Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности

Рассмотрены основные субстраты, составляющие антиоксидантную систему микроорганизмов (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза и др.). Приведены данные об их роли в фагоцитозе и вирулентности микроорганизмов как факторов патогенности микроорганизмов....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2009
1. Verfasser: Курбанов, А.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України 2009
Schriftenreihe:Международный медицинский журнал
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30398
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности / А.И. Курбанов // Международный медицинский журнал. — 2009. — Т. 15, № 1. — С. 136-139. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30398
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-303982025-02-09T14:53:58Z Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности Antioxidant enzymes of microorganisms as potential factors of pathogenecity Курбанов, А.И. Клиническая фармакология Рассмотрены основные субстраты, составляющие антиоксидантную систему микроорганизмов (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза и др.). Приведены данные об их роли в фагоцитозе и вирулентности микроорганизмов как факторов патогенности микроорганизмов. Main substrates composing antioxidant system of microorganisms (catalase, peroxidase, supeoxide dysmutase et al.) are discussed. The data about their role in phagocytosis and virulence of microorganisms as factors of microorganism pathogenecity are given. 2009 Article Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности / А.И. Курбанов // Международный медицинский журнал. — 2009. — Т. 15, № 1. — С. 136-139. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. XXXX-0090 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30398 577.151:579.22:61-092 ru Международный медицинский журнал application/pdf Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Клиническая фармакология
Клиническая фармакология
spellingShingle Клиническая фармакология
Клиническая фармакология
Курбанов, А.И.
Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
Международный медицинский журнал
description Рассмотрены основные субстраты, составляющие антиоксидантную систему микроорганизмов (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза и др.). Приведены данные об их роли в фагоцитозе и вирулентности микроорганизмов как факторов патогенности микроорганизмов.
format Article
author Курбанов, А.И.
author_facet Курбанов, А.И.
author_sort Курбанов, А.И.
title Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
title_short Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
title_full Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
title_fullStr Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
title_full_unstemmed Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
title_sort антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности
publisher Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
publishDate 2009
topic_facet Клиническая фармакология
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30398
citation_txt Антиоксидантные ферменты микроорганизмов как потенциальные факторы патогенности / А.И. Курбанов // Международный медицинский журнал. — 2009. — Т. 15, № 1. — С. 136-139. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series Международный медицинский журнал
work_keys_str_mv AT kurbanovai antioksidantnyefermentymikroorganizmovkakpotencialʹnyefaktorypatogennosti
AT kurbanovai antioxidantenzymesofmicroorganismsaspotentialfactorsofpathogenecity
first_indexed 2025-11-27T01:57:12Z
last_indexed 2025-11-27T01:57:12Z
_version_ 1849906834140299264
