Batroxobin
 | |
| Kliniska data | |
|---|---|
| AHFS / Drugs.com | Internationella läkemedelsnamn |
| ATC-kod | |
| Identifierare | |
| CAS-nummer | |
| ChemSpider |
|
| UNII | |
| ECHA InfoCard | 100.029.914 |
  (vad är detta?)
| |
| Trombinliknande | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| enzymbatroxobinidentifierare | |||||||
| Organism | |||||||
| Symbol | ? | ||||||
| UniProt | P04971 | ||||||
| |||||||
Batroxobin , även känt som reptilas, är ett ormgiftenzym med Venombin A -aktivitet som produceras av Bothrops atrox och Bothrops moojeni , giftiga arter av huggorm som finns öster om Anderna i Sydamerika. Det är ett hemotoxin som fungerar som ett serinproteas på samma sätt som trombin och har varit föremål för många medicinska studier som ersättning för trombin. Olika enzymer , isolerade från olika arter av Bothrops , har kallats för batroxobin, men om inte annat anges täcker denna artikel batroxobinet som produceras av B. moojeni , eftersom detta är den mest studerade sorten.
Historia
Bothrops atrox beskrevs av Carl Linnaeus redan 1758, men batroxobin, den aktiva substansen i sitt gift, beskrevs först 1954 av H. Bruck och G. Salem. Under åren efter visades denna första beskrivning av batroxobin ha flera användningsområden inom kirurgi. På grund av det ökande intresset för egenskaperna hos batroxobin har flera studier om dess hemostatiska effekt och koagulation publicerats. På senare tid, 1979, visade en tysk studie användningen av batroxobin (reaktionstest för reptilaspropp) som ett ersättningstest för den mer vanligt förekommande trombintiden . Eftersom enzymet är opåverkat av heparin, används det mest när heparin finns i blodet. Nyligen genomförda studier betonar mer på att förbättra dess användningar inom kirurgi, mestadels spinalkirurgi, och användningen som serinproteas.
Tillgängliga blanketter
Batroxobin är ett protein från serinproteasfamiljen. Batroxobin är nära besläktat med trombin i fysiologisk funktion och molekylstorlek. Fem underarter för den brasilianska lanshuvudsormen (Bothrops atrox) finns. Batroxobin erhållet från vissa underarter uppvisar den hemostatiska effektiviteten, medan proteinet erhållet från andra underarter uppvisar klyvning av fibrinogen. Vissa av formerna har hemostatisk effekt som huvudeffekt, där de andra formerna har nedbrytning av fibrinogen som huvudeffekt. Batroxobin som utvinns naturligt ur ormgiftet kommer huvudsakligen från ormen Bothrops moojeni . Men koncentrationen är låg och det är svårt att rena proteinet. Ofta förblir produkten förorenad, vilket gör den svårare att använda för kliniska ändamål. Teoretiskt sett bör molekylvikten för batroxobin vara cirka 25,5 kDa. Ofta är isolerat batroxobin tyngre, runt 33 kDa. Den högre molekylvikten orsakas av en glykosyleringsmodifiering under utsöndringen. Skillnaderna i vikt beror på olika möjliga reningsprocedurer, som kan avlägsna olika socker(kedjor) från enzymet. Eftersom batroxobinet som isolerats från gift är mycket oregelbunden i kvalitet, syntetiseras det nu oftare i organismer med Bothrops moojeni cDNA.
