Дибукаин число - Dibucaine number

Дибукаин, также известен как цинхокаин, является амино амид местный анестетик. При введении людям внутривенно, он способен ингибировать холинэстеразу плазмы (бутирилхолинэстераза ) фермент. В дибукаин число используется для дифференциации людей с мутациями замены (точечные мутации ) гена фермента, что приводит к снижению функции фермента.

Метаболизм

Холинэстераза плазмы также известна как бутирилхолинэстераза отчасти потому, что как только человеку дается бутирилхолин внутривенно фермент преобразует его в продукты Масляная кислота и холин. Эта тетрамерный фермент отвечает за метаболизм ряда веществ, в том числе местных анестетиков на основе эфиров амино и сукцинилхолин, что это гидролизует в два этапа до сукцинилмонохолина и холина, затем до Янтарная кислота и вторая молекула холина. Дибукаин подавляет нормальную активность бутирилхолинэстеразы, снижая способность превращать бутирилхолин в его побочные продукты. Степень катализ может быть определен путем измерения процентного содержания бутирилхолина, который остается неизменным в крови людей, которым вводили стандартную дозу после провокации ингибирования дибукаином в том, что было установлено как тест числа дибукаина. Калоу и Дженест[1] впервые описал этот способ определения активности бутирилхолинэстеразы в 1957 году. Типичное измерение числа дибукаина в США дает значения 80 и выше для гомозигот дикого типа (нормальные), 40-60 для гетерозигот (атипичные) и 20 или менее для атипичных гомозигот. .[2]

Дибукаин число

Число дибукаина используется для дифференциации людей, у которых есть мутации замещения фермента бутирилхолинэстеразы, приводящие к снижению функции фермента. Хотя бы один замещающая мутация было охарактеризовано, что способно изменять эффективность ферментативного катализа. Снижение активности бутирилхолинэстеразы может возникать в результате наследственных или приобретенных причин. Унаследованное снижение активности бутирилхолинэстеразы происходит из-за мутаций в одной аутосомной локализации на длинном плече хромосома 3. Физиологическое снижение может произойти с возрастом и во время беременности. К другим приобретенным причинам снижения активности относятся заболевания почек и печени, злокачественные новообразования (рак ), недоедание, и ожоги. В унаследованном типе индивидуум получает ген от каждого родителя, один из которых может быть бутирилхолинэстеразой дикого типа или мутантом. Таким образом, могут быть индивиды, гомозиготные по бутирилхолинэстеразе дикого типа (нормальный) или мутантной бутирилхолинэстеразе (частота встречаемости 1/3200), и есть группа гетерозигот с одним из них (частота встречаемости 1/480).

Точечная мутация

Анестезия Миллера[2] отмечает, что была идентифицирована точечная мутация в гене холинэстеразы сыворотки человека, которая изменяет Asp-70 на Gly в атипичной форме холинэстеразы сыворотки. Мутация в нуклеотиде 209, которая изменяет кодон 70 с GAT на GGT, была обнаружена путем секвенирования геномного клона и секвенирования выбранных областей ДНК, амплифицированных с помощью полимеразной цепной реакции. McGuire et al.[3] сравнили полные кодирующие последовательности для обычных и атипичных холинэстераз и не обнаружили других устойчивых различий в основаниях. Они описали полиморфный сайт около С-конца кодируемой области, но ни один из аллелей в этом локусе не сегрегировался в соответствии с атипичным признаком. Они пришли к выводу, что мутация Asp-70 в Gly (замена кислотной на нейтральную аминокислоту) объясняет снижение сродства атипичной холинэстеразы к эфирам холина и что Asp-70 должен быть важным компонентом анионного сайта. Может существовать неоднородность атипичных аллелей, но точечная мутация Asp-70 может составлять значительную часть атипичного генофонда.

Совсем недавно Гаффни и Кэмпбелл[4] описали основанный на ПЦР метод идентификации аллеля Калова бутирилхолинэстеразы. Количественный вариант обычного гена, который, как было показано, является результатом изменения одной пары оснований в ДНК, как описано выше. Новый метод, основанный на полимеразной цепной реакции для различения аллелей Калова гена холинэстеразы. Используя систему мутагенеза, невосприимчивого к амплификации, две разные реакции отличают присутствие гуанина (нормальный аллель E1u) от присутствия аденина (аллель Kalow E1k) на нуклеотиде 1615 в кодирующих последовательностях гена. Частота аллеля Калова в их выборке из 51 человека составила 20%. Средняя общая активность холинэстеразы у гетерозигот составляла 90% от таковой у лиц, типизированных как гомозиготы E1uE1u. Были идентифицированы две гомозиготы E1kE1k, и их активность холинэстеразы была наименьшей из измеренных.

