Universidad autónoma de ChiriquíFacultad de Enfermería

Tema:Aplicaciones clínicas del concepto de inhibición enzimática

Asignatura:Bioquímica

Estudiante:Paola Del Cid4-783-1545

Profesora:Rosa Elena Caballero

Año:2015

II semestre

Investigación

Sustancia inhibidora de la proteasa del HIV y su reacción inhibidora Todos los fármacos inhibidores de proteasa en uso en la actualidad para combatir el VIH, así como los que se utilizan para combatir otras enfermedades infecciosas e incluso el cáncer, deben su existencia a un descubrimiento realizado hace más de 120 años por el científico alemán Wilhelm Kühne. En 1876, Kühne descubrió una sustancia en el jugo pancreático capaz de degradar otras sustancias biológicas. También descubrió que dicha sustancia, a la que llamó tripsina, se origina como un precursor inactivo, el tripsinógeno, que se transforma en la tripsina activa.Estos fármacos actúan sobre la enzima proteasa inhibiéndola. La proteasa es la responsable de la segmentación de una proteína del VIH en unidades con capacidad infecciosa.Si las proteínas no se cortan, el nuevo virus no madura y no puede infectar a otra célula.Los inhibidores de la proteasa pueden interferir en el funcionamiento de la enzima proteasa nativa.Su aparición a mediados de los 90 revolucionó el tratamiento del VIH ya que permitían, junto con los ITIAN e ITINN, atacar al virus en dos pasos distintos y esenciales de su reproducción, con lo que las posibilidades de inhibir su actividad y mantener en el tiempo esa inhibición, se incrementaron enormemente. En definitiva, permiten atacar al virus desde distintos flancos y conseguir así una mayor eficacia del tratamiento.Kühne realizó sus investigaciones mucho antes de que los científicos hubieran analizado las sustancias químicas de los seres vivos. Actualmente, los científicos saben que en los ácidos nucleicos desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN) se almacena nuestra información genética. El ADN y el ARN especifican el orden exacto en el que las entidades químicas denominadas aminoácidos deben estar alineadas para formar las proteínas que, a su vez, resultan esenciales para el funcionamiento celular. Algunas proteínas, por ejemplo, forman una red a modo de esqueleto que confiere a las células su estructura. Otras permiten a la célula leer y reproducir las instrucciones genéticas codificadas en sus ácidos nucleicos. Y otras proteínas, llamadas enzimas, actúan a modo de catalizadores de la química biológica celular. Algunas enzimas permiten fabricar proteínas; otras las cortan.El hallazgo de la tripsina convirtió a Kühne en el primer científico en descubrir una enzima que degradaba las proteínas. La tripsina resultó ser una proteasa, un tipo de enzima cuya función se sabe actualmente que consiste en cortar las proteínas al romper los enlaces entre los aminoácidos. De hecho, las proteasas abundan en las células humanas, ya que las células necesitan de distintas proteasas para realizar muchas de sus funciones.El descubrimiento de Kühne fue el primer paso crucial en el desarrollo de los inhibidores de proteasa que se utilizan para combatir el VIH, pero aún tendría que pasar más de medio siglo para que los científicos llegaran a utilizarlo. A principios de la década de 1930, John H. Northrop y Moses Kunitz, de la Universidad Rockefeller de Nueva York, aislaron tripsina junto a otra enzima digestiva relacionada, la quimotripsina, y las identificaron como proteínas. Dos décadas más tarde, en 1952, Frederick Sanger, de la universidad inglesa de Cambridge, desarrolló un método para determinar la secuencia de aminoácidos de las proteínas. En la década de 1960, otros científicos determinaron las secuencias de aminoácidos de la tripsina y la quimotripsina. Estas enzimas, las principales bestias de carga de la digestión, descomponen conjuntamente las proteínas de los alimentos. Al comparar las secuencias de estas dos enzimas similares aunque funcionalmente diferentes, los científicos observaron por primera vez qué partes de las proteasas eran importantes para su funcionamiento.

¿En qué consiste el efecto de la aspirina con la ciclooxigenasa?

