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Lactoperoxidasa

La lactoperoxidasa es una enzima peroxidasa secretada por las glándulas mamarias, salivales y otras glándulas mucosas, incluidos los pulmones, los bronquios y la nariz [5], que funciona como una primera línea de defensa natural contra las bacterias y los virus. [6] La lactoperoxidasa es un miembro de la familia de enzimas de la hemoperoxidasa . En los seres humanos, la lactoperoxidasa está codificada por el gen LPO . [7] [8]

La lactoperoxidasa cataliza la oxidación de varios sustratos inorgánicos y orgánicos por el peróxido de hidrógeno . [9] Estos sustratos incluyen bromuro y yoduro y, por lo tanto, la lactoperoxidasa puede clasificarse como una haloperoxidasa . Otro sustrato importante es el tiocianato . Los productos oxidados producidos a través de la acción de esta enzima tienen actividades bactericidas y antivirales potentes y no específicas , incluida la destrucción del virus de la influenza. La lactoperoxidasa junto con sus sustratos de iones inorgánicos, peróxido de hidrógeno y productos oxidados se conoce como el sistema de lactoperoxidasa . [10] Por lo tanto, la LPO se considera una defensa muy importante contra bacterias invasivas y agentes virales como la influenza y el virus SARS-CoV-2 cuando se proporciona suficiente yodo. [11] [12] [13]

El sistema de la lactoperoxidasa desempeña un papel importante en el sistema inmunológico innato al matar las bacterias en la leche y las secreciones mucosas (revestimientos de origen principalmente endodérmico, cubiertos de epitelio, que participan en la absorción y secreción), por lo que el aumento del sistema de la lactoperoxidasa puede tener aplicaciones terapéuticas. Además, la adición o el aumento del sistema de la lactoperoxidasa tiene aplicaciones potenciales en el control de bacterias en alimentos y productos para el cuidado de la salud del consumidor. El sistema de la lactoperoxidasa no ataca el ADN y no es mutagénico. [14] Sin embargo, bajo ciertas condiciones, el sistema de la lactoperoxidasa puede contribuir al estrés oxidativo. [15] Además, la lactoperoxidasa puede contribuir a la iniciación del cáncer de mama , a través de su capacidad para oxidar hormonas estrogénicas produciendo intermediarios de radicales libres . [16]

Estructura

La estructura de la lactoperoxidasa consiste principalmente en hélices alfa más dos cadenas beta cortas antiparalelas . [17] La ​​lactoperoxidasa pertenece a la familia de enzimas de mamíferos llamada hemoperoxidasa , que también incluye la mieloperoxidasa (MPO), la peroxidasa de eosinófilos (EPO), la peroxidasa tiroidea (TPO) y la prostaglandina H sintasa (PGHS). Un cofactor hemo está unido cerca del centro de la proteína. [18]

Función

La lactoperoxidasa cataliza la oxidación del peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) de varias moléculas aceptoras: [19]

Algunos ejemplos específicos incluyen:

La fuente de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) suele ser la reacción de la glucosa con el oxígeno en presencia de la enzima glucosa oxidasa ( EC 1.1.3.4 ) que también tiene lugar en la saliva . La glucosa, a su vez, puede formarse a partir del almidón en presencia de la enzima salival amiloglucosidasa ( EC 3.2.1.3 ).

Estos intermediarios oxidados de vida relativamente corta tienen potentes efectos bactericidas , por lo que la lactoperoxidasa es parte del sistema de defensa antimicrobiana en los tejidos que expresan lactoperoxidasa. [10] El sistema de la lactoperoxidasa es eficaz para matar una variedad de microorganismos aeróbicos [22] y ciertos anaeróbicos . [23] Investigación (1984): "El efecto de las mezclas de lactoperoxidasa-tiocianato-peróxido de hidrógeno sobre las bacterias depende de las condiciones experimentales. Si las bacterias se cultivan después de la exposición a lactoperoxidasa-tiocianato-peróxido de hidrógeno en agar nutritivo en condiciones aeróbicas, es posible que no crezcan, mientras que crecen fácilmente en agar sangre en condiciones anaeróbicas". [24] En su capacidad antimicrobiana, la lactoperoxidasa parece actuar sinérgicamente con la lactoferrina [25] y la lisozima . [26]

