<<
>>

НАДФН-оксидазная система

Эффективность фагоцитарных реакций, осуществляемых нейтрофилами и моноцитами/макрофагами является результирующей многих взаимодействующих морфобиохимических элементов клеток.

Одним из стереотипных проявлений функциональной готовности этих клеток к фагоцитозу является состояние их обмена веществ, получившее в литературе название «дыхательного взрыва» (Baldridge, Gerard, 1933; Klebanoff, Clark, 1978; Segal, 1989, 1991). Термин отражает быстротечность и интенсивность мобилизации энергетических и пластических ресурсов нейтрофилами в ответ на воздействия на их цитоплазматическую мембрану разнообразных по химической природе соединений: хемоаттрактантов (С5а-компонент комплемента, формилметиониловые пептиды и белки бактерий, лейкотриен В4), опсонинов (СЗЬ-компо- нент комплемента, иммуноглобулины классов IgGl, IgG2, IgM) и маркированных ими микроорганизмов, поверхностно активных веществ (форболовые эфиры, дигитонин) (McPhail, Shyderman, 1984; Sandborg, Smolen, 1988). Дыхательный взрыв характеризуется резким усилением сопряженных биохимических превращений, связанных с вовлечением кислорода и его химически реактивных производных ('02, 02, Н202, ОН) в разнообразные защитные и повреждающие реакции организма. (Klebanoff, 1992, 1999). Наблюдаются увеличение поглощения кислорода фагоцитами в 2—20 раз по сравнению с исходным уровнем покоящейся клетки, генерация заметных количеств супероксидного радикала (02) и перекиси водорода (Н202), интенсификация фосфоглюко- натного (пентозофосфатного) пути окисления глюкозы и фиксации неорганического йода в биополимерсвязанную форму (Iyer et al., 1961; Karnovsky, 1962; Rossi, Zatti, 1964; Klebanoff, Clark, 1978; Segal, 1989). Отличительной особенностью дыхательного (респираторного) взрыва как процесса утилизации кислорода является его нечувствительность к ингибиторам цепи переноса электронов в митохондриях (цианид, антимицин А, азид натрия) и окислительного фосфорилирования (динитрофенол), но подавление амобарбиталом ингибитором флавопротеидов.
В соответствии с этими данными было сформулировано представление о флавиновой природе кофермента энзима (НАДФН-оксидазы), ответственного за восстановление кислорода при активации фагоцитов. В настоящее время установлено, что большая часть поглощаемого нейтрофилами кислорода восстанавливается до супероксидного радикала оксидазной системой, основу которой составляет гетеродимерный цитохром b558 (Segal, Jones, 1978) с низким окислительно-восстановительным потенциалом (Е = -245 мВ), включающий в себя субъединицы двух типов: а с молекулярной массой 22 кДа (p22phox) и Р с молекулярной массой 91 кДа (gp91phox) (Segal, Jones, 1978; Segal, 1991). Цитохром b558 (b245) является НАДФН-связывающим флавопротеидом. Это первый флавоцитохром, описанный у высших эукариотов, который одновременно связывает гем и ФАД в соотношении 2 : 1 (Segal et al., 1992). Следует подчеркнуть, что в покоящихся нейтрофилах 90 % цитохрома b558 локализовано в мембранах их специфических гранул и везикул (Mollinedo, Schneider, 1984; Borregaard, 1985). Под воздействием веществ, стимулирующих активацию нейтрофилов, происходит слияние мембран специфических гранул с цитоплазматической мембраной и, как следствие, перенос электронтранспортного белка на поверхность клетки со сборкой функционально полноценной НАДФН-оксидазной системы (Segal, 1991). Установлено, что наряду с цитохромом Ь558, в формировании функционально полноценной НАДФН-оксидазной системы участвует также, как минимум, четыре цитоплазматических белка: это фосфопротеин с молекулярной массой 47 кДа (p47phox, аббревиатура phox означает for phagocyte oxidase), белок p67phox (67 кДа), белок p40phox (40 кДа) и низкомолекулярный белок Rac 1 (~21 кДа), связывающий гуаниновые нуклеотиды (Rotrosen, 1992). Стимулы, активирующие фосфорилирование белка p47phox, индуцируют перенос цитозольного комплекса из трех белков p67phox, p40phox, p47phox в область цитоплазматической мембраны. За фосфорилирование p47phox ответственно несколько киназ (РК.С, РКА, р21-активируемая киназа— РАК, Р13-киназы).
Rac 1, активируемый ГДФ-ГТФ обменным фактором, также транслоцируется к мембранному комплексу (Diebold, Bokoch, 2001). Сборка комплекса НАДФН-оксидазы сопряжена с функционированием актинового цитоскелета, нарушение целостности которого блокирует процесс активации оксидазной системы и продукцию супероксидного аниона. До настоящего времени неясно являются ли эти белки интегральными компонентами цепи переноса электронов к кислороду или только модулируют ее активность. Следует отметить, что сборка рассматриваемой системы может осуществляться под действием сигналов, возникающих как при поглощении опсонизированных частиц, так и растворимых факторов (формилметиониловые пептиды, форбол- миристатацетат (Segal et al., 1999). Значимость отдельных рецепторов в инициации сборки НАДФН-оксидазной системы и дыхательного взрыва различна. Наиболее очевидна в этом процессе роль IgR у макрофагов и нейтрофилов, далее по значимости идут маннозный рецептор в кооперации с Р-гликановым рецептором и, наконец, CR3-peuenTop.

В начале фагоцитарного процесса супероксид, образуемый НАДФН-оксидазной системой, выбрасывается во внеклеточное пространство, но по мере дальнейшей инвагинации плаз- малеммы и последующего образования фагосомы накопление этого цитотоксического метаболита происходит внутри клетки, где и реализуется его антимикробный потенциал (Babior et al.,

1973) .

