Карбоангидраза

Экология СПРАВОЧНИК

Основным местом локализации карбоангидразы у позвоночных животных являются эритроциты, а у рыб также жабры и почки [498]. Это обстоятельство определяет ключевую роль эритроцитов в переносе кроёью двуокиси углерода. Незаряженная молекула С02, поступая в плазму, быстро диффундирует и легко проникает в эритроцит.

Здесь происходит мгновенное образование угольной кислоты, а затем и отрицательно заряженного иона бикарбоната, подвижность которого меньше, чем у свободной С02. Дальнейшая судьба иона бикарбоната, а точнее, временное место его локализации в период доставки от тканей к органам дыхания остается несколько неясной.

Одни исследователи [195] считают, что ионы НСОз обладают пониженной способностью переходить через клеточную мембрану эритроцита и оказываются как бы “запертыми” внутри эритроцита, вследствие чего большая часть их остается в эритроцитах до поступления крови в органы дыхания.

По мнению других авторов [163], большая часть НСОз (около 70%) выходит из эритроцитов в плазму, заменяясь на ионы СГ, поступающие из плазмы, и возвращаются обратно в плазму при поступлении крови в органы дыхания. На наш взгляд, эти разногласия не имеют принципиального значения.

И в том, и в другом случаях при поступлении крови в органы дыхания, в которых происходит удаление С02 во внешнюю среду, содержание двуокиси углерода в крови снижается и возникает кинетический фактор, сдвигающий равновесие реакции, катализируемой карбоангидразой, в сторону регенерации С02 из НСОз и выведение ее из организма во внешнюю среду по градиенту, поскольку содержание С02 и в воздушной и в водной среде меньше, чем в крови.[ …]

Изложенные соображения применимы и к механизму действия карбоангидразы. Этот фермент, катализирующий гидратацию С02, содержит в активном центре ион цинка, связанный координационной связью с имидазольными кольцами трех ги-стидиновых остатков. Согласно классическим представлениям о механизме этой реакции, четвертый лиганд — это молекула воды с р/Са = 7 [32].

Полагают, что реакционноспособной единицей является связанный с цинком гидроксил; это согласуется с результатами химических исследований, согласно которым связанные с цинком гидроксильные группы обладают высокой реакционной способностью. Молекула воды в составе комплекса, представленного на схеме (2.

31), имеет р/Са = 8,7 и катализирует гидратацию двуокиси углерода и ацетальдегида [33].[ …]

Соботка и Канн (Sobotka and Капп, 1941) нашли значительные количества карбоангидразы у рыб в жабрах и особенно в псевдобран-хиях (рудимент шестой пары жабр). Карбоангидраза ускоряет реакцию связывания и освобождения угольной кислоты.[ …]

В некоторых почвах растениям может недоставать цинка, который входит в фермент карбоангидразу, активирующую дыхание растений. Этот микроэлемент регулирует работу фермента рибо-нуклеазы, гидролизующего белок, причем разложение белковых веществ усиливается при цинковом голодании культур. цинка в растениях составляет 15—70 мг на 1 кг сухого вещества.[ …]

Реакция С02 + Н20 Н2СО3 успешно протекает в организме только в присутствии угольной ангидразы (карбоангидразы) — фермента, содержащего цинк в количестве 0,33—0,34%.[ …]

Цинк участвует в актйвации ряда ферментов, связанных с процессом дыхания. Первым ферментом, в ротором был открыт цинк, является карбоангидраза, катализирующая реакцию СОа + Н20 Н2С03.

Карбоангидраза содержит 0,33…0,34% цинка. Она Связана с различной интенсивностью процессов дыхация и выделения С02 животными организмами.

Активность карбоангидразы в растениях значительно слабее, чем в организме животных.[ …]

Угольная ангидраза является белковым веществом с молекулярным весом около 30 ООО. Она содержит в простетической части цинк в количестве 0,34%. Количество карбоангидразы в крови рыб больше, чем в крови, вышестоящих позвоночных животных.[ …]

В случае механизма Бриггса — Холдейна, для которого ¿2» к-1, отношение Ис /Км равно к — константе скорости связывания фермента и субстрата.

Еще одним ферментом такого типа является пероксидаза, выделенная из хрена,— один из первых ферментов, к которому были применены методы исследования быстрых реакций [3].

Сначала пероксидаза образует с перекисью водорода компекс Михаэлиса, который затем взаимодействует с донором водорода (реакция второго порядка). При достаточно высоких концентрациях донора скорость второй реакции значительно превышает скорость диссоциации комплекса Михаэлиса.[ …]

Количество пыльцы в пыльниках многих покрытосеменных растений (особенно анемофильных) очень велико. Так, одно растение кукурузы в среднем способно производить до 50 млн. пыльцевых зерен.

