أوكسيداز NADPH

إنزيم NADPH أوكسيداز (أوكسيداز فوسفات ثنائي نيوكليوتيد الأدينين نيكوتيناميد) هو مركب إنزيمي مرتبط بالغشاءويواجه الفضاء خارج الخلوي. يوجد هذا الإنزيم في الغشاء البلازمي، وكذلك في أغشية البلعوميات التي تستخدمها خلايا الدم البيضاء المتعادلة لابتلاع الكائنات الدقيقة. تشمل الأشكال البشرية للمكون التحفيزي لهذا المركب NOX1 و NOX2 و NOX3 و NOX4 و NOX5 و DUOX1 و DUOX2 . ^{[ 1 ]}

يحفز إنزيم NADPH أوكسيداز إنتاج جذور الأكسجين الفائقة عن طريق نقل إلكترون واحد إلى جزيئين من الأكسجين من NADPH . ^{[ 2 ]}

NADPH + 2O ₂ ⇌ NADP ⁺ + 2O − 2 + H ⁺

يوجد إنزيم NADPH أوكسيداز في الثدييات بنوعين: أحدهما في خلايا الدم البيضاء (العدلات) والآخر في الخلايا الوعائية ، ويختلفان في التركيب الكيميائي الحيوي والوظائف. ^{[ 3 ]} ينتج إنزيم NADPH أوكسيداز العدلات الأكسجين الفائق بشكل فوري تقريبًا، بينما ينتجه الإنزيم الوعائي في غضون دقائق إلى ساعات. ^{[ 4 ]} علاوة على ذلك، وُجد أن الأكسجين الفائق في خلايا الدم البيضاء ينقل الإلكترونات عبر الغشاء إلى الأكسجين خارج الخلوي، بينما في الخلايا الوعائية، يبدو أن الأنيون الجذري يُطلق بشكل رئيسي داخل الخلايا. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يتكون الهيكل الكامل للإنزيم الوعائي المرتبط بالغشاء من خمسة أجزاء: وحدتان فرعيتان سيتوبلازميتان (p47phox وp67phox)، وسيتوكروم b558 الذي يتألف من gp91phox وp22phox، وبروتين G صغير يُسمى Rac. ^{[ 3 ]} يتم توليد الأكسيد الفائق في NADPH الوعائي عن طريق اختزال الأكسجين بإلكترون واحد عبر الوحدة الفرعية gp91phox، باستخدام NADPH المختزل كمانح للإلكترونات. يلعب بروتين G الصغير دورًا أساسيًا في تنشيط الأكسيداز من خلال التبديل بين شكل مرتبط بـ GDP (غير نشط) وشكل مرتبط بـ GTP (نشط). ^{[ 8 ]}

تُعدّ إنزيمات NADPH المؤكسدة (NOXes) أحد المصادر الرئيسية لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا ، ولا تزال محط اهتمام بحثي واسع النطاق نظرًا لدورها الحصري في إنتاج ROS في الظروف الفسيولوجية الطبيعية. يكون مُركّب NADPH المؤكسد خاملًا في الظروف الطبيعية، ولكنه يُنشّط للتجمّع في الأغشية أثناء الانفجار التنفسي . يُنتج NADPH المؤكسد المُنشّط الأكسيد الفائق الذي يلعب دورًا في الاستجابة المناعية للحيوانات وإشارات النبات. ^{[ 9 ]}

يمكن إنتاج الأكسيد الفائق في الجسيمات البلعمية التي ابتلعت البكتيريا والفطريات ، أو خارج الخلية. ^{[ 10 ]} في البلاعم، يقتل الأكسيد الفائق البكتيريا والفطريات بآليات لم تُفهم بالكامل بعد. ^{[ 11 ] [ 12 ]} يتحلل الأكسيد الفائق تلقائيًا لتكوين بيروكسيد، والذي يُبرتَن لاحقًا لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين . تتباين الآراء حول كيفية قتل الأكسيداز للميكروبات في العدلات. فمن جهة، يُعتقد أن بيروكسيد الهيدروجين يعمل كركيزة لإنزيم بيروكسيداز النخاع لإنتاج حمض الهيبوكلوروس. ^{[ 13 ]} وقد يُعطّل أيضًا إنزيمات أيضية حيوية، ويُحفّز بيروكسدة الدهون ، ويُتلف تجمعات الحديد والكبريت ، ^{[ 14 ]} ويُحرر الحديد النشط في تفاعلات الأكسدة والاختزال، مما يسمح بتوليد مؤكسدات عشوائية مثل جذر الهيدروكسيل. ^{[ 12 ]} ثمة رأي بديل مفاده أن الأكسيداز يرفع درجة الحموضة في الفجوة العصارية إلى حوالي 9.0، وهي الدرجة المثلى للبروتيازات المتعادلة التي تنطلق من الحبيبات السيتوبلازمية (حيث تكون غير نشطة عند درجة حموضة تقارب 5.5)، كما أنه يضخ البوتاسيوم إلى الفجوة العصارية، مما يذيب الإنزيمات، والبروتيازات المنشطة هي التي تقتل الميكروبات وتهضمها. ^{[ 15 ]}