Различие

Отличительным качеством дибукаина является то, что он ингибирование ферментов бутирилхолинэстеразы дикого типа (типичная) существенно выше, чем у мутантной бутирилхолинэстеразы (атипичная). Таким образом, считается, что атипичный фермент устойчив к ингибированию дибукаином. Это может быть использовано для различения особей в вышеупомянутых генетических классах. Локридж и Ла Ду[5] измеряли атипичные и обычные холинэстеразы сыворотки человека с помощью флуоресцентного зонда, N-метил- (7-диметилкарбамокси) хинолиния йодида. Четыре активные сайты на тетрамер были обнаружены в каждом ферменте. В цифры оборота количество обычных и атипичных холинэстераз было одинаковым: 15 000 мумоль гидролизованного бензоилхолина / мин / мумоль активного центра; 48000 мин-1 для о-нитрофенилбутирата; и 0,0025 мин-1 для иодида N-метил- (7-диметилкарбамокси) хинолиния. У них были одинаковые константы скорости карбамилирования (5,0 мин-1) и декарбамилирования (0,15 ч-1). Основное различие между двумя генетически детерминированными формами фермента было сродство к субстрату, KD составляла 0,16 мМ для обычной и 5,4 мМ для атипичной холинэстеразы для субстрата флуоресцентного зонда. Km для незаряженного сложного эфира, о-нитрофенилбутирата, составляла 0,14 мМ для обоих ферментов, тогда как Km для бензоилхолина составляла 0,005 мМ для обычной и 0,024 мМ для атипичной холинэстеразы. Мы интерпретируем эти данные как означающие, что два фермента различаются только структурой их анионного сайта.

Нервно-мышечная блокада

Когда дано сукцинилхолин, обычно используемый нервно-мышечный блокатор вводимый для общей анестезии во время операции, гетерозиготный и мутантный гомозиготный индивидуум будет испытывать длительное действие нервно-мышечной блокады. Это приводит к неожиданному и нежелательному послеоперационному параличу дыхательных мышц, требующему у таких пациентов искусственной вентиляции легких. Продолжительность такого паралича может составлять от часов до дней. Чтобы идентифицировать восприимчивых людей, можно определить число дибукаина, чтобы предупредить медицинскую группу о рисках использования субстратов бутирилхолинэстеразы. Пестель и др.[6] в европейском испытании за 4 года зафиксировал 24 830 чисел дибукаина. Числа ниже 30 (атипичные гомозиготные) были обнаружены в 0,07% (n = 18), что дает показатель заболеваемости 1: 1,400. Число дибукаина от 30 до 70 (атипичная гетерозиготность) обнаружено у 1,23% (n = 306). На основе определения числа дибукаина мы смогли избежать применения сукцинилхолина, что привело к снижению затрат на 12 280 евро, компенсируемых общими лабораторными расходами в размере 10 470 евро.

Эффект затрат

Эта частота выше, чем указано в литературе.[2] Пестель и др. пришли к выводу, что рутинное измерение числа дибукаина является экономичным методом выявления пациентов с повышенным риском длительной нервно-мышечной блокады из-за атипичной холинэстеразы. В настоящее время не принято проходить такое обследование до операции. Сегодня число дибукаина обычно определяют после эпизода длительного паралича после введения сукцинилхолина, чтобы объяснить причину инцидента. Продолжительность приема сукцинилхолина обычно составляет порядка 7-15 минут, а степень блокады отслеживается с помощью нервно-мышечного стимулятора. Если активность моторной замыкательной пластинки не восстанавливается, как это определено тестированием нервного стимулятора, анестезиолог будет обеспокоен тем, что у пациента может быть мутантная форма фермента холинэстеразы плазмы, и воздержится от последующего дозирования нейромышечных блокаторов до восстановления функции.

использованная литература

  1. ^ Kalow, W; Дженест, К. (1957). «Метод обнаружения атипичных форм холинэстеразы сыворотки крови человека: определение дибукаина». Мочь. J. Biochem. 35 (s): 339–46. Дои:10.1139 / o57-041.
  2. ^ а б c Миллер, Р. (2005). Анестезия Миллера (6-е изд.). Филадельфия: Эльзевьер.
  3. ^ McGuire, MC; Ногейра, CP; Бартельс, CF; Lightstone, H; Хаджра, А; Ван дер Спек, AF; Локридж, О; Ла Ду, Б.Н. (февраль 1989 г.). «Идентификация структурной мутации, ответственной за устойчивый к дибукаину (атипичный) вариант формы холинэстеразы сыворотки человека». Proc Natl Acad Sci USA. 86 (3): 953–957. Дои:10.1073 / пнас.86.3.953. ЧВК  286597. PMID  2915989.
  4. ^ Gaffney, D; Кэмпбелл, РА (март 1994). «Метод на основе ПЦР для определения аллеля Kalow гена холинэстеразы: частота аллеля E1k и ее значение в нормальной популяции». J Med Genet. 31 (3): 248–250. Дои:10.1136 / jmg.31.3.248. ЧВК  1049753. PMID  8014977.
  5. ^ Локридж, О; Ла Ду, Б.Н. (25 января 1978 г.). «Сравнение атипичной и обычной холинэстеразы сыворотки человека. Очистка, количество активных сайтов, сродство к субстрату и число оборотов». J Biol Chem. 253 (2): 361–6. PMID  618874.
  6. ^ Пестель, G; Sprenger, H; Ротхаммер, А (июнь 2003 г.). «Частотное распределение чисел дибукаина у 24 830 пациентов». Анестезиолог. 52 (6): 495–9. Дои:10.1007 / s00101-003-0497-8. PMID  12835869.