Гипотиоцианит
Гипотиоцианит – это анион [OSCN] − и сопряженное основание ( гипотиоциановой кислоты HOSCN ) . Это органическое соединение, входящее в состав тиоцианатов, поскольку оно содержит функциональную группу SCN. Он образуется, когда кислород одинарно связан с роданидной группой. Гипотиоциановая кислота — довольно слабая кислота; его константа кислотной диссоциации (p K a ) равна 5,3.
Гипотиоцианит образуется пероксидазой. [ 1 ] катализ перекиси водорода и роданида:
- Н 2 О 2 + СКН − → ОССН − + Н 2 О
В качестве бактерицида
[ редактировать ]Гипотиоцианит естественным образом встречается в антимикробной иммунной системе дыхательных путей человека. [ 2 ] в окислительно-восстановительной реакции, катализируемой ферментом лактопероксидазой . [ 3 ] Его возможности в качестве альтернативного антибиотика были тщательно исследованы, поскольку он безвреден для клеток человеческого организма, но является цитотоксическим для бактерий. [ 4 ] Точные процессы получения гипотиоцианита запатентованы, поскольку такой эффективный противомикробный препарат имеет множество коммерческих применений. [ 5 ]
Механизм действия
[ редактировать ]Реакции, катализируемые лактопероксидазой, приводят к образованию короткоживущих промежуточных продуктов окисления SCN. − , обеспечивающий антибактериальную активность. [ 6 ]
Основным промежуточным продуктом окисления является гипотиоцианит OSCN. − , который производится в количестве примерно 1 моль на моль перекиси водорода. При оптимальном значении pH 5,3 OSCN − находится в равновесии с HOSCN. Незаряженный HOSCN считается более бактерицидным из двух форм. [ 7 ] Было установлено, что при pH 7 HOSCN составляет 2% по сравнению с OSCN. − 98%. [ 8 ]
Действия OSCN − Сообщается, что действие против бактерий вызвано окислением сульфгидрила (SH). [ 9 ]
Окисление -SH-групп в цитоплазматической мембране бактерий приводит к потере способности транспортировать глюкозу, а также к утечке ионов калия, аминокислот и пептидов.
ОССН − также был идентифицирован как антимикробный агент в молоке, слюне, [ 10 ] слезы и слизь.
ОССН − считается безопасным продуктом, поскольку не является мутагенным. [ 11 ]
Связь с муковисцидозом
[ редактировать ]Первоначально это конкретное соединение, катализируемое лактопероксидазой, было первоначально обнаружено при изучении специфической среды муковисцидозом, ослабленной против бактериальной инфекции. респираторной иммунной системы пациентов с [ 12 ]
Симптомы муковисцидоза включают неспособность секретировать достаточное количество SCN. − что приводит к нехватке необходимого гипотиоцианита, что приводит к увеличению вязкости слизистой, воспалению и бактериальной инфекции в дыхательных путях.
Лактоферрин с гипотиоцианитом получил орфанного препарата статус в регионе EMEA [ 13 ] и FDA . [ 14 ]
Естественно, это открытие коррелировало с исследованиями различных методов, направленных на дальнейшее создание альтернативных антибиотиков, учитывая, что эффективность большинства старых антибиотиков против бактерий, устойчивых к антибиотикам, снижается. [ нужна медицинская ссылка ]
ОССН − , который не является антибиотиком, доказал эффективность в отношении супербактерий, включая эталонные штаммы MRSA, BCC, Mucoid PA. [ нужна медицинская ссылка ]
Схема LPO/SCN − /H 2 O 2 в легких человека :
Диапазон эффективности
[ редактировать ]Неполный список микроорганизмов.
Бактерии (грамположительные и -отрицательные)
- Ацинетобактер виды.
- Аэромонас гидрофила
- Бацилла короткая
- Бацилла цереус
- Бацилла мегатериум
- Бацилла субтилис
- Буркхолдерия цепасия
- Кампилобактер жеюни
- Капноцитофага охрацеа
- Коринебактерии ксероза
- Энтеробактер клоаки
- кишечная палочка
- Гемофильная инфекция
- Хеликобактер пилори
- Клебсиелла окситока
- Клебсиелла пневмония
- Легионелла виды.
