Какие связи расщепляет химотрипсин. Инструкция по применению химотрипсин

Химотрипсин - протеолитический фермент; катализирует расщепление белков и пептидов. Относится к пептид-гидролазам. Вместе с трипсином участвует в протеолизе белков пищи в тонкой кишке Химотрипсин преимущественно расщепляет связи, образованные СООН-группами аминокислот, имеющими гидрофобные боковые цепи, и характеризуется более широкой специфичностью действия, чем трипсин. В отличие от трипсина Х. створаживает молоко.

Химотрипсин вырабатывается экзокринными клетками поджелудочной железы в виде неактивного профермента - химотрипсиногена, который секретируется в двенадцатиперстную кишку, где под влиянием трипсина превращается в химотрипсин. У человека и большинства млекопитающих обнаружены два вида химотрипсиногена - А и В, различающиеся по своим физико-химическим свойствам. В процессе активации химотрипсиногена А образуется несколько активных форм химотрипсина, различных по растворимости, форме кристаллов и величины ферментативной активности. Основной формой химотрипсина является химотрипсин А - белок с молекулярной массой около 25 000. Фермент максимально устойчив в слабокислой среде; в нейтральной и слабощелочной средах подвергается аутолизу. Оптимум действия Х. находится при рН 7,5-8,2.

Для определения активности Х. предложен ряд методов,

Активность Х. угнетается рядом синтетических и природных ингибиторов. В плазме крови и тканях присутствуют белковые ингибиторы Х., предохраняющие белки от разрушения этим ферментом. Многие из них поливалентны к угнетают также активность других протеаз (например, a 2 -макроглобулин, некоторые ингибиторы трипсина); специфическим ингибитором Х. в плазме крови является a 1 -антихимотрипсин.

Химотрипсин используется в качестве лекарственного средства, способного избирательно расщеплять белки некротизированных тканей, ных образований, разжижать вязкие экссудаты, гнойные массы. Он оказывает противовоспалительное, противоотечное действие и способствует заживлению ран. Лекарственные препараты Х. получают из химотрипсиногена А, который выделяют из поджелудочной железы крупного рогатого скота и после перекристаллизации активируют трипсином. В медицинской практике применяют химотрипсин А, выпускаемый под названием «химотрипсин кристаллический». Это порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде и в изотоническом растворе натрия хлорида.

Показания к применению,

Форма выпуска: герметически укупоренные флаконы или ампулы, содержащие по 0,005 г (5 мг ) и 0,01 г (10 мг ) кристаллического химотрипсина. Хранение в защищенном от света месте при температуре не выше +10°.

Формула, химическое название: нет данных.
Фармакологическая группа: метаболики/ ферменты и антиферменты.
Фармакологическое действие: противовоспалительное, протеолитическое.

Фармакологические свойства

Химотрипсин является белковым протеолитическим средством. Химотрипсин получают из поджелудочной железы крупного рогатого скота. При местном использовании химотрипсин разжижает вязкий экссудат, секрет, сгустки крови, расщепляет фибринозные образования и некротизированные ткани. После внутримышечного введения химотрипсин оказывает противовоспалительное действие. Химотрипсин гидролизует пептоны и белки с образованием низкомолекулярных пептидов. Расщепляет связи, которые образованы остатками ароматических аминокислот (триптофан, тирозин, метионин, фенилаланин).

Показания

Тромбофлебит, остеомиелит, гайморит, отит, пародонтоз (воспалительно-дистрофические формы), иридоциклит, ирит, интракапсулярная экстракция катаракты, отек периорбитальной области после травм и операций, кровоизлияние в переднюю камеру глаза; бронхит, трахеит; экссудативный плеврит, эмпиема плевры; гнойные раны, ожоги, пролежни (используют местно).

