Estallido respiratorio: un mecanismo de muerte

El estallido respiratorio es un mecanismo inmune que genera especies reactivas de oxígeno (ROS- reactive oxygen species) que se encarga de la destrucción de agentes patógenos (bacterias y hongos) forma parte de la respuesta inmune innata y es propio de los fagocitos como los neutrófilos, macrófagos y monocitos. Se preguntarán que es lo que hace que este mecanismo se lleve a cabo, bueno es un complejo enzimático llamado NADPH oxidasa, constituido por diversas proteínas que se encuentran ubicadas en el citoplasma, la membrana plamática y vesículas fagocíticas. El componente de membrana siendo el principal y el más importante es el flavocitocromo b558 que esta formado por 2 proteínas: la gp91 phox, la cuál es el esqueleto/matriz donde se ensambla todo el complejo NADPH oxidasa, junto con la p22 phox (la denominación phox proviene de phagocyte oxidase y el número representa su peso aproximado en kD). Mientras que los componentes citoplasmaticos de la NADPH oxidasa son: p47 phox, cumple con el rol de traslocar los componentes citosolicos a la membrana funcionando como plataforma; p67 phox, regula la transferencia de electrones del NADPH al gp91 phox, y el p40 phox, necesaria para la activación y regulación del complejo. Otras moléculas que se encuentran implicadas son: Rac2, Rap1A y Rho-GDI.

La activación del complejo enzimático consiste en la traslocación de los componentes citoplasmáticos a la membrana de las vacuolas fagocíticas o a la membrana plamática, este estímulo puede ser dado por diversas sustancias entre ellas activadores de la proteína quinasa C, ácido araquidónico, factor de necrosis tumoral, linfotoxina, etc. Después de la señal de activación y con la fagocitosis terminada se inicia el proceso de ensamblaje del complejo enzimático que mediante mecanismos de fosforilación, cambios conformacionales y traslocaciones se logra ensamblar para la producción de superóxido.

 

 

Fig. 1 Fagocitosis, ensamblaje de la NADPH oxidasa y la eliminación del patógeno.*

La NADPH oxidasa transfiere electrones desde el NADPH hacia el O2 que se convierte simultaneamente en superóxido (O2-)  que por medio de una enzima llamada dismutasa se convierte en H2O2 (peróxido de hidrógeno) este a su vez actúa en conjunto con la mieloperoxidasa contenida en los gránulos de los fagocitos para oxidar haluros produciendo compuestos tóxicos como cloraminas, radical OH y ácido hipocloroso, aunque también existen otros medios por los cuales se apoya este fenómeno como la elevación del pH dentro de la vacuola, hay otros agentes antimicrobianos oxidativos como el radical NO (óxido nítrico) que al juntarse con el O2 da como producto el peroxinitrito; otros compuestos son los no oxidativos como proteasas y péptidos bactericidas, que atacan principalmente a bacterias y hongos catalasa positivos. La generación de las especies reactivas de oxígeno generan un consumo muy alto de oxígeno por parte del fagocito, esta es la manera en la cual se identificó por primera vez esta función.
Existe una enfermedad llamada enfermedad granulomatosa crónica (EGC/CGD) que se caracteriza por la ausencia o deficiencia de la actividad de la NADPH oxidasa por lo que las personas afectadas por esta enfermedad suelen sufrir frecuentemente infecciones severas por microorganismos catalasa positivos entre otros. La causa son mutaciones en cualquiera de los genes que codifican para las proteínas que conforman el complejo enzimático, existiendo dos patrones de herencia: 1) se encuentra ligado al cromosoma X, siendo la proteína mas afectada la gp91 phox; 2) y otro autosómico recesivo con alteraciones en los proteínas p47 phox, p22 phox, p67 phox y p40 phox. Se le considera una inmunodeficiencia primaria, a pesar de que puede hacer alteraciones en la Rac2 no lleva a EGC aunque los afectados si presentan infecciones recurrentes.
Una cosa curiosa del NADPH oxidasa es que no solo existe en los fagocitos si no que también esta presente en otros tipos de células como fibroblastos, linfocitos B, entre otras aún no se sabe cuál es la función exacta de la NADPH oxidasa en estas células.

Aunque no sepas mucho inglés este es un buen vídeo y puedes guiarte con la animación, claro y la información que acabas de leer para comprender mejor como se eliminan los patógenos por medio de la NADPH oxidasa:

Para más información pueden consultar estas páginas de las cuales se ocuparon como fuentes bibliográficas:
*Brock, Tom. The NADPH oxidasecomplex: A super oxide generator. Visto en: https://www.caymanchem.com/app/template/Article.vm/article/2126
Redalyct. Sistema NADPH oxidasa: nuevos retos y perspectivas. Visto en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=180515586006