katalaza 5

Katalaza występuje w peroksysomach i glioksysoinach komórek roślinnych w towarzystwie oksydaz flawinowych, wytwarzających H2O2. Enzymy te biorą udział w procesie fotooddychania. Jednym z etapów tego zjawiska jest utlenianie pośredniego produktu - glikolanu do glioksalanu. Reakcja ta jest katalizowana przez flawoproteid oksydazę glikolanową. Towarzyszy jej katalaza, która rozkłada wytworzony przez ten enzym nadtlenek wodoru [30]. Katalaza i inne enzymy antyoksydatywne odgrywają istotną rolę w dzielących się proplaslydach komórek n-linnych. Dcm ar co i wsp. [13] wykazali, że aktywność tych enzymów rośnie pod'.. podziału proplastydów. Światło, które powoduje akumulowanie się aktywnych for. 1 ’ .1111 w chloroplastach, stymuluje aktywność katalazy i peroksydazy askorbinianowej już w proplaslydach, co chroni powstałe z nich chloroplasty przed toksycznym działaniem aktywnych tlenków.

b. Katalaza w komórkach zwierzęcych i ludzkich

Komórki zwierzęce są bardzo wrażliwe na niskie stężenia H2O2 (10-100 pmol). Katalaza chroni je przed szkodliwym działaniem tego nadtlenku. U niektórych owadów (Drosophila rnelanogaster) dysmutaza nadtlenkowa i katalaza przyczyniają się do przedłużenia życia tego zwierzęcia, gdy usuwają aniony nadtlenkowe i H2O2. Ponieważ peroksydaza glutationowa (inny enzym związany z usuwaniem wody utlenionej), nie występuje u owadów, dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza zapewniają skuteczną ochronę enzymatyczną przed toksycznymi nadtlenkami [55]. Katalaza obecna jest we wszystkich tkankach zwierzęcych. W dużych ilościach występuje w wątrobie, nerkach, krwinkach czerwonych i białych oraz tkance nerwowej. Jest ważnym enzymem działającym przeciwko aktywnym tlenkom, usuwa bowiem H2O2 wytwarzany podczas licznych procesów metabolicznych, zachodzących we wszystkich komórkach organizmu. W krwinkach czerwonych chroni ona glutation i hemoglobinę przed ich utlenieniem [56]. Stanowi też główny enzym usuwający H2O2 gromadzący się w erytrocytach, podczas gdy za usuwanie nadtlenków organicznych odpowiada głównie peroksydaza glutationowa [20].

Katalaza dziedziczona jest jako recesywny czynnik autosomalny. Znane są przypadki wrodzonych akatalazji, przy których we wszystkich komórkach brak jest enzymu. Hirono i wsp. [25] badali japoński typ akatalazji u 72-leniego pacjenta. Przyczyną choroby była dełccja tyminy w pozycji 358 egzonu 4 genu katalazy. Pacjent odziedziczył po matce uszkodzony gen. Ten typ akatalazji objawia się prawie całkowitą utratą aktywności katalazy w erytrocytach i związane z nim były chorobowe zmiany w jamie ustnej. Matka pacjenta była heterozygotą. U heterozygot akatalazja przebiega bez objawów klinicznych. U homozygot z akatalazją występuje tzw. choroba Ta kabaty, przejawiająca się zgorzel, 1 i cwrzodzeniami.