Главнейшие запасные вещества зрелой пыльцы— крахмал и жиры.

У некоторых видов отмечено также наличие неорганических веществ, в частности фосфора, железа, меди, магния, натрия, кальция и некоторых других.[ …]

Снабжение организма рыбы кислородом является самой первейшей необходимостью. Кислородное голодание переносится организмом только в течение короткого времени. Высокая работоспособность ¡рыбы требует постоянного притока значительных количеств кислорода.

Для этого необходимо иметь высокое рОг во внешней среде и высокую концентрацию гемоглобина в крови.

Так как не всегда эти условия имеются, то у рыб выработался ряд приспособительных механизмов, обеспечивающих удовлетворительное снабжение организма кислородом (дыхательный аппарат) – Но эти сложные анатомо-морфологические приспособления все же оказались недостаточными, и рыбы выработали также приспособления биохимического характера (свойства гемоглобина, карбоангидразы и др.). Сочетание разнообразных приспособлений в каждом конкретном случае — результат не только филогении данного вида, но и определенных условий жизни, при которых происходило онтогенетическое развитие.[ …]

Источник: //ru-ecology.info/term/57506/

10 Ингибиторы карбоангидразы

Ингибиторы  карбоангидразы

Патогенез глаукомы независимо от ее разновидности включает два механизма.

Один из них действует в переднем отделе глаза и приводит в конечном итоге к повышению внутриглазного давления.

Другой механизм, локализующийся в заднем отделе глазного яблока, служит причиной атрофии зрительного нерва.

Глаукоматозный процесс начинается в переднем отделе глаза, изменения в зрительном нерве являются следствием действия на него повышенного ВГД.

Ведущим патогенетическим фактором, вызывающим повреждение зрительного нерва и ухудшение зрительных функций, является повышение офтальмотонуса.

Повышенное ВГД вызывает механическую деформацию решетчатой пластинки склеры, ущемление в ее канальцах пучков нервных волокон и нарушение микроциркуляции крови в этой зоне.

В связи с этим основные методы лечения направлены на снижение ВГД до уровня, который предотвращает дальнейшую атрофию волокон зрительного нерва.

Карбоангидраза – фермент, являющийся цинкопротеидом.

Наличие этого фермента дает организму возможность освобождаться от избытка СО2.

Как правило, КА сосредоточена в клеточных элементах, она не обнаруживается в тканевых жидкостях.

В организме человека данный фермент встречается в эритроцитах, клетках поджелудочной железы, слизистой оболочки желудка, околоушной слюнной железы, почек, ресничного тела глаза.

Карбоангидраза катализирует превращение карбоксида в угольную кислоту (СО2 + H2O = H2CO3). Угольная кислота впоследствии диссоциирует (H+ + HCO3–).

Эта реакция – ключ к секреторным физиологическим процессам во многих тканях, в том числе и в глазу.

В результате угнетения активности карбоангидразы в почках происходит уменьшение образования угольной кислоты и снижение реабсорбции бикарбоната и Na+ эпителием канальцев, в связи с чем значительно увеличивается выделение воды. При этом наблюдается повышение pH мочи и потеря ионов калия.

В процессе образования водянистой влаги глаза ионы бикарбоната активно транспортируются в заднюю камеру из цитоплазмы беспигментных клеток, чтобы компенсировать градиент положительных ионов, обусловленный активным транспортом ионов Na+. Ингибиторы КА блокируют образование угольной кислоты, таким образом снижая продукцию HCO3–. В отсутствие достаточного количества ионов HCO3– увеличивается позитивный ионный градиент, что вызывает снижение секреции водянистой влаги.

Однако применение пероральных ИКА, таких как ацетазоламид и метазоламид, сопровождается побочными явлениями. Побочные эффекты включают симптомы недомогания, парестезии, желудочно–кишечные расстройства (тошнота, рвота и другие симптомы), потерю веса, депрессию, анорексию и потерю либидо.

Возникновение побочных эффектов системного характера ограничивает применение пероральных ингибиторов карбоангидразы для длительного лечения глаукомы.

В основном они используются для лечения острого приступа глаукомы, купирования реактивного повышения ВГД после лазерных вмешательств или в течение короткого времени для подготовки больного перед антиглаукоматозной операцией.

Местные ингибиторы КА, специфически подавляя КА II цилиарного тела, не оказывают других значимых фармакологических эффектов.

