Wybuch tlenowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Wybuch tlenowy (respiratory burst) jest to nagłe uwolnienie reaktywnych form tlenu (anion ponadtlenkowy i nadtlenek wodoru) przez komórkę. Zwykle odnosi się do uwolnienia tych substancji przez komórki układu odpornościowego (neutrofile, monocyty), w momencie kontaktu z różnego rodzaju patogenami. Jest to także zjawisko związane z zapłodnieniem komórki jajowej ale też może być zaobserwowane w komórkach roślinnych.

Centra żelazowo-siarkowe, centra żelazo-siarkowe – to grupy prostetyczne wielu enzymów. Występują one w białkach wszystkich żywych organizmów, między innymi w niektórych enzymach mitochondrialnego łańcucha oddechowego (reduktaza NADH-Q, reduktaza bursztynian-Q, białko Rieske) i są niezbędne do życia komórki. Centra żelazo-siarkowe znajdują się w białkach z tak zwanym żelazem niehemowym. Znanych jest kilka rodzajów centrów żelazo-siarkowych. Najprostsze z nich zawiera jeden jon żelaza połączony z czterema resztami cysteiny. Drugi rodzaj określany 2Fe-2S składa się z dwóch jonów żelaza połączanych dwoma atomami siarki nieorganicznej. Jednocześnie każdy z jonów żelaza koordynowany jest zwykle dwoma resztami cysteiny. Trzeci rodzaj centrów 4Fe-4S składa się z czterech jonów żelaza i czterech atomów siarki nieorganicznej połączonych w kształt sześcianu. Ten rodzaj centrów występuje w białku Rieske.Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NADH - forma zredukowana, NAD - forma utleniona) – organiczny związek chemiczny, nukleotyd pełniący istotną rolę w procesach oddychania komórkowego. Różne pochodne tego związku są akceptorami elektronów i protonów w procesach utleniania komórkowego. Pełnią też rolę koenzymów oksydoreduktaz.

Oksydaza NADPH produkuje anion ponadtlenkowy przez przeniesienie elektronów z cytoplazmatycznego NADPH na tlen znajdujący się po wewnętrznej stronie fagolizosomu. Anion ponadtlenkowy spontanicznie łączy się z innymi molekułami produkując wolne rodniki, a także reaguje z tlenkiem azotu tworząc nadtlenoazotyn (ONOO) zmniejszając pulę wolnego bioreaktywnego NO. Ponadto zarówno anion ponadtlenkowy jak i nadtlenoazotyn prowadzą do patologii przez peroksydację lipidów i białek. Sugeruje się, że aktywacja oksydazy NADPH jest zależna od kinazy białkowej C (PKC). Większość nadtlenku wodoru wyprodukowanego przez neutrofile konsumowana jest przez mieloperoksydazę. Enzym ten jest głównym składnikiem azurofilnych ziarnostości cytoplazmatycznych neutrofili oraz jest to klasyczna peroksydaza hemowa wykorzystująca nadtlenek wodoru do tworzenia kwasu podchlorawego. HOCl stanowi najbardziej zabójczy znany czynnik antybakteryjny produkowany przez neutrofile. Wiele gatunków bakterii zabijanych jest bezpośrednio przez układ mieloperoksydaza/nadtlenek wodoru/kwas podchlorawy. Celem dla tego systemu są przede wszystkim bakteryjne białka żelazowo-siarkowe, błonowe białka transportujące, systemy generujące ATP oraz miejsca startu replikacji DNA. Brak oksydazy NADPH w organizmie ludzkim uniemożliwia tworzenie reaktywnych form tlenu oraz jest przyczyną przewlekłej choroby ziarniniakowej.

Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD z ang. SuperOxide Dismutase, E.C. 1.15.1.1 ) – jest to enzym, który katalizuje dysmutację anionorodnika ponadtlenkowego. Dysmutaza ponadtlenkowa została wyizolowana w 1939 roku z erytrocytów wołu, a największa jego zawartość jest w komórkach wątroby. Jest pierwszym odkrytym enzymem którego substratem jest wolny rodnik. Enzym ten jest metaloproteiną. Składa się z części białkowej (apoenzym) oraz katalitycznej grupy prostetycznej w formie atomu metalu pełniącej funkcję centrum aktywnego.Mieloperoksydaza (EC 1.11.1.7, ang. myeloperoxidase, MPO) – enzym należący do peroksydaz, który katalizuje reakcje powstawania kwasu podchlorawego, związku chemicznego o silnych właściwościach bakteriobójczych i przeciwwirusowych.

