Defibrase

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Defibrase ist ein proteolytisches Enzym mit einem Einzelbestandteil. Es kann die Thrombozytenaggregation hemmen, den Gefäßwiderstand senken, die Deformierbarkeit der Erythrozyten verbessern und die Mikrozirkulation fördern. Klinisch wird es zur Behandlung des akuten zerebralen Infarkts, der instabilen Angina pectoris, venöser Thrombosen, des Hyperviskositätssyndroms u. a. eingesetzt und hat gute Ergebnisse erzielt. Defibrase kann die Freisetzung des Gewebeplasminogenaktivators (t‑PA) induzieren und die t‑PA‑vermittelte Bildung von Plasmin fördern. Es reduziert die Aktivität des α2‑Plasmininhibitors sowie des Plasminogenaktivator‑Inhibitors. Es steigert die Aktivität von aktivem Plasmin, baut Fibrinogen ab und verkürzt die Euglobulin‑Lysezeit. Darüber hinaus senkt es die Vollblutviskosität, hemmt die Erythrozytensedimentation, erhöht die Permeabilität und Deformierbarkeit der Erythrozyten, reduziert den Gefäßwiderstand und wirkt antithrombotisch.

Einleitung

Mit der zunehmenden Klärung der klinischen Anwendung und des Forschungswerts schlangengiftbasierter thrombinähnlicher Enzyme (TLE) wurden zahlreiche Untersuchungen zu den physikochemischen und enzymatischen Eigenschaften thrombinähnlicher Enzyme in Schlangengiften durchgeführt. Verschiedene Studien zeigen, dass sowohl Vipernarten als auch bestimmte Grubenottern vergleichsweise hohe TLE‑Gehalte aufweisen. Unter ihnen enthält das Gift einiger Vipern mehrere Isoenzyme mit thrombinähnlicher Wirkung. Die in der Literatur berichteten Molekulargewichte und isoelektrischen Punkte sind nicht einheitlich. Ursache hierfür kann sein, dass die in der Literatur angegebenen Molekulargewichte überwiegend mittels SDS‑PAGE bestimmt wurden, die Probenreinheit variiert und zudem methodenbedingte Messabweichungen auftreten. Andererseits können auch biologische Unterschiede infolge variierender geografischer Umweltbedingungen und Nahrungsaufnahme, z. B. Unterschiede im Glykosylierungsgrad, dazu beitragen.

Biochemische Eigenschaften

Defibrase ist ein typisches thrombinähnliches Enzym. Es handelt sich um ein proteolytisches Enzym mit Serin als aktivem Zentrum. Es wirkt hochselektiv auf Fibrinogen, wobei seine Wirkung auf Fibrinogen spezifischer ist als die von Thrombin. Thrombin spaltet zunächst das 16 Aminosäuren umfassende N‑terminale Peptid (FPA) der α‑Kette des Fibrinogens, wodurch eine end‑zu‑end‑Verknüpfung der Fibrinmonomere ermöglicht wird, und spaltet anschließend das 14 Aminosäuren umfassende N‑terminale Peptid der β‑Kette (FPB), woraufhin Fibrin weiter lateral polymerisiert. Der in vivo wirksame Gerinnungsfaktor XIII vernetzt anschließend Fibrinmoleküle über Peptidbindungen zu unlöslichem Fibrin. Während die meisten Schlangengift‑Thrombine nur auf eine Kette des Fibrinogens wirken, können nur wenige auf zwei Ketten einwirken. Entsprechend dem Wirkmechanismus auf Fibrinogen werden sie in FPA‑Typ, FPB‑Typ und FPAB‑Typ eingeteilt.

Untersuchungen zur Struktur von Defibrase

Die Erforschung der Struktur von Defibrase ist von zentraler Bedeutung für zahlreiche Forschungsbereiche, etwa für das Verständnis der Substratspezifität, der Struktur‑Wirkungs‑Beziehungen sowie für die Expression mittels rekombinanter Gentechnologie. Derzeit umfasst die Strukturforschung zu Defibrase u. a. die Bestimmung der Aminosäuresequenz, die Identifizierung von Disulfidbrückenpositionen und Glykosylierungsstellen, die Ableitung des enzymatischen aktiven Zentrums sowie die Modellierung höherer Strukturebenen. Inländische Wissenschaftler untersuchten die Struktur von Defibrase aus Agkistrodon acutus und Agkistrodonacutus, zwei Rohstoffquellen für die Herstellung von Defibrase‑Injektionspräparaten gemäß nationalen Arzneimittelstandards. Aus der Giftdrüse von Agkistrodonacutus wurde Gesamt‑RNA isoliert, mittels PCR amplifiziert und anschließend bidirektional sequenziert; daraus wurde die entsprechende Aminosäuresequenz der Defibrase Acutin abgeleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass Acutin aus 233 Aminosäuren besteht und eine hohe Sequenzhomologie zur Sequenzstruktur thrombinähnlicher Schlangengift‑Enzyme der entsprechenden Unterfamilie aufweist.

Pharmakologische Wirkung und Anwendung

Defibrase kann den Gehalt an Gerinnungsfaktor I (Fibrinogen) im Plasma senken, der Thrombozytenaggregation entgegenwirken und die Blutviskosität reduzieren. Obwohl es aus der α‑Kette des Gerinnungsfaktors I das Fibrinopeptid A freisetzen kann, wird dieses Peptid leicht enzymatisch hydrolysiert und eliminiert. Die Absenkung von Gerinnungsfaktor I stellt den wesentlichen antikoagulatorischen Effekt dar; darüber hinaus wandelt Defibrase Plasminogen in Plasmin um, senkt die Blutviskosität, hemmt die Aggregation von Erythrozyten und Thrombozyten, verbessert die Mikrozirkulation und fördert die Thrombolyse. Klinisch wird es zur Behandlung thromboobliterierender Vaskulitis, arterieller Embolien, zerebraler Embolien, transitorischer ischämischer Attacken (TIA), zur Prävention und Behandlung von Angina pectoris und Myokardinfarkt sowie zur Beseitigung von Hyperkoagulabilität und Hyperviskosität eingesetzt. Es ist zudem wirksam bei plötzlicher Schwerhörigkeit infolge von Durchblutungsstörungen des Innenohrs.