Лизоцим и бактериальная флора

    В химическом смысле лизоцим – это фермент, гидролизующий полисахариды, состоящие из ацетиламиносахаров.

    При этом не важно, где находятся углеводы, лизоцим ферментативно расщепляет их до растворимых осколков.

    Бактериолитические свойства лизоцима прочно связаны с основным его физиологическим назначением. Как лекарственное средство он рекомендуется при плохой переносимости других антибактериальных препаратов, т.к. он подавляет рост грамположительных микроорганизмов. Грамотрицательные бактерии к нему менее чувствительны. Препарат не токсичен и не обладает местным раздражающим действием (Инструкция по применению лизоцима, 1976).

    Антимикробная активность лизоцима и механизмы ее литического, бактерицидного и бактериостатического действия подробно изложены ранее.

    В химическом смысле лизоцим – это фермент, гидролизующий полисахариды, состоящие из ацетиламиносахаров.

    При этом не важно, где находятся углеводы, лизоцим ферментативно расщепляет их до растворимых осколков.

    Индикатором фермента является найденная Флемингом в воздухе бактерия Micrococcus Lysodeiticus («способная к лизису»), которая растворяется лизоцимом при 37 °С в течение 30 минут.

    Ранее к лизоцимам относили белки с низкой молекулярной массой (15 000), лизирующие бактериальные клетки Micrococcus Lysodeiticus с образованием восстановленных сахаров. Однако это определение не охватывает способность лизоцимов гидролизировать гликозидные связи пептидогликана в составе клеточных стенок бактерий с образованием ацетилмурамовой кислоты на восстанавливающем конце.

    Растворяющее действие лизоцима на взвесь культуры чувствительных к нему бактерий макроскопически обнаруживается просветлением. Микроскопически – в начале действия лизоцима микробы вакуолизируются, затем становятся видимыми только их тени. При полном лизисе строма бактерий видна при окраске тушью.

    При повышении температуры лизис ускоряется, а при температуре выше 60 °С вновь замедляется. При низких температурах лизис уменьшается. Оптимум действия лизоцима в разведении – 1:1000, в нейтральной зоне: рН от 4 до 8,6.

    Лизоцим действует как в условиях аэро-, так и анаэробиоза, растворяя не только живых, но и убитых микробов и повреждая клеточные стенки бактерий через разрушение пептидогликана.

    А.Н. Маянский, О.Н. Пикуза относят лизоцим к бактерицидным ферментам.

    Лизоцимы различного происхождения близки по химическому строению, хотя имеют некоторые физико-химические и антигенные различия и обладают разной биологической активностью по отношении как к бактериальным, так и клеткам организма.

    Лизоцим хорошо растворяется в воде и в буферных растворах при всех значениях рН, устойчив в кислой среде, выдерживает многократное замораживание и оттаивание.

    Лизоцим человека термостабилен при значениях рН 5,0 – 6,0.

    Лизоцимы с тремя и более остатками цистина более устойчивы к нагреванию. Лизоцимы с малым содержанием цистина и триптофана легче перевариваются трипсином, но они более активны в ферментном отношении.

    Лизоцим из слюнной железы человека в 3,5 раза активнее лизоцима из белка куриного яйца.

    Наиболее изучены лизоцим человека и белка куриного яйца. Интерес к лизоцимам микробного происхождения последние десятилетия связан с их избирательным действием на микроорганизмы. Поэтому они могут оказаться практически более полезными, чем куриный лизоцим.

    Ингибирующее влияние на лизоцим оказывают щелочи высоких концентраций, ионы йода, гистидин, гистамин, высокие концентрации солей и мочевины (более 7М), УФ-лучи, желчные кислоты, антибиотики, лучи рентгена, гепарин, наркотические и снотворные средства, причем степень снижения количества лизоцима в крови пропорциональна продолжительности наркоза и не зависит от состава газонаркотической смеси.

    Активаторами лизоцима являются низкие концентрации солей, мочевины, глутамин, аспарагин, витамины А, Е, В1, В2, В6, В12, С.

    Перенасыщение организма последними вызывает инактивацию лизоцима.

    Кроме того, снижают активность лизоцима соли тяжелых металлов, радионуклиды, гербициды, высокая температура.

    На значительную роль сольватной оболочки в функционировании фермента указывает Н.А. Кравченко.

    Активирующее действие солей на лизоцим он объясняет разрыхлением гидратной оболочки глобулы, что облегчает фермент-субстратное взаимодействие. На этом же основано активирующее влияние на лизоцим аминокислот (аспарагиновой и глутаминовой). Плацентарный лизоцим наряду с преобладанием К+ включает до 65% чистого фермента и белковые примеси (альбумин, трансферрин), с чем, видимо, связана его высокая активность.

    Обессоливание ферментов вызывает снижение скорости реакции яичного лизоцима в 3 раза, плацентарного – в 5,7 раза.

    Разница в лизоциме различного происхождения проявляется именно в его активности. Так лизоцим плаценты в 3 раза активнее фермента куриного яйца. При постоянном количестве субстрата в пробе (2 млрд клеток М. Lysodeiticus в 1 мл) максимум активности плацентарного лизоцима наблюдается при его концентрации – 5 – 15 мкг/мл, яичного – 15 – 25 мкг/мл.

    При избытке лизоцима происходит парадоксальное ингибирование (торможение) лизиса.

    Добавление 4М мочевины или нагревание раствора значительно увеличивает литический эффект фермента и восстанавливает линейную зависимость активности при 10-кратном увеличении количества фермента в растворе. По-видимому, 4М мочевина препятствует процессам самоассоциации лизоцима.

    Ферментные свойства лизоцима проявляются в его способности гидролизировать β- (1-4) гликозидную связь полиаминосахаров бактериальных пептидогликанов, что и обуславливает его антимикробную активность. По данным ряда авторов, концентрация лизоцима, угнетающая in vitro рост различных бактерий, колеблется от 0,3 до 5 мкг/мл.

    Максимальный литический эффект лизоцима в отношении микрофлоры полости рта наблюдался в опытах с трехкомпонентной смесью, включающей лизоцим, трипсин и минеральную соль. Изолированный лизоцим не действовал.

    Лизоцим относится к антиадгезивным факторам слюны, контролирующим микрофлору ротовой полости.

    Обработка лизоцимом бластопор снижает их адгезивную активность на 40 – 90%.

    Выявлена обратная корреляция между концентрацией лизоцима и показателями адгезии мокроты. Повышение концентрации лизоцима в мокроте и улучшение реологических показателей ее в виде уменьшения адгезивности способствовало улучшению отхождения мокроты у больных хроническим бронхитом. IgА в присутствии лизоцима и комплемента лизирует клетки кишечной палочки.

    Защитная функция лизоцима в организме не ограничивается антимикробными свойствами. Об этом свидетельствуют высокая концентрация лизоцима в органах и тканях, не имеющих прямого контакта с микробами, а также отсутствие достаточного количества лизоцима для нейтрализации микробной контаминации в других субстратах.