Lactoperoxidase - Lactoperoxidase
Lactoperoxidase ist ein Peroxidase- Enzym, das von Brustdrüsen, Speicheldrüsen und anderen Schleimhautdrüsen, einschließlich Lunge, Bronchien und Nase, sezerniert wird und als natürliche und erste Verteidigungslinie gegen antibakterielle und antivirale Mittel fungiert. Lactoperoxidase ist ein Mitglied der Häm - Peroxidase - Familie von Enzymen. Beim Menschen wird Lactoperoxidase vom LPO- Gen kodiert .
Lactoperoxidase katalysiert die Oxidation mehrerer anorganischer und organischer Substrate durch Wasserstoffperoxid . Diese Substrate umfassen Bromid und Jodid und daher kann Lactoperoxidase als Haloperoxidase kategorisiert werden . Ein weiteres wichtiges Substrat ist Thiocyanat . Die durch die Wirkung dieses Enzyms produzierten oxidierten Produkte haben starke und unspezifische bakterizide und antivirale Aktivitäten, einschließlich der Zerstörung des Influenzavirus. Lactoperoxidase zusammen mit seinen anorganischen Ionensubstraten, Wasserstoffperoxid und oxidierten Produkten ist als Lactoperoxidase-System bekannt . Daher gilt LPO als eine sehr wichtige Abwehr gegen invasive Bakterien und virale Erreger wie Influenza und das SARS-CoV-2-Virus, wenn ausreichend Jod zur Verfügung gestellt wird.
Das Lactoperoxidase-System spielt eine wichtige Rolle im angeborenen Immunsystem, indem es Bakterien in Milch und Schleimhäuten (Auskleidungen hauptsächlich endodermalen Ursprungs, bedeckt mit Epithel, die an der Absorption und Sekretion beteiligt sind) abtötet. Daher kann die Erhöhung des Lactoperoxidase-Systems therapeutische Anwendungen haben. Darüber hinaus hat die Zugabe oder Erhöhung des Lactoperoxidase-Systems potentielle Anwendungen bei der Bekämpfung von Bakterien in Lebensmitteln und Gesundheitsprodukten für Verbraucher. Das Lactoperoxidase-System greift die DNA nicht an und ist nicht mutagen. Unter bestimmten Bedingungen kann das Lactoperoxidase-System jedoch zu oxidativem Stress beitragen. Darüber hinaus kann Lactoperoxidase durch ihre Fähigkeit, östrogene Hormone zu oxidieren und Zwischenprodukte freier Radikale zu produzieren , zur Entstehung von Brustkrebs beitragen .
Struktur
Die Struktur der Lactoperoxidase besteht hauptsächlich aus Alpha-Helices plus zwei kurzen antiparallelen Beta-Strängen . Lactoperoxidase gehört zur Hämperoxidase- Familie von Säugetierenzymen, zu der auch Myeloperoxidase (MPO), Eosinophilenperoxidase (EPO), Schilddrüsenperoxidase (TPO) und Prostaglandin-H-Synthase (PGHS) gehören. Nahe dem Zentrum des Proteins wird ein Häm- Cofaktor gebunden.
Funktion
Lactoperoxidase katalysiert die Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) -Oxidation mehrerer Akzeptormoleküle:
- reduzierter Akzeptor + H 2 O 2 → oxidierter Akzeptor + H 2 O
Konkrete Beispiele sind:
- Thiocyanat (SCN − ) → Hypothiocyanit (OSCN − )
- Bromid (Br − ) → Hypobromit (BrO − )
- Jodid (I − ) → Hypojodit (IO − )
Quelle des Wasserstoffperoxids (H 2 O 2 ) in der Regel ist die Reaktion von Glucose mit Sauerstoff in Gegenwart des Enzyms Glucoseoxidase ( EC 1.1.3.4 ) , die ebenfalls in nimmt Speichel . Glucose wiederum kann in Gegenwart des Speichelenzyms Amyloglucosidase ( EC 3.2.1.3 ) aus Stärke gebildet werden .