Strukturera
Strukturen och arbetsmekanismen för batroxobin extraherat från Bothrops moojeni har studerats grundligt. Olika underarter finns och arbetsmekanismerna för varje batroxobin skiljer sig åt. Som sådan är strukturen för Bothrops moojeni batroxobin ytterligare belyst. Strukturen av batroxobin har studerats av olika forskargrupper genom åren. Dessa studier har mestadels utförts genom att biologiskt syntetisera batroxobin från Bothrops moojeni cDNA, och analysera denna produkt och använda homologimodeller baserade på andra proteaser, såsom trombin och trypsin, bland annat. En av de tidigare studierna från 1986 visade att molekylvikten är 25.503 kDa, 32.312 kDa med kolhydraten, och den består av 231 aminosyror. Aminosyrasekvensen uppvisade signifikant homologi med andra kända serinproteaser från däggdjur, såsom trypsin, trombin och framför allt pankreatisk kallikrein. Man drog därför slutsatsen att det verkligen är en medlem av serinproteasfamiljen. Baserat på homologin identifierades disulfidbryggorna och strukturen belystes ytterligare. En senare molekylär modelleringsstudie från 1998 använde homologin mellan körtelkallikrein från mus och batroxobin, som är cirka 40 %, för att föreslå en 3D-struktur för biologiskt aktivt batroxobin. Hittills har ingen bestämd 3D-struktur föreslagits.
Biologisk syntes i mikroorganismer
Efter att cDNA-nukleotidsekvensen för batroxobin från Bothrops moojeni bestämdes redan 1986, uttryckte en forskargrupp från Kyoto Sangyo-universitetet framgångsrikt cDNA för batroxobin i E. Coli 1990. Igenkänningssekvensen för trombin användes för att erhålla moget batroxobin. Fusionsproteinet som erhölls var olösligt och renades lätt. Efter klyvning av fusionsproteinet kunde det rekombinanta batroxobinet isoleras genom elektrofores och det återveckades sedan framgångsrikt för att producera biologiskt aktivt batroxobin. Denna studie visade att det var möjligt att producera batroxobin med hjälp av mikroorganismer, en metod som var mer lovande än att isolera enzymet från extraherat ormgift. 2004 producerade en forskargrupp från Korea batroxobin genom att uttrycka det i jästarten Pichia pastoris . Detta rekombinanta enzym hade en molekylvikt av 33 kDa och inkluderade kolhydratstrukturen. Denna metod för att uttrycka den i Pichia pastoris visade sig vara mer effektiv, eftersom det producerade enzymet visade en klyvningsaktivitet som var mer specifik än trombin i vissa fall och var mer specifik än icke-rekombinant batroxobin. Därför verkar syntes med Pichia pastoris lovande för att producera rekombinant batroxobin av hög kvalitet.
Toxikodynamik och reaktivitet
Reaktioner och verkningsmekanism
Såsom beskrivits tidigare är batroxobin ett enzym som har en serinproteasaktivitet på sitt substrat, fibrinogen. Ett serinproteas klyver ett protein i positionen för ett serin för att degenerera ett protein. Batroxobin är jämförbart med enzymet trombin, som också är ett serinproteas för fibrinogen. Fibrinogen är ett viktigt protein för hemostas, eftersom det spelar en avgörande roll i trombocytaggregation och fibrinkagelbildning. Normalt när man är skadad klyver trombin fibrinogenet, vilket bildar proppar. Som ett resultat "stängs" såret av dessa blodproppar och återhämtning av hudens epitelceller kan ske. Detta är den naturliga processen som krävs för vävnadsreparation. Giftet batroxobin inducerar också proppar, men gör detta med eller utan vävnadsskada. Detta beror på att batroxobin inte hämmas av specifika kofaktorer som trombin är. Dessa blodproppar kan blockera en ven och hindra blodflödet.
