Батроксобин
 | |
| Клинические данные | |
|---|---|
| AHFS / Drugs.com | Международные названия лекарств |
| код АТС | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| ХимическийПаук |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Информационная карта ECHA | 100.029.914 |
  (что это?) (проверять) | |
| Тромбиноподобный фермент батроксобин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ? | ||
| ЮниПрот | P04971 | ||
| |||
Батроксобин , также известный как рептилаза, представляет собой фермент змеиного яда с активностью Веномбина А , продуцируемый Bothrops atrox и Bothrops moojeni , ядовитыми видами гадюки , обитающей к востоку от Анд в Южной Америке. Это гемотоксин , который действует как сериновая протеаза, подобно тромбину , и был предметом многих медицинских исследований в качестве заменителя тромбина. Различные ферменты , выделенные из разных видов Bothrops , были названы батроксобином, но, если не указано иное, в этой статье рассматривается батроксобин, продуцируемый B. moojeni , поскольку это наиболее изученный сорт.
История
[ редактировать ]Ботропс атрокс был описан Карлом Линнеем еще в 1758 году, но батроксобин, активное соединение его яда, был впервые описан только в 1954 году Х. Бруком и Г. Салемом. [1] В последующие годы было показано, что это первое описание батроксобина имеет несколько применений в хирургии. В связи с растущим интересом к свойствам батроксобина несколько исследований его гемостатического эффекта и коагуляции было опубликовано . Совсем недавно, в 1979 году, немецкое исследование показало использование батроксобина (теста на ретракцию сгустка рептилазы) в качестве теста на замену более часто используемого тромбинового времени . [2] Поскольку на фермент не влияет гепарин, его чаще всего используют, когда гепарин присутствует в крови. Недавние исследования уделяют больше внимания улучшению его использования в хирургии, в основном в хирургии позвоночника, а также в качестве сериновой протеазы.
Доступные формы
[ редактировать ]Батроксобин — белок семейства сериновых протеаз. Батроксобин по физиологическим функциям и размеру молекул тесно связан с тромбином. Обнаружено пять подвидов бразильской копьеголовой змеи (Bothrops atrox). Батроксобин, полученный от некоторых подвидов, проявляет гемостатическую эффективность, тогда как белок, полученный от других подвидов, проявляет расщепление фибриногена. Некоторые из форм имеют гемостатическую эффективность в качестве основного эффекта, тогда как другие формы в качестве основного эффекта имеют деградацию фибриногена. Батроксобин, который естественным путем извлекается из змеиного яда, в основном получают из змеи Bothrops moojeni . Но концентрация низкая и очистить белок сложно. Зачастую продукт остается загрязненным, что затрудняет его использование в клинических целях. Теоретически молекулярная масса батроксобина должна составлять около 25,5 кДа. Часто изолированный батроксобин тяжелее, около 33 кДа. Более высокая молекулярная масса обусловлена модификацией гликозилирования во время секреции. Различия в весе являются результатом различных возможных процедур очистки, которые могут удалять разные сахара (цепи) из фермента. Поскольку батроксобин, выделенный из яда, имеет крайне неоднородное качество, в настоящее время его чаще синтезируют в организмах с использованием Bothrops moojeni . кДНК [3]
Структура
[ редактировать ]Структура и механизм действия батроксобина, выделенного из Bothrops moojeni, были тщательно изучены. Существуют различные подвиды, и механизмы работы каждого батроксобина различаются. Таким образом, структура батроксобина Bothrops moojeni дополнительно выяснена. Структура батроксобина на протяжении многих лет изучалась различными исследовательскими группами. Эти исследования в основном проводились путем биологического синтеза батроксобина из кДНК Bothrops moojeni , анализа этого продукта и использования моделей гомологии, основанных на других протеазах, таких как тромбин и трипсин, среди других. Одно из более ранних исследований 1986 года показало, что молекулярная масса составляет 25,503 кДа, с углеводом 32,312 кДа, и он состоит из 231 аминокислоты. [4] Аминокислотная последовательность продемонстрировала значительную гомологию с другими известными сериновыми протеазами млекопитающих, такими как трипсин, тромбин и, в первую очередь, панкреатический калликреин. Таким образом, был сделан вывод, что он действительно является членом семейства сериновых протеаз. На основании гомологии были идентифицированы дисульфидные мостики и дополнительно выяснена их структура. Более позднее исследование молекулярного моделирования, проведенное в 1998 году, использовало гомологию между железистым калликреином мыши и батроксобином, которая составляет около 40%, чтобы предложить трехмерную структуру биологически активного батроксобина. На сегодняшний день не предложено никакой определенной 3D-структуры. [5]