Aplicaciones

La lactoperoxidasa es un agente antimicrobiano y antiviral eficaz. Por consiguiente, se han encontrado aplicaciones de la lactoperoxidasa en la conservación de alimentos, los cosméticos y las soluciones oftálmicas. Además, la lactoperoxidasa ha encontrado aplicaciones en el tratamiento dental y de heridas. Por último, la lactoperoxidasa puede encontrar aplicaciones como agente antitumoral y antiviral. [27] La ​​lactoperoxidasa se ha utilizado con yodo radiactivo para marcar selectivamente las superficies de las membranas. [28]

Productos lácteos

La lactoperoxidasa es un agente antimicrobiano eficaz y se utiliza como agente antibacteriano para reducir la microflora bacteriana en la leche y los productos lácteos. [29] La activación del sistema de la lactoperoxidasa mediante la adición de peróxido de hidrógeno y tiocianato extiende la vida útil de la leche cruda refrigerada. [19] [30] [31] [32] Es bastante resistente al calor y se utiliza como indicador de la sobrepasteurización de la leche. [33]

Cuidado bucal

Se afirma que un sistema de lactoperoxidasa es apropiado para el tratamiento de la gingivitis y la paradentosis . [34] La lactoperoxidasa se ha utilizado en pasta de dientes o enjuague bucal para reducir las bacterias bucales y, en consecuencia, el ácido producido por esas bacterias. [35]

Productos cosméticos

Se afirma que una combinación de lactoperoxidasa, glucosa, glucosa oxidasa (GOD), yoduro y tiocianato es eficaz en la conservación de cosméticos. [36]

Cáncer

Se ha descubierto que los conjugados de anticuerpos de la glucosa oxidasa y la lactoperoxidasa son eficaces para matar células tumorales in vitro. [37] Además, los macrófagos expuestos a la lactoperoxidasa son estimulados para matar células cancerosas. [38] Los ratones knock-out deficientes en lactoperoxidasa sufren problemas de salud y desarrollan tumores. [39]

Importancia clínica

Sistema inmunológico innato

Las actividades antibacterianas y antivirales de la lactoperoxidasa desempeñan un papel importante en el sistema de defensa inmunitaria de los mamíferos; el sistema de la lactoperoxidasa se considera la primera línea de defensa contra las bacterias y los agentes virales transmitidos por el aire. [40] [41] [42] Es importante destacar que la lactoperoxidasa también se extruye hacia los pulmones, los bronquios y la mucosidad nasal. [43]

El hipotiocianato es uno de los intermediarios reactivos producidos por la actividad de la lactoperoxidasa sobre el tiocianato y el peróxido de hidrógeno producidos por las proteínas de la doble oxidasa 2 , también conocida como Duox2. [44] [45] La secreción de tiocianato [46] en pacientes con fibrosis quística disminuye, lo que resulta en una producción reducida del hipotiocianato antimicrobiano y, en consecuencia, contribuye a un mayor riesgo de infección de las vías respiratorias. [47] [48]

Infecciones virales

El ácido hipoyodoso (HOI), el hipoyodito y el hipotiocianito generados por la peroxidasa destruyen el virus del herpes simple [49] y el virus de la inmunodeficiencia humana [50] . Tanto el hipotiocianito como los productos de iones hipoyodato son oxidantes antivirales no específicos muy potentes y, lo que es más importante, letales, incluso en pequeñas concentraciones, para el virus de la influenza [51] . La actividad antiviral de la lactoperoxidasa aumenta con concentraciones crecientes de iones yoduro [52] . Se ha demostrado que esta enzima es eficaz contra un virus de ARN altamente peligroso y resistente (poliovirus) y un virus de ADN de larga vida (vacuna) [53] .