Mechanizm[ | edytuj kod]

Fagocytoza mikroorganizmu przez makrofagi czy neutrofile zwykle kończy się jego śmiercią wewnątrz fagocytu. Te wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego posiadają receptory fMet-Leu-Phe (fMLP) należące do rodziny receptorów związanych z białkami G. Pozwalają one komórkom układu odpornościowego na wykrywanie bakterii w otoczeniu przez rozpoznawanie charakterystycznego motywu w bakteryjnych polipeptydach. Wynika to z faktu, że synteza bakteryjnych białek rozpoczyna się od N-formylometioniny, aminokwasu obecnego w komórkach prokariotycznych, którego brak w eukariontach. Bakteryjne polipeptydy łączące się z tym receptorem na powierzchni fagocytów aktywują wewnątrzkomórkową ścieżkę sygnałową, która pozwala komórce układu odpornościowego na ruch zgodny z gradientem ligandu. Ponadto sygnał od receptora fMLP indukuje produkcję antybakteryjnych reaktywnych form tlenu w fagolizosomach. Fagocyty posiadają także receptor C5a, który rozpoznaje mały fragment C5 generowany podczas aktywacji układu dopełniacza. Stymulacja komórki układu odpornościowego fragmentem C5a wyzwala podobną reakcję jak aktywacja receptora fMLP. Ponadtlenki są generowane przez wieloskładnikowy błonowy enzym – oksydazę NADPH, czasem nazywaną oksydazą fagocytów. W niezaktywowanych fagocytach enzym ten jest nieaktywny ponieważ jego elementy nie są w pełni połączone. Jeden z kompleksów – cytochrom b558 jest zlokalizowany z błonach ziarnistości drugorzędowych neutrofili oraz lizosomach makrofagów, natomiast pozostałe komponenty enzymu znajdują się w cytozolu. Aktywacja fagocytów indukuje połączenie kompleksów błonowych z tymi znajdującymi się w cytozolu i utworzenie w pełni funkcjonalnej oksydazy NADPH w błonie pęcherzyka fagolizosomu. Reakcja prowadzona przez oksydazę NADPH skutkuje znacznie zwiększoną konsumpcją tlenu przez komórki układu odpornościowego, który znany jest pod nazwą wybuchu tlenowego. Enzym ten produkuje aniony ponadtlenkowe w świetle fagolizosomu, który następnie przekształcany jest przez dysmutazę ponadtlenkową do nadtlenku wodoru. Kolejne reakcje chemiczne i enzymatyczne generują z nadtlenku wodoru różnego rodzaju toksyczne substancje, np. rodnik hydroksylowy (•OH), podchloryny (OCl-) czy podbromiany (OBr-). Na tej drodze specyficzne rozpoznanie białek bakteryjnych przez komórkę lub uprzednie wykrycie przez układ dopełniacza aktywuje skuteczny mechanizm obronny wewnątrz makrofagów oraz neutrofili.

Tlenek azotu (nazwa Stocka: tlenek azotu(II)), NO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków azotu, w którym azot występuje na II stopniu utlenienia.Nadtlenek wodoru (H2O2) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy nadtlenków, jedna z reaktywnych form tlenu. Otrzymany po raz pierwszy przez Louisa Thénarda w 1818 roku przez zakwaszenie roztworu nadtlenku baru kwasem azotowym(V).

Przewlekła choroba ziarniniakowa[ | edytuj kod]

Pacjenci z przewlekłą chorobą ziarniniakową (chronic granulomatous disease CGD) posiadają genetycznie uwarunkowany brak oksydazy NADPH, co oznacza, że ich komórki układu odpornościowego są niezdolne do produkowania reaktywnych form tlenu charakterystycznych dla wybuchu tlenowego. Są przez to ograniczone możliwości zabijania zfagocytowanych bakterii oraz poradzenia sobie z infekcją. Najbardziej popularną odmianą tej choroby jest forma wywodzącą się z mutacji na chromosomie X. Mutacja ta prowadzi do inaktywacji podjednostki gp91 cytochromu b558. Ludzie posiadający ten defekt genetyczny są niezwykle wrażliwi na wszelkie zakażenia bakteryjne oraz grzybicze, szczególnie w okresie niemowlęcym. Mutacje autosomalne w innych podjednostkach oksydazy NADPH mogą także prowadzić do przewlekłej choroby ziarniniakowej, jednak w formie łagodniejszej i później ujawniającej się.

