Holinesteraza je vrsta encima, ki je odgovoren za razgradnjo acetilholina (ACh) v holin in ocetno kislino z razdelitvijo molekul vode na vodikove ione. Tako deluje kot kemični katalizator. Holinesteraza izvaja ta proces, znan kot hidroliza, med živčnimi celicami v možganih. ACh je nevrotransmiter, ki prispeva k nevrološkim funkcijam, kot sta spomin in nadzor mišic.
Nastali produkti holinesterazne inaktivacije acetilholina, holina in ocetne kisline imajo svoj namen. Holin je vodotopno esencialno hranilo, ki je najbolj znano po preprečevanju kopičenja maščobe v jetrih, čeprav prispeva tudi k preprečevanju bolezni srca in nekaterih vrst raka. Ocetna kislina je brezbarvna tekočina, ki daje kisu okus in vonj, in se v veliki meri uporablja za konzerviranje hrane.
Obstajata dve vrsti holinesteraze: acetilholinesteraza (AChE), ki je uradno znana kot acetilholin acetilhidrolaza in je znana tudi kot holinesteraza rdečih krvnih celic (RBC) in eritrocitna holinesteraza; in psevdoholinesterazo (BChE ali BuChE), ki je uradno znana kot acilholin acilhidrolaza in se imenuje tudi plazemska holinesteraza in butirilholinesteraza. AChE je znan predvsem po hidrolizi ACh, njegovo glavno mesto pa je kri. BChE, ki se običajno nahaja v jetrih, tudi hidrolizira ACh, vendar počasneje. Vendar pa ACh podobno molekulo butirilholin obdeluje hitreje kot AChE.
Zlasti odsotnost BChE povzroča pomanjkanje psevdoholinesteraze. To je nenormalnost, za katero je značilna občutljivost na nekatera anestetična zdravila med operacijo. Pomanjkanje psevdoholinesteraze pa se sproži šele, ko bolnik vzame anestetike, ki vključujejo mišične relaksante, kot je sukcinilholin – trgovska imena Anectine, Quelicin in Scoline – ter mivakurij.
Zaradi inaktivacije ali inhibicije ACh s holinesterazo so nekateri člani medicinske skupnosti pripisali razvoj nekaterih bolezni takšnemu pomanjkanju. Odličen primer je Alzheimerjeva bolezen, neozdravljiva degenerativna bolezen, ki med svojimi značilnostmi navaja izgubo dolgoročnega spomina. Najstarejša hipoteza o vzroku za Alzheimerjevo bolezen je holinergična hipoteza, ki trdi, da je za bolezen odgovorno zmanjšanje nevrotransmiterja ACh. Vendar pa to ni zelo priljubljena teorija zaradi splošne neučinkovitosti zdravljenja na osnovi acetilholina.
Kljub temu na farmacevtskem trgu obstajajo zaviralci holinesteraze, imenovani “antiholinesteraza”, ki preprečujejo encim za razgradnjo ACh. Poleg boja proti Alzheimerjevi bolezni in drugim vrstam demence so jih uporabljali za zdravljenje miastenije gravis, ki je živčno-mišična bolezen; in glavkom, ki je očesna motnja, za katero je značilna poškodba vidnega živca. Edrofonij je zaviralec holinesteraze, ki se uporablja za miastenijo gravis, medtem ko se Dyflos in Ecothiopate uporabljata za glavkom.