fulltext 136 КЛиНичеСКАя ФАРМАКОЛОгия МЕждУНАРОдНый МЕдИцИНСкИй жУРНАл № 1’2009 исследование факторов патогенности микро- организмов — постоянная проблема медицинской микробиологии, поскольку они являются веду- щими в патогенезе инфекционных заболеваний. Почти все стадии инфекционного процесса: вне- дрение микроорганизмов в организм, размноже- ние их в его внутренних средах, болезнетворное действие на ткани и клетки хозяина — обуслов- ливаются патогенным действием указанных фак- торов. Среди них хорошо известны ферменты: гиалуронидаза, нейраминидаза, фибринолизин, коллагеназа, плазмокоагулаза, дНК-аза, уреаза, декарбоксилазы и т. п. Некоторые из этих фермен- тов за счет разрушительных свойств выполняют и трофические функции, поставляя микробам низ- комолекулярные продукты распада клеток и тка- ней макроорганизма, необходимых для их жизне- деятельности. Кроме того, существуют ферменты, которые выполняют метаболические функции, но в определенных условиях могут проявлять себя и как факторы патогенности. С этой точки зрения представляют интерес антиоксидантные ферменты микроорганизмов. Разные ферменты, участвующие в нейтрали- зации свободных радикалов, такие как каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза (СОд) и т. п., защищают микроорганизмы от экзогенных и эндо- генных окислительных стрессов. Образовавшийся в метаболических процессах токсичный субстрат — супероксидный ион (О2 –) — с помощью фермента СОд превращается в перекись водорода (Н2О2). В свою очередь она расщепляется ферментом ката- лаза на молекулярный кислород и воду. Защитное действие в этом процессе оказывают и перокси- дазы, которые окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды. Таким образом, ферменты СОд и каталазы превращают супероксидные радикалы в безвредный кислород [1, 2]. Внешними окислительными агентами могут быть разные химические, в том числе антисеп- тические и лекарственные средства. Например, перекись водорода и перманганат калия давно применяются в медицинской практике как анти- септические препараты. Микробоцидный меха- низм данных препаратов связан с окислительным действием их на структурные элементы микро- организмов [3]. К внешним окислительным факторам относят- ся и факторы, действующие на микроорганизмы в организме хозяина. После внедрения в организм микроорганизмы сталкиваются с первой линией защитной системы организма — неспецифиче- скими факторами иммунитета, одним из которых является фагоцитоз. В последнее время ведутся интенсивные исследования роли антиоксидантных ферментов в защите от окислительного стресса фагоцитов. известно, что основным механизмом обезвреживания микроорганизмов при их фаго- цитозе является кислородозависимый механизм. При этом фагоциты уничтожают поглощенные микроорганизмы с помощью свободных кислород- ных радикалов, таких как супероксидный ион — О2 –, гидроксильный радикал — ОН–, синглетный Удк 577.151:579.22:61-092 антиоксидантные феРМенты МикРооРганизМов как Потенциальные фактоРы Патогенности доц. А. и. КУРбАНОВ antIoXIdant enzyMes of MIcroorganIsMs as potentIal factors of pathogenecIty a. I. KurbanoV Азербайджанский медицинский университет, Баку, Азербайджанская Республика Рассмотрены основные субстраты, составляющие антиоксидантную систему микроорганизмов (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза и др.). Приведены данные об их роли в фагоцитозе и вирулентности микроорганизмов как факторов патогенности микроорганизмов. Ключевые слова: микроорганизмы, каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза, фагоцитоз, вирулент- ность. Main substrates composing antioxidant system of microorganisms (catalase, peroxidase, supeoxide dysmutase et al.) are discussed. the data about their role in phagocytosis and virulence of microorga- nisms as factors of microorganism pathogenecity are given. Key words: microorganisms, catalase, peroxidase, superoxide dysmutase, phagocuytosis, virulence. 137 А. и. КУРбАНОВ. АНТиОКСидАНТНые ФеРМеНТы МиКРООРгАНиЗМОВ... кислород — 1О2, оксид азота — no и др. Они же, в свою очередь, могут нейтрализоваться антиокси- дантной системой микроорганизмов, в частности каталазой и СОд. Таким образом, микроорганизмы приобретают резистентность и адаптацию к характерному для фагоцитов окислительному стрессу, вследствие чего они выживают в очаге воспаления, а не- редко и внутри фагоцитов [4]. Так, для штаммов Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Candida albicans, обладающим макси- мальной активностью каталазы и СОд, характерна относительно высокая выживаемость внутри ма- крофагов по сравнению со штаммами с минималь- ной активностью этих ферментов [5]. Обнаружено, что разные штаммы Mycobacterium tuberculosis по уровню каталазы-пероксидазы проявляют разную устойчивость к внешнему Н2О2 и отличаются по скорости размножения внутри моноцитов перифе- рической крови человека [6]. Установлено также, что в ходе инфекционного