Способ применения химотрипсина и дозы

Химотрипсин используется местно, ингаляционно, вводится внутримышечно, субконъюнктивально. Смоченные раствором 25 – 50 мг химотрипсина в 10 – 50 мл 0,25% раствора прокаина стерильные салфетки накладывают на 8 часов на раневые гнойные поверхности.
Внутримышечно, взрослым - 1 раз в день по 2,5 мг; растворяют непосредственно перед использованием 5 мг в 1 – 2 мл стерильного 0,5 – 2% раствора прокаина или 0,9% раствора хлорида натрия. Курс терапии составляет 6 – 15 инъекций.

Противопоказания к применению

Гиперчувствительность, декомпенсированные формы туберкулеза легких, злокачественные новообразования, хроническая сердечная недостаточность II – III степени, инфекционный гепатит, цирроз и дистрофия печени, панкреатит, эмфизема легких с дыхательной недостаточностью, геморрагический диатез; нанесение на изъязвленные поверхности злокачественных новообразований, введение в кровоточащие полости.

Ограничения к применению

Эмпиема плевры туберкулезного происхождения (при рассасывании экссудата может развиться бронхоплевральная фистула).

Применение при беременности и кормлении грудью

Нет данных.

Побочные действия химотрипсина

Аллергические реакции, тахикардия, повышение температуры тела до субфебрильной.
При субконъюнктивальном введении: отечность и раздражение конъюнктивы (рекомендовано снизить концентрацию используемого раствора).
При ингаляционном введении: охриплость голоса, раздражение слизистой оболочки верхних дыхательных путей.
При внутримышечном введении: гиперемия и болезненность в месте введения.

Химотрипсин (Chymotrypsinum) фермент

Химотрипсин (Chymotrypsinum)
Фармакологическое действие:

Состав:

Показания к применению:

Способ применения:

Побочные действия:

Противопоказания:

Форма выпуска:

Внимание!
Перед использованием препарата Химотрипсин вы должны проконсультироваться с врачом. Данная инструкция по применению приведена в свободном переводе и предназначена исключительно для ознакомления. Для получения более полной информации просим обращаться к аннотации производителя.

Сериновые протеиназы.

Механизм действия химотрипсина и карбоксипептидазы.

Ранее уже упоминалось, что поджелудочная железа ответственна за продукцию целой группы протеолитических ферментов, гидролизующих пептидные связи, образованные разными аминокислотами. Ферменты, участвующие в переваривании белков, и их специфичность в отношении пептидных связей, образуемых разными аминокислотами, приведены в табл. 3.1. Наиболее важным и полно изученным представителем интестинальных протеиназ, относящихся к семейству сериновых протеиназ , является химотрипсин. Химотрипсин представляет собой пищеварительный фермент, синтезируемый в виде зимогена ацинарными клетками поджелудочной железы.

Таблица 3.1

Субстратная специфичность протеиназ желудочно-кишечного тракта

Внутри ацинарных клеток новосинтезированные молекулы белка транспортируются из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи, где они окружаются белково-липидной мембраной – так образуются зимогеновые гранулы, которые в электронном микроскопе выглядят как очень плотные тельца (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Электронная микрофотография зимогеновых гранул в ацинарных клетках поджелудочной железы (по рисунку G. Palade из Страйер Л ., Биохимия

«Мир», М., т. 2, 1985).

Зимогеновые гранулы, содержащие химотрипсиноген, накапливаются в верхушке ацинарных клеток и затем под действием гормонального или нейронального сигнала выбрасываются в проток, ведущий в двенадцатиперстную кишку.

Химотрипсиноген представлен одной полипептидной цепью из 245 аминокислот. Цепь стабилизирована пятью дисульфидными мостиками. Активация химотрипсиногена осуществляется под действием трипсина, расщепляющего пептидную связь между аргинином-15 и изолейцином-16.

Образующийся при этом активный π -химотрипсин действует на другие молекулы химотрипсиногена (рис. 3.4).