في الحشرات ، تم توضيح بعض وظائف إنزيمات NOX. تمتلك المفصليات ثلاثة أنواع من NOX (NOX4-art، وهو NOX4 خاص بالمفصليات ومستقل عن p22-phox، وإنزيمان يعتمدان على الكالسيوم، DUOX). ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} في الأمعاء، يُعد إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) المعتمد على DUOX من الغشاء المخاطي لذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster) المحفز بالبكتيريا آلية مهمة للقضاء على مسببات الأمراض ^{[ 19 ]} ، ويمكن أن يزيد من التبرز كاستجابة دفاعية. ^{[ 20 ]} في بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti) ، يشارك DUOX في تنظيم الميكروبات المعوية الأصلية. ^{[ 21 ]} يمتلك حشرة رودنيوس بروليكسوس (Rhodnius prolixus) إنزيم DUOX المنشط بالكالسيوم، والذي يشارك في تقوية قشرة البيض، ^{[ 22 ]} وإنزيم NOX5، الذي يشارك في تنظيم حركة الأمعاء وهضم الدم. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

تُعدّ الأكسيدات الفائقة ضرورية للقضاء على البكتيريا الغريبة في جسم الإنسان. ونتيجةً لذلك، قد يؤدي انخفاض نشاطها إلى زيادة قابلية الإصابة بالكائنات الحية الدقيقة، مثل الميكروبات الموجبة للكاتالاز، بينما قد يؤدي فرط نشاطها إلى الإجهاد التأكسدي وتلف الخلايا.

يُسبب الإنتاج المفرط لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا الوعائية العديد من أمراض القلب والأوعية الدموية، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم ، وتصلب الشرايين ، واحتشاء عضلة القلب ، والسكتة الدماغية الإقفارية . ^{[ 29 ]} ينجم تصلب الشرايين عن تراكم البلاعم المحتوية على الكوليسترول ( الخلايا الرغوية ) في جدران الشرايين (في الطبقة الداخلية ). تُنشط أنواع الأكسجين التفاعلية، التي يُنتجها إنزيم NADPH أوكسيداز، إنزيمًا يُحفز التصاق البلاعم بجدار الشريان (عن طريق بلمرة ألياف الأكتين). تُوازن هذه العملية مثبطات إنزيم NADPH أوكسيداز ومضادات الأكسدة. يُؤدي اختلال التوازن لصالح أنواع الأكسجين التفاعلية إلى تصلب الشرايين. وقد وجدت الدراسات المخبرية أن مثبطات إنزيم NADPH أوكسيداز، مثل أبوكينين وثنائي فينيلين يودونيوم، بالإضافة إلى مضادات الأكسدة مثل N-أسيتيل سيستين وريسفيراترول، تُزيل بلمرة الأكتين، وتُفكك الالتصاقات، وتسمح للخلايا الرغوية بالهجرة خارج الطبقة الداخلية. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

تشير إحدى الدراسات إلى دور محتمل لأكسيداز NADPH في فقدان التعبير عن بروتين بارفالبومين العصبي و GAD67 الناجم عن الكيتامين . ^{[ 32 ]} ويُلاحظ فقدان مماثل في الفصام ، وقد تُشير النتائج إلى أن أكسيداز NADPH قد يكون عاملاً مُحتملاً في الفيزيولوجيا المرضية لهذا المرض. ^{[ 33 ]} يُستخدم نيترو بلو تترازوليوم في اختبار تشخيصي، وخاصةً لمرض الورم الحبيبي المزمن، وهو مرضٌ يُعاني فيه المريض من خلل في أكسيداز NADPH؛ وبالتالي، تعجز الخلية البلعمية عن إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية أو الجذور الحرة اللازمة لقتل البكتيريا، مما يؤدي إلى تكاثر البكتيريا داخلها. وكلما ارتفعت درجة اللون الأزرق، دلّ ذلك على قدرة الخلية الأفضل على إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية.

وقد ثبت أيضاً أن إنزيم NADPH أوكسيداز يلعب دوراً في الآلية التي تحفز تكوين sFlt-1 ، وهو بروتين يُعطّل بعض العوامل المحفزة لتكوين الأوعية الدموية التي تلعب دوراً في نمو المشيمة، وذلك عن طريق تسهيل تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية ، والتي يُشتبه في كونها وسائط في تكوين sFlt-1. وتُعزى هذه التأثيرات جزئياً إلى تحفيز تسمم الحمل لدى النساء الحوامل ^{[ 34 ].}

• NADPH+Oxidase في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
• EC 1.6.3.1