Lactoperoxidase - Lactoperoxidase
Lactoperoxidase je peroxidázový enzym vylučovaný z mléčných, slinných a jiných slizničních žláz včetně plic, průdušek a nosu, který funguje jako přirozená a první obranná linie proti antibakteriálním a antivirovým činidlům. Lactoperoxidase je členem skupiny enzymů hem peroxidázy . U lidí, laktoperoxidasa je kódován LPO genem .
Laktoperoxidázy katalyzuje oxidaci různých anorganických a organických substrátů pomocí peroxidu vodíku . Tyto substráty zahrnují bromid a jodid, a proto lze laktoperoxidázu kategorizovat jako haloperoxidázu . Dalším důležitým substrátem je thiokyanát . Oxidované produkty produkované působením tohoto enzymu mají silné a nespecifické baktericidní a antivirové aktivity, včetně destrukce viru chřipky. Lactoperoxidase spolu s jejími anorganickými iontovými substráty, peroxidem vodíku a oxidovanými produkty je známá jako systém laktoperoxidázy . Proto je LPO považován za velmi důležitou obranu proti invazivním bakteriím a virovým agens, jako je chřipka a virus SARS-CoV-2, pokud je zajištěno dostatečné množství jódu.
Systém laktoperoxidázy hraje důležitou roli v přirozeném imunitním systému tím, že zabíjí bakterie v mléce a sliznicích (výstelky většinou endodermálního původu, pokryté epitelem, které se podílejí na absorpci a sekreci) sekrece, proto může mít augmentace systému laktoperoxidázy terapeutické aplikace. Kromě toho má přidání nebo augmentace systému laktoperoxidázy potenciální aplikace při kontrole bakterií v potravinách a zdravotnických výrobcích pro spotřebitele. Systém laktoperoxidázy neútočí na DNA a není mutagenní. Za určitých podmínek však může systém laktoperoxidázy přispívat k oxidačnímu stresu. Kromě toho může laktoperoxidáza přispět ke vzniku rakoviny prsu díky své schopnosti oxidovat estrogenní hormony produkující meziprodukty volných radikálů .
Struktura
Struktura laktoperoxidázy se skládá převážně z alfa-šroubovic plus dvou krátkých antiparalelních beta-vláken . Lactoperoxidase patří do skupiny hemových peroxidáz savčích enzymů, které také zahrnují myeloperoxidázu (MPO), eosinofil peroxidázu (EPO), štítnou peroxidázu (TPO) a prostaglandin H syntázu (PGHS). Heme kofaktor se váže v blízkosti centra proteinu.
Funkce
Lactoperoxidase katalyzuje oxidaci několika akceptorových molekul peroxidu vodíku (H 2 O 2 ):
- redukovaný akceptor + H 2 O 2 → oxidovaný akceptor + H 2 O
Mezi konkrétní příklady patří:
- thiokyanát (SCN - ) → hypothiokyanit (OSCN - )
- bromid (Br - ) → hypobromit (BrO - )
- jodid (I - ) → hypojodit (IO - )
Zdrojem peroxidu vodíku (H 2 O 2 ) je obvykle reakce glukózy s kyslíkem v přítomnosti enzymu glukózooxidázy ( EC 1.1.3.4 ), která také probíhá ve slinách . Glukózu lze zase vytvořit ze škrobu za přítomnosti slinného enzymu amyloglukosidázy ( EC 3.2.1.3 ).
Tyto relativně krátkodobé oxidované meziprodukty mají silné baktericidní účinky, a proto je laktoperoxidáza součástí antimikrobiálního obranného systému v tkáních, které exprimují laktoperoxidázu. Systém laktoperoxidázy je účinný při usmrcování řady aerobních a určitých anaerobních mikroorganismů. Výzkum (1984): "Účinek směsí laktoperoxidázy-thiokyanát-peroxid vodíku na bakterie závisí na experimentálních podmínkách. Pokud jsou bakterie kultivovány po expozici laktoperoxidáze-thiokyanát-peroxidu vodíku na živném agaru za aerobních podmínek, nemusí růst vzhledem k tomu, že za anaerobních podmínek snadno rostou na krevním agaru. " Laktoperoxidáza ve své antimikrobiální kapacitě působí synergicky s laktoferinem a lysozymem .
Aplikace
Lactoperoxidase je účinné antimikrobiální a antivirové činidlo. V důsledku toho se aplikace laktoperoxidázy nacházejí v konzervování potravin, kosmetiky a očních roztoků. Kromě toho našla laktoperoxidáza uplatnění při ošetřování zubů a ran. Nakonec může laktoperoxidáza najít uplatnění jako protinádorová a antivirová činidla. Pro selektivní značení povrchů membrán byla s radioaktivním jodem použita laktoperoxidáza.
Mléčné výrobky
Lactoperoxidase je účinné antimikrobiální činidlo a používá se jako antibakteriální činidlo při snižování bakteriální mikroflóry v mléce a mléčných výrobcích. Aktivace systému laktoperoxidázy přidáním peroxidu vodíku a thiokyanátu prodlužuje trvanlivost chlazeného syrového mléka. Je poměrně tepelně odolný a používá se jako indikátor nadměrné pasterizace mléka.
