Продукт восстановления НАДФ - оксидазного комплекса супероксидный радикал - О2 - является начальным материалом для продукции обширного ряда реактивных оксидантов, включая окисленные галогены, свободные радикалы и синглетный кислород. Эти окислители используются для уничтожения поглощенных микроорганизмов, но они также вызывают множественное разрушение окружающих тканей, поэтому их формирование должно быть отрегулировано.
Второй этап - преобразование супероксидного аниона О2 в следующий мощный окислительный компонент перекись водорода (Н2О2) - может происходить спонтанно или катализироваться супероксиддисмутазой. Спонтанная реакция происходит при рН=4.8, при которой появляется равное количество О2 и Н2О. При повышенном значении рН и преобладании О2 падает показатель спонтанной дисмутации этого радикала и включается процесс катализации супероксиддисмутазой. Перекись водорода сама по себе не является бактерицидной. Подобный эффект отмечается только при ее высокой концентрации. Таким образом, экзогенно образованный супероксид и перекись водорода не способны на прямую убивать бактерии. Более мощным по бактерицидному воздействию являются другие реактивные метаболиты кислорода, образованные из перекиси водорода. В фагоцитах существуют 4 потенциальных механизма преобразования перекиси водорода. Первый путь осуществляется с помощью реакции Фентона, при участии сульфата железа. Ее результатом является гидроксильный радикал - ОН. К преобразованию трехвалентного железа в двухвалентное может подключаться супероксидный анион. Эта реакция получила названия супероксид - управляемой реакции или реакции Хабер-Вейса.
Содержание свободных ионов железа в клетках довольно низкое, и связанны с белками - миелопероксидазой, которая также может выступать в качестве катализатора при образовании перекиси водорода. Формирование гидроксильного радикала из НОCl и супероксида изолированными нейтрофилами зависит именно от наличия этого фермента. В настоящее время путь образования ОН с этим ферментом носит название "миелопероксидазно-Н2О2-хлоридная система".
Гидроксильные радикалы оказывают повреждающее действие на бактерии. Они способны, действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислотные составляющие белков, вызывать их денатурацию, таким образом, дезактивируя ферменты. Помимо этого в нуклеиновых кислотах ОН разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и разрывает цепи ДНК и РНК, что может являться причиной мутации и гибели бактерий. Однако, по ряду причин эти радикалы не на столько эффективны в бактерицидности, как может предполагать их высокая реактивность. К ним относят ограниченное действие этих соединений из-за пространства фагосом, а также они могут прореагировать с другими субстратами, не достигнув бактерий. Тем не менее, было обнаружено, что гидроксильные радикалы, произведенные системами, включающими хлориды, наиболее токсичны для бактерий.
Синглетный кислород также продуцируется нейтрофилами при взаимодействии гидроксильного радикала с НОСl. При использовании ловушки для синглетного кислорода в нейтрофилах обнаружено высокое преобразование кислорода в синглетную форму при участии миелопероксидазно-Н2О2-хлоридной системы.
Недавно был назван ещё один реактивный метаболит кислорода - продукт респираторного взрыва в нейтрофилах: озон (О3). Озон сам по себе является бактерицидным, но в комбинации с перекисью водорода он ещё более токсичен для микроорганизмов.
Статьи и публикации:
Космические воздействия и их характеристика
Космические воздействия характеризуются совокупностью воздействий космической среды, к которым относятся: глубокий вакуум, невесомость, температура, электромагнитные и корпускулярные излучения, наличие метеорных частиц, магнитных и гравит ...
Регуляция активности мембраносвязанных ферментов
Мембранные ферменты отличаются от растворимых ферментов одним важным свойством: все они прочно связаны с липидным бислоем соответствующих мембран. Поэтому помимо субстратов, активаторов или ингибиторов их регуляторами являются сами мембра ...
Сукцессии: понятие, классификация. Автогенные
сукцессии: подтипы и их характеристика
Сукцессия растительности
– это последовательный ряд смены серийных (временно существующих) растительных сообществ на конкретном местообитании после выведения конкретной экосистемы из состояния динамического равновесия. В результате сукце ...