El ácido acetilsalicílico interfiere con la síntesis de las prostaglandinas inhibiendo de forma irreversible la ciclooxigenasa, una de los dos enzimas que actúan sobre el ácido araquidónico. La ciclooxigenasa existe en forma de dos isoenzimas: la ciclooxigenasa-1 (COX-1) y la ciclooxigenasa-2 (COX-2). Estas isoenzimas están codificadas por genes diferentes, presentes en lugares diferentes (la COX-1 está presente sobre todo en el retículo endoplásmico, mientras que la COX-2 se encuentra en la membrana nuclear) y tienen funciones diferentes. La COX-1 se expresa en casi todos los tejidos y es responsable de la síntesis de prostaglandinas en respuesta a estímulos hormonales, para mantener la función renal normal, así como la integridad de la mucosa gástrica y para la hemostasis. La COX-2 se expresa sólo en el cerebro, los riñones, los órganos reproductores y algunos tumores. Sin embargo, la COX-2 es inducible en muchas células como respuesta a algunos mediadores de la inflamación como son la interleukina-1, el TNF, los mitógenos, lipopolisácaridos y radicales libres.Se ha observado un aumento de la expresión de la COX-2 en adenomas colorectables así como en otros cánceres.La aspirina acetila la serina en ambas COX y como casi todos los tejidos producen eicosanoides, los efectos del fármaco son muy diversos:Efectos antitrombóticos: La COX-1 de las plaquetas genera el tromboxano A2, un potente vasoconstrictor y agonista de las plaquetas. Los efectos de la aspirina sobre la agregación plaquetaria tienen lugar con dosis mucho menores que las requeridas para un efecto analgésico o anti-inflamatorio. La COX-1 de las plaquetas es más sensible que la COX-1 del endotelio, lo que explica la necesidad de dosis muy bajas de aspirina para conseguir un efecto antitrombótico, lo que es deseable en pacientes con enfermedad coronaria. La inhibición de la COX-1 plaquetaria ocasiona una disminución de la agregación plaquetaria con un aumento del tiempo de sangrado. Estos efectos sobre la hemostasia desaparecen a las 36 horas de la administración de la última dosis. Aunque el ácido acetilsalicílco no actúa sobre la agregación plaquetaria inducida por la trombina (que se produce cuando se activan las plaquetas como consecuencia de la ruptura de una placa de ateroma al inicio de un episodio de angina inestable), se recomienda su administración en pacientes con historia de enfermedad coronaria y de angina estable. Se cree que los efectos beneficiosos de la aspirina en la profilaxis del infarto de miocardio se deben a su capacidad para reducir los niveles de proteína C reactiva.Con dosis muy altas, la aspirina también ejerce un efecto inhibitorio sobre la hemostasis dependiente de la vitamina K, con lo que se altera la sintesis de protrombina resultando una hipoprotrombinemia.Efectos anti-inflamatorios: Se cree que la actividad anti-inflamatoria del ácido acetil-salicílico se debe a la inhibición periférica de la acción de la COX-1 y de la COX-2, aunque la aspirina puede también inhibir la síntesis de otros mediadores de la inflamación. Sin embargo, se cree que la respuesta inflamatoria más importante está mediatizada por la COX-2 ya que esta enzima es inducible por las citocinas. La inhibición de la COX-2 por la aspirina reduce la síntesis de las prostaglandinas E y F, prostaglandinas que responsables de la vasodilatación y la permeabilidad capilar lo que, a su vez, aumenta la movilidad de fluídos y leucocitos que ocasionan nsables de la inflamación, enrojecimiento y dolor. El ácido acetil-salicílico no solo disminuye la permeabilidad capilar sino que también reduce la liberación de enzimas destructoras de los lisosomas..Efectos analgésicos: los efectos analgésicos de la aspirina son, al parecer, efectos indirectos sobre el sistema nervioso central. Al disminuir la síntesis de prostaglandinas, la aspirina reduce la percepción del dolor..Efectos antipiréticos: son el resultado de la inhibición de la síntesis de prostaglandinas en el hipotálamo, lo que a su vez induce una vasodilatación periferíca y sudoración.

.Efectos antiproliferativos: Aun cuando el ácido acetilsalicílco acetila la COX-2, esta enzima acetilada retiene algo de su capacidad para metabolizar el ácido araquidónico para producir al ácido graso 15R-hydroxieicosatetraenoic (15R-HETE). Se sabe que los hidroxiácidos tienen efetos antiproliferativos. No se sabe con exactitud si los efectos de la aspirina reduciendo los niveles de prostaglandinas contribuyen a su actividad antitumoral..Efectos renales: Los salicilatos actúan sobre los túbulos renales afectando la resorción del ácido úrico. En dosis bajas, de 1-2 g/día, los salicilatos inhiben la secrectión activa de ácido úrico en la orina a través de los túbulos proximales. En dosis más altas ((> 5 g/dias), los salicilatos inhiben la reabsorción tubular de ácido úrico, lo que ocasiona un efecto uricosúrico. A dosis intermedias, la aspirina no modifica la eliminación del ácido úrico.Otros efectos: En el tratamiento de la conjuntivitis primaveral, la aspirina previene la formación de prostaglandina D2, un mediador secundario de los mastocitos y de las condiciones alérgicas.