Биологический синтез в микроорганизмах
[ редактировать ]После того, как нуклеотидная последовательность кДНК батроксобина из Bothrops moojeni была определена 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 нерастворимым и легко очищался. После расщепления слитого белка рекомбинантный батроксобин можно было выделить с помощью электрофореза, а затем его успешно повторно свернуть с получением биологически активного батроксобина. Это исследование показало, что батроксобин можно производить с использованием микроорганизмов, и этот метод был более перспективным, чем выделение фермента из экстрагированного змеиного яда. В 2004 году исследовательская группа из Кореи произвела батроксобин, экспрессируя его в дрожжах вида Pichia Pastoris . [6] Этот рекомбинантный фермент имел молекулярную массу 33 кДа и имел углеводную структуру. Этот метод его экспрессии у Pichia Pastoris оказался более эффективным, поскольку продуцируемый фермент проявлял расщепляющую активность, которая в ряде случаев была более специфичной, чем тромбин, и более специфичной, чем нерекомбинантный батроксобин. Таким образом, синтез с использованием Pichia Pastoris представляется перспективным для получения рекомбинантного батроксобина высокого качества.
Токсикодинамика и реактивность
[ редактировать ]Реакции и механизм действия
[ редактировать ]Как описано ранее, батроксобин представляет собой фермент, который обладает активностью сериновой протеазы в отношении своего субстрата, фибриногена. Сериновая протеаза расщепляет белок в положении серина, вызывая дегенерацию белка. Батроксобин можно сравнить с ферментом тромбином, который также является сериновой протеазой фибриногена. Фибриноген является важным белком для гемостаза, поскольку он играет решающую роль в агрегации тромбоцитов и образовании сгустков фибрина. 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 батроксобин также вызывает образование тромбов, но происходит это с повреждением тканей или без него. Это связано с тем, что батроксобин не ингибируется специфическими кофакторами, как тромбин. Эти сгустки могут блокировать вену и затруднять кровоток.
Различия между тромбином и батроксобином в связывании фибриногена
[ редактировать ]Фибриноген представляет собой димерный гликопротеин, который содержит две пары пептидных цепей Aα-, Bβ- 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 А или Б. Тромбин действует на два экзосайта 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 фибриноген yA/yA, занят только экзосайт 1, а когда он связывает yA/y', оба экзосайта прочно связаны. Таким образом, фибриноген yA/y' является конкурентом yA/yA, которые уменьшают количество свертывания крови. yA/y' связывается с фактором, в 20 раз превышающим yA/yA. Существуют также ингибиторы свертывания крови, такие как антитромбин и кофактор гепарина II, которые предотвращают свертывание крови, 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 и некоторые различия. Связанный с фибрином батроксобин сохраняет каталитическую активность и является более мощным стимулом агрегации фибрина, чем связанный с фибрином тромбин. Вероятно, это связано с более липофильным характером экзосайта 1, который более прочно связывает фибриноген. Фибриноген является единственным субстратом батроксобина, тогда как тромбин имеет несколько субстратов. Вероятно, это связано с наличием в тромбине кармана, связывающего натрий.
Токсикокинетика
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Обычно яд вводится змеей непосредственно в кровоток. В проведенных экспериментах они также использовали внутривенное введение батроксобина. Они использовали общую дозу 2 BU/кг (у собак также 0,2 BU/кг) в течение 30 минут три раза в день. На графике ниже вы можете увидеть концентрации батроксобина в плазме после приема.
Распределение
[ редактировать ]Все виды показали большой Vd (объем распределения). Значение 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 распределяется в основном по венам и мало усваивается тканями. У остальных видов это значение было примерно в четыре раза выше. Это может быть связано с тем, что батроксобин легче усваивается ретикулоэндотелиальной системой у этих видов.
Экскреция
[ редактировать ]Батроксобин выводится печенью, почками и селезенкой. Выведение батроксобина можно обнаружить по небольшим молекулам метаболита в моче. При использовании иммуноанализа в моче обнаруживалось лишь 0,2–1,9% дозы. Сумма радиоактивности 125I-батроксобина составила 69% у крыс и 73% у собак в течение 48 часов. Таким образом, батроксобин в основном выводится через почки в деградированной форме. Поэтому иммуноанализом его не обнаружить.
