ROS-Produktion in Phagozyten: Warum, wann und wo?

Auf dem Gebiet der Phagozytose wird die ROS-Produktion durch die phagozytäre NOX seit 50 Jahren mit der Abtötung von Pathogenen in Verbindung gebracht. Seit der Entdeckung der nicht-phagozytären NOX wurden zahlreiche weitere Rollen der ROS-Produktion identifiziert. Oxidativer Stress und ROS-vermittelte Signalwege haben in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erhalten. Für die Signalübertragung könnten deutlich niedrigere ROS-Konzentrationen erforderlich sein als für die mikrobielle Abtötung. Basierend auf den Entdeckungen in nicht-phagozytären Zellen wurde es naheliegend, auch in Phagozyten nach ROS-Funktionen zu suchen, die sich von der Pathogenabtötung unterscheiden. ROS werden inzwischen mit verschiedenen Formen des Zelltods, mit Chemotaxis und mit zahlreichen Modifikationen zellulärer Prozesse in Verbindung gebracht, einschließlich der NOX selbst. Die Funktionen von ROS sind über einen weiten Konzentrationsbereich eindeutig konzentrationsabhängig. Wie viel wird für welche Funktion benötigt? Welche Spezies werden für welche Zeitspanne benötigt? Ist die ROS-Signaltransduktion lediglich ein Nebeneffekt der bakteriziden ROS-Produktion? Ein wesentliches Hindernis bei der Beantwortung dieser Fragen ist die Schwierigkeit eines zuverlässigen quantitativen ROS-Nachweises. Die Signaltransduktion findet häufig auf subzellulärer Ebene über Zeiträume von Sekunden oder Minuten statt, sodass die Nachweismethoden eine angemessene zeitliche und räumliche Auflösung bieten müssen. Wir stellen Beispiele für lokale ROS-Produktion, verminderten Abbau, Signalereignisse und potenziell ROS-sensitive Funktionen vor. Wir versuchen, die aktuellen Einschränkungen für den quantitativen spatiotemporalen ROS-Nachweis darzustellen und Richtungen für die laufende Entwicklung aufzuzeigen. Sonden für den lokalisierten ROS-Nachweis und für den kombinierten Nachweis von ROS zusammen mit der Proteinlokalisation oder anderen zellulären Parametern werden kontinuierlich verbessert.