процесса (при перехо- де из фазы альтерации к фазе персистенции) ак- тивность СОд и каталазы-пероксидазы S. aureus увеличивается. Это указывает на важную роль данных ферментов в устойчивости стафилококков к кислородозависимым бактерицидным механиз- мам нейтрофильных фагоцитов [7]. Показано, что внутриклеточные антиоксидантные ферменты — каталаза и СОд гриба C. albicans — обеспечива- ют относительно высокую выживаемость внутри макрофагов [8]. Мутанты Cryptococcus neoformans var. gatti с дефицитом cu-zn-СОд, полученные с трансформацией, ничем не отличались от дико- го типа, однако были очень чувствительны к кил- лингу человеческими нейтрофилами [9]. СОд- мутантные штаммы Shigella flexneri были более чувствительными к перитонеальным макрофагам мышей и киллингу полиморфноядерных лейко- цитов человека [10]. Очень небольшое количе- ство Mn-sod-мутантных штаммов Streptococcus agalactiae обнаруживалось внутри макрофагов через 3 ч после их взаимодействия, в то время как дикие штаммы имелись там в значительном количестве [11]. Таким образом, антиоксидантные ферменты микроорганизмов обеспечивают относительно высокую выживаемость внутри фагоцитов. Ме- ханизм данного явления однозначно можно объ- яснить антифагоцитарной активностью каталазы и СОд. Так, защищая микробные клетки от дей- ствия кислородных радикалов внутри фагосом, эти ферменты способствуют более длительному выживанию микроорганизмов внутри фагоцитов. По вышеуказанному механизму эти ферменты могут противостоять микробоцидному действию фагоцитов. Роль антиоксидантных ферментов в вирулент- ности микроорганизмов доказана в исследованиях последних лет. В результате изучения вирулент- ности шести штаммов M. tuberculosis было выяс- нено, что низкий уровень вирулентности связан с восприимчивостью этих бактерий к Н2О2 [12]. изучена роль СОд Helicobacter pylori в колони- зации слизистой оболочки желудка эксперимен- тальных животных. В модели на мышах колони- зация обнаружена только у одной из 23 мышей, которых инокулировали СОд-дефицитным штам- мом, в то время как у 15 из 17 мышей обнаружена колонизация диким типом [13]. Установлено, что внутриклеточные антиоксидантные ферменты — каталаза и СОд гриба C. albicans — обеспечива- ют более высокую обсемененность внутренних органов белых мышей при экспериментальной инфекции [14]. Мутанты Cryptococcus neoformans var. gatti с дефицитом cu-zn-СОд, полученные трансформацией, ничем не отличались от дикого типа, однако обладали значительно меньшей ви- рулентностью для мышей [9]. гистологические исследования кишечной стен- ки кроликов, зараженных СОд-дефицитными му- тантами Shigella flexneri, показало, что мутантные штаммы вызывают незначительные изменения тка- ней в сравнении с диким штаммом этой бактерии [10]. Активность ферментов каталазы и СОд у ви- рулентных и авирулентных штаммов золотистых стафилококков значительно различается [15]. Так, если каталазная активность вирулентных штам- мов в клеточном лизате составляет 260±120 kat, а авирулентные штаммы имеют 31±19 kat, СОд- активность у вирулентных и авирулентных штам- мов составляла соответственно 20,85±11,48 u и 5,39±2,89 u. Mn-sod-дефицитные мутанты S. agalactiae быстрее элиминировались из внутрен- них органов — мозга, селезенки и из крови — по сравнению с контрольными штаммами [11]. После заражения мышей мутантным по sod штаммом Neisseria meningitidis выжило 14 из 25 животных, в то время как после заражения диким штаммом этого микроба — только 6 из 25 [16]. итак, при экспериментальных инфекциях до- казана роль антиоксидантных ферментов микро- организмов в персистенции во внутренних орга- нах. Механизм данного явления можно объяснить антифагоцитарной активностью каталазы и СОд: защищая микробные клетки от действия кисло- родных радикалов внутри фагосом, эти фермен- ты способствуют более длительному выживанию микроорганизмов. Персистенция микроорганиз- мов в организме ухудшает течение инфекцион- ного процесса и тем самым обусловливает более высокое содержание их во внутренних органах. Следовательно, антиоксидантные ферменты яв- ляются одним из факторов патогенности. Механизм участия антиоксидантных фермен- тов в патогенности можно объяснить следующим образом. В процессе фагоцитоза микроорганизмы уничтожаются кислородзависимым механизмом с помощью кислородных радикалов, т. е. микро- организмы