- Листерия моноцитогенная
- Микрококк желтый
- Микобактерия смегматис
- Микобактерия абсцесса
- Neisseria виды.
- синегнойная палочка
- Pseudomonas pyocyanea
- виды сальмонеллы .
- Селеномонас спутагена
- Шигелла сонней
- Стафилококк аэрогенный
- Золотистый стафилококк
- Стрептококк агалактиае
- Стрептококк фекалис
- Стрептококк мутанс
- Прямая Волинелла
- Ксантомонас кампестрис
- Иерсиния энтероколитика
Вирусы [ 15 ]
Дрожжи и плесень
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фуртмюллер П.Г., Зедербауэр М., Янчко В., Хельм Дж., Богнер М., Якопич С., Обингер С. (январь 2006 г.). «Структура активного центра и каталитические механизмы пероксидаз человека». Арх. Биохим. Биофиз . 445 (2): 199–213. дои : 10.1016/j.abb.2005.09.017 . ПМИД 16288970 .
- ^ Аль-Обаиди AH (июль 2007 г.). «Роль лактопероксидазы дыхательных путей в устранении повреждений, вызванных перекисью водорода при астме» . Энн Торак Мед . 2 (3): 107–10. дои : 10.4103/1817-1737.33698 . ПМЦ 2732085 . ПМИД 19727356 .
- ^ Москва П., Лоренцен Д., Экскоффон К.Дж., Забнер Дж., МакКрей П.Б., Наусиф В.М., Дюпюи С., Банфи Б. (январь 2007 г.). «Новая система защиты дыхательных путей при муковисцидозе неисправна» . Являюсь. Дж. Респир. Крит. Уход Мед . 175 (2): 174–83. дои : 10.1164/rccm.200607-1029OC . ПМК 2720149 . ПМИД 17082494 .
- ^ Карлссон Дж., Эдлунд М.Б., Ханстрем Л. (июнь 1984 г.). «Бактерицидное и цитотоксическое действие смесей гипотиоцианита с перекисью водорода» . Заразить. Иммунитет . 44 (3): 581–6. дои : 10.1128/IAI.44.3.581-586.1984 . ПМЦ 263633 . ПМИД 6724690 .
- ^ Манссон-Рахемтулла Б., Прюитт К.М., Теновуо Дж., Ле Т.М. (октябрь 1983 г.). «Полоскание рта, которое оптимизирует выработку гипотиоцианита in vivo». Дж. Дент. Рез . 62 (10): 1062–6. дои : 10.1177/00220345830620101101 . ПМИД 6578235 . S2CID 19490884 .
- ^ Прюитт К.М., Теновуо Дж., Эндрюс Р.В., Маккейн Т. (февраль 1982 г.). «Катализируемое лактопероксидазой окисление роданида: полярографическое исследование продуктов окисления». Биохимия . 21 (3): 562–7. дои : 10.1021/bi00532a023 . ПМИД 7066307 .
- ^ Томас Э.Л., Пера К.А., Смит К.В., Чванг А.К. (февраль 1983 г.). «Ингибирование Streptococcus mutans антимикробной системой лактопероксидазы» . Заразить. Иммунитет . 39 (2): 767–78. дои : 10.1128/IAI.39.2.767-778.1983 . ПМК 348016 . ПМИД 6832819 .
- ^ Томас Э.Л. (май 1981 г.). «Катализируемое лактопероксидазой окисление тиоцианата: равновесие между окисленными формами тиоцианата». Биохимия . 20 (11): 3273–80. дои : 10.1021/bi00514a045 . ПМИД 7248282 .
- ^ Томас Э.Л., Ауне ТМ (май 1978 г.). «Лактопероксидаза, пероксид, тиоцианатная антимикробная система: корреляция окисления сульфгидрила с противомикробным действием» . Заразить. Иммунитет . 20 (2): 456–63. дои : 10.1128/IAI.20.2.456-463.1978 . ПМК 421877 . ПМИД 352945 .
