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La phagocytose provoque une explosion respiratoire rapide avec activation de l'enzyme glucose-6-phosphate déshydrogénase : la voie de dérivation de l'hexose monophosphate. Ensuite, l'enzyme NADPH oxydase, située à l'intérieur du phagolysosome, réduit l'oxygène en ion superoxyde en tandem avec la réduction du NADPH. L'ion superoxyde est capable de tuer par sa réactivité. Il peut aussi être converti par l'enzyme superoxyde dimutase en peroxyde d'hydrogène toxique. Lorsqu'elle est présente, l'enzyme myéloperoxydase peut encore convertir le peroxyde d'hydrogène en un dérivé halogéné, par exemple HOCl en présence d'ions chlorure. Il s'agit d'un oxydant et d'un antimicrobien extrêmement puissant.
Les neutrophiles et les monocytes sanguins contiennent et utilisent l'enzyme myéloperoxydase. Les macrophages matures peuvent être capables de produire des niveaux suffisamment toxiques de radicaux sans avoir besoin de l'enzyme myéloperoxydase, qu'ils ne possèdent pas.
Il existe un système cytoplasmique pour neutraliser le peroxyde d'hydrogène qui s'échappe des phagolysosomes. Les enzymes glucose-6-phosphate déshydrogénase, glutathion réductase et glutathion peroxydase détoxifient l'eau.
Les déficiences de chacune des enzymes citées peuvent avoir de graves conséquences sur la capacité à se défendre contre les microbes ; les plus importantes sont les suivantes :
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