подвергаются действию сильных окси- дантов. Нейтрализуя указанные оксиданты, анти- оксидантная система микроорганизмов защищает их от действия фагоцитов. В таких случаях повы- 138 КЛиНичеСКАя ФАРМАКОЛОгия шается устойчивость внутри фагоцитов и осла- бляется внутриклеточный киллинг, вследствие чего элиминация микроорганизмов из организма запаздывает. Таким образом, антиоксидантные ферменты играют определенную роль в патоген- ности микроорганизмов. Косвенным показателем роли антиоксидант- ных ферментов микроорганизмов в их патогенно- сти может быть участие этих ферментов в иммун- ных реакциях. В результате экспериментальных исследований установлено, что штаммы C. albicans с минимальной активностью антиоксидантных ферментов индуцируют относительно более выра- женный иммунный ответ в ранние сроки зараже- ния по сравнению со штаммами с максимальной активностью этих ферментов. Но в дальнейшем интенсивность иммунного ответа против штаммов C. albicans с минимальной активностью этих фер- ментов была ниже, чем интенсивность иммунного ответа против штамма с максимальной активно- стью ферментов [17]. Антиоксидантные ферменты микроорганиз- мов, как каталаза и СОд, могут быть потенци- ально перспективными для создания препаратов иммунологической защиты против инфекций [18]. иммунизация ферментом каталаза формирует иммунный ответ к микроорганизму, который со- держит этот фермент. Некоторым исследователям [19] удалось получить клонированный вакцинный штамм, перенося ген каталазы H. Pylori в живые клетки Salmonella typhimurium. У 8 из 13 мышей, вакцинированных этим штаммом, наблюдалась протективная реакция против H. pylori с повы- шением уровня Igg2a. изучена протективная роль каталазы, полученной из мукоидного штам- ма P. аeruginosa с молекулярной массой 60 кда при экспериментальной респираторной инфекции крыс. иммунизацию ферментом производили вве- дением внутрь пейеровых бляшек или интратра- хеальным введением. иммунизация значительно повышала клиренс гомологичных и гетероген- ных штаммов P. aeruginosa, активность бронхо- альвеолярных фагоцитов, индуцировала прояв- ление специфических антикаталазных антител, а также каталазаспецифическую пролиферацию клеток, полученных из мезентеральных лимфа- тических узлов иммунизированных животных [20]. В подобных исследованиях обнаружилось значительное протективное действие и фермента СОд. Например, СОд у Brucella abortus являет- ся Т-зависимым антигеном, который индуцирует пролиферацию Т-клеток и продукцию гамма- интерферона у инфицированных мышей [21]. Так, вакцинация мышей клетками Escherichia coli, экспрессирующего фермент cu-zn-sod B. abortus, формировала существенную защиту против бруцелл [22]. использование с этой же це- лью плазмидной дНК, включающей cu-zn-sod ген B. abortus, также индуцировало гуморальный и клеточный иммунный ответ против возбуди- телей бруцеллеза. Протективный эффект этой вакцинации был сходен с вакцинацией штаммом B. abortus rb51 [23]. штамм C. albicans с макси- мальным содержанием каталазы и СОд индуци- ровал относительно более выраженный иммунный ответ у мышей по сравнению со штаммом с ми- нимальным содержанием этих ферментов [24]. дальнейшие исследования, проведенные нами, показали возможность участия каталазы и СОд в индукции специфического иммунного ответа против других микроорганизмов [18]. Так, им- мунный ответ (титры антител и интенсивность гиперчувствительности замедленного типа) про- тив микроорганизмов, отличающихся по актив- ности антиоксидантных ферментов, зависели от активности этих ферментов. Таким образом, антиоксидантные ферменты защищают микроорганизмы от окислительных субстратов, образующихся не только в результате метаболических процессов, но и в процессе фаго- цитоза фагоцитирующими клетками, и тем самым играют роль фактора патогенности. Л и т е р а т у р а Fridovich I. 1. superoxide anion radical and superoxide dis- mutases // an. rev. biochem.— 1995.— Vol. 64.— P. 97–112. Fridovich I.2. superoxide anion radical (o2–), super oxide dismutases, and related matters // Jbc online.— 1997.— Vol. 272 (30).— P. 18515–18517. Машковский М. Д.3. Лекарственные средства: В 2 т. Харьков: Торсинг, 1998.— Т. 2.— 592 с. Рябиченко Е. В., Бондаренко В. М., Рябиченко В. В.4. Роль активных форм кислорода, генерируемых фагоцитами, в патогенезе заболеваний // Журн. микробиол.