- ^ Теновуо Дж. (январь 2002 г.). «Клиническое применение противомикробных белков хозяина лактопероксидазы, лизоцима и лактоферрина при ксеростомии: эффективность и безопасность». Оральный дис . 8 (1): 23–9. дои : 10.1034/j.1601-0825.2002.1o781.x . ПМИД 11936452 .
- ^ Уайт М.Е., Прюитт К.М., Манссон-Рахемтулла Б. (февраль 1983 г.). «Антибактериальная система пероксидаза-тиоцианат-пероксид не повреждает ДНК» . Антимикроб. Агенты Чематер . 23 (2): 267–72. дои : 10.1128/aac.23.2.267 . ПМК 186035 . ПМИД 6340603 .
- ^ Гаттас М.В., Фортеза Р., Фрагосо М.А., Фрегиен Н., Салас П., Салате М., Коннер Дж.Е. (ноябрь 2009 г.). «Окислительная эпителиальная защита хозяина регулируется инфекционными и воспалительными стимулами» . Свободный Радик. Биол. Мед . 47 (10): 1450–8. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2009.08.017 . ПМЦ 2767478 . ПМИД 19703552 .
- ^ «Публичный отчет о положительном мнении о бесхозном назначении гипотиоцианита/лактоферрина для лечения муковисцидоза» (PDF) . Предварительная разрешительная оценка лекарственных средств для применения человеком . Европейское агентство лекарственных средств. 07.09.2009. Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2010 г. Проверено 23 января 2010 г.
- ^ «Мевеол: статус орфанного препарата, присвоенный FDA для лечения муковисцидоза» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. 05.11.2009. Архивировано из оригинала 24 декабря 2009 г. Проверено 23 января 2010 г.
- ^ Микола Х., Варис М., Теновуо Дж. (март 1995 г.). «Ингибирование вируса простого герпеса типа 1, респираторно-синцитиального вируса и эховируса типа 11 гипотиоцианитом, генерируемым пероксидазой». Противовирусный Рес . 26 (2): 161–71. дои : 10.1016/0166-3542(94)00073-h . ПМИД 7605114 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Коннер Дж.Е., Салате М., Фортеза Р. (декабрь 2002 г.). «Метаболизм лактопероксидазы и перекиси водорода в дыхательных путях». Являюсь. Дж. Респир. Крит. Уход Мед . 166 (12, часть 2): S57–61. дои : 10.1164/rccm.2206018 . ПМИД 12471090 .
- Коннер Г.Е., Вейкстрем-Фрей К., Рэнделл Ш., Фернандес В.Е., Салате М. (январь 2007 г.). «Система лактопероксидазы связывает транспорт анионов с защитой хозяина при муковисцидозе» . ФЭБС Летт . 581 (2): 271–8. дои : 10.1016/j.febslet.2006.12.025 . ПМК 1851694 . ПМИД 17204267 .
- Иствульд Дж.С. (2005). «Гипотиоциановая кислота: обзор» (PDF) . Свободнорадикальная биология и медицина .
- Минаровский Л., Сэндс Д., Минаровска А., Карвовска А., Сулевска А., Гацко М., Чичевска Е. (2008). «Концентрация тиоцианата в слюне больных муковисцидозом» . Гистохимическая фольга. Цитобиол . 46 (2): 245–6. дои : 10.2478/v10042-008-0037-0 . ПМИД 18519245 .
- Рада Б, Лето ТЛ (2009). «Окислительно-восстановительная война между эпителиальными клетками дыхательных путей и Pseudomonas: двойная оксидаза против пиоцианина» . Иммунол. Рез . 43 (1–3): 198–209. дои : 10.1007/s12026-008-8071-8 . ПМК 2776630 . ПМИД 18979077 .
