Respiratorischer Burst: Wie Phagozyten ROS zur Abtötung von Erregern einsetzen

Der respiratorische Burst (oxidativer Burst) ist ein schneller, transitorischer Anstieg des Sauerstoffverbrauchs durch Phagozyten (Neutrophile, Monozyten, Makrophagen), der reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zur Abtötung aufgenommenen Mikroben generiert. Er ist ein Eckpfeiler der angeborenen Immunität.

Molekularer Mechanismus

1. Aktivierung: PAMPs/DAMPs binden Fcγ-Rezeptoren, Komplementrezeptoren, TLRs → PKC-Aktivierung, Rac-GTPase-Rekrutierung.
2. NADPH-Oxidase (NOX2) Assemblierung: Membrankomponenten (gp91^phox/NOX2, p22^phox) + zytosolische Komponenten (p47^phox, p67^phox, p40^phox, Rac) → aktiver Komplex.
3. Elektronentransfer: NADPH → FAD → Häm → O₂ → Superoxid (O₂•⁻).
4. Downstream ROS: Superoxid → (SOD) H₂O₂ → (Myeloperoxidase) HOCl; Hydroxylradikal (•OH) via Haber-Weiss/Fenton-Reaktionen.

Mikrobiotische Wirkungen

• HOCl: Chloriniert Proteine, Lipide, DNA – starkes bakterizides Mittel.
• H₂O₂: Diffundiert, schädigt Membranen und Enzyme.
• •OH: Indiskriminierende Oxidation von Biomolekülen.
• Nährstoffentzug: Tryptophan-Katabolismus durch IDO hungert Pathogene aus.

Regulation und Pathologie

• Chronische granulomatöse Erkrankung (CGD): NOX2-Mutationen → fehlender Burst → rezidivierende katalase-positive Infektionen, Granulombildung.
• Übermäßige ROS: Gewebeschäden bei ARDS, Ischemie-Reperfusion-Verletzung, Vaskulitis.
• Modulation: Antiinflammatorische Zytokine (IL-10), Antioxidantien, Immun-Checkpoint-Wegen.

Messung

• Dihydrorhodamin (DHR) Flow-Zytometrie – diagnostischer Standard für CGD.
• Nitroblau-Tetrazolium (NBT) Objektträgertest (ältere Methode).

Der respiratorische Burst ist essenziell für die Wirtsabwehr; sein Mangel oder seine Dysregulation verursacht schwere, spezifische Krankheitssyndrome.