Respirační vzplanutí fagocytů

© Miloš Caha, Jakub Šefr

JEDNÁ SE O NIČENÍ MIKROORGANISMŮ POMOCÍ

VOLNÝCH RADIKÁLŮ (O., H2O2)

makrofág, neutrofil, vajíčka vyšších živočichů po oplodnění

•Děkujeme za pozornost.

Použitá literatura

• Hugo, Vokurka- Velký lékařský slovník• F. W. Ganong- Lékařská Fyziologie• Výukové materiály ústavu histologie LF HK• www.nature.com/.../v61/n80s/full/4493036a.html. • http://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_burst• http:// pathmicro.med.sc.edu/ghaffar/innate.htm. • http://www.orpegen.com/gfx_content/products/diagnostics/

phagoburst/burst.jpg• http://content.answers.com/main/content/wp/en-commons/3/3d/

Neutrophil.png• http://tomonthetrib.files.wordpress.com/2007/09/respburstnew.jpg• http://www.biochemsolutions.org/research-burst-description.php

GRANULOCYTY - NEUTROFILY

- specif. granula s nízkou afinitou k barvivům a to jak zás. tak kys.- segmentované jádro (2-5)- Hynkovo číslo (2,7 pro zralé NFG)- TYČE! = nezralé NFG, nesegm.j.- segmenty propojeny karyoplazmatickými můstky- Barrovo tělísko (neakt. X chr.)- mají též terciární granula – ta umožňují adhezi a fagocytózu proto MIKROFÁGY- životnost hod (krev) – dny (tkáně)- význ. v diagnostice infekč. onem.- HNIS

- vel. 10-12 m

MONOCYTY

- mononukleární agranulocyt- jádro je oválné či ledvinovité, uložené excentricky- vel. 12-20 m- ve tkáni žijí až 90 dní- fagocytóza a prezentace Ag dalším složkám imunity- nespecifická imunita

- MONOCYT- MAKROFÁG (histiocyt)- ANTIGEN PREZENTUJÍCÍ B.

• Fagocyty, když jsou vystaveni určitým stimulům, mění způsob manipulování s kyslíkem

• Příjem kyslíku stoupá až 50x a fagocyty začínají produkovat velké množství superoxidu a peroxidu vodíku

• Zároveň začínají metabolizovat velké množství glukosy cestou monofosfátového zkratu

• Vzhledem k velkému nárůstu příjmu kyslíku je tento mechanismus znám jako respirační vzplanutí

PRINCIP

• Fagocytované bakterie se váží k BM a jejich obsah je uvolňován do mezib. prostoru a do fagocytární vakuoly (degranulace)

• Přitom je aktivován enzym NADPH oxidasa vázaný v BM a jsou produkovány toxické metabolity kyslíku (superoxid)

• Kombinace toxicity kyslíkových metabolitů a proteolyt.enzymů z granul neutrofilů umožní dokonalou likvidaci

• Aktivace NADPH oxidasy je spojena s prudkým vzestupem spotřeby O2 a tvorbou

O2-.

• Ten vzniká přenesením jednoho elektronu na O2 a dvě jeho molekuly vytvářejí H2O2

NADPH+H+ + 2 O2 → NADP+ + 2 H + + 2 O2-.

2 O2-. + 2 H + → H2O2 + O2

Dále neutrolily uvolňují myeloperoxidasu …

• katalyzuje přeměnu Cl-, Br-, I-, SCN- na odpovídající kyslíkaté kyseliny: HOCl, HOBr, které

jsou rovněž silnými oxidanty

hypochlorite by H202

Cl- + H202 →ox OCl- + H20

• Současně je monofosfátovým zkratem metabolizována glukosa za účelem regenerování NADPH, který byl spotřebován 0- formujícím a glutathion dependentním H2O2 detoxikujícím systémem v cytoplazmě fagocytu

• 0- and H202, bezprostřední produkty RV nejsou použity pro zabíjení mikrobů, protože jsou jen slabě mikrobicidní

= začáteční materiály pro produkci pravých mikrobicidních oxidantů fagocytu.

oxidovaných halogenů

oxidovaných radikálů

Respirační vzplanutí fagocytů /respiratory burst/

• Objeveno v roce 1933 (1960)

• účelem RV není poskytování energie pro fagocytózu, ale vytvoření oxidantů pro zničení mikrobů

Vlastnosti O-formujícího enzymu

• Na respiračním vzplanutí se účastní přes 20 oxidas

• enzym zodpovědný za RV je s membránou asociovaná NADPH oxidasa / 1964 Rossi a Zatti

Tento enzym chybí u pac. s chron. granulomatosou

• ₪ Chronická granulomatóza je vrozená porucha imunitního systému, při které fagocytární buňky nejsou schopné zabíjet některé mikroorganismy. Výsledkem je pak zvýšená náchylnost k infekcím způsobeným některými bakteriemi a plísněmi.

* Neschopnost tvorby radikálů vlivem defektu NADPH oxidasy

= u pacientů nedochází k RVu pacientů nedochází k RV

respiratory burst oxidasa

• FAD- vyžadující enzym katalizujici tvorbu O2 z kyslíku redukujícího pyridin nukleotid jako dárce 1 elektronu ( fyziologicky je donorem NADPH )

• v plasmatické membráně s vázanou NADPH na cytosol. straně → optoptimální rozvržení na pohlcených mikroorganismech

• 2. donorem elektronu je b-cytochrom ve fagocytu.

Aktivace oxidasy

o oxidasa se může aktivovat širokou paletou agentů (leukotrieny...)

o aktivace je reverzibilní a závislá na energiio obecně je jí dosaženo změnou

transmembránového potenciálu (depolarizace nebo hyperpolarizace???)

Cesty aktivace jsou značně komplexní a mnohočetné

Mechanismus usmrcování bakterií

• Letální zásah zahajuje oxidant

• Destrukce nukleotidu a redox. enzymu

• Fagocyty respiračně vzplanuté musí být brány jako potenc. karcinogeny pro svoji manipulaci s volnými radikály

Detoxikační reakce

• Fagocytující bb mají způsoby ochrany před účinky toxických kyslíkových meziproduktů.

• Tyto ochranné reakce obsahují dismutaci superoxidového anionu a peroxidu vodíku pomocí superoxid dismutasy a konverzi peroxidu vodíku na vodu pomocí katalasy.

H2O2 + Cl-  → OCl- + H2O

OCl- + H2O → O2 +Cl- + H2O

2O2 + 2H+ → O2-. + H2O2

H2O2 → H2O + O2

myeloperoxidasa

Superoxide dismutase

Catalase

Děkujeme za pozornost

Použitá literatura

• Hugo, Vokurka- Velký lékařský slovník• F. W. Ganong- Lékařská Fyziologie• Výukové materiály ústavu histologie LF HK• www.nature.com/.../v61/n80s/full/4493036a.html. • http://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_burst• http:// pathmicro.med.sc.edu/ghaffar/innate.htm. • http://www.orpegen.com/gfx_content/products/diagnostics/phagobur

st/burst.jpg• http://content.answers.com/main/content/wp/en-commons/3/3d/Neut

rophil.png• http://tomonthetrib.files.wordpress.com/2007/09/respburstnew.jpg• http://www.biochemsolutions.org/research-burst-description.php