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| エイリアス | LPO、SPO、ラクトペルオキシダーゼ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム：150205; MGI : 1923363;ホモロジーン: 21240;ジーンカード：LPO; OMA :LPO - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ラクトペルオキシダーゼ（LPO、EC. 1.11.1.7）は、乳腺、唾液、涙、肺、気管支、鼻などの粘膜腺から分泌されるペルオキシダーゼ 酵素であり[5] 、細菌やウイルスに対する自然の第一防衛線として機能します。[6]ラクトペルオキシダーゼは、ヘムペルオキシダーゼファミリーの酵素のメンバーです。ヒトでは、ラクトペルオキシダーゼはLPO 遺伝子によってコードされています。[7] [8]
ラクトペルオキシダーゼは、過酸化水素によるいくつかの無機基質と多くの有機基質の酸化を触媒する。[9]これらにはヨウ化物と臭化物が含まれるため、ラクトペルオキシダーゼはハロペルオキシダーゼとして分類できる。もう1つの重要な基質は擬似ハロゲン化物チオシアネートである。酸化生成物は、インフルエンザウイルスの破壊を含む、強力で非特異的な殺菌および抗ウイルス活性を示す。ラクトペルオキシダーゼは、その無機イオン基質、過酸化水素、duox1およびduox2および生成物とともに、ラクトペルオキシダーゼシステムと呼ばれる。[10]したがって、十分なヨウ素が供給されている場合、LPOは、インフルエンザやSARS-CoV-2ウイルスなどの侵入細菌やウイルス因子に対する非常に重要な防御と考えられている。[11] [12] [13]
LPO システムは、乳汁や粘膜（吸収と分泌に関与する上皮で覆われた、主に内胚葉由来の内層）分泌物中の細菌を破壊することにより、自然免疫システムにおいて重要な役割を果たします。したがって、ラクトペルオキシダーゼ システムの増強は、治療用途や、食品や消費者向けヘルスケア製品中の細菌の制御への用途がある可能性があります。このシステムは DNA を激しく攻撃せず、変異原性もありません。[14]ただし、特定の条件下では、LPO システムが酸化ストレスに寄与する可能性がありますが、最近の証拠では LPO が保護的であることが示されています。[15] [16] LPO は、エストロゲン ホルモンを酸化してフリーラジカル中間体を生成する能力により、乳がんの発生に寄与する可能性があります。[17]
構造
ラクトペルオキシダーゼの構造は、主にαヘリックスと2本の短い反平行βストランドで構成されています。[18]ラクトペルオキシダーゼは、ミエロペルオキシダーゼ（MPO）、好酸球ペルオキシダーゼ（EPO）、甲状腺ペルオキシダーゼ（TPO）、プロスタグランジンHシンターゼ（PGHS）を含む哺乳類酵素のヘムペルオキシダーゼファミリーに属しています。ヘム補因子は、タンパク質の中心付近に共有結合しています。[19]
関数
ラクトペルオキシダーゼは、いくつかの受容体分子の過酸化水素（H 2 O 2）酸化を触媒する：[20]
- 還元受容体 + H 2 O 2 → 酸化受容体 + H 2 O
具体的な例としては、次のようなものがあります。
条件によりますが、SCN −または I −によるターンオーバーはほぼ同様です。Br −によるターンオーバーは、他の 2 つの陰イオンよりも約 10 −4小さくなります。哺乳類では、過酸化水素の供給源は、NADPH を酸化して二酸素を H 2 O 2に還元する duox1 または duox2 酵素の 1 つです[24]。実験室では、過酸化水素(H 2 O 2 ) の供給源は通常、唾液中でも起こる酵素グルコースオキシダーゼ( EC 1.1.3.4)の存在下でのグルコースと酸素の反応です。次に、唾液酵素アミログルコシダーゼ( EC 3.2.1.3) の存在下でデンプンからグルコースを生成できます。
