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Kiderlen, Daniela (2004): Über die Phosphoryloxim-Hydrolase des Plasmas, ein Enzym, das die Effizienz der Oximtherapie bei Organophosphat-Vergiftungen erheblich steigert. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die bereits vor langer Zeit gemachte Beobachtung, daß die Reaktivierung von Organophosphat-gehemmter Acetylcholinesterase (AChE) in vitro durch die hochpotenten Pyridinium-4-aldoxime nach einer schnellen Anfangsphase sehr rasch zum Erliegen kommt, wird au f die Anhäufung von Reaktionsprodukten zurückgeführt, die noch toxischer sind als die Organophosphate selbst. Im Rahmen der vorgelegten Arbeit wurde ein derartiges Produkt, das Diethylphosphoryl-Obidoxim (DEP-Obidoxim) generiert, isoliert und durch masse n spektrometrische Analyse identifiziert. Die Geschwindigkeit der Hemmung der EryAChE durch DEP-Obidoxim lag mit einem Faktor von 350 über dem Wert für Paraoxon-ethyl und unterstreicht somit die überaus hohe Giftigkeit. DEP-Obidoxim weist eine hohe Instab il ität auf und zerfällt unter physiologischen Bedingungen bei einem pH von 7,4 und 37 °C mit einer Halbwertszeit von Minuten zunächst in das ebenfalls instabile Mononitril-Derivat des Obidoxims, das schließlich unter Freisetzung von Cyanid das Monopyrido n-D erivat des Obidoxims bildet. Diese Zerfallsprodukte wurden isoliert und durch massenspektrometrische Analyse identifiziert. Die Reaktivierung von Organophosphat-gehemmter, humaner EryAChE durch Pyridinium-4-aldoxime verlief nur dann biphasisch und zög erli ch, wenn die Enzymquelle isoliert von Humanplasma vorlag. Wurde hingegen die EryAChE aus humanem Vollblut reaktiviert, so zeigte sich ein monophasischer Verlauf, den man auch aus In-vivo-Beobachtungen erwarten konnte. Die Ergebnisse der vorgelegten A rbeit haben ergeben, daß im humanen Plasma ein Enzym existiert, das in der Lage ist, die Reaktivierungsleistung der hochaktiven Pyridinium-4-aldoxime zu steigern, wenn es sich um eine Vergiftung der AChE mit insektiziden Phosphorsäureestern handelt. Diese s Enz ym trägt hierzu durch Hydrolyse der sich bildenden, hochtoxischen Phosphoryl-oxime bei, wodurch das Oxim zurückgewonnen und das entsprechende, inaktive Phosphorsäurederivat gebildet wird. Die einzelnen Phosphoryloxime, die sich sowohl in ihrer Organophosp hat- als auch in ihrer Oximkomponente voneinander unterscheiden können, stellen sich nicht als einheitlich gute Substrate für dieses Enzym, die POX-Hydrolase, dar. Die unterschiedliche Ausstattung einzelner Individuen mit der POX-Hydrolase ist ein kritisc hes Kriterium für den Behandlungs-erfolg von insektizidvergifteten Patienten. Diejenigen Patienten, die gut mit POX-Hydrolase-Aktivität ausgestattet waren, profitierten mehr von der Therapie mit Obidoxim als die mit geringerer POX-Hydrolase-Aktivität. Offensichtlich fand hier der Abbau des in vivo entstandenen Phosphoryloxims in größerem Ausmaß statt. Inwieweit die POX-Hydrolase bei Vergiftungen mit Nerven-kampfstoffen positiven Einfluß nimmt, kann zum jetzigen Zeitpunkt nicht eindeutig beurteilt werden. Aufgrund des Verhaltens gegenüber Ca2+-Ionen und EDTA entstand die Frage nach der Identität der POX-Hydrolase und der Paraoxonase (hPON1) als polymorph exprimiertes Enzym. Die beiden Enzym-aktivitäten verhielten sich während der Aufreinigung und gegenübe r verschiedenen Protein-modifizierenden Reagenzien ähnlich, so daß vermutlich am Aufbau der aktiven Zentren gleiche Aminosäuren beteiligt sind. Gereinigte hPON1 Typ AA zeigte sehr hohe POX-Hydrolase-Aktivität, aber nur geringe Aktivität, Paraoxon-ethyl zu hydrolysieren. Das hPON1 A-Allel kann demnach für das Allel mit hoher POX-Hydrolase-Aktivität verantwortlich gemacht werden. Denkt man an die mannigfachen Variations-möglichkeiten hinsichtlich der Ausstattung einzelner Individuen mit den beiden Allelen, läßt sich das unterschiedliche Verteilungs-muster der beiden Enzymaktivitäten erklären, das im Plasma verschiedener Probanden gefunden wurde. Interessanterweise wies das Plasma von Ratte, Meerschwein, Schwein, Kaninchen, Cynomolgus, Pavian und R hesusaffe wesentlich geringere POX-Hydrolase-Aktivität auf als das Plasma des Menschen mit dem A-Allel. Das weist einmal mehr darauf hin, daß Ergebnisse, die am Tiermodell gewonnen wurden, durch Vergleich mit Humandaten abgesichert werden müssen, bevor sie für den Menschen verallgemeinert werden. Ë