Neutrofile, granulocyty obojętnochłonne – komórki układu odpornościowego należące do granulocytów. Pełnią zasadniczą rolę w odpowiedzi odpornościowej przeciwko bakteriom, ale nie pozostają obojętne również względem innych patogenów. Ich znaczenie wynika głównie z faktu szybkiego reagowania na obce organizmowi substancje. Jest ono możliwe dzięki obecności odpowiednich receptorów na powierzchni komórki z jednej strony, z drugiej zaś dzięki możliwości wytwarzania wolnych rodników oraz użycia całej gamy białek o właściwościach bakteriobójczych i bakteriostatycznych.Przewlekła choroba ziarniniakowa – grupa wrodzonych chorób immunologicznych, których istotą jest defekt formowania reaktywnych form tlenu przez komórki fagocytujące.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. Mark B. Hampton, Anthony J. Kettle, Christine C. Winterbourn (1998). "Inside the Neutrophil Phagosome: Oxidants, Myeloperoxidase and Bacterial Killing." BLOOD Vol 92, No 9. [1]
  2. Inoguchi T, Sonta T, Tsubouchi H, Etoh T, Kakimoto M, Sonoda N, Sato N, Sekiguchi N, Kobayashi K, Sumimoto H, Utsumi H, Nawata H (2003). "Protein kinase C-dependent increase in reactive oxygen species (ROS) production in vascular tissues of diabetes: role of vascular NAD(P)H oxidase". J. Am. Soc. Nephrol. 14: S227–32. [2]
  3. Seymour J. Klebanoff (2005). "Myeloperoxidase: friend and foe." Journal of Leukocyte Biology Vol 77, 598-625. [3]
  4. Kenneth Murphy: Jeneway's Immunobiology 8th Edition. Garland Science, Taylor & Francis Group, LCC, 2012.

Star of life.svg Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

Ponadtlenki – nieorganiczne związki chemiczne o charakterze soli, zawierające jednowartościowy anion ponadtlenkowy O−2. Ponadtlenki w stanie wolnym znane są tylko dla litowców (np. ponadtlenek potasu KO2). Powstają podczas spalania odpowiednich metali na powietrzu lub w atmosferze tlenu. Są to substancje krystaliczne o barwie od żółtej do pomarańczowej.Fagolizosom - organellum komórkowe powstające na skutek zlania się fagosomu z lizosomem. W fagosomie znajdują się pochłonięte przez komórkę substancje, które są rozkładane za pomocą znajdujących się w lizosomie enzymów (głównie proteolitycznych). W obrębie fagozlizosomu panuje odczyn kwaśny, co jest niezbędnym warunkiem działania enzymów lizosomalnych.




Warto wiedzieć że... beta

Kwas podchlorawy – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z tlenowych kwasów chloru, stabilny tylko w roztworze wodnym.
Monocyty – populacja leukocytów stanowiąca 3-8% wszystkich leukocytów obecnych we krwi ). Komórki te, poza dużym rozmiarem, charakteryzują się występowaniem w błonie komórkowej takich markerów, jak: CD45 (charakterystyczny dla wszystkich leukocytów), CD11c, CD14, CD31, CD34 i inne, przy czym jedynie CD14 jest markerem specyficznym dla monocytów i makrofagów . Dojrzałe monocyty, po migracji z krwi do tkanek obwodowych przekształcają się w makrofagi, natomiast nieliczne tego typu komórki posiadają właściwości komórek macierzystych i mogą różnicować się w inne populacje komórek krwi lub nawet innych tkanek .
Dopełniacz lub inaczej układ dopełniacza (ang. complement lub complement system) – zespół kilkudziesięciu białek obecnych w osoczu, a także w innych płynach ustrojowych wraz z powiązanymi z nimi funkcjonalnie licznymi receptorami i białkami regulatorowymi. Układ dopełniacza spełnia ważną rolę we wrodzonych, humoralnych mechanizmach nieswoistej odpowiedzi immunologicznej, ale także wiąże się ściśle z niektórymi mechanizmami odpowiedzi swoistej. Jego działanie polega na aktywacji kaskady enzymatycznej, doprowadzającej do szeregu zjawisk mających istotne znaczenie w przebiegu odpowiedzi immunologicznej i reakcji zapalnej. Pomimo istnienia układu białek regulujących działanie dopełniacza, nadmierne jego pobudzenie lub defekty białek regulacyjnych mogą być przyczyną powstawania pewnych schorzeń.

Reklama