Ústní péče
Laktoperoxidázový systém je nárokován jako vhodný pro léčbu zánětu dásní a paradentózy . Lactoperoxidáza byla použita v zubní pastě nebo ústní vodě k redukci bakterií v ústech a následně i kyseliny produkované těmito bakteriemi.
Kosmetika
Kombinace laktoperoxidázy, glukózy, glukózooxidázy (GOD), jodidu a thiokyanátu je údajně účinná při konzervaci kosmetiky.
Rakovina
Bylo zjištěno, že protilátkové konjugáty glukózooxidázy a laktoperoxidázy jsou účinné při usmrcování nádorových buněk in vitro. Kromě toho jsou makrofágy vystavené laktoperoxidáze stimulovány k zabíjení rakovinných buněk.
Klinický význam
Vrozený imunitní systém
Antibakteriální a antivirové aktivity laktoperoxidázy hrají důležitou roli v imunitním obranném systému savců; systém laktoperoxidázy je považován za první obrannou linii proti vzdušným bakteriím a virovým agens. Důležité je, že se laktoperoxidáza vytlačuje také do plic, průdušek a nosního hlenu.
Hypothiokyanit je jedním z reaktivních meziproduktů produkovaných aktivitou laktoperoxidázy na thiokyanát a peroxid vodíku produkovaný duálními proteiny oxidázy 2 , známými také jako Duox2. Sekrece thiokyanátu u pacientů s cystickou fibrózou je snížena, což vede ke snížené produkci antimikrobiálního hypothiokyanitu a následně přispívá ke zvýšenému riziku infekce dýchacích cest.
Virové infekce
Kyselina hypoiodická generovaná peroxidázou (HOI), hypoiodit a hypothiokyanit zničí virus herpes simplex a virus lidské imunodeficience . Hypothiokyanitové i hypojodičnaté iontové produkty jsou velmi účinné a hlavně nespecifické antivirové oxidanty, které jsou smrtelné, i v malých koncentracích, na chřipkový virus. Antivirová aktivita laktoperoxidázy se zvyšuje se zvyšujícími se koncentracemi jodidového iontu. Tento enzym byl prokázán jako účinný proti vysoce nebezpečnému a houževnatému viru RNA (poliovirus) a viru DNA s dlouhou životností (vakcína).
Bakteriální infekce
Bylo prokázáno, že systém duox2-laktoperoxidázy nabízí ochranu před mnoha desítkami bakterií a mykoplazmat, včetně odrůd klinicky důležitých Staphylococcus a mnoha typů Streptococcus . Systém laktoperoxidázy účinně inhibuje běžný helicobacter pylori v pufru; zdá se však, že v celých lidských slinách má proti tomuto mikrobu slabší účinek. Bylo ukázáno, že laktoperoxidáza v přítomnosti thiokyanidu může katalyzovat baktericidní a cytotoxické účinky peroxidu vodíku za specifických podmínek, když je peroxid vodíku přítomen v přebytku thiokyanidu. Kombinace laktoperoxidázy, peroxidu vodíku a thiokyanidu je mnohem účinnější než samotný peroxid vodíku k inhibici bakteriálního metabolismu a růstu.
Rakovina prsu
Oxidace estradiolu laktoperoxidázou je možným zdrojem oxidačního stresu u rakoviny prsu . Schopnost laktoperoxidázy šířit řetězovou reakci vedoucí ke spotřebě kyslíku a akumulaci intracelulárního peroxidu vodíku by mohla vysvětlit léze báze DNA vyvolané hydroxylovými radikály, které byly nedávno hlášeny v tkáních rakoviny prsu u žen. Lactoperoxidáza se může podílet na karcinogenezi prsu, protože je schopna interagovat s estrogenními hormony a oxidovat je pomocí dvou reakčních kroků s jedním elektronem. Lactoperoxidasa reaguje s fenolickým A-kruhem estrogenů za vzniku reaktivních volných radikálů . Kromě toho může laktoperoxidáza aktivovat karcinogenní aromatické a heterocyklické aminy a zvýšit vazebné úrovně aktivovaných produktů na DNA, což naznačuje potenciální roli aktivace karcinogenů katalyzované laktoperoxidázou v příčinách rakoviny prsu.
Ústní péče
Během posledních desetiletí bylo publikováno několik klinických studií popisujících klinickou účinnost systému laktoperoxidázy v různých produktech ústní hygieny (zubní pasty, výplachy úst). Poté, co nepřímo pomocí měření experimentálních parametrů gingivitidy a kazu ukázalo , že výplachy úst obsahující amyloglukosidázu (γ- amylázu ) a glukózooxidázu aktivují systém laktoperoxidázy, byl ochranný mechanismus enzymů v produktech ústní hygieny částečně objasněn. Enzymy, jako je lysozym , laktoperoxidáza a glukózooxidáza, se přenášejí ze zubních past do pellicle . Tyto enzymy, které jsou součástí pelikuly, jsou katalyticky vysoce aktivní. Jako součást zubních past má také systém laktoperoxidázy příznivý vliv na prevenci kazu v raném dětství snížením počtu kolonií tvořených kariogenní mikroflórou a současně zvýšením koncentrace thiokyanátu. U pacientů s xerostomií jsou zubní pasty se systémem laktoperoxidázy zdánlivě lepší než zubní pasty obsahující fluorid, pokud jde o tvorbu plaků a zánět dásní. K dalšímu zkoumání ochranných mechanismů je zapotřebí více studií.