  В настоящее время ЛС этой группы имеют ограниченное применение в качестве диуретических средств

Механизм действия, фармакологические эффекты и особенности фармакокинетики

  Ацетазоламид ингибирует мембранную и цитоплазматическую формы фермента карбоангидразы, которая катализирует реакцию образования водородных ионов в цитоплазме эпителиальных клеток канальцев. Водородные ионы, поступая в просвет канальца, обмениваются на ионы натрия, которые поступают из просвета канальцев внутрь эпителиальной клетки.

В просвете канальца карбоангидраза катализирует диссоциацию гидрокарбоната на углекислый газ и гидроксильный ион.

В результате ингибирования карбоангидразы снижается реабсорбция ионов натрия (из-за недостатка ионов водорода) и одновременно повышается выведение гидрокарбонатов (из-за блокады их диссоциации), сопровождающееся повышением рН мочи до 8 и развитием метаболического ацидоза.

   Дополнительным местом действия ацетазоламида является система собирательных трубочек, где ЛС блокирует карбоангидразу, участвующую в секреции титруемых кислот и аммония, что также вносит свой вклад в повышение рН мочи.

Снижение реабсорбции натрия уменьшает реабсорбцию воды, обратное всасывание которой в проксимальном отделе идет в соответствии с осмотическим градиентом концентраций.

Повышение концентрации натрия, а также ионов хлора в ультрафильтрате, поступающем в дистальные отделы канальца, стимулирует компенсаторное усиление реабсорбции электролитов в этих отделах, поэтому общие потери натрия и хлора невелики.

Повышенная концентрация ионов натрия в собирательных трубочках вызывает усиление его объема на ионы калия, что вторично приводит к значительным потерям калия с мочой. Ацетазоламид повышает экскрецию фосфатов, но мало влияет на экскрецию кальция и магния.

Диуретический эффект ингибиторов карбоангидразы носит самоограничивающийся характер: он снижается по мере нарастания метаболического ацидоза во внеклеточной жидкости. Это происходит примерно после 4 дней регулярного приема ЛС. При прекращении приема ацетазоламида щелочные резервы восстанавливаются через 1-2 дня. Такая особенность действия ингибиторов карбоангидразы обусловливает необходимость прерывистого лечения этими ЛС.

   Ингибиторы карбоангидразы повышают сопротивление афферентных артериол, снижают почечный кровоток и скорость клубочковой фильтрации.

   Фермент карбоангидраза имеется и в других тканях организма, но блокада ее действия имеет клиническое значение только (кроме почек) в тканях глаза и в ЦНС.

Снижение образования гидрокарбоната приводит к уменьшению секреции жидкости в передней камере глаза и уменьшению внутриглазного давления.

Эффективность ацетазоламида при эпилепсии частично обусловлена развитием метаболического ацидоза, а частично прямым противосудорожным действием.

   Ацетазоламид практически полностью всасывается из ЖКТ. В плазме крови до 95% ЛС связывается с белком. Ацетазоламид не метаболизируется в организме и полностью экскретируется почками в неизмененном виде. Его T 1/2 составляет 6-9 ч.

Место в терапии

  Хотя ингибиторы карбоангидразы можно применять для лечения отечного синдрома при застойной СН, основными показаниями к их применению является открытоугольная глаукома, вторичная глаукома и предоперационное снижение внутриглазного давления при острой форме закрытоугольной глаукомы.

При приеме внутрь действие ЛС начинается через 1-1,5 ч, достигает наибольшей выраженности через 2-4 ч и продолжается в течение 6-12 ч. Быстрое развитие толерантности ограничивает применение ацетазоламида в качестве противосудорожного средства.

Ацетазоламид может быть использован для коррекции метаболического алколоза, вызванного другими диуретиками.

Побочные эффекты, противопоказания и предостережения

  Большая часть побочных эффектов ингибиторов карбоангидразы вызваны ощелачиванием мочи и развитием метаболического ацидоза.

Среди них: усиление явлений энцефалопатии у больных с циррозом печени (снижение выведения аммония), камнеобразование и развитие почечной колики вследствие преципитации фосфатов в щелочной моче, усиление метаболического или дыхательного ацидоза у больных с гиперхлоремическим ацидозом или тяжелой дыхательной недостаточностью. ЛС могут вызывать гипокалиемию и гипонатриемию. Тяжелые токсические реакции (подавление костномозгового кроветворения, поражение почек) развиваются редко. Возможно появление кожной сыпи как реакции на сульфаниламидную структуру ЛС. Высокие дозы ацетазоламида могут вызывать парестезии и сонливость, что объясняется ингибированием карбоангидразы в тканях ЦНС.

   Основными противопоказаниями к назначению являются заболевания и патологические состояния, сопровождающиеся ацидозом (уремия, декомпенсированный СД, тяжелая дыхательная недостаточность).

