Physostigmine (Synonyms: Physostigmine; Eserine; Antilirium; Physostol; Esromiotin; Ezerin;)

Physostigmine은 가역성 아세틸콜린에스터라아제(AChE) 억제제로 세포막을 빠르게 통과해서 혈뇌장벽을 침투하고 중추 콜린성 신경전달을 자극한다. 아세틸콜린에스터라아제는 사용된 아세틸콜린을 분해하는 역할을 해서Physostigmine은 아세틸콜린 대사를 방해해 니코틴형 및 무스카린형 수용기를 간접 자극해서 시냅스에서 이용 가능한 아세틸콜린을 증가시킨다. 이 물질은 콜린성 신호전달 경로 및 관련 질병 모델 연구에 일반적으로 사용되고 녹내장 및 항콜린성 독성 치료에도 응용된다[3,4].

체외 실험에서 Physostigmine(0.2–2 μM)을 인간, 레서스원숭이, 돼지, 기니 피그 적혈구 AChE와 함께 30분간 반응시키고 효소 억제 곡선을 연속 추적해서 이중분자 억제 속도상수(ki)를 산출한 결과는 종 간 차이가 미미하였다(인간: 5.40×10⁶ M⁻¹ min⁻¹; 원숭이: 6.34×10⁶ M⁻¹ min⁻¹; 돼지: 4.14×10⁶ M⁻¹ min⁻¹; 기니피그: 3.50×10⁶ M⁻¹ min⁻¹)[5]. 정상 간 기능 인간 혈청에 Physostigmine(1 mM)을 120분간 처리하면 아실화 그렐린(AG)의 탈아실화 과정이 부분적으로 억제되고 대조 그룹 대비 잔류 AG 수준이 현저하게 증가하였다[6].

체내 실험에서 저산소 노출(FiO₂=0.1) 후 즉시 쥐에게 Physostigmine(0.1 mg/kg)을 복강 내 주입하면 새 물체 인식 실험에서 단기 기억 성능이 현저하게 개선되어 저산소 유발 인지 억제를 방지하였다[7]. C57BL/6J 쥐에게 행동 시험 15분 전 Physostigmine(0.4 mg/kg)을 피하 주입하면 120 dB 음향 자극에 의한 놀람 반사 최대 진폭이 현저하게 감소하고 최대치 도달 시간이 연장되었다[8]. 맹장 결찰 천자(CLP)로 유도된 패혈증 쥐 모델에 Physostigmine(80 μg/kg, 1일 3회, 3일간, i.p.)을 처리하면 생존율이 현저하게 향상되었다[9].

References:
[1] ARENS A M, SHAH K, AL-ABRI S, et al. Safety and effectiveness of physostigmine: a 10-year retrospective review[J]. Clinical Toxicology, 2018, 56(2): 101-107.
[2] ARENS A M, KEARNEY T. Adverse effects of physostigmine[J]. Journal of Medical Toxicology, 2019, 15(3): 184-191.
[3] TRIGGLE D J, FILLER R. The pharmacology of physostigmine[J]. CNS Drug Reviews, 1998, 4: 87-136.
[4] RUMACK B H. Anticholinergic poisoning: treatment with physostigmine[J]. Pediatrics, 1973, 52(3): 449-451.
[5] HERKERT N M, THIERMANN H, WOREK F. In vitro kinetic interactions of pyridostigmine, physostigmine and soman with erythrocyte and muscle acetylcholinesterase from different species[J]. Toxicology Letters, 2011, 206(1): 41-46.
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[7] BEKKER A, HAILE M, GINGRICH K, et al. Physostigmine reverses cognitive dysfunction caused by moderate hypoxia in adult mice[J]. Anesthesia & Analgesia, 2007, 105(3): 739-743.
[8] CLARK M G, SUN W, MYERS T M, et al. Effects of physostigmine and human butyrylcholinesterase on acoustic startle reflex and prepulse inhibition in C57BL/6J mice[J]. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 2005, 81(3): 497-505.
[9] HOFER S, EISENBACH C, LUKIC I K, et al. Pharmacologic cholinesterase inhibition improves survival in experimental sepsis[J]. Critical Care Medicine, 2008, 36(2): 404-408.