Рис. 3.4 Схема, иллюстрирующая последовательность стадий активации химотрипсина

Далее π -химотрипсин подвергается дополнительному протеолитическому действию химотрипсина с выщеплением двух дипептидов Ser14 -Arg15 и Thr147 -Asn148 и образованием стабильной формы фермента – α - химотрипсина.

Поскольку химотрипсин является одним из наиболее полно изученных ферментов, целесообразно рассмотреть его структуру и механизм действия более детально. Молекула α -химотрипсина состоит из трех полипептидных цепей, соединенных двумя межцепочечными дисульфидными связями (рис. 3.5).

Рис. 3.5 Молекула α -химотрипсина имеет два межцепочечных дисульфидных мостика и три внутрицепочечные дисульфидные связи.

Молекулярная масса α -химотрипсина составляет около 25.000 Да. Молекула имеет компактную эллипсоидную форму размером 51× 40× 40 Å. Все заряженные группы, за исключением трех, необходимых для катализа, находятся на поверхности молекулы.

Равновесие реакции гидролиза сдвинуто практически полностью в сторону расщепления пептидных связей. Однако химотрипсин способен гидролизовать с высокой скоростью далеко не каждую пептидную связь. Он действует избирательно на связи, образованные карбоксильными группами ароматических кислот и аминокислот с гидрофобными радикалами большого размера, например метионина .

Характерной особенностью химотрипсина является его способность гидролизовать эфирные связи . По существу, значительная часть сведений о механизме действия химотрипсина была получена при изучении гидролиза

сложных эфиров.

Как было показано, химотрипсин катализирует гидролиз пептидных и эфирных связей в два отдельных этапа. Впервые это было обнаружено при изучении кинетики гидролиза сложноэфирной связи n -нитрофенилацетата.

Анализ реакции показал, что высвобождение в ходе гидролиза одного из продуктов – n -нитрофенола происходит в две стадии: сначала n - нитрофенол высвобождается взрывообразно , а затем он образуется уже с

меньшей стационарной скоростью.

В общих чертах процесс гидролиза n -нитрофенилацетата сводится к образованию фермент-субстратного комплекса, затем эфирная связь в субстрате расщепляется и n -нитрофенол высвобождается, при этом ацетильная группа субстрата остается ковалентно связанной в активном центре фермента. Далее вода атакует ацетил-ферментный комплекс с образованием ацетат-иона и регенерированного фермента (рис. 3.6)

Рис. 3.6 Ацилирование: образование комплекса ацетил-фермент в качестве промежуточного продукта. Деацилирование: гидролиз промежуточного комплекса ацетил-фермент.

Быстрая начальная фаза высвобождения n -нитрофенола связана с образованием ацил-ферментного комплекса, показанного на рис. 3.6 значком

(*). Этот этап называют ацилированием . Второй этап, называемый деацилированием , соответствует стационарной стадии реакции, являющейся одновременно лимитирующей . Ацил-ферментный комплекс оказался настолько стабильным, что в определенных условиях, его удается выделить. После того, как при pH 3 был выделен в чистом виде этот промежуточный ацил-ферментный комплекс, удалось охарактеризовать место, по которому происходит присоединение ацильной группы к ферменту. Оказалось, что ацильная группа связана с атомом кислорода специфического остатка серина

– серина-195 (Ser-195). Именно по этой причине химотрипсин относят к группе сериновых протеиназ . Этот остаток серина проявляет необычайно высокую реакционную способность. Его можно специфически пометить

органическим фторфосфатом – диизопропилфторфосфатом (рис. 3.7).

Рис. 3.7 Диизопропилфосфат (ДПФФ) инактивирует химотрипсин путем образования диизопропилфосфорильного производного серина-195.