これらの比較的短命な酸化中間体は強力な殺菌効果を持つため、ラクトペルオキシダーゼはラクトペルオキシダーゼを発現する組織の抗菌防御システムの一部となっている。[10]ラクトペルオキシダーゼシステムは、さまざまな好気性微生物[25]および特定の嫌気性微生物[26]を殺すのに効果的である。研究 (1984)：「ラクトペルオキシダーゼ-チオシアン酸塩-過酸化水素混合物の細菌に対する効果は、実験条件に依存する。好気性条件下でラクトペルオキシダーゼ-チオシアン酸塩-過酸化水素にさらされた後に細菌を培養すると、細菌は成長しない可能性があるが、嫌気性条件下で血液寒天培地上では容易に成長する。」[27]ラクトペルオキシダーゼの抗菌能力は、ラクトフェリン[28]およびリゾチームと相乗的に作用すると思われる。[29]
アプリケーション
ラクトペルオキシダーゼは効果的な抗菌剤および抗ウイルス剤です。そのため、ラクトペルオキシダーゼは食品保存料、化粧品、点眼薬などに利用されています。さらに、ラクトペルオキシダーゼは歯科治療や創傷治療にも利用されています。最後に、ラクトペルオキシダーゼは抗腫瘍剤や抗ウイルス剤としても利用される可能性があります。[30]ラクトペルオキシダーゼは放射性ヨウ素とともに膜表面を選択的に標識するために使用されています。[31]
乳製品
ラクトペルオキシダーゼは効果的な抗菌剤であり、牛乳や乳製品中の細菌叢を減らす抗菌剤として使用されています。[32]過酸化水素とチオシアン酸塩の添加によるラクトペルオキシダーゼシステムの活性化は、冷蔵された生乳の保存期間を延長します。[20] [33] [34] [35]かなり耐熱性があり、牛乳の過剰殺菌の指標として使用されます。[36]
口腔ケア
ラクトペルオキシダーゼ系は、歯肉炎や歯周病の治療に適していると言われています。[37]ラクトペルオキシダーゼは、口腔内の細菌を減らし、その結果として細菌によって生成される酸を減らすために、歯磨き粉や洗口液に使用されています。[38]
化粧品
ラクトペルオキシダーゼ、グルコース、グルコースオキシダーゼ（GOD）、ヨウ化物、チオシアン酸塩の組み合わせは、化粧品の保存に効果があると言われています。[39]
癌
グルコースオキシダーゼとラクトペルオキシダーゼの抗体複合体は、試験管内で腫瘍細胞を殺すのに効果的であることがわかっています。 [40]さらに、ラクトペルオキシダーゼにさらされたマクロファージは、癌細胞を殺すように刺激されます。[41]ラクトペルオキシダーゼが欠損したノックアウトマウスは健康を害し、腫瘍を発症します。[42]
臨床的意義
先天性免疫システム
ラクトペルオキシダーゼの抗菌・抗ウイルス活性は哺乳類の免疫防御システムにおいて重要な役割を果たしており、ラクトペルオキシダーゼシステムは空気中の細菌やウイルスに対する第一防衛線と考えられている。[43] [44] [45]重要なのは、ラクトペルオキシダーゼが肺、気管支、鼻粘液にも排出されるということである。[46]
ヒポチオシアナイトは、ラクトペルオキシダーゼの活性によって生成されるチオシアン酸と過酸化水素に対する反応中間体の一つで、Duox2としても知られるデュアルオキシダーゼ2タンパク質によって生成される。 [47] [48]嚢胞性線維症患者のチオシアン酸分泌[49]が減少し、抗菌性のヒポチオシアナイトの産生が減少し、結果として気道感染のリスク増加に寄与する。[50] [51]
ウイルス感染
ペルオキシダーゼによって生成される次亜ヨウ素酸（HOI）、次亜ヨウ素酸塩、次亜チオシアン酸塩は、いずれも単純ヘルペスウイルス [52] とヒト免疫不全ウイルスを破壊します。 [53] 次亜チオシアン酸塩と次亜ヨウ素酸塩イオン生成物はどちらも非常に強力で、重要なことに非特異的な抗ウイルス酸化剤であり、低濃度でもインフルエンザウイルスに対して致死的です。[ 54 ]ラクトペルオキシダーゼの抗ウイルス活性は、ヨウ化物イオンの濃度が上昇するにつれて高まります。[55]この酵素は、非常に危険で頑強なRNAウイルス（ポリオウイルス）と長寿命のDNAウイルス（ワクチナ）に対して有効であることが示されています。[56]
