирующий агент и применяется для пациентов с тромбозами. Батроксобин из змеи Ботропс атрокс запатентован как рептилаза и используется как кровоостанавливающее средство.

Смотрите также

  • Анкрод, еще одна медицинская сериновая протеаза змеиного яда

Рекомендации

  1. ^ Брук Х, Салем Дж (июнь 1954 г.). «[Рептилаза, кровоостанавливающее средство для профилактики и лечения хирургических операций]». Wiener Klinische Wochenschrift (на немецком). 66 (22): 395–7. PMID  13187962.
  2. ^ Heimann D, Wolf V, Keller H (июнь 1979 г.). «[Использование рептилазы для электрофореза гепаринизированной плазмы (авторский перевод)]». Журнал клинической химии и клинической биохимии. Zeitschrift für Klinische Chemie und Klinische Biochemie (на немецком). 17 (6): 369–72. PMID  458385.
  3. ^ а б Маэда М., Сато С., Сузуки С., Нива М., Ито Н., Ямасина И. (апрель 1991 г.). «Экспрессия кДНК батроксобина, тромбиноподобного фермента яда змеи». Журнал биохимии. 109 (4): 632–7. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a123432. PMID  1869517.
  4. ^ Ито Н., Танака Н., Михаши С., Ямасина И. (март 1987 г.). «Молекулярное клонирование и анализ последовательности кДНК батроксобина, тромбиноподобного фермента яда змеи». Журнал биологической химии. 262 (7): 3132–5. PMID  3546302.
  5. ^ Эрпс Л., Шулингин-Джордан П.М. (август 1998 г.). «Молекулярное моделирование батроксобина на калликреинах». Сделки Биохимического Общества. 26 (3): S283. Дои:10.1042 / bst026s283. PMID  9766002.
  6. ^ You WK, Choi WS, Koh YS, Shin HC, Jang Y, Chung KH (июль 2004 г.). «Функциональная характеристика рекомбинантного батроксобина, тромбиноподобного фермента змеиного яда, экспрессированного из Pichia pastoris». Письма FEBS. 571 (1–3): 67–73. Дои:10.1016 / j.febslet.2004.06.060. PMID  15280019. S2CID  13630707.
  7. ^ Гуань-Рен Чж, Дуань-Хао ФЭ, Бо-Цзюнь Ю, Го-Цай Лу, Цзя-Хун Ш. (2008). «Долгосрочное токсическое действие рекомбинантного батроксобина на крыс. Фармацевтика». Журнал Народно-освободительной армии Китая. 6.
  8. ^ Лу ГК, Юань Б.Дж., Цзян Х., Чжао Г.Р., Ше Дж.Х., Дай Ю.М., Хуан М. (2006). «Длительное токсическое действие рекомбинантного батроксобина на Macaca mulatta". Академический журнал Второго военно-медицинского университета. 5.
  9. ^ Донг Л.Ю., Цзян Ц., Фань Л., Го Ю., Чен Ц.В. (2008). «Экспериментальное исследование системы фибринолиза крови кроликов и безопасность введения виперина батроксобина». Аньхойский медицинский и фармацевтический журнал. 11.

внешняя ссылка