Кислородзависимые бактерицидные механизмы

· Образование супероксида происходит при участии HAДФН - оксидазного ферментного комплекса, активируемого фосфолипазами и PK С. При работе данного комплекса НАДФН используется как донор электронов для восстановления молекул кислорода. Очевидно, что образование этого восстановленного кофактора сопряжено с увеличением потребления глюкозы и ее расщепления по механизму гексозомонофосфатного (пентозного) шунта (А).

· Образование супероксид анион-радикала является ключевым моментом, определяющим последующий каскад нарастания других активных форм кислорода. Супероксид обладает бактерицидным действием, но может нанести вред как самим фагоцитам, так и другим клеткам крови. Для нейтрализации супероксид анион-радикалов вырабатываются ферменты - супероксиддисмутазы (СОД). Различаясь по строению активного центра и структуре полипептидной цепи, все СОД катализируют одну и ту же реакцию дисмутации супероксидного радикала (В). При этом супероксид превращается в кислород и перекись водорода – Н₂О₂.

· Судьба последней может быть разной. В норме фагоциты используют Н₂О₂ для киллинга микробов, а также для синтеза гипохлорита – ClО¯, взаимодействуя с анионом Cl ¯ (C). Гипохлорит разрушает стенку бактерий, оказывая на них летальное действие. Образование гипохлорита катализируется миелопероксидазой (МП), которая содержится в азурофильных гранулах нейтрофилов и составляет от 2 до 5 % сухого веса клетки. Моноциты содержат лишь 1/3 от МП нейтрофилов, а при дифференцировке в макрофаги вообще ее утрачивают.

· Наряду с этим, перекись водорода может служить базисным материалом в продукции гидроксильного радикала - ^•ОН и синглетного кислорода - ¹О₂ (D). Особенность синглетного кислорода состоит в том, что в его молекуле электрон переходит с одной орбитали на другую – параллельную орбиталь, где электрон уже имеется. В результате на одной орбитали образуется пара электронов с противоположным спином (направлением движения), тогда как другая орбиталь остается незаполненной. Такое состояние нестабильно и определяет высокую окислительную активность ¹О₂.

· Радикал гидроксила ^•ОН химически наиболее активен и разрушает почти любую встретившуюся ему молекулу. Действуя на SH группу в составе активных центров ферментов, гистидиновые и другие аминокислотные остатки белков, ^•ОН вызывает динатурацию последних и инактивирует ферменты. В нуклеиновых кислотах ^•ОН разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и, таким образом, разрывает цепи ДНК и РНК, в результате чего происходит мутация и гибель клеток. Таким образом, радикал ^•ОН - это радикал-разрушитель, радикал-убийца.

· Количество гидроксильного радикала значительно увеличивается в присутствии ионов двухвалентного железа (Е), при участии которого Н₂О₂ разлагается с образованием гидроксильного анинона (НО¯ ) и гидроксильного радикала (^•ОН).