Enzymatische Grundlage für die bioenergetischen Unterschiede zwischen alveolären und peritonealen Makrophagen sowie die Enzymregulation durch molekularen O2.

Alveoläre Makrophagen (AM) und peritoneale Makrophagen (PM) stammen aus gemeinsamen Vorläuferzellen, fungieren jedoch in unterschiedlichen O2-Umgebungen. In den vorliegenden Studien wurde der Einfluss verschiedener O2-Spannungen auf den Zellstoffwechsel quantitativ bestimmt, eine enzymatische Grundlage für diese Unterschiede etabliert und ein Mechanismus, der enzymatische Unterschiede reguliert, demonstriert. Der O2-Verbrauch und die Laktatproduktion wurden in Kaninchen-AM und -PM in Luft und Stickstoff verglichen. In Luft zeigen AM eine signifikant höhere O2-Nutzung. In Stickstoff, wo die Glykolyse die Hauptquelle der Energieversorgung ist, ist die Laktatproduktion in den PM zwei- bis dreifach höher. Ein Vergleich mehrerer Enzyme des Energiestoffwechsels in AM und PM zeigt, dass eine Grundlage für die Unterschiede in der Zellenergetik eine unterschiedliche Aktivität von Schlüsselenzymen sowohl der oxidativen Phosphorylierung als auch der glykolytischen Sequenzen ist. Die Exposition von kultivierten AM gegenüber hypoxischen Bedingungen führt zu Veränderungen in der Aktivität dieser Enzyme, sodass die AM den PM ähnlich werden. Ein Schlüsselenzym in der oxidativen Phosphorylierung (Cytochromoxidase) zeigt eine verringerte Aktivität und erreicht Werte, die denen der PM ähneln. Ein Schlüsselenzym in der Glykolyse (Pyruvatkinase) zeigt eine erhöhte Aktivität mit Werten, die den in den PM gefundenen ähnlich sind. Diese Veränderungen im Enzymmuster treten in isolierten Zellensystemen auf, was darauf hindeutet, dass molekularer O2 die intrinsische zelluläre Regulation einiger Enzyme des Energiestoffwechsels modifiziert. Veränderungen in der O2-Spannung können zu Veränderungen der Biosyntheserate und (oder) der Biodegradationsrate von Schlüsselenzymen führen, die an der oxidativen Phosphorylierung und Glykolyse beteiligt sind. Dies wiederum führt zu einem geeigneteren bioenergetischen Muster in Abhängigkeit von der O2-Verfügbarkeit.