Метаболизм
[ редактировать ]Все виды по-разному реагировали на воздействие батроксобина. Это означает, что их способность метаболизировать эту протеазу неодинакова. У каждого из них есть свой период полураспада. Период полувыведения у собак составляет самые высокие 3,9 часа и 5,8 часа. У кроликов и мышей значения периода полувыведения были очень низкими: 0,3 часа и 0,4 часа соответственно. Поскольку батроксобин является ферментом, он разлагается протеазой и расщепляется на более мелкие нефункциональные части.
Токсичность
[ редактировать ]Передозировка батроксобина в конечном итоге приводит к смерти из-за гемостатического эффекта. Смертельная или безопасная доза для человека пока не определена. Безопасная доза для крыс составляет 3,0 ЕД/кг. [7] и для Macaca mulatta 1,5 ЕД/кг. [8] Летальная доза изучена только на мышах и составляет 712,5548 ± 191,4479 ЕД/кг. [9]
Клиническое использование
[ редактировать ]Дефибраза — торговое название препарата батроксобин, выделенного из яда Bothrops moojeni . Он действует как дефибриногенирующий агент и используется у пациентов с тромбозами. Батроксобин из змеи Bothrops atrox запатентован как Reptilase и используется в качестве кровоостанавливающего препарата.
См. также
[ редактировать ]- Ancrod , еще одна медицинская сериновая протеаза змеиного яда.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Брук Х., Салем Дж. (июнь 1954 г.). «[Рептилаза, кровоостанавливающее средство для профилактики и терапии при хирургических операциях]». Wiener Klinische Wochenschrift (на немецком языке). 66 (22): 395–7. ПМИД 13187962 .
- ^ Хейманн Д., Вольф В., Келлер Х. (июнь 1979 г.). «[Применение рептилазы для электрофореза гепаринизированной плазмы (авторский перевод)]». Журнал клинической химии и клинической биохимии. Журнал клинической химии и клинической биохимии (на немецком языке). 17 (6): 369–72. ПМИД 458385 .
- ^ Jump up to: а б Маэда М., Сато С., Сузуки С., Нива М., Ито Н., Ямашина I (апрель 1991 г.). «Экспрессия кДНК батроксобина, тромбиноподобного фермента змеиного яда». Журнал биохимии . 109 (4): 632–7. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a123432 . ПМИД 1869517 .
- ^ Ито Н., Танака Н., Михаши С., Ямашина И. (март 1987 г.). «Молекулярное клонирование и анализ последовательности кДНК батроксобина, тромбиноподобного фермента змеиного яда» . Журнал биологической химии . 262 (7): 3132–5. дои : 10.1016/S0021-9258(18)61479-6 . ПМИД 3546302 .
- ^ Эрпс Л., Шулинг-Джордан, премьер-министр (август 1998 г.). «Молекулярное моделирование батроксобина на калликреинах». Труды Биохимического общества . 26 (3):С2 дои : 10.1042/bst026s283 . ПМИД 9766002 .
- ^ Ю В.К., Чой В.С., Ко Ю.С., Шин Х.К., Чан Й., Чунг К.Х. (июль 2004 г.). «Функциональная характеристика рекомбинантного батроксобина, тромбиноподобного фермента змеиного яда, экспрессируемого из Pichia Pastoris». Письма ФЭБС . 571 (1–3): 67–73. дои : 10.1016/j.febslet.2004.06.060 . ПМИД 15280019 . S2CID 13630707 .
- ^ Гуан-Рен Чж., Дуань-Хао Ф.Э., Бо-Цзюнь Ю, Го-Цай ЛУ, Цзя-Хонг С.Х. (2008). «Долгосрочное токсическое воздействие рекомбинантного батроксобина на крыс. Фармацевтика». Журнал Народно-освободительной армии Китая . 6 .
- ^ Лу Г.К., 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 военного медицинского университета . 5 .
- ^ Дун Л.И., Цзян Ц., Фань Л., Го Ю., Чен З.В. (2008). «Экспериментальное исследование фибринолизирующей системы крови кроликов и безопасность введения виперина батроксобина». Аньхойский медицинский и фармацевтический журнал . 11 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Батроксобин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