- Коннер Дж.Е., Салате М., Фортеза Р. (декабрь 2002 г.). «Метаболизм лактопероксидазы и перекиси водорода в дыхательных путях». Являюсь. Дж. Респир. Крит. Уход Мед . 166 (12, часть 2): S57–61. дои : 10.1164/rccm.2206018 . ПМИД 12471090 .
- Фишер Х (октябрь 2009 г.). «Механизмы и функции DUOX в эпителии легких» . Антиоксид. Редокс-сигнал . 11 (10): 2453–65. дои : 10.1089/ARS.2009.2558 . ПМЦ 2823369 . ПМИД 19358684 .
- Куссендрагер К.Д., ван Хоэйдонк AC (ноябрь 2000 г.). «Лактопероксидаза: физико-химические свойства, возникновение, механизм действия и применение» . Бр. Дж. Нутр . 84 (Приложение 1): С19–25. дои : 10.1017/S0007114500002208 . ПМИД 11242442 .
- Педемонте Н., Качи Э., Сондо Э., Капуто А., Роден К., Пфеффер У., Ди Кандиа М., Бандеттини Р., Раваццоло Р., Зегарра-Моран О., Галиетта Л.Дж. (апрель 2007 г.). «Тоцианатный транспорт в покоящихся и стимулированных IL-4 эпителиальных клетках бронхов человека: роль пендрина и анионных каналов» . Дж. Иммунол . 178 (8): 5144–53. дои : 10.4049/jimmunol.178.8.5144 . ПМИД 17404297 .
- Рада Б, Лето ТЛ (2009). «Окислительно-восстановительная война между эпителиальными клетками дыхательных путей и Pseudomonas: двойная оксидаза против пиоцианина» . Иммунол. Рез . 43 (1–3): 198–209. дои : 10.1007/s12026-008-8071-8 . ПМК 2776630 . ПМИД 18979077 .
- Рада Б, Лето ТЛ (2008). «Окислительная врожденная иммунная защита с помощью НАДФН-оксидаз семейства Nox/Duox». Тенденции врожденного иммунитета . Вклад в микробиологию. Том. 15. стр. 164–87. дои : 10.1159/000136357 . ISBN 978-3-8055-8548-4 . ПМЦ 2776633 . ПМИД 18511861 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - Рейтер Б, Хернулв Г (1984). «Лактопероксидазная антибактериальная система природного происхождения, биологические функции и практическое применение» . J Пищевая прот . 47 (9): 724–732. дои : 10.4315/0362-028X-47.9.724 . ПМИД 30934451 .
- Шин К., Вакабаяши Х., Ямаути К., Терагучи С., Тамура Ю., Курокава М., Шираки К. (август 2005 г.). «Влияние перорального бычьего лактоферрина и лактопероксидазы на инфекцию вируса гриппа у мышей» . Дж. Мед. Микробиол . 54 (Часть 8): 717–23. дои : 10.1099/jmm.0.46018-0 . ПМИД 16014423 .
- Томас Э.Л., Бейтс К.П., Джефферсон М.М. (сентябрь 1980 г.). «Гипотиоцианит-ион: обнаружение противомикробного агента в слюне человека». Дж. Дент. Рез . 59 (9): 1466–72. дои : 10.1177/00220345800590090201 . ПМИД 6931123 . S2CID 7717994 .
- Вейкстрем-Фрей С., Эль-Чемали С., Али-Рачеди Р., Герсон С., Кобас М.А., Фортеза Р., Салате М., Коннер Дж.Е. (август 2003 г.). «Лактопероксидаза и защита дыхательных путей человека». Являюсь. Дж. Респир. Клетка Мол. Биол . 29 (2): 206–12. CiteSeerX 10.1.1.325.1962 . дои : 10.1165/rcmb.2002-0152OC . ПМИД 12626341 .
- Сюй Ю, Сеп С, Лу З (декабрь 2009 г.). «Антиоксидантная роль тиоцианата в патогенезе муковисцидоза и других заболеваний, связанных с воспалением» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 106 (48): 20515–9. Бибкод : 2009PNAS..10620515X . дои : 10.1073/pnas.0911412106 . ПМЦ 2777967 . ПМИД 19918082 .