— 2000.— № 4.— С. 65–71. Курбанов А. И., Караев З. О.5. Роль каталазы и су- пероксиддисмутазы микроорганизмов при их фа- гоцитозе макрофагальными клетками // биомед.— 2005.— № 3.— С. 44–45. Mycobacterium tuberculosis catalase and peroxidase 6. activities and resistance to oxidative killing in human monocytes in vitro / c. Manca, s. Paul, c. e. barry et al. // Inf. Immun.— 1999.— Vol. 67 (1).— P. 74–79. Брудастов Ю. А., Сборец Т. С., Дерябин Д. Г.7. Актив- ность каталазы и супероксиддисмутазы staphylococcus aureus при их персистировании в макроорганиз- ме // Журн. микробиол.— 2001.— № 2.— С. 13–16. Курбанов А. И.8. Внутриклеточные антиоксидантные ферменты candida albicans при фагоцитозе макро- фагами // Пробл. мед. микологии.— 2005.— Т. 7, № 2.— С. 105–106. characterization of cu, zn superoxide dismutases 9. (sod1) gene knock-out mutant of cryptococcus neoformans var. gattii: role in biology and virulence / s. d. narasipura, J. g. ault, M. J. behr et al. // Mol. Microbiol.— 2003.— Vol. 47 (6).— P. 1681–1694. Franzon V10. ., Arondel J., Sansonetti P. contribution of superoxide dismutase and catalase activities to shigella 139 А. и. КУРбАНОВ. АНТиОКСидАНТНые ФеРМеНТы МиКРООРгАНиЗМОВ... flexneri pathogenesis // Inf. Immun.— 1990.— Vol. 58, № 2.— Р. 529–535. contribution of Mn-cofactored superoxide dismutase 11. (soda) to the virulence of streptococcus agalactiae / c. Poyart, e. Pellegrini, o. gaillot et al. // Inf. Im- mun.— 2001.— Vol. 69, № 8.— Р. 5098–5106. Jackett P. S., Aber V. R., Lowrie D. B.12. Virulence and resistance to superoxide, low ph and hydrogen peroxide among streins of Mycobacterium tuberculosis // J. gen. Microbiol.— 1978.— Vol. 104 (1).— P. 37–45. superoxide dismutase-deficient mutant of helicobacter 13. pylori are hypersensitive to oxidative stress and defec- tive in host colonization / W. richard, r. W. seyler, J. W. olson, r. J. Maier // Inf. Immun.— 2001.— Vol. 69 (6).— P. 4034–4040. Курбанов А. И.14. Обсемененность внутренних органов белых мышей при экспериментальных инфекциях, вызванных микроорганизмами, отличающимися по содержанию антиоксидантных ферментов // био- мед.— 2006.— № 2.— С. 31–33. Kanafani 15. H., Martin S. catalase and superoxide dis- mutase activities in virulent and nonvirulent staphy- lococcus aureus isolates // J. clin. Microbiol.— 1985.— Vol. .21, № 4.— Р. 607–610. Periplasmic superoxide dismutase in meningococcal 16. pathogenicity / K. Wilks, K. dunn, J. Farrant et al. // Inf. Immun.— 1998.— Vol. 66, № 1.— Р. 213–217. Курбанов А. И.17. Экспериментальное изучение роли антиоксидантных ферментов candida albicans в па- тогенезе кандидоза // Пробл. мед. микологии.— 2008.— Т. 10, № 2.— С. 14–16. Kurbanov A. I., Karaev Z. O., Bayramov R. B., Top-18. chieva Sh. Perspective of microbial enzymes use as vaccine preparation // Plant & microbial enzymes: isolation, characterization & biotechnology applica- tions.— tbilisi: georgia, 2007.— P. 66–67. Immunization with attenuated salmonella typhimurium 19. producing catalase in protection against gastric heli- cobacter pylori infection in mice / M. chen, J. chen, W. liao et al. // helicobacter.— 2003.— Vol. 8, № 6.— P. 613–625. catalase immunization from Pseudomonas aeruginosa 20. enhances bacterial clearance in the rat lung / l. thomas, M. dunkley, r. Moore et al. // Vaccine.— 2000.— Vol. 19, № 2–3.— P. 348–357. evaluation of brucella abortus dna vaccine by expression 21. of cu-zn superoxide dismutase antigen fused to Il-2 / a. gonzalez-smith, r. Vemulapalli, e. andrews, a. onate // Immunobiology.— 2006.— Vol. 211, № 1–2.— P. 65–74. Vaccination with live escherichia coli expressing bru-22. cella abortus cu/zn superoxide dismutase protects mice against virulent b. abortus / a. onate, r. Vemulapalli, e. andrews et al. // Inf. Immun.— 1999.— Vol. 67, № 2.— P. 986–988. a dna vaccine encoding cu,zn superoxide dismutase 23. of brucella abortus induces protective immunity in balb/c mice / a. a. onate, s. cespedes, a. ca- brera et al. // Inf. Immun.— 2003.— Vol. 71, № 9.— P. 4857–4861. Курбанов А. И., Караев З. О.24. Особенности инфекци- онного и иммунного процесса, вызванного штаммами candida albicans, отличающимися по содержанию антиоксидантных ферментов // Пробл. мед. мико- логии.— 2006.— Т. 8, № 2.— С. 55–56. Поступила 29.10.2008