Lizozimele: definiție, structură și rol antibacterian în imunitate

Lizozimele fac parte din sistemul imunitar înnăscut. Acestea sunt enzime care se găsesc în secrețiile de mucus, cum ar fi saliva. Ele protejează împotriva infecțiilor prin mărunțirea bacteriilor, virusurilor și ciupercilor care infectează animalele.

Distribuție și locație

Lizozima este prezentă într-o gamă largă de secreții și ţesuturi: în lacrimile, saliva, laptele matern, mucusul, precum și în sucurile digestive ale unor organisme. În celulele sistemului imunitar, se găsește în granulele citoplasmatice ale macrofagelor și ale neutrofilelor granulocite, fiind eliberată în fagosomi sau la locul inflamaţiei. De asemenea, este sintetizată de celulele epiteliale ale mucoaselor şi de celulele Paneth din intestin.

Mecanismul antibacterian

Lizozima acţionează prin hidroliza legăturilor β-(1,4) glicozidice dintre unităţile de N-acetilglucozamină (NAG) și N-acetilmuramică (NAM) din peretele celular bacterian (peptidoglican). Această acţiune slăbește structura peretelui celular și poate duce la liză osmotică a bacteriilor. Enzima are activitate deosebită împotriva bacteriilor Gram-pozitive (de exemplu Bacillus și Streptococcus), deoarece la acestea stratul de peptidoglican este expus la mediul extern. În cazul bacteriilor Gram-negative, prezența unei membrane externe limitează accesul lizozimei la peptidoglican, reducându-i eficienţa.

La nivel molecular, mecanismul catalitic clasic descris pentru lizozima oului de găină implică doi aminoacizi esenţiali: Glu35 (donor protonic) și Asp52 (stabilizator al stării de tranziţie). Aceasta conduce la accelerarea hidrolizei legăturii glicozidice prin cataliză acid‑bazică și stabilizare electrostatică a intermediarului.

Structura și importanţa în biochimie

Lizozima a fost una dintre primele proteine a căror structură tridimensională a fost rezolvată prin difracție de raze X și a reprezentat o piatră de hotar în înţelegerea modului de funcţionare al enzimelor. Datorită caracterului său relativ mic și stabil, lizozima (în special lizozima oului de găină, cunoscută ca lizozima de tip c) a fost intens studiată ca model structural și mecanistic. A fost, de asemenea, una dintre primele enzime pentru care s-a propus un mecanism detaliat de acţiune, contribuind la explicarea modului în care enzimele accelerează reacţiile chimice prin structura lor tridimensională.

Tipuri și variaţii

• Tipul c – cel mai bine studiat (lizozima din oul de găină și lizozima umană fac parte din această familie).
• Tipul g – întâlnit la gâște și alte păsări; are diferenţe structuro‑funcţionale faţă de tipul c.
• Tipul i – întâlnit la unele nevertebrate, cu proprietăţi diferite.

Roluri biologice suplimentare și aplicaţii practice

Pe lângă acţiunea direct antibacteriană, lizozima contribuie la:

• sinergia cu alte componente antimicrobiene (de exemplu lactoferrina, peptide antimicrobiene) la suprafeţele mucoaselor;
• modularea răspunsului inflamator (prin eliberarea sau activarea unor fragmente bacteriene care stimulează răspunsul imunitar);
• activitate antivirală și antifungală indirectă în anumite condiţii;
• utilizări industriale şi farmaceutice: conservant natural în industria alimentară (de exemplu la unele brânzeturi pentru a inhiba bacteriile Gram-pozitive nedorite), ingrediente în preparate cosmetice și soluţii antiseptice, şi ca componentă terapeutică investigată în diverse aplicaţii biotehnologice.

Mecanisme de rezistenţă ale bacteriilor

Unele bacterii au dezvoltat mecanisme care reduc eficienţa lizozimei, cum ar fi:

• modificări chimice ale peptidoglicanului (de exemplu O-acetilarea reziduurilor de NAM) care împiedică accesul sau reacţia enzimei;
• prezenţa unei membrane externe (în Gram‑negative) care acţionează ca barieră fizică;
• producerea unor proteine inhibitoare specifice ale lizozimei (există exemple bacteriene de inhibitori proteici care blochează activitatea lizozimei).

Istoric

Denumirea de "lizozim" a fost inventată în 1922 de Alexander Fleming (1881-1955), descoperitorul penicilinei. Fleming a observat pentru prima dată acţiunea antibacteriană a lizozimei atunci când a tratat culturi bacteriene cu mucus nazal de la un pacient care suferea de o banală răceală. Descoperirea lui Fleming a deschis calea pentru studiile ulterioare privind rolul enzimelor antimicrobiene în apărarea gazdei.

Aspecte clinice și de laborator

Determinarea nivelului de lizozim în anumite lichide biologice poate avea valoare clinică; de exemplu, nivelurile serice sau în lichide biologice pot fi modificate în unele boli inflamatorii sau în anumite afecţiuni hematologice. În diagnosticul de rutină, activitatea lizozimei (numită uneori muramidază) se poate măsura pentru investigaţii specifice, dar interpretarea rezultatelor trebuie făcută în context clinic.

Concluzie

Lizozimele sunt componente cheie ale imunităţii înnăscute, oferind o primă linie de apărare împotriva microorganismelor prin degradarea peretelui celular bacterian. Datorită stabilităţii, clarităţii mecanistice și importanţei biologice, lizozima rămâne un model important în biochimie, imunologie și aplicaţii industriale.

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este o lizozimă?

Î: Cine a inventat termenul "lizozimă"?

Î: Unde poate fi găsită lizozima?

Î: Cum funcționează lizozima?

Î: Care a fost prima structură proteică rezolvată prin difracție de raze X?

Î: A fost, de asemenea, prima enzimă care a fost secvențiată?

Î: Unde a dus această muncă?

Căutare după litera