5.11: Cholinesterasen: Verteilung und Funktion

Cholinesterasen sind eine Gruppe von Serin-Hydrolase-Enzymen, die eine wichtige Rolle beim Abbau von Cholinsäureestern spielen. Die zwei Hauptarten von Cholinesterasen sind Acetylcholinesterase (AChE) und Butyrylcholinesterase (BuChE), die sich in ihrer Verteilung, Funktion und Substratspezifität unterscheiden. AChE, auch bekannt als echte Cholinesterase, hydrolysiert spezifisch Acetylcholin, während BuChE, oft als Pseudocholinesterase bezeichnet, verschiedene Cholinsäureester, einschließlich Butyrylcholin, hydrolysieren kann und somit nicht spezifisch ist.

Diese Enzyme kommen sowohl in löslicher als auch in gebundener Form vor. Die lösliche  Form besteht aus einer kugelförmigen katalytischen Untereinheit und findet sich in der Zerebrospinalflüssigkeit (AChE) und im Plasma (BuChE). Die gebundene Form verbindet die katalytische Einheit mit Hilfsproteinen und verankert das Enzym entweder an neuronalen Membranen an der neuronalen Synapse oder an Basalmembranen an der neuromuskulären Verbindung.

AChE wird hauptsächlich im rauen endoplasmatischen Retikulum synthetisiert und befindet sich vorwiegend in neuromuskulären Verbindungen, cholinergen Neuronenenden und roten Blutkörperchen. Gebundene AChE an cholinergen Neuronensynapsen hydrolysiert freigesetztes Acetylcholin zu Cholin und Acetat und beendet so seine Wirkung. Die lösliche AChE reguliert auch die Konzentration von freiem Acetylcholin. Darüber hinaus kann AChE auch Neuropeptide wie  Substanz P hydrolysieren, obwohl die physiologische Bedeutung noch unklar ist.

Im Gegensatz zur AChE wird BuChE hauptsächlich in der Leber synthetisiert. Seine gebundene Form findet man weit verbreitet in der Haut, im Gehirn, in der Leber und in den glatten Muskeln des Darms. Die gebundene Form von BuChE im Plasma ist verantwortlich für die Hydrolyse von Acetylcholin und esterhaltigen Wirkstoffen wie Anästhetika, was zur Inaktivierung dieser Medikamente nach der Verabreichung führt.

Cholinesterasen sind Enzyme, die Cholinester spalten. Aufgrund ihrer Verteilung und Funktion existieren sie in zwei unterschiedlichen Typen: AChE oder echte Cholinesterasen und BuChE oder Pseudocholinesterasen.

Beide Typen haben globuläre katalytische Untereinheiten, die als lösliche Formen des Enzyms vorliegen können. Bei der gebundenen Form der Enzyme sind die katalytischen Komponenten über strukturelle Untereinheiten an der Membran verankert

AChEs werden im rauen endoplasmatischen Retikulum synthetisiert und kommen hauptsächlich in cholinergen Neuronen und an den postsynaptischen Endplatten vor

Sie sind spezifisch für ACh und verwandte Ester. Die gebundenen AChEs an den cholinergen Synapsen hydrolysieren das freigesetzte ACh und beenden seine Wirkung.

Auf der anderen Seite werden BuChEs in der Leber synthetisiert. Gebundene BuChEs sind im Körper weit verbreitet, während die lösliche Form im Plasma zu finden ist.

BuChE hydrolysiert Butyrylcholin, ACh und andere esterhaltige Anästhetika. Es reguliert auch das Wachstum der Neuronen und die Zellproliferation.