Skillnaderna mellan trombin och batroxobin när det gäller att binda fibrinogen
Fibrinogen är ett dimert glykoprotein som innehåller två par Aα-, Bβ- peptidkedjor och y-kedjor. Det finns två isoformer av detta fibrinogen, en med två yA-kedjor (yA/yA) och en med en yA-kedja och en y'-kedja (yA,y') När fibrinogen klyvs av trombin frisätts fibrinopeptid A eller B . Trombin verkar på två exositer till fibrinogen. Exosit 1 förmedlar bindningen av trombin till Aα- och Bβ-kedjorna, och exosit 2 orsakar en interaktion med en andra fibrinogenmolekyl vid C-terminalen av y'-kedjan. Följaktligen, när trombin binder ett yA/yA-fibrinogen är endast exosit 1 upptaget, och när det binder yA/y' binds båda exositerna hårt. Så fibrinogen yA/y' är en konkurrent till yA/yA, vilket minskar mängden koagulering. yA/y' binder med en faktor 20 gånger större än yA/yA. Det finns också koaguleringshämmare som antitrombin och heparinkofaktor II, som förhindrar koagulering när det inte är nödvändigt. Däremot hämmas inte batroxobin av antitrombin och heparinkofaktor II. Batroxobin har också ett högt Kd-värde för att binda båda formerna yA/yA och yA/y'. Bindningsställena för batroxobin och trombin överlappar delvis, men det finns vissa skillnader. Det fibrinbundna batroxobinet behåller katalytisk aktivitet och är en mer potent stimulans för fibrinaggregation än fibrinbundet trombin. Detta beror förmodligen på den mer lipofila karaktären hos exosit 1, som binder fibrinogen hårdare. Fibrinogen är det enda substratet för batroxobin, medan trombin har flera substrat. Detta beror troligen på den Natriumbindande fickan som trombin innehåller.
Toxikokinetik
Toxikokinetiska studier har utförts på olika djurarter, nämligen hundar, möss, marsvin, kaniner, råttor och apor. Forskningen utfördes genom att använda immunanalyser för att få fram plasma- och urinnivåerna av batroxobin. De mätte också nivåerna av fibrinogen.
Exponering
Normalt injiceras giftet direkt i blodomloppet av ormen. I de utförda experimenten använde de också intravenös injektion av batroxobin. De använde en total dos på 2 BU/kg (till hundar även 0,2 BU/kg) som gavs under en tid av 30 minuter, tre gånger om dagen. I grafen nedan kan du se plasmakoncentrationerna av batroxobin efter administrering.
Distribution
Alla arterna visade en stor Vd (utbredningsvolym). Värdet på plasman hos djur var cirka 50 ml/kg i genomsnitt. Hos hundar och apor var värdet av Vd mycket lågt jämfört med andra arter, nämligen 1,5 gånger plasmavärdet hos andra djur. Så batroxobinet distribueras huvudsakligen genom vener och lite tas upp av vävnader. I de andra arterna var detta värde cirka fyra gånger högre. Detta kan bero på att batroxobin lättare tas upp av retikuloendotelsystemet hos dessa arter.
Exkretion
Batroxobin utsöndras via levern, njurarna och mjälten. Utsöndringen av batroxobin kan detekteras av små metabolitmolekyler i urinen. Vid användning av immunanalysen upptäcktes endast 0,2 - 1,9 % av dosen i urinen. Mängden radioaktivitet av 125I-batroxobin var 69 % hos råttor och 73 % hos hundar inom 48 timmar. Så batroxobin utsöndras huvudsakligen genom njurarna i sin nedbrutna form. Så det är inte detekterbart med en immunanalys.
Ämnesomsättning
Alla arter svarade olika på batroxobinexponering. Detta betyder att deras förmåga att metabolisera detta proteas inte är densamma. De har alla sina egna halveringstider. Halveringstiden hos hundar är högst 3,9 timmar och 5,8 timmar. Hos kanin och mus var halveringstiden mycket låga, 0,3 h respektive 0,4 h. Eftersom batroxobin är ett enzym, bryts det ned av ett proteas och klyvs i mindre ofunktionella delar.
Giftighet
En överdos av batroxobin kommer så småningom att leda till döden på grund av hemostatiska effekter. Ingen dödlig eller säker dos har ännu fastställts hos människor. Den säkra dosen för råttor är 3,0 KU/kg och för Macaca mulatta 1,5 KU/kg. Den dödliga dosen har endast studerats på möss och är 712,5548 ± 191,4479 KU/kg.
Klinisk användning
Läkemedlet Defibrase© är handelsnamnet för batroxobin och är isolerat från giftet från Bothrops moojeni . Det fungerar som ett defibrinogenerande medel och används för patienter med trombos. Batroxobinet från ormen Bothrops atrox är patenterat som Reptilase och används som ett hemostatiskt läkemedel.
Se även
- Ancrod , ett annat medicinskt ormgift serinproteas
externa länkar
- Batroxobin vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