НАДФН + 202 — НАДФ+ + 20; + Н+.

В процессе ферментативной или спонтанной дисмутации супероксидного радикала образуется перекись водорода, которая является неотъемлемым компонентом микробоцидной миелопе- роксидазной системы (Iyer et al., 1961; Klebanoff, 1980).

о; + O2 + 2H+ -> 02 + Н202.

В присутствии ионов Fe2+ супероксид и перекись водорода вступают в реакцию Хабер-Вайса (Haber, Weiss, 1934), порождая один из самых сильных биогенных окислителей гидроксильный радикал ( ОН):

Н202 + о2 йо2 + ОН- + ОН.

В дополнение к этим соединениям в реакциях неэнзиматической дисмутации супероксида и, частично, Хабер-Вайса может образоваться энергизорованная форма кислорода синглетный кислород ('02), который активно взаимодействует с молекулами, содержащими участки повышенной электронной плотности (полиненасышенные жирные кислоты фосфолипидов мембран, основания нуклеиновых кислот, ароматические аминокислоты в белках) (Осипов и др., 1990; Янковский, 2000).

Совокупное действие синглетного кислорода и гидроксильного радикала инициирует перекисное окисление липидов мембран, окисление сульфгидрильных групп биомолекул, разрушение пептидных связей в белках и оснований в нуклеиновых кислотах фагоцитированных микроорганизмов (Root, Cohen, 1981; Rosen et al., 1988). Благодаря осуществлению этих реакций может иметь место нарушение структурной целостности микробных клеток и разрушение их основных биомолекул (ДНК, РНК, белков, полисахаридов, липидов), что в значительной степени определяет эффективность киллерной функции нейтрофилов. Действительно, в экспериментально созданных анаэробных условиях наблюдается снижение микробоцидной активности нейтрофилов (Mandell,

1974) . Природной моделью, подтверждающей значимость дыхательного взрыва в функционировании фагоцитов, является редкое наследственное заболевание хроническая грануломатоз- ная болезнь (Berendes et al., 1957; Holmes et al., 1967; Quie et al., .1967). Носители этого заболевания страдают от хронических аутогенных нагноительных процессов, вызванных стафилококками, сальмонеллами, грибами рода кандида и многими другими микроорганизмами. Нейтрофилы, эозинофилы и моноциты/ма- крофаги больных хронической грануломатозной болезнью (ХГБ) утрачивают способность к умерщвлению многих видов микробов вследствии неспособности фагоцитов отвечать полноценным дыхательным взрывом (продукция 02, Н202) на активирующие воздействия. Это обусловлено генетически детерминированными нарушениями в функционировании НАДФН-оксидазной системы. Как установлено в настоящее время (Segal, 1991; Gallin,

1992) , встречаются четыре основные формы ХГБ. У большинства пациентов (60 %) имеет место отсутствие или структурный дефект большой р-субъединицы цитохрома Ь558, у части (5 %) малой а-субъединицы. Около 30 % больных ХГБ имеют клеточный дефицит или функциональную неполноценность белка p47phox и, наконец, у 5 % патология обусловлена отсутствием p67phox. Завершая рассмотрение биологического значения респираторного взрыва в фагоцитах, необходимо отметить, что в ходе длительной сопряженной эволюции системы хозяин-паразит микроорганизмы выработали многочисленные механизмы нейтрализации химически реактивных производных кислорода (суперок- сиддисмутаза, каталаза, пероксидаза). Поэтому реальный вклад токсических производных кислорода в инактивацию микробов при фагоцитозе и воспалении зависит от ряда дополнительных условий, среди которых решающими следует считать нарушение структурной целостности оболочек бактерий, грибов и некоторых оболочечных вирусов, а также блокаду в них ключевых метаболических процессов. По современным представлениям, ответственными за эти воздействия на микроорганизмы являются лизосомные (гранулярные) белки и полипептиды фагоцитов, общим физико-химическим свойством которых является катионный (основный, щелочной) характер их молекул (Ашмарин и др., 1972; Кокряков и др., 1973; Пигаревский, 1983; Spitznagel, 1984; Lehrer et al., 1988; Кокряков, 1990, 1999). Они и являются предметом нашего дальнейшего рассмотрения.

<< | >>
Источник: Кокряков В. Н.. Очерки о врожденном иммунитете. — СПб.: Наука,2006.—261 с.. 2006

Еще по теме НАДФН-оксидазная система:

  1. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - ОСОБАЯ ВНУТРЕННЯЯ СИСТЕМА, РАБОТАЮЩАЯ АВТОНОМНО, НО В ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПРЕДЕЛАХ ПОДЧИНЕННАЯ СОЗНАНИЮ.
  2. НА КАКИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА БОЛЬШЕ ВСЕГО ДЕЙСТВУЮТ ИЗМЕНЕНИЯ ПОГОДЫ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ И КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА
  3. ПЕРВАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ - НЕРВНАЯ СИСТЕМА
  4. Нервная система и система Гомеопатии.
  5. СЕМИОТИКА ПОРАЖЕНИЙ МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ. Аномалии развития органов мочевыделительной системы
  6. 4.9. Автоматизированные системы управления и информационно-управленческие системы в фармации. Перспективы автоматизации и компьютеризации управленческих процессов в фармации
  7. Эндокринная система
  8. Система пищеварения
  9. Mочеполовая система
  10. О МОЕЙ СИСТЕМЕ
  11. СИСТЕМА СИГНАЛЬНАЯ ВТОРАЯ
  12. РЕТИКУЛОЭНДОТЕЛИАЛЬНАЯ СИСТЕМА (РЭС)