О повышенной реакционной способности серина-195 говорит тот факт, что остальные 27 остатков серина в химотрипсине абсолютно не взаимодействуют с диизопропилфторфосфатом (ДПФФ). Кстати, химотрипсин не единственный фермент, который ингибируется ДПФФ. Многие другие протеолитические ферменты такие, как трипсин, эластаза,

тромбин, бактериальный субтилизин также специфически реагируют с ДПФФ, полностью теряя при этом активность. Как и в случае химотрипсина, данные протеиназы взаимодействуют с ДПФФ за счет одного единственного остатка серина. Таким образом, уместно говорить о существовании целого семейства сериновых протеиназ.

В каталитических актах химотрипсина, однако, принимает участие не только боковой радикал Ser-195. Было показано, что в активном центре фермента важную роль играет также остаток гистидина – His-57. Доказать его участие в катализе удалось с помощью так называемой аффинной метки , которая связывается с химотрипсином подобно субстрату с одной стороны и образует ковалентную связь с определенной группой в активном центре, с другой стороны.

Такой меткой для химотрипсина является соединение тозил-L- фенилаланинхлорметилкетон , строение которого приведено на рис. 3.8.

Рис. 3.8 Структура тозил-L-фенилаланинхлорметилкетона, используемого в качестве аффинной метки химотрипсина (R – тозильная группа).

Наличие в молекуле метки боковой цепи, представленной фенилаланином, обеспечивает ее специфическое взаимодействие с ферментом. Реакционноспособная группа метки – хлорметилкетон взаимодействует только с остатком His-57 и алкилирует один из атомов азота гистидинового кольца. Взаимодействие такой аффинной метки с химотрипсином полностью лишает его ферментативной активности. Существует несколько доказательств высокой специфичности взаимодействия метки с химотрипсином:

− во-первых, аффинная метка высоко стереоспецифична. D-изомер метки с химотрипсином не взаимодействует;

− во-вторых, конкурентный ингибитор химртрипсина – β -фенилпропионат тормозит процесс взаимодействия метки с белком;

− в-третьих, скорость инактивации химотрипсина при добавлении метки находится в такой же зависимости от pH, как скорость катализа.

Схема взаимодействия тозил-L-фенилаланинхлорметилкетона с His-57 приведена на рис. 3.9.

Рис. 3.9 Алкилирование гистидина-57 в химотрипсине при взаимодействии с тозил-L-фенилаланинхлорметилкетоном.

Таким образом, для проявления каталитической активности химотрипсина принципиальным является присутствие в активном центре фермента остатков Ser-195 и His-57. Как было показано позже, рядом с этими остатками в молекуле химотрипсина находится также остаток аспарагиновой кислоты - Asp-102. Рентгеноструктурный анализ показал, что все три остатка находятся рядом друг с другом и создают так называемую систему переноса заряда за счет того, что Asp-102 образует водородную связь с His-57, который в свою очередь соединен водородной связью с Ser195 (рис. 3.10).

Рис. 3.10 Система переноса заряда в активном центре химотрипсина в отсутствие субстрата (Blow D.M., Steitz T.A., X-ray diffraction studies of enzymes, Ann. Rev. Biochem., 1976, 39 , 86-95).

Карбоксилат-ион Asp-102 поляризует имидазольную группу His-57, что повышает его способность осуществлять челночное связывание протона, и при взаимодействии субстрата с молекулой химотрипсина Asp-102 и His-57 акцептируют протон гидроксильной группы Ser-195.

Рис. 3.11 Система переноса заряда в активном центре химотрипсина в присутствии субстрата. При добавлении субстрата происходит промежуточное связывание протона аспартатом-102 и гистидином-57 (Blow D.M., Steitz T.A., X-ray diffraction studies of enzymes, Ann. Rev. Biochem., 1976, 39 , 86-95).

Локализация сайтов специфического связывания субстрата и вероятная ориентация гидролизуемой пептидной связи были установлены в результате выполнения рентгеноструктурного анализа комплексов химотрипсина с аналогами субстрата. В частности было показано на примере изучения комплексов химотрипсина с негидролизуемым аналогом субстрата – формил-L-триптофаном существование в ферменте глубокого гидрофобного

кармана вблизи серина-195, который по размеру соответствует боковым радикалам ароматических аминокислот (рис. 3. 12).