¿En qué consiste el efecto del captopril sobre la enzima convertidora de la angiotensina?Los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA) son una clase de medicamentos que se emplean principalmente en el tratamiento de la hipertensión arterial, de las insuficiencia cardíaca crónica y también de la Enfermedad renal crónica y forman parte de la inhibición de una serie de reacciones que regulan la presión sanguínea: el sistema renina angiotensina aldosterona. Las sustancias inhibidoras ECA se descubrieron por primera vez en venenos de serpientes. Los inhibidores ECA más importantes utilizados para tratamientos son el captopril (Capoten), el enalapril, el lisinopril y el ramipril. Por su gran significado terapéutico, éstos se cuentan entre los fármacos más vendidos.El captopril sé sintetizò en 1977 por Cushman y colbs mediante un método racional que comprendió análisis del efecto inhibitorio de la teprotide, ingerencia acerca del efecto de la ECA sobre sustrato y analogía con la carboxipeptidasa A, que se sabía que estaba inhibida por el ácido D- benzilsuccinico. Estos investigadores propusieron una hipótesis a partir de la cual la ECA podría inhibirse mediante succinil aminoácidos que correspondieran en cuanto a longitud al péptido desdoblado por la ECA. Esta hipótesis resultó cierta y propició finalmente la síntesis de una serie de derivados carboxialcanoil y mercapto alcanoil que actuaron como potentes inhibidores competitivos de la ECA.

Se han sintetizado muchos inhibidores de la ECA, que pueden clasificarse en tres grupos amplios con base a la estructura química, (1) fármacos que contienen sulfihidrilo, relacionados desde el punto de vista estructural con el Captopril (Fentropril, Peralotril, Zofenopril, Alacepril.), (2) fármacos que contienen dicarbòxido relacionados en el aspecto estructural con el Enalapril ( Lisinopril, Benazepril, Quinapril, Maexipril, Ramipril, Espirapril, Perindopril, Indolapril, Pentopril, Enalapril, Cilazapril.), (3)fármacos que contienen fósforo y muestran relación estructural con el Fosinopril.6,7,8.

En la actualidad hay nueve inhibidores de la ECA aprobados para uso en Estados Unidos: Benazepril, Captopril, Enalapril, Fosinopril, Lisinopril, Quinapril, Ramipril, Esperapril, Maexipril. En todo el mundo se emplean unos dieciséis.9.

En general estos fármacos difieren en cuanto a tres propiedades.

a) Potencia.

b) Si la inhibición de la ECA se debe de manera primaria al medicamento en sí o a conversión de un pro fármaco en un metabolito activo.

¿Qué reacción cataliza la acetilcolinesterasa?La acetilcolinesterasa es una esterasa que hidroliza a la acetilcolina, neurotransmisor en muchas sinapsis, especialmente en las placas neuromotoras.La acetilcolinesterasa es una enzima situada en las hendiduras sinápticas y allí va a hidrolizar a la acetilcolina, después de que ésta haya realizado su función mediante la unión a sus receptores, permitiendo así que las sinapsis colinérgicas transmitan los impulsos nerviosos. La reacción catalizada es la hidrólisis de la acetilcolina hasta colina y acetato:La acetilcolinesterasa es una esterasa tipo B y tiene un resto de SER en el centro activo y cursa con un mecanismo de acción catalítica del tipo "catálisis covalente", con la generación de un intermediario covalente.En el centro activo de la enzima se distinguen dos dominios, denominados esteárico, donde reside el resto de SER, y aniónico donde tiene un GLU que le proporciona carga negativa, adecuada para la aproximación y orientación del sustrato con su carga positiva.

La reacción química producida en este proceso es:En la 1ª etapa de la reacción, el resto de SER del centro activo de la acetilcolinesterasa reacciona con la acetilcolina, generándose un intermedio acetil-enzima y la liberación de la colina.Paso 1: Acetilcolina + enzima (Acetilcolinesterasa) ------> Colina + Acetilcolinesterasa acetilada

En la 2ª etapa de la reacción se produce la hidrólisis de la acetil-enzima, regenerándose la acetilcolinesterasa y liberándose el acetato.

Paso 2: Acetilcolinesterasa acetilada + H2O ------> Acetilcolinesterasa + ácido acéticoEste mecanismo de acción es característico de las SERin-proteasas, similar al de la quimitripsina.

¿Qué efecto tiene sobre esta enzima el diisopropilflurofosfato?

El DIFP es el diisopropilfluorofosfato q actua como un inhibidor irreversible de la enzima acetilcolinesterasa. Osea se une a ella de manera covalente provocando q aumente la acetilcolina en la hendidura sináptica por no poder degradarla, aumentando así su acción sobre los receptores postsinapticos. Existe una enzima llamada pralidoxima q se utiliza para poder revertir esa unión con órganos fosforados pero tiene un rango de tiempo para actuar si se pasa ese tiempo no funciona.El diisopropilfluorofosfato (DFP) se muestra como un ejemplo de inhibidor irreversible de la proteasa en el apartado "Inhibidores irreversibles" arriba a la derecha. La enzima hidroliza el enlace entre el fósforo y el flúor, pero el residuo de fosfato se mantiene unido a una serina en el centro activo, inactivándolo.22 Además, el DFP también reacciona con el centro activo de la acetilcolinesterasa en la sinapsis de las neuronas, lo que lo convierte en una potente neurotoxina, con una dosis letal a partir de cantidades inferiores a 100 mg.