Источник: //studizba.com/lectures/77-medicina/1152-mochegonnye-sredstva/21505-10-ingibitory-karboangidrazy.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Карбоангидраза является цинкпротеидом, глобулярным белком с мол. Размеры глобулы фермента примерно 40 X 45 X 55 А.

Активный центр образован глубокой щелью, на дне которой в связанном состоянии находится атом Zn.

РќР° поверхности глобулы, РЅР° довольно большом расстоянии ( 14 Рђ) РѕС‚ атома Zn имеется SH-РіСЂСѓРїРїР°.  [1]

Карбоангидраза – первый металлофермент, РІ котором был обнаружен цинк.  [2]

Карбоангидраза играет важную роль Рё РІ РґСЂСѓРіРёС… тканях – РІ почках, глазах, поджелудочной железе, желудке, РіРґРµ РѕРЅР° косвенно участвует РІ транспорте РёРѕРЅРѕРІ.

Целью же этого раздела является суммирование физико-химических данных, непосредственно относящихся к механизму действия чистых препаратов фермента.

 [3]

Карбоангидраза принимает участие РІ механизме секреции водянистой влаги. Р�нгибиторы карбоангидразы уменьшают скорость образования влаги РІ среднем наполовину.  [4]

Карбоангидраза представляет собой другой фермент, действие которого удается смоделировать с помощью производного циклоамилозы.

Необходимо было создать соединение, которое связывало бы СО2, координировало ион цинка и вдобавок действовало как общее основание.

 [5]

Карбоангидраза существует РІ нескольких молекулярных формах ( изоферменты Рђ, Р’ Рё РЎ), которые можно разделить РїСЂРё помощи электрофореза.  [6]

Карбоангидраза – фермент, катализирующий реакцию образования Рё распада угольной кислоты.

Рљ, содержится только РІ животных тканях, обеспечивает удаление РёР· организма животного РЎРЎ2, образующегося РІ процессе тканевого дыхания.  [7]

Карбоангидраза катализирует гидратирование Рё дегидратирование РґРІСѓРѕРєРёСЃРё углерода.  [8]

Функции карбоангидразы связаны исключительно СЃ транспортом РЎРћ2 между разными частями тела или между организмом Рё окружающей средой.  [9]

Фермент карбоангидраза катализирует реакцию гидратации альдегидов, сложных эфиров, Р° также Рё РґРІСѓРѕРєРёСЃРё углерода. Для проявления ее ферментативной активности необходимо присутствие РёРѕРЅР° металла, например цинка.  [10]

�нгибиторы карбоангидразы при лечении хронической глаукомы используются редко.

РњС‹ назначаем РёС… РІ тех случаях, РєРѕРіРґР° СЃ помощью миотиков Рё симпатикотропных средств РЅРµ удается достигнуть полной компенсации, Р° больной РїРѕ тем или иным причинам РЅРµ может быть оперирован.  [11]

Влияние ингибиторов карбоангидразы на легкость оттока жидкости из глаза нуждается в дальнейшем изучении.

В здоровых глазах отмечена некоторая тенденция к уменьшению коэффициента легкости оттока после приема ацетазоламида.

Такая гипотеза кажется правильной, но она нуждается в доказательствах.

РЈ части больных глаукомой коэффициент легкости оттока после приема ацетазоламида увеличивается, РёРЅРѕРіРґР° весьма значительно. Улучшение оттока РЅРѕСЃРёС‚, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, вторичный характер.  [12]

Ранние исследования растительной карбоангидразы также свидетельствовали Рѕ наличии цинка Рё РѕР± ингибировании фермента анионами [14-18], хотя Рё РЅРµ так убедительно, как для фермента РёР· эритроцитов. Данные последних лет Рѕ растительной Рё бактериальной карбоангидразах обсуждаются РІ разд.  [13]

Аминокислотный состав карбоангидраз эритроцитов представлен в табл. 16.2.

Характерно наличие только одного остатка цис-теина у большинства изоферментов и отсутствие этой аминокислоты в ферменте быка. �меется один или два остатка метионина ( см.

ниже о расщеплении бромцианом) и небольшое число остатков тирозина и триптофана. С эволюционной точки зрения самой старой является карбоангидраза из эритроцитов акул.

Единственный остаток цистеина карбоангидра-Р·С‹ РЎ человека, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, РЅРµ участвует непосредственно РІ катализе.  [14]

Целесообразность использования ингибиторов карбоангидразы Рё корикостероидов является СЃРїРѕСЂРЅРѕР№.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: //www.ngpedia.ru/id76493p1.html