Poziom katalazy zmienia się w różnych stanach chorobowych, np. wzrasta w chorobach wątroby, zwłaszcza w jej zapaleniach. W krwinkach wysoka aktywność enzymu obserwowano u schizoft eników, zaś u osób z niewydolnością krążenia aktywność katalazy krwinkowej obniża się. Spadek aktywności tego enzymu rejestrowano też w chorobach nowotworowych płuc oraz szyjki macicy. Niski poziom katalazy wykrywano we wrzodzicjącym zapaleniu dziąseł. Na skutek zaburzeń syntezy katalazy w wątrobie obniżony jej poziom obserwowano u alkoholików [23,56]. Spadek aktywności tego enzymu w erytrocytach wykryto też u pacjentów z chorobą „multiple sclcrosis" (MS).

która polega na degradacji mieliny i atakuje centralny system nerwowy. Dużą rolę w niszczeniu mieliny odgrywają aktywne formy tlenu: O2, OH', H2O2. Antyutlcniacze typu katalazy czy peroksydazy glutationowej poprzez skuteczną eliminację tych związków stanowią pierwszą linię obrony komórek. Spadek aktywności katalazy w MS ogranicza tę ochronę (34). B u 11 k e [7] wykazał, że limfocyty T zainfekowane wirusem HIV są szczególnie podatne na apoptozę indukowaną Szokiem tlenowym i cechuje je znacznie obniżony poziom enzymów antyoksydacyjnych (SOD, katalaza, peroksydaza glutationowa). Podobną zależność zaobserwowano w badaniach dotyczących ludzkich limfocytów T. Stwierdzono mianowicie, że poziom pozakomórkowej katalazy moduluje podatność tych kontorek na programowaną śmierć indukowaną podwyższonym poziomem H2O2 [63].

6. Możliwości zastosowania katalazy

Katalaza znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym, tekstylnym (do usuwania nadmiaru H2O2 użytego jako środek wybielający tkaniny), w medycynie i analityce klinicznej. Szczególnie cenna okazała się katalazi{/J. niger ze względu na jej termosta-bilność. Na skalę przemysłową enzym otrzymywany jest najczęściej z płynu pohodow-lanego i z tego, względu dąży Się do maksymalnego zwiększenia jego wydzielania przez komórki do środowiska zewnętrznego.^W tym celu dodaje się pewne substancje do podłoży hodowlanych jak np. triton X-I00, w obecności którego aktywność katalazowa w płynie pohodowlanym znacznie wzrosła (prawie pięciokrotnie) w porównaniu z hodowlą kontrolną bez tego detergenta. Jednocześnie nic zaobserwowano w tych warunkach spadku aktywności katalazy wewnątrzkomórkowej (44].

a.    Katalaza w przemyśle spożywczym

⁽^Źc względu na silne właściwości antyseptycznc woda utleniona jest wykorzystywana do zimnej pasteryzacji mleka. Po jej zastosowaniu zachodzi konieczność użycia katalazy, która usuwa z mleka pozostałości H2O2. Środki chroniące mleko nie mogą reagować z żadnymi jego składnikami, muszą być łatwe do usunięcia lub zniszczenia przed wprowadzeniem mleka na rynek konsumpcyjny lub do celów przemysłowych. Również powstałe w wyniku reakcji produkty rozkładu nie mogą być trujące i powinny być bczwonne i bez smaku [57], Katalazę, pochodzącą z grzyba A. niger immobilizowano metodą chemiczną na porowatej krzemionce.^0 zastosowaniu unieruchomionego enzymu, nadtleneł wodoru zostaje całkowicie rozłożony do H’0 i O;. Użyta procedura nie wywołuje zmian w smaku mleka, nic wpływa też niekorzystnie nazawąrtc w nim składniki odżywcze: aminokwasy, witaminy, białka, cukry i tłuszcze [1]J    \(^-

b.    Katalaza w medycynie i diagnostyce klinicznej

Katalazę surowiczą, czynnik nekrotyżujący nowotwory - a (TNF) oraz 5-nuklcoty-dazc uży to jako markerów w diagnostyce ostrej choroby GVH (przeszczep przeciwko gospodarzowi), występującej u biorców szpiku kostnego do przeszczepów. Spośród użytych wskaźników', katalaza okazała się najbardziej czułym i specyficznym markerem w diagnostyce tej choroby. Uważa się zatem, że badanie aktywności katalazę surowiczej mogłoby w przyszłości okazać się szvbka i względnie nieinwazyjną metodą diagnozowania