細菌感染症
デュオックス2-ラクトペルオキシダーゼ系は、臨床的に重要なブドウ球菌の変種や多くの連鎖球菌型を含む、数十種類の細菌やマイコプラズマに対する防御力を発揮することが示されています。[57]ラクトペルオキシダーゼ系は、緩衝液中の一般的なヘリコバクター ピロリ菌を効果的に阻害しますが、ヒト唾液全体に対しては、この微生物に対する効果が弱いようです。[58]チオシアン化物の存在下でのラクトペルオキシダーゼは、チオシアン化物よりも過酸化水素が過剰に存在する特定の条件下で、過酸化水素の殺菌効果と細胞毒性効果を触媒できることが示されています。[27]ラクトペルオキシダーゼ、過酸化水素、チオシアン化物の組み合わせは、過酸化水素単独よりも細菌の代謝と増殖を阻害するのにはるかに効果的です。[59]
乳癌
ラクトペルオキシダーゼによるエストラジオールの酸化は、乳がんにおける酸化ストレスの原因となる可能性がある。[15] [17]ラクトペルオキシダーゼが連鎖反応を起こして酸素消費と細胞内過酸化水素の蓄積を引き起こす能力は、女性の乳がん組織で最近報告されたヒドロキシルラジカル誘発性のDNA塩基損傷を説明できる可能性がある。[15]ラクトペルオキシダーゼは、エストロゲンホルモンと相互作用し、2つの1電子反応ステップを通じてそれらを酸化する能力があるため、乳がんの発生に関与している可能性がある。[17]ラクトペルオキシダーゼはエストロゲンのフェノールA環と反応して、反応性フリーラジカルを生成する。[60]さらに、ラクトペルオキシダーゼは発がん性の芳香族アミンと複素環式アミンを活性化し、活性化産物のDNAへの結合レベルを高める可能性があり、これは乳がんの原因におけるラクトペルオキシダーゼ触媒による発がん物質の活性化の潜在的な役割を示唆している。[61]
口腔ケア
過去数十年にわたり、様々な口腔ケア製品（歯磨き粉、洗口液）に含まれるラクトペルオキシダーゼ系の臨床的有効性を示す臨床研究がいくつか発表されている。実験的な歯肉炎や虫歯のパラメータを測定することにより、アミログラコシダーゼ（γ-アミラーゼ）とグルコースオキシダーゼを含む洗口液[62] [63]がラクトペルオキシダーゼ系を活性化することが間接的に示され、口腔ケア製品中の酵素の保護メカニズムが部分的に解明された。リゾチーム、ラクトペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼなどの酵素は、歯磨き粉からペリクルに移行します。ペリクルの成分であるこれらの酵素は、触媒として非常に活性が高い。[64] [65]また、歯磨き粉の一部として、ラクトペルオキシダーゼシステムは、チオシアン酸塩濃度を高めながら、う蝕原性微生物叢によって形成されるコロニーの数を減らすことで、幼児期のう蝕を防ぐ有益な影響を持っています[66] 。口腔乾燥症患者の場合、ラクトペルオキシダーゼシステムを含む歯磨き粉は、歯垢形成と歯肉炎の点で、フッ化物含有歯磨き粉よりも優れているようです。[67]保護メカニズムをさらに調べるには、より多くの研究が必要です[65]。[68]
ラクトペルオキシダーゼの用途は、虫歯、歯肉炎、歯周炎に限定されません。[69]リゾチームとラクトペルオキシダーゼの組み合わせは、口腔灼熱症候群（舌痛症）の治療をサポートするために適用できます。ラクトフェリンと組み合わせると、ラクトペルオキシダーゼは口臭と闘います。[70]ラクトフェリンとリゾチームと組み合わせると、ラクトペルオキシダーゼは口腔乾燥症の症状の改善に役立ちます。[71]さらに、ラクトペルオキシダーゼを含むジェルは、放射線により唾液の分泌が損なわれた場合に口腔がんの症状を改善するのに役立ちます。この場合、口腔細菌叢にも良い影響があります。[72] [73] [74]
参照
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外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のラクトペルオキシダーゼ