Infecciones bacterianas

Se ha demostrado que el sistema duox2-lactoperoxidasa ofrece protección contra muchas docenas de bacterias y micoplasmas, incluidas variedades del importante estafilococo Staphylococcus y muchos tipos de estreptococos . [54] El sistema de la lactoperoxidasa inhibe eficazmente el helicobacter pylori común en tampón; sin embargo, en la saliva humana completa, parece tener un efecto más débil contra este microbio. [55] Se ha demostrado que la lactoperoxidasa en presencia de tiocianuro puede catalizar los efectos bactericidas y citotóxicos del peróxido de hidrógeno en condiciones específicas cuando el peróxido de hidrógeno está presente en exceso de tiocianuro. [24] La combinación de lactoperoxidasa, peróxido de hidrógeno y tiocianuro es mucho más eficaz que el peróxido de hidrógeno solo para inhibir el metabolismo y el crecimiento bacteriano. [56]

Cáncer de mama

La oxidación del estradiol por la lactoperoxidasa es una posible fuente de estrés oxidativo en el cáncer de mama . [15] [16] La capacidad de la lactoperoxidasa para propagar una reacción en cadena que conduce al consumo de oxígeno y la acumulación intracelular de peróxido de hidrógeno podría explicar las lesiones de la base del ADN inducidas por radicales hidroxilo informadas recientemente en el tejido de cáncer de mama femenino. [15] La lactoperoxidasa puede estar involucrada en la carcinogénesis de mama, debido a su capacidad para interactuar con hormonas estrogénicas y oxidarlas a través de dos pasos de reacción de un electrón. [16] La lactoperoxidasa reacciona con el anillo A fenólico de los estrógenos para producir radicales libres reactivos . [57] Además, la lactoperoxidasa puede activar aminas aromáticas y heterocíclicas cancerígenas y aumentar los niveles de unión de productos activados al ADN, lo que sugiere un papel potencial de la activación catalizada por la lactoperoxidasa de carcinógenos en la causa del cáncer de mama. [58]

Cuidado bucal

Durante las últimas décadas, se han publicado varios estudios clínicos que describen la eficacia clínica del sistema de la lactoperoxidasa en una variedad de productos para el cuidado bucal (pastas de dientes, enjuagues bucales). Después de mostrar indirectamente, mediante la medición de parámetros experimentales de gingivitis y caries , que los enjuagues bucales [59] [60] que contienen amiloglucosidasa (γ- amilasa ) y glucosa oxidasa activan el sistema de la lactoperoxidasa, se ha dilucidado parcialmente el mecanismo protector de las enzimas en los productos para el cuidado bucal. Enzimas como la lisozima , la lactoperoxidasa y la glucosa oxidasa se transfieren de las pastas de dientes a la película . Al ser componentes de la película, estas enzimas son catalíticamente muy activas. [61] [62] Además, como parte de las pastas de dientes, el sistema de la lactoperoxidasa tiene una influencia beneficiosa para evitar las caries en la primera infancia [63] al reducir el número de colonias formadas por la microflora cariogénica al tiempo que aumenta la concentración de tiocianato. En pacientes con xerostomía , las pastas dentales con el sistema de lactoperoxidasa parecen ser superiores a las pastas dentales que contienen flúor con respecto a la formación de placa y la gingivitis. [64] Se requieren más estudios [62] para examinar más a fondo los mecanismos de protección. [65]

La aplicación de la lactoperoxidasa no se limita a caries, gingivitis y periodontitis . [66] Se puede aplicar una combinación de lisozima y lactoperoxidasa para apoyar el tratamiento del síndrome de boca ardiente ( glosodinia ). En combinación con la lactoferrina, la lactoperoxidasa combate la halitosis ; [67] en combinación con la lactoferrina y lisozima, la lactoperoxidasa ayuda a mejorar los síntomas de la xerostomía. [68] Además, los geles con lactoperoxidasa ayudan a mejorar los síntomas del cáncer oral cuando la producción de saliva se ve comprometida debido a la irradiación. En este caso, también la flora bacteriana oral se ve influenciada favorablemente. [69] [70] [71]

Véase también

Referencias

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