Aplikace laktoperoxidázy není omezena na kazy, záněty dásní a parodontitidu . K podpoře léčby syndromu pálení v ústech ( glossodynia ) lze použít kombinaci lysozymu a laktoperoxidázy . V kombinaci s laktoferinem bojuje laktoperoxidáza proti halitóze ; v kombinaci s laktoferinem a lysozymem pomáhá laktoperoxidáza zlepšovat příznaky xerostomie. Navíc gely s laktoperoxidázou pomáhají zlepšit příznaky rakoviny ústní dutiny, když je produkce slin narušena ozařováním. V tomto případě je také příznivě ovlivněna orální bakteriální flóra .
Viz také
Reference
Další čtení
- Galijasevic S, Saed GM, Diamond MP, Abu-Soud HM (září 2004). „Vysoká rychlostní disociační konstanta komplexu železnato-dioxy navázaná na aktivitu podobnou kataláze v laktoperoxidáze“ . The Journal of Biological Chemistry . 279 (38): 39465–70. doi : 10,1074/jbc.M406003200 . PMID 15258136 . S2CID 30280587 .
- Ekstrand B (1994). „Lactoperoxidasa a laktoferin“. V Beuchat LR, Dillon VM, Board RG (eds.). Přírodní antimikrobiální systémy a konzervace potravin . Oxon: CAB International. ISBN 978-0-85198-878-8.
- Kussendrager KD, van Hooijdonk AC (listopad 2000). „Lactoperoxidase: fyzikálně-chemické vlastnosti, výskyt, mechanismus účinku a aplikace“ . Britský žurnál výživy . 84 (dodatek 1): S19-25. doi : 10,1017/S0007114500002208 . PMID 11242442 .
- Thomas EL, Pera KA, Smith KW, Chwang AK (únor 1983). „Inhibice Streptococcus mutans antimikrobiálním systémem laktoperoxidázy“ . Infekce a imunita . 39 (2): 767–78. doi : 10,1128/IAI.39.2.767-778.1983 . PMC 348016 . PMID 6832819 .
- Korhonen H, Meriläinen V, Antila M, Kouvalainen K (1980). „[Antimikrobiální faktory v mléce a odolnost vůči infekcím u kojenců]“. Duodecim; Laaketieteellinen Aikakauskirja (ve finštině). 96 (3): 184–99. PMID 7192622 .
- Oram JD, Reiter B (srpen 1966). "Inhibice streptokoků laktoperoxidázou, thiokyanátem a peroxidem vodíku. Účinek inhibičního systému na citlivé a rezistentní kmeny streptokoků skupiny N" . Biochemický časopis . 100 (2): 373–81. doi : 10,1042/bj1000373 . PMC 1265145 . PMID 4290983 .
- Oram JD, Reiter B (srpen 1966). "Inhibice streptokoků laktoperoxidázou, thiokyanátem a peroxidem vodíku. Oxidace thiokyanátu a povaha inhibiční sloučeniny" . Biochemický časopis . 100 (2): 382–8. doi : 10,1042/bj1000382 . PMC 1265146 . PMID 5338806 .
- Hannuksela S, Tenovuo J, Roger V, Lenander-Lumikari M, Ekstrand J (1994). „Fluorid inhibuje antimikrobiální peroxidázové systémy v celých slinách člověka“. Výzkum zubního kazu . 28 (6): 429–34. doi : 10,1159/000262016 . PMID 7850846 .
- Aune TM, Thomas EL (březen 1978). „Oxidace proteinových sulfhydrylů produkty peroxidázou katalyzované oxidace thiokyanátového iontu“. Biochemie . 17 (6): 1005–10. doi : 10,1021/bi00599a010 . PMID 204336 .
- Ekstrand B, Mullan WM, Waterhouse A (červen 1985). „Inhibice antibakteriálního systému Lactoperoxidase-Thiokyanát-Hydrogen Peroxid systémem tepelně ošetřeným mlékem“. Journal of Food Protection . 48 (6): 494–498. doi : 10,4315/0362-028X-48.6.494 . PMID 30943594 .
- Reiter B, Härnulv G (září 1984). "Lactoperoxidase antibakteriální systém: přirozený výskyt, biologické funkce a praktické aplikace". Journal of Food Protection . 47 (9): 724–732. doi : 10,4315/0362-028X-47,9,924 . PMID 30934451 .
externí odkazy
- Lactoperoxidase at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)