Рис. 3.12 Схематическое изображение связывания формил-L-триптофана химотрипсином.

Именно наличием этого глубокого кармана объясняется специфичность химотрипсина в отношении аминокислот с ароматической или иной гидрофобной боковой цепью большого размера. При рентгеноструктурном анализе комплексов химотрипсина с аналогами полипептидных субстратов обнаружено большое число водородных связей между основными цепями фермента и субстрата, которые располагаются также, как в антипараллельных β -складчатых слоях.

Механизм каталитического действия химотрипсина

Интенсивные и всеобъемлющие рентгеноструктурные и биохимические исследования химотрипсина позволили прийти к определенному выводу относительно механизма его каталитического действия. Как уже упоминалось, His-57 и Ser-195 принимают непосредственное участие в расщеплении пептидной связи субстрата. Гидролиз этой связи начинается с того, что кислородный атом OH-группы Ser-195 атакует атом углерода карбонильной группы

гидролизуемой пептидной связи субстрата. В результате связь между атомами C и O в карбонильной группе становится одинарной и атом O приобретает отрицательный заряд. При этом четыре разных атома, связанные с углеродом карбонильной группы располагаются в виде тетраэдра. Образование такого тетраэдрического промежуточного соединения оказывается возможным благодаря возникновению водородных связей между отрицательно заряженным атомом кислорода (называемым оксианионом ) и двумя NH-группами основной цепи фермента (рис. 3.13).

Рис. 3.13 Тетраэдрическое промежуточное соединение в реакциях ацилирования и деацилирования химотрипсина. Стабильность промежуточного соединения обеспечивают водородные связи, образованные NHгруппами основной цепи фермента.

Этот участок химотрипсина называется полостью оксианиона . В механизме образования упомянутого промежуточного соединения важнейшую роль играет перенос протона от Ser-195 на His-57.

Рис. 3.14 Первый этап гидролиза пептидов химотрипсином – ацилирование. Образуется тетраэдрическое промежуточное соединение. Затем аминный компонент субстрата быстро отделяется от фермента, а сам фермент превращается в промежуточный продукт – ацил-фермент.

Перенос протона значительно облегчается благодаря присутствию системы переноса заряда. Остаток Asp-102 строго ориентирует положение имидазола гистидина-57 и частично нейтрализует заряд появляющийся на этом кольце. Протон, связанный парой His-Asp переходит затем к атому азота гидролизуемой пептидной связи, которая в результате разрывается. На этой стадии аминный компонент субстрата соединяется водородной связью с His-57, а кислотный компонент – эфирной (ковалентной) связью с Ser-195, завершая тем самым этап ацилирования . Таким образом, при ацилировании химотрипсина образуется промежуточное тетраэдрическое соединение (1) и, в последствии, аминный компонент субстрата (2) быстро отделяется от фермента. Сам фермент превращается в промежуточный продукт катализа – ацил-фермент (3) (рис. 3.14).

Рис. 3.15 Второй этап гидролиза пептидов химотрипсином – деацилирование. Ацил-фермент гидролизуется водой. Деацилирование по существу представляет собой реакцию, обратную ацилированию, но место аминного компонента субстрата занимает вода.

На следующей стадии – деацилирования аминный компонент диффундирует от фермента, а его место в активном центре занимает вода.

По сути дела деацилирование представляет собой процесс обратный ацилированию. Сначала система переноса заряда отрывает протон от воды.

Инструкция по применению:

Химотрипсин относится к группе протеолитических лекарственных средств, которые получают из поджелудочной железы рогатого скота. Препарат обладает противовоспалительным, противовирусным и заживляющим действием.

Широкое применение Химотрипсин получил как препарат для лечения воспалительно-дистрофических и инфекционных заболеваний дыхательных путей, сосудов, глаз и носоглотки.

