Действие конкурентных ингибиторов

 

Кинетика ферментативных реакций при действии конкурентных ингибиторов

 

Вывод: конкурентные ингибиторы увеличивают Km реакции, но не влияют на Vmax.

Неконкурентные ингибиторы связываются не с активным центром фермента, а с каким-либо другим участком фермента (часто с аллостерическим центром). В результате активный центр фермента свободен и к нему может присоединиться субстрат, т.е. образуется комплекс ЕSI.
Механизм ингибирования состоит в том, что комплекс ЕSI медленно образует продукт и увеличение [S] не влияет на Vmах, Vmах реакции будет снижена. Поскольку эти ингибиторы не мешают связыванию субстрата с активным центром – величина Км не меняется.

Действие неконкурентных ингибиторов

E + S + I à ESI à E + P + I

Кинетика ферментативных реакций при действии неконкурентных ингибиторов

Вывод: неконкурентные ингибиторы понижают Vmax реакции, но не влияют на Km.

Применение в медицине.

 

В медицине широко применяются антиметаболиты. Это структурные аналоги природных субстратов (метаболитов). Антиметаболиты выступают в роли конкурентных ингибиторов ферментов, превращающих природные метаболиты. Пример: сульфаниламидные препараты:

Для роста и размножения бактерий необходима фолиевая кислота, которая синтезируется из ПАБК (природного субстрата) под действием фермента.
Сульфаниламиды, будучи похожими по строению на ПАБК, вытесняют ее из активного центра ферментов, фолиевая кислота не синтезируется, микробы не размножаются.

 

Ингибиторы протеиназ

Ингибиторы протеолитических ферментов применяются при лечении острого панкреатита. По мнению многих авторов, основной причиной развития этого заболевания является активация ферментов поджелудочной железы непосредственно в протоках с помощью особых факторов — цитокиназ, превращающих трипсиноген в трипсин. (В физиологических условиях, как известно, ферменты находятся в поджелудочной железе в неактивной форме. Их активация происходит лишь при поступлении в кишечник). Активируются и другие ферменты (калликреиноген, химотрипсиноген, проэластаза и другие), что приводит к аутокаталитическим процессам (самоперевариванию тканей железы), внутритканевым кровоизлияниям, отеку и другим изменениям.

Применение ингибиторов положило начало новому этапу в лечении панкреатитов. С этой целью с успехом используются ингибиторы трипсина, в особенности тразилол (получают из околоушной железы крупного рогатого скота), пантрипин (из поджелудочной железы) и контрикал (из легких). Введение препаратов проводится внутривенно.

Степень развития заболевания и его исход будут зависеть от состояния системы трипсин-ингибитор. Если ингибитора достаточно, и система обладает компенсаторными способностями, то активированный фермент нейтрализуется; равновесие в системе восстанавливается. При дефиците ингибитора равновесие нарушается и процесс получает дальнейшее развитие.

Ингибиторы фибринолиза

Антитрипсиновые препараты (трасилол, контрикал, пантрипин) используются также для лечения и профилактики кровотечений, вызванными активацией в организме процессов фибринолиза при проведении хирургических операций и в послеоперационном периоде. Они образуют неактивный комплекс с фибринолизином крови, предотвращая тем самым его влияние на фибрин.

Другая группа ингибиторов фибринолиза включает синтетические препараты, из которых наибольшее распространение получила аминокапроновая кислота. В химическом отношении она близка к аминокислоте лизину: блокирует по конкурентному типу каталитический центр активатора, который связывается с лизиновым концом молекулы плазминогена.

Помимо подавления активатора плазминогена, аминокапроновая кислота снижает активность самого плазмина. Это действие менее выражено, но оно имеет большое значение в тех случаях, когда в качестве активаторов выступают киназы тканей.

Синтетические ингибиторы фибринолиза назначают внутрь или внутривенно при фибринолитических кровотечениях, возникающих во время операций на сердце, легких, мозге, надпочечниках и других органах, богатых тканевыми лизокиназами, активирующими плазминоген. Их назначают также для уменьшения кровопотерь вовремя родов и акушерских операций, при тромбоцитопении, гемофилии, заболеваниях печени и при массивных переливаниях консервированной крови.

Ингибиторы ацетилхолинэстеразы

Ингибиторы ацетилхолинэстеразы подавляют действие этого фермента и тем самым способствуют накоплению и усилению действия ацетилхолина, выделяющегося в окончаниях холинергических нервов. Их эффект, следовательно, напоминает действие ацетилхолина (более выраженное и более продолжительное) и холиномиметических веществ, т. е. обладают М- и Н-холиномиметическим действием: повышение тонуса и сократительной активности гладких мышц, замедление пульса, снижение сократительной способности миокарда и скорости распространения возбуждения по проводящим путям, усиление секреции разных желез (М-холиномиметический эффект), обеспечение в малых дозах передачи импульсов в вегетативных ганглиях и усиления нервно-мышечной передачи (никотиноподобный эффект). Мышечные подергивания, в частности, могут явиться показателем наступающей фазы токсического действия.

Исходя из стойкости взаимодействия антихолинэстеразных средств с ацетилхолинэстеразой они подразделяются на группу обратимых (физостигмин, прозерин, галантамин) и группу необратимых (фосфакол, армин, пирофос) ингибиторов холинэстеразы; к этой группе относятся и фосфорорганические соединения — инсектициды, пестициды и др.

Препараты первой группы взаимодействуют с анионным и эстеразным центрами ацетилхолинэстеразы, вызывая временное, относительно непродолжительное угнетение активности фермента. С анионным центром за счет электростатических сил связывается положительно заряженный четвертичный или третичный атом азота молекулы лекарственного средства; а с эстеразным центром — углерод их карбонильной группы. Прочность образующихся при этом компонентов определяется устойчивостью ингибитора по отношению и эстеразному центру фермента и способностью ацетилхолина конкурировать с ингибитором за субстрат. Препараты группы антихолинэстеразных средств обратимого действия применяются в офтальмологии (для сужения зрачка и понижения внутриглазного давления при глаукоме), при лечении миастении, атонии кишечника и мочевого пузыря. Они противопоказаны при бронхиальной астме.

Препараты второй группы взаимодействуют с эстеразным центром фермента, фосфорилируя его, образуют стойкий, прочный комплекс, который не разрушается (практически разрушается весьма медленно) и не позволяет восстановиться активности ацетилхолинэстеразы. Эстеразный центр фермента практически не разрушает такой ингибитор. Активность его подавляется необратимо.