Diese relativ kurzlebigen oxidierten Zwischenprodukte haben starke bakterizide Wirkungen, daher ist Lactoperoxidase Teil des antimikrobiellen Abwehrsystems in Geweben, die Lactoperoxidase exprimieren. Das Lactoperoxidase-System ist beim Abtöten einer Reihe von aeroben und bestimmten anaeroben Mikroorganismen wirksam . Forschung (1984): "Die Wirkung von Lactoperoxidase-Thiocyanat-Wasserstoffperoxid-Mischungen auf Bakterien ist von den Versuchsbedingungen abhängig. Wenn die Bakterien nach der Exposition gegenüber Lactoperoxidase-Thiocyanat-Wasserstoffperoxid auf Nähragar unter aeroben Bedingungen kultiviert werden, können sie nicht wachsen , während sie unter anaeroben Bedingungen leicht auf Blutagar wachsen." In ihrer antimikrobiellen Kapazität scheint Lactoperoxidase synergistisch mit Lactoferrin und Lysozym zu wirken .
Anwendungen
Lactoperoxidase ist ein wirksames antimikrobielles und antivirales Mittel. Folglich werden Anwendungen von Lactoperoxidase in der Konservierung von Lebensmitteln, Kosmetika und ophthalmischen Lösungen gefunden. Weiterhin hat Lactoperoxidase Anwendung in der Zahn- und Wundbehandlung gefunden. Schließlich kann Lactoperoxidase als Antitumor- und Antivirusmittel Anwendung finden. Lactoperoxidase wurde mit radioaktivem Jod verwendet, um selektiv Membranoberflächen zu markieren.
Milchprodukte
Lactoperoxidase ist ein wirksames antimikrobielles Mittel und wird als antibakterielles Mittel zur Reduzierung der bakteriellen Mikroflora in Milch und Milchprodukten verwendet. Die Aktivierung des Lactoperoxidase-Systems durch Zugabe von Wasserstoffperoxid und Thiocyanat verlängert die Haltbarkeit von gekühlter Rohmilch. Es ist ziemlich hitzebeständig und wird als Indikator für die Überpasteurisierung von Milch verwendet.
Mundpflege
Ein Lactoperoxidase-System soll zur Behandlung von Gingivitis und Paradentose geeignet sein . Lactoperoxidase wurde in Zahnpasta oder einer Mundspülung verwendet, um Mundbakterien und folglich die von diesen Bakterien produzierte Säure zu reduzieren.
Kosmetika
Eine Kombination aus Lactoperoxidase, Glucose, Glucoseoxidase (GOD), Jodid und Thiocyanat soll bei der Konservierung von Kosmetika wirksam sein.
Krebs
Es wurde gefunden, dass Antikörperkonjugate von Glucoseoxidase und Lactoperoxidase beim Abtöten von Tumorzellen in vitro wirksam sind. Darüber hinaus werden Lactoperoxidase ausgesetzte Makrophagen dazu stimuliert, Krebszellen abzutöten.
Klinische Bedeutung
Angeborenes Immunsystem
Die antibakteriellen und antiviralen Aktivitäten der Lactoperoxidase spielen eine wichtige Rolle im Immunsystem von Säugetieren; das Lactoperoxidase-System gilt als die erste Verteidigungslinie gegen luftgetragene Bakterien und Viren. Wichtig ist, dass Lactoperoxidase auch in die Lunge, die Bronchien und den Nasenschleim extrudiert wird.
Hypothiocyanit ist eines der reaktiven Zwischenprodukte, das durch die Aktivität von Lactoperoxidase auf Thiocyanat und Wasserstoffperoxid produziert wird, das von dualen Oxidase-2- Proteinen, auch bekannt als Duox2, produziert wird. Die Thiocyanatsekretion bei Mukoviszidose- Patienten ist vermindert, was zu einer verminderten Produktion des antimikrobiellen Hypothiocyanits führt und folglich zu einem erhöhten Risiko einer Atemwegsinfektion beiträgt.
Virusinfektionen
Peroxidase-generierte Hypojodsäure (HOI), Hypojodit und Hypothiocyanit zerstören alle das Herpes-simplex-Virus und das Humane Immunschwächevirus . Sowohl das Hypothiocyanit als auch die Hypoiodation-Produkte sind sehr potente und vor allem unspezifische antivirale Oxidationsmittel, die selbst in geringen Konzentrationen für das Influenzavirus tödlich sind. Die antivirale Aktivität der Lactoperoxidase wird mit steigenden Konzentrationen von Jodidionen verstärkt. Dieses Enzym hat sich als wirksam gegen ein hochgefährliches und robustes RNA-Virus (Poliovirus) und ein langlebiges DNA-Virus (Vaccina) erwiesen.