Состав и форма выпуска

Основное действующее вещество – Химотрипсин 0,01 г.

Вспомогательные компоненты: ферменты животного происхождения, аспарагиновая кислота, серин.

Химотрипсин выпускается в виде сухого порошка по 0,01 г для приготовления раствора для внутримышечного введения и наружного применения.

Фармакологические свойства Химотрипсина

Химотрипсин расщепляет фибринозные образования, разжижает сгустки крови и вязкий секрет. В процессе действия основных компонентов препарата гидролизуются белки и расщепляются соединения, образованные аминокислотами.

Хорошие отзывы Химотрипсин имеет как активный и эффективный препарат для лечения заболеваний дыхательных путей с образованием вязкой мокроты.

При введении препарата пациентам с туберкулезом в тяжелой стадии необходимо соблюдать осторожность и начинать курс лечения с низких доз. А после лечения антигистаминными препаратами требуется проведение профилактического курса их полного выведения из организма.

Пациентам, управляющим транспортными средствами, во время курса лечения Химотрипсином следует соблюдать осторожность.

Показания к применению

Химотрипсин назначают для лечения и профилактики следующих заболеваний:

• дыхательной системы – бронхита, трахеита, ангины, пневмонии, абсцесса легких;
• пролежней, гнойных нарывов, ожогов;
• тромбофлебита;
• заболеваний органов чувств – синусита, отита различного типа, евстахиита, тромбоза сетчатки, помутнений стекловидного тела глаза травматического и воспалительного характера, катаракты.

Положительные отзывы Химотрипсин получил как препарат высокой эффективности для профилактики осложнений после операций на легких.

Инструкция по применению Химотрипсина

По предписанию инструкции Химотрипсина точная дозировка назначается лечащим врачом по показаниям пациента.

При заболеваниях дыхательной системы Химотрипсин необходимо вводить внутримышечно 1 раз в сутки по 5-10 мг. Курс лечения длится 12-14 дней. При необходимости может быть назначен повторный курс лечения через интервал в 14 дней.

По инструкции Химотрипсин в послеоперационный период назначают вводить 1 раз в сутки внутримышечно по 10 мг вместе с 3 мл новокаина.

Для профилактики и в целях антибактериальной терапии Химотрипсин вводят по 30 мг 1 раз в сутки плеврально.

При тромбофлебите препарат назначают вводить внутримышечно по 10 мг в течение 10 дней. Повторных курсов назначать не следует.

Для лечения воспалений и инфекций органов чувств Химотрипсин закапывают с добавлением 1% новокаина на слизистые оболочки по 1 мл 2 раза в сутки.

Местно препарат наносят на стерильные салфетки и прикладывают к гнойным ранам и пораженным кожным покровам по 20-40 мг с 10 мл раствора прокаина. Курс лечения составляет 10 дней.

Противопоказания

Противопоказаниями к назначению Химотрипсина являются гиперчувствительность и непереносимость компонентов препарата, открытые раны и глубокие повреждения кожных покровов, злокачественные опухоли, туберкулез, цирроз печени, почечная недостаточность, гепатит, эмфизема легких, нефрит, беременность и период грудного вскармливания, детский возраст до 18 лет.

С осторожностью препарат назначают при сердечной недостаточности, тяжелых заболеваниях пищеварительной системы и в пожилом возрасте.

Химотрипсин противопоказано наносить на кровоточащие полости и кожные покровы с отеками и аллергическими реакциями.

Побочные действия Химотрипсина

Химотрипсин может вызывать следующие побочные реакции: тахикардию, отеки и воспаления слизистых оболочек органов чувств, конъюнктивит, гиперемию кожи, повышение температуры тела.

При длительном курсе лечения могут появиться аллергические реакции – крапивница, зуд и жжение, гипертермия, бронхоспазм, кожная сыпь.