Роль пероксида водорода в зависимой от миелопероксидазы антимикробной активности нейтрофилов

В статье рассматривается роль пероксида водорода (Н2О2 ) в зависимой от миелопероксидазы антимикробной активности главных защитных клеток организма человека – нейтрофильных лейкоцитов – в образовании сильного бактерицидного агента – хлорноватистой кислоты и ее ионной формы (НОCl/OCl¯). Миелопероксидаза находится в большом количестве в специализированных антимикробных органеллах – пероксидазосомах. Она катализирует восстановление Н2О2 до Н2О, окисляясь при этом до активной ферментативной формы, способной двуэлектронно окислять Cl-до HOCl/OCl¯. После слияния пероксидазосом с фагосомами в них поступает целый ряд цитотоксических агентов, включая миелопероксидазу, образуемых оксидазной системой фагосомной мембраны Н2О2, C¯, поступающих через анионные хлоридные каналы мембраны фагосом. Ключевое значение для оптимальной антимикробной активности нейтрофилов имеет образование в фагосомах HOCl/OCl¯, уничтожающей и разрушающей патогенные микроорганизмы.

Главные защитные клетки организма человека, его первая «линия обороны» – это нейтрофильные лейкоциты, эффективно уничтожающие многочисленные формы патогенных микроорганизмов. Это происходит в результате протекающих в нейтрофилах окислительно-восстановительных или редокс-реакций при участии частично восстановленных форм кислорода. Будучи хорошим окислителем, кислород и сам может выступать в качестве оружия защиты. Его использовали при лечении газовой гангрены, вызываемой анаэробными микроорганизмами, но в качестве защитного средства от любых патогенов он не может быть пригоден. Причина заключается в его кинетической инертности. Для преодоления этого его необходимо активировать, тогда диоксиген последовательно восстанавливается через супероксид-анион (О2￣) и пероксид водорода (Н2О2) до воды [1]. Частично восстановленные формы (О2￣ и Н2О2) уже более реактивны, но О2￣ реагирует с очень малым числом биомолекул [2]. Это объясняется тем, что заряженная молекула с кратким временем жизни (1/2 = 10￣6 с) быстро дисмутирует спонтанно или ферментативно до Н2О2. Последний также реактивен и является хорошим окислителем. Один он плохо реагирует с подавляющим большинством биомолекул, поскольку реакции с его участием требуют высокой энергии активации, а потому слишком медленны, чтобы быть пригодными для быстрых физиологических реакций по уничтожению патогенов. Но Н2О2 способен окислять присутствующие в организме ионы галоидов до сильных бактерицидных агентов. Это относится к ионам йода, брома и хлора. Реально в организме человека ионы галоидов окисляются не просто одним Н2О2, а его комплексной формой с пероксидазами, в частности с миелопероксидазой (МПО), главным и ключевым защитным ферментом нейтрофилов [3]. Именно активная форма МПО, то есть комплекс ее с Н2О2 или «активная» форма Н2О2, окисляет ионы галоидов и особенно наиболее физиологически распространенный хлорид-ион (Cl￣) до наиболее сильного антимикробного агента HOCl – хлорноватистой кислоты и ее ионной формы – OCl￣ [4, 5]. Это и происходит в фагосоме нейтрофила, содержащей инфекционное начало. При физиологическом рН среды порядка 7,5 образуется смесь HOCl/OCl￣, а со снижением рН образуется и молекулярный хлор (Cl2), то есть в фагосоме создается смесь окислителей с сильными бактерицидными свойствами [6–8].

Непосредственные антимикробные реакции в содержащей патогены фагосоме начинаются с их слияния с миелопероксидазосодержащими специализированными антимикробными органеллами фагоцитов – пероксидазосомами. Находящаяся в них МПО поступает в фагосому, где избирательно реагирует с молекулами бактериальных клеток и уничтожает их. Даже в наномолярной концентрации МПО усиливает бактерицидность Н2О2 в 1000 раз [9] (такова степень «активации» Н2О2, поскольку он выступает уже в форме HOCl). Для этого в нейтрофилах создаются вс...

Роговин В.В., Муравьев Р.А.