Bakterielle Infektionen
Das duox2-Lactoperoxidase-System bietet nachweislich Schutz gegen viele Dutzende von Bakterien und Mykoplasmen, einschließlich Sorten des klinisch wichtigen Staphylococcus und vieler Streptococcus- Typen. Das Lactoperoxidase-System hemmt effizient den gewöhnlichen Helicobacter pylori in Puffer; im gesamten menschlichen Speichel scheint es jedoch eine schwächere Wirkung gegen diese Mikrobe zu haben. Es wurde gezeigt, dass Lactoperoxidase in Gegenwart von Thiocyanid die bakteriziden und zytotoxischen Wirkungen von Wasserstoffperoxid unter bestimmten Bedingungen katalysieren kann, wenn Wasserstoffperoxid im Überschuss an Thiocyanid vorhanden ist. Die Kombination von Lactoperoxidase, Wasserstoffperoxid und Thiocyanid ist viel wirksamer als Wasserstoffperoxid allein, um den Stoffwechsel und das Wachstum von Bakterien zu hemmen.
Brustkrebs
Die Oxidation von Östradiol durch Lactoperoxidase ist eine mögliche Quelle für oxidativen Stress bei Brustkrebs . Die Fähigkeit der Lactoperoxidase, eine Kettenreaktion zu propagieren, die zu Sauerstoffverbrauch und intrazellulärer Wasserstoffperoxidakkumulation führt, könnte die durch Hydroxylradikale induzierten DNA-Basen-Läsionen erklären, über die kürzlich in weiblichem Brustkrebsgewebe berichtet wurde. Lactoperoxidase kann aufgrund ihrer Fähigkeit, mit östrogenen Hormonen zu interagieren und sie durch zwei Ein-Elektronen-Reaktionsschritte zu oxidieren, an der Brustkrebsentstehung beteiligt sein. Lactoperoxidase reagiert mit dem phenolischen A-Ring von Östrogenen , um reaktive freie Radikale zu produzieren . Darüber hinaus kann Lactoperoxidase krebserregende aromatische und heterozyklische Amine aktivieren und die Bindung von aktivierten Produkten an DNA erhöhen, was auf eine mögliche Rolle der Lactoperoxidase-katalysierten Aktivierung von Karzinogenen bei der Entstehung von Brustkrebs schließen lässt.
Mundpflege
In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere klinische Studien veröffentlicht, die die klinische Wirksamkeit des Lactoperoxidase-Systems in einer Vielzahl von Mundpflegeprodukten (Zahnpasten, Mundspülungen) beschreiben. Indirekt durch Messung experimentellen Nach zeigt Gingivitis und Karies Parameter, dass Mundspülungen , enthaltend Amyloglucosidase (γ- Amylase ) und Glucoseoxidase Aktiviere das Lactoperoxidase - System, ist der Schutzmechanismus der Enzyme in Mundpflegeprodukten wurde teilweise aufgeklärt. Enzyme wie Lysozym , Lactoperoxidase und Glucoseoxidase werden von den Zahnpasten auf das Häutchen übertragen . Als Bestandteile des Häutchens sind diese Enzyme katalytisch hoch aktiv. Auch als Bestandteil von Zahnpasten hat das Lactoperoxidase-System einen positiven Einfluss auf die Vermeidung von frühkindlicher Karies, indem es die Anzahl der von der kariogenen Mikroflora gebildeten Kolonien reduziert und gleichzeitig die Thiocyanatkonzentration erhöht. Bei Xerostomie- Patienten scheinen Zahnpasten mit dem Lactoperoxidase-System fluoridhaltigen Zahnpasten hinsichtlich Plaquebildung und Gingivitis überlegen zu sein . Weitere Studien sind erforderlich, um die Schutzmechanismen weiter zu untersuchen.
Die Anwendung von Lactoperoxidase ist nicht auf Karies, Gingivitis und Parodontitis beschränkt . Zur Unterstützung der Behandlung des Burning-Mouth-Syndroms ( Glossodynie ) kann eine Kombination aus Lysozym und Lactoperoxidase angewendet werden . In Kombination mit Lactoferrin bekämpft Lactoperoxidase Mundgeruch ; In Kombination mit Lactoferrin und Lysozym hilft Lactoperoxidase, die Symptome der Xerostomie zu verbessern. Darüber hinaus helfen Gele mit Lactoperoxidase, die Symptome von Mundkrebs zu verbessern, wenn die Speichelproduktion durch die Bestrahlung beeinträchtigt ist. In diesem Fall wird auch die oralen Bakterienflora sind günstig beeinflussen.
Siehe auch
Verweise
Weiterlesen
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Externe Links
- Lactoperoxidase in der US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
