Inhibitia activitatii enzimatice

Dr. Farm. D. Hurduc

Pentru a percepe corect intelesul titlului acestui articol, sa apelam la cateva notiuni absolut necesare cum sunt cataliza si catalizatorii. Notiunea de cataliza este introdusa de P. Sabatier la 1899. Catalizatorii sunt de doua feluri: anorganici care realizeaza o cataliza omogena si heterogena, catalizatori ce maresc viteza de reactie cu refacerea catalizatorului si catalizatori organici, cum sunt enzimele, (care sunt catalizatori organici specifici care actioneaza in prezenta unui substrat specific, produsi de celule vii si care sunt proteine).

Enzimele actioneaza prin ocuparea locurilor active din structura lor de catre substratul specific. Fara enzime, viata fiintelor vii nu este posibila. Inhibitia activitatii enzimatice, datorita unor cauze diverse aduce leziuni importante metabolismului general al organismului. O singura enzima participanta la metabolismul intermediar si tulburata in activitatea ei, poate bloca un intreg mecanism de reactie, antrenand deseori acumularea unor substante toxice. Toxicitatea multor substante poate fi explicata prin blocarea unor sisteme enzimatice cheie. Acidul cianhidric are proprietatea de a complexa ferul; procesul de oxidare celulara consta in mecanismul de activare a oxigenului molecular care se realizeaza prin intermediul fenomenului respirator WARBURG si a cetacromilor produsi, in a caror structura intra ferul. Prin complexarea acestui fer structural, intregul mecanism de activare a oxidarii celulare este impiedicat, proces care atrage dupa sine, alte dereglari. In procesul de dehidrogenare din organism un rol important joaca ionul cupru. Prin blocarea acestui cation de catre substante ce contin gruparea SH, toate procesele legate de activitatea de hidrogenazelor, sunt interupte: (1). O serie de teorii arata ca la sinteza colesterolului, participa multe elemente chimice, care asigura aceasta sinteza, prin declansarea unor procese enzimatice (2). Afara de agentii chimici care interfera cu reactiile enzimatice, o serie de alti factori pot intrerupe aceste reactii prin modificarea structurii proteice a enzimelor.

Ttinand seama de natura substantelor alterate, a formulat o clasificare a inhibitiei enzimatice:
1 – Reactii de inhibitie a substratului, facand imposibila legarea acestuia de enzima.
2 – Reactii de inhibitie a apoenzimei, care se poate petrece pe mai multe cai:inhibitie pe centrii activi ai enzimei, fie prin precipitarea proteinei sau prin hidroliza proteinei, enzimele fiind proteine.
3 – Reactii de inhibitie a coenzimei.
4. – Reatii de inhibitie a fixarii substratului pe enzima, reducand astfel cantitatea de complex activat care intra in reactie. Alte modele care explica inhibitia enzimatica se refera la inhibitari reversibile si inhibitari ireversibile. Inhibitia reversibila se manifesta prin influentarea constantei de echilibru, fie micsorand viteza de descompunere a substratului. Inhibitorii care maresc valoarea constantei de echilibru se numesc competitivi. Acesti inhibitori se deplaseaza cu o viteza aproximativ egala cu aceea cu care se deplaseaza substratul catre enzima, fixandu-se pe aceleasi locuri active ca si substratul cu care se gaseste in competitie din punct de vedere al legarii pe enzima. In cazul unei inhibitii necompetitive, substratul si inhibitatorul se fixeaza pe enzima la distante apreciabile. Totusi suficient de aproape, pentru a se influenta reciproc.
Inhibitatoul nu intra in competitie cu substratul, totusi slabeste afinitatea de legare a acestuia de enzima. Inhibitia enzimatica poate sa fie partiala sau totala, indiferent de cauzele care o pot produce.

Inhibitia partiala
In cazul unui astfel de inhibitie, inhalatorul fixat pe un centru activ al enzimei, micsoreaza afinitatea acestuia pentru substrat, conditii in care se face presupunerea formarii unui complex de tipul E I S in care E – enzima, I – inhibitor si S – substrat.
In cazul acestui tip de inhibitie este o problema de afinitate diferita a enzimei pentru inhibitor sau pentru substrat. Se considera ca viteza de descompunere a celor doi compusi (ES si EIS) se face cu aceeasi viteza. Constanta de echilibru a reactiei scade in cazul cand concentratia inhibitorului creste. Se mai face presupunerea ca, complexul EIS se descompune cu o viteza diferita de cea a complexului ESBibliografie

1. HUNTER, F.E. LOWERY, O.H. – Effectes of drugs on enyime systems
2. CAVIER, R. SAVEL, J. – Medicaments nouveaux d origine chimigues,animale au vegetele, Prod Pharom
3. Webb Lezden, J. – Enzime and metabolic inhibitors, Academic Press, N.Y.
4. Hurduc, D., Teza de doctorat, pag. 53,54,55.

Inhibitia enzimatica totala

In aceasta situatie, inhibitorul se fixeaza pe centrul activ al enzimei, impiedicand orice legare ulterioara a substratului de enzima. In acest caz se obtine o inhibitie enzimatica totala, manifestata printr-o lipsa totala de activitate.

Daca in sistem se gaseste o cantitate constata si limitata de inhibitori si daca substratul se gaseste in exces, viteza reactiei poate sa atinga valoarea maxima. Un alt caz de inhibitie des intalnit este acela prin concentratie de substrat. Intr-o asemenea situatie, viteza reactiei enzimative poate scadea datorita mai multor cauze: una dintre cauze este natura complexa a enzimelor care pot sa contina in structura lor doi sau mai multi centri, altii decat centri activi, capabili sa fixeze un numar anumit de molecule de substrat. In afara de formarea unui complex eficace (ES), se mai poate forma un complex ineficace (ES 2).
Ocuparea centrilor din enzima care vor conduce la formarea complecsilor ineficace, se va face dupa ce centrii activi din enzima au fost deja ocupati cu substrat. La standardizarea activitatii enzimatice este absolut necesar sa se tina seama de toate influentele datorate mediului de reactie, cum ar fi forta ionica, natura electrolitilor si substantelor tampon etc. Mecanismele cinetice stabilite prin ecuatia Miehaelis-Nenten sunt cazuri particulare, bazate pe ipoteza ca viteza de formare a complexului ES, realizat intre enzima si substrat este foarte rapida in comparatie cu viteza de descompunere a complexului ES in enzima si produsi de reactie. Aceasta ipoteza care permite in prima aproximatie sa se considere Km, ca valoare inversa a constantei de afinitate a enzimei pentru substrat nu a fost confirmata in toate cazurile.

Acest articol se adreseaza in special cercetatorilor din enzimologie in general si in particular, enzimologii farmaceutice. Acest fapt nu exclude pe farmacistul de receptura, cand e posibil ca o molecula activa terapeutic sa fie un inhibitor competitiv sau necompetitiv si care pot duce la inactivarea enzimelor care participa efectiv la metabolizarea la nivel hepatic a medicamentelor.
Teoria statistica matematica o ocuparii succesive a locurilor active din enzima se incadreaza in teoria proceselor stocestice de tip de lant MARCOV, deci o teorie de tip probalistic. Mentionez ca revista Galenus are si un capitol rezervat cercetarii stiintifice.