NADPH-Oxidase

Definition

Die NADPH-Oxidase, kurz NOX, ist ein membrangebundener Enzymkomplex, der nach extrazellulär gerichtet ist. Man unterscheidet zwei Typen von NADPH-Oxidasen: phagozytäre NADPH-Oxidasen und nicht-phagozytäre NADPH-Oxidasen. Die prototypische und am besten erforschte NADPH-Oxidase ist die der Leukozyten, die eine zentrale Rolle bei der Immunabwehr von Bakterien einnimmt.

Funktion

Die Funktion der NADPH-Oxidase besteht darin, O₂ mithilfe des NADPH zu antibakteriell wirkenden Superoxidanionen (O₂^-) zu reduzieren, wodurch der extramitochondriale O₂-Verbrauch ("respiratory burst") stark ansteigt. Superoxidanionen können Membranen passieren und dann in andere reaktive Sauerstoffspezies (z.B. Hydroxylradikal, Singulett-Sauerstoff) und mithilfe einer Superoxiddismutase auch in Wasserstoffperoxid (H₂O₂) umgewandelt werden. Wasserstoffperoxid interagiert mit dem Enzym Myeloperoxidase, das in Gegenwart von Halogenen H₂O₂ in Hypochlorit (OCl^–) bzw. Hypoiodit (OI^–) umwandelt, die ebenfalls antibakteriell wirken.

Auch Hydroxylradikale (Hydroxidion) werden aus Wasserstoffperoxid gebildet. Diese Sauerstoffmetaboliten sind wichtige Effektoren bei zytotoxischen Reaktionen, wie z.B. der Abtötung von Bakterien durch Phagozyten (Phagozytose). Dabei verschmelzen die Phagosomen mit Lysosomen wodurch Proteasen und Peptidasen in das Phagosom gelangen. NADPH wird anschließend durch Oxidation von Glucose-6-phosphat zu 6-Phosphogluconat regeneriert.

Außerdem ist die NADPH-Oxidase in die Biosynthese der Schilddrüsenhormone integriert. Sie stellt H₂O₂ für die Thyreoperoxidase bereit.

Klinik

Es gibt seltene Krankheiten, die auf einen Defekt der NADPH-Oxidase zurückzuführen sind. Die erbliche Stoffwechselkrankheit septische Granulomatose (CGD) ist durch eine stark reduzierte Aktivität der NADPH-Oxidase in endozytierenden Zellen gekennzeichnet. Dadurch ist ein effektives Abtöten endozytierter Mikroorganismen nicht möglich und die betroffenen Patienten leiden unter chronischen bakteriellen Infektionen.