Respiratory burst
ریسپریٹری برسٹ (یا آکسیڈیٹیو برسٹ) مختلف خلیوں کی اقسام سے ری ایکٹیو آکسیجن پرجاتیوں (آر او ایس)، سپر آکسائیڈ آئن () اور ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ () کی تیزی سے رہائی ہے۔ یہ عام طور پر ممالیہ امیونولوجیکل دفاع کے لیے استعمال ہوتا ہے، لیکن سیل سگنلنگ میں بھی کردار ادا کرتا ہے۔ فرٹیلائزیشن کے بعد جانوروں کے بیضہ میں سانس کا پھٹنا بھی شامل ہوتا ہے۔ یہ پودوں کے خلیوں میں بھی ہو سکتا ہے۔ امیونٹی امیون خلیوں کو مائیلوئڈ خلیوں اور لیمفوئڈ خلیوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ مائلوئڈ خلیات، بشمول میکروفیجز اور نیوٹروفلز، خاص طور پر سانس کے پھٹنے میں ملوث ہوتے ہیں۔ وہ فگوسیٹک ہوتے ہیں، اور اندرونی بیکٹیریا یا دیگر پیتھوجینز کے بعد کے انحطاط کے لیے سانس کا پھٹنا بہت ضروری ہے۔ یہ پیدائشی قوت مدافعت کا ایک اہم پہلو ہے۔ سانس کے پھٹنے کے لیے این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز (انسانوں میں این او ایکس 2) سرگرمی کے ذریعے آکسیجن کی کھپت میں 10 سے 20 گنا اضافے کی ضرورت ہوتی ہے۔ این اے ڈی پی ایچ این او ایکس 2 کا کلیدی سبسٹریٹ ہے، اور کم کرنے والی طاقت رکھتا ہے۔ این اے ڈی پی ایچ پیدا کرنے کے لیے گلائکوجن بریک ڈاؤن بہت ضروری ہے۔ یہ پینٹوز فاسفیٹ راستے کے ذریعے ہوتا ہے۔ این او ایکس 2 انزائم پھگولیسوسوم جھلی میں بندھا ہوا ہے۔ بیکٹیریل فگوسیٹوسس کے بعد، یہ فعال ہو جاتا ہے، اپنے ریڈوکس سینٹر کے ذریعے سپر آکسائیڈ پیدا کرتا ہے، جو فگوسوم میں سائٹوسولک این اے ڈی پی ایچ سے او 2 میں الیکٹرانوں کو منتقل کرتا ہے۔ 2O2 + NADPH-> 2O2 •-+ NADP + + H + سپر آکسائیڈ پھر دوسرے ROS کو جنم دینے کے لیے دوسرے مالیکیولز کے ساتھ بے ساختہ یا انزائیمی طور پر رد عمل ظاہر کر سکتا ہے۔ پیدا شدہ رد عمل والے آزاد ریڈیکلز کے لیے ماورائے خلیے کے ماحول کی نمائش کو محدود کرنے کے لیے فگوسیٹک جھلی ریسل کرتی ہے۔ رد عمل والی انواع کی نسل کے لیے راستے اثر آور خلیوں میں رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں یا رد عمل والی نائٹروجن پرجاتیوں (آر این ایس) کی نسل کے لیے 3 اہم راستے ہیں: سپر آکسائیڈ ڈسمیوٹیز (یا متبادل طور پر، مائیلوپیروکسائڈیز) سپر آکسائیڈ سے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ پیدا کرتا ہے۔ اس کے بعد ہائیڈروکسیل ریڈیکلز ہیبر ویس ری ایکشن یا فینٹن ری ایکشن کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں، جن میں سے دونوں فی 2 + کے ذریعے اتپریرک ہوتے ہیں۔ O2 •-+ H2O2-> OH + OH-+ O2 ہالائڈ آئنوں کی موجودگی میں، نمایاں طور پر کلورائڈ آئن، مائیلوپیروکسائڈیز ہائپوکلورس ایسڈ تیار کرنے کے لیے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کا استعمال کرتا ہے۔ ایچ 2 او 2 + سی ایل −-> سی ایل او − + ایچ 2 او نائٹرک آکسائیڈ سنتھس (قوت مدافعت میں انڈسیبل آئسوفارم، آئی این او ایس) ایل-ارجنائن سے نائٹرک آکسائیڈ کی پیداوار کو متحرک کرتا ہے۔ 2 ایل-ارجنائن + 3 این اے ڈی پی ایچ + 3 ایچ + + 4 او 2-> 2 سیٹرولائن + 2 این او + + 4 ایچ 2 او + 3 این اے ڈی پی + نائٹرک آکسائیڈ سپر آکسائیڈ آئنوں کے ساتھ تعامل کر کے پیرو آکسینائٹرائٹ آئن پیدا کر سکتا ہے۔ O2-− + NO-→ ONO2-پیتھوجینز کے خلاف دفاع سانس کے پھٹنے میں ان رد عمل والی انواع کی نمائش کے نتیجے میں پیتھولوجی ہوتی ہے۔ یہ گھیرے ہوئے بیکٹیریا کو آکسیڈیٹیو نقصان کی وجہ سے ہوتا ہے۔ خاص طور پر، پیرو آکسینائٹائٹ ایک بہت مضبوط آکسیڈائزنگ ایجنٹ ہے جو لپڈ پیرو آکسیڈیشن، پروٹین آکسیڈیشن، پروٹین نائٹریشن کا باعث بن سکتا ہے، جو اس کے جراثیم کش اثرات کے لیے ذمہ دار ہیں۔ یہ ان پروٹینوں کے ساتھ براہ راست رد عمل ظاہر کر سکتا ہے جن میں منتقلی دھات کے مراکز ہوتے ہیں، جیسے کہ فی ایس، جو فینٹن رد عمل کے لیے فی 2 + جاری کرتے ہیں۔ پیرو آکسینائٹائٹ پیپٹائڈ چین میں مختلف امینو ایسڈ کے ساتھ بھی رد عمل ظاہر کر سکتا ہے، اس طرح پروٹین کی ساخت اور اس کے بعد پروٹین فنکشن میں تبدیلی آتی ہے۔ یہ عام طور پر سسٹین کو آکسائڈائز کرتا ہے، اور بالواسطہ طور پر دیگر پیدا شدہ آر این ایس کے ذریعے ٹائروسین نائٹریشن کو جنم دے سکتا ہے۔ تبدیل شدہ پروٹین فنکشن میں انزائم اتپریرک سرگرمی، سائٹوسکیلیٹل تنظیم اور سیل سگنل ٹرانسڈکشن میں تبدیلیاں شامل ہیں۔ ہائپوکلورس ایسڈ ڈی این اے، لپڈ اور پروٹین سمیت حیاتیاتی سالمات کی ایک رینج کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ ایچ سی ایل او سیسٹائنز اور میتھیونائنز کو بالترتیب ان کے سلف ہائیڈریل گروپس اور سلفر گروپس کے ذریعے آکسائڈائز کر سکتا ہے۔ سابقہ ڈائیسلفائیڈ بانڈ کی تشکیل کی طرف لے جاتا ہے، جس سے پروٹین کراس لنکنگ ہوتی ہے۔ دونوں آکسیکرن کے نتیجے میں پروٹین جمع ہوتا ہے، اور بالآخر خلیات کی موت ہوتی ہے۔ سلف ہائیڈریل گروپوں کو تین ایچ سی ایل او مالیکیولز کے ذریعے تین گنا تک آکسائڈائز کیا جا سکتا ہے، جس سے سلفینک ایسڈ، سلفینک ایسڈ اور آر-ایس او 3 ایچ بنتے ہیں، جو تیزی سے ناقابل واپسی اور جراثیم کش ہوتے ہیں۔ دریں اثنا، میتھیونائن آکسیکرن قابل واپسی ہے۔ ایچ او سی ایل بنیادی یا ثانوی امینوں کے ساتھ بھی رد عمل ظاہر کر سکتا ہے، جس سے کلوروامین پیدا ہوتے ہیں جو بیکٹیریا کے لیے زہریلے ہوتے ہیں۔ پروٹین کراس لنکنگ اور جمع ہونے کے ساتھ ساتھ ایف ای ایس گروپوں میں خلل بھی پڑ سکتا ہے۔ ہائپوکلورس ایسڈ کی تشکیل کے لیے مربوط مائیلوپیروکسائڈیز ہے۔ مائیلوپیروکسائڈیز نیوٹروفیلز میں سب سے زیادہ وافر مقدار میں پایا جاتا ہے، جس میں فگوسیٹوسس ڈیگرانولیشن کے ساتھ ہوتا ہے۔ یہ پھگولیسوسوم کے ساتھ دانے دار ذرات کا امتزاج ہے، جو ان کے مواد کو جاری کرتا ہے، بشمول مائیلوپیروکسائڈیز۔ چونکہ سانس کے پھٹنے کے دوران بہت سی مائکرو بائیسیڈل مصنوعات بنتی ہیں، اس لیے حملہ آور پیتھوجینز کو مارنے میں انفرادی مالیکیولز کی اہمیت کو پوری طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے۔ آر او ایس سمیت پیدا شدہ اینٹی مائکروبیل مصنوعات کی زیادہ زہریلا ہونے کی وجہ سے، نیوٹروفلز کی سوزش کے دوران میزبان ٹشو کے نقصان کو محدود کرنے کے لیے مختصر عمر ہوتی ہے۔ دائمی گرینولومیٹس بیماری انسانی نیوٹروفلز کی ایک موروثی بیماری ہے، جس میں NOX2 عیب دار ہے۔ فگوسیٹوسس اب بھی ہو سکتا ہے، لیکن مناسب کام کرنے والے این او ایکس 2 کے بغیر، کوئی سپر آکسائیڈ کی پیداوار نہیں ہوتی، اور اس وجہ سے سانس کا پھٹنا نہیں ہوتا ہے۔ جراثیم کا انفیکشن صاف نہیں ہوتا ہے۔ سیلولر سگنلنگ غیر فیگوسیٹک خلیات غیر فیگوسیٹک خلیوں میں، آکسیڈیٹیو برسٹ پروڈکٹ انٹرا سیلولر سگنلنگ کے راستوں میں استعمال ہوتے ہیں۔ پیدا شدہ آر او ایس سیل ریڈوکس حالت کو منتقل کرنے کے ذریعے اسے حاصل کرتا ہے۔ اس کی نگرانی اینٹی آکسیڈینٹ انزائم گلوٹاتھیون اور اس کے آکسیڈائزڈ پروڈکٹ، گلوٹاتھیون ڈسلفائڈ (جی ایس ایچ: جی ایس ایس جی) کے تناسب سے کی جا سکتی ہے۔ اینٹی آکسیڈینٹ انزائمز شامل مالیکیولز، خاص طور پر سپر آکسائیڈ آئنین اور نائٹرک آکسائیڈ کو ختم کرکے ریڈوکس سگنلنگ کو متوازن کرتے ہیں۔ ریڈوکس سگنلنگ عام عمل جیسے پھیلاؤ، تفریق کے ساتھ ساتھ ویسکولر فنکشن اور نیورو ٹرانسمیشن کے لیے اہم ہے۔ یہ کینسر جیسی بیماری کی حالتوں میں بھی شامل ہے۔ این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز آئسوفارم این او ایکس 1 ترقی کے عنصر کے جواب میں عارضی طور پر سپر آکسائیڈ کا پھٹ پیدا کرتا ہے (جیسے۔ ای جی ایف) متعلقہ رسیپٹرز کی محرک۔ سپر آکسائیڈ کو پھیلاؤ کی محدود شرح کے قریب کی شرح سے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ میں خارج کیا جاتا ہے۔ سپر آکسائیڈ کے ڈسمیوٹیشن کے لیے یہ مقامی پابندی ریڈوکس سگنلنگ کی خاصیت کی اجازت دیتی ہے۔ خلیے کی پلازما جھلی میں مخصوص مائیکرو ڈومینز میں NOX1 لوکلائزیشن کے ذریعے بھی خاصیت کو یقینی بنایا جاتا ہے۔ ایکواپورین یا پھیلاؤ جیسے چینلز کے ذریعے، ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ سائٹوسول میں داخل ہوتا ہے۔ وہاں، یہ ریڈوکس حساس پروٹین کے سسٹین گروپوں کو آکسائڈائز کرتا ہے، جو پھر سگنلز کو منتقل کر سکتے ہیں۔ فگوسیٹس میں میکروفیجز آکسیڈیٹیو پھٹنا عام طور پر بیکٹیریل قتل سے وابستہ ہے۔ تاہم، میکروفیجز، خاص طور پر الیوولر میکروفیجز، عام طور پر نیوٹروفلز کے مقابلے میں آر او ایس کی بہت کم سطح پیدا کرتے ہیں، اور ان کی جراثیم کش خصوصیات کے لیے ایکٹیویشن کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ اس کے بجائے، ان کا عارضی آکسیڈیٹیو پھٹ ریڈوکس سگنلنگ کے لیے سائٹوکائن کی ترکیب کو متاثر کر کے سوزش کے ردعمل کو منظم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں نیوٹروفلز اور فعال میکروفیجز کی آمد ہوتی ہے۔ کینسر کے خلیات کینسر کے خلیات آر او ایس کی اضافی سطح پیدا کرکے سیل سگنلنگ میں ہیرا پھیری کر سکتے ہیں، اس طرح ان کے سیلولر نمو اور پھیلاؤ کو فروغ دینے کے لیے آئینی طور پر راستے چالو کر سکتے ہیں۔ مضمر راستوں میں این ایف-کے بی، پی آئی 3 کے، ایچ آئی ایف اور ایم اے پی کے شامل ہیں۔ انسانوں میں، آنکوجینک کے آر اے ایس خلیوں میں مائٹوجینک راستے کی محرک کے لیے آکسیڈیٹیو برسٹ میں خارج ہونے والے مائٹوکونڈریل آر او ایس کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، آنکوجینک کراس چوہوں کے فائبربلاسٹ میں، این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز انفیکٹرز کو ان نمو کے عوامل کے راستوں کو روکنے کے لیے کافی دکھایا گیا ہے۔ ٹیوموریجینک خلیات کینسر کے خلیوں کی موت سے بچانے کے لیے بیک وقت اینٹی آکسیڈنٹس کی اعلی سطح کو بھی برقرار رکھتے ہیں۔ فرٹیلائزیشن خاص طور پر، فرٹیلائزیشن کے بعد آکسیڈیٹیو پھٹ سمندری ارچن انڈے میں دیکھا جا سکتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ نیوٹروفیلز سے ارتقاء کے لحاظ سے مختلف ہے۔ آکسیجن کی کھپت میں اضافے کے بعد انڈے کی آکسیڈیز سرگرمی سے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ پیدا ہوتا ہے۔ مہلک پولی سپرمی کو روکنے کے لیے بیضہ پروٹین کے کراس لنکنگ کے لیے یہ ضروری ہے۔ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ خود بھی سپرمیسیڈل ہے۔ تاہم، پیدا شدہ رد عمل والی انواع کو قوت مدافعت کے مقابلے میں کم سطح پر برقرار رکھا جاتا ہے تاکہ فرٹیلائزڈ انڈے کو آکسیڈیٹیو نقصان سے بچایا جا سکے۔ یہ بنیادی طور پر ایک ہی انڈے کے آکسیڈیز کے دوہری فنکشن کے ذریعے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کے خاتمے کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، اور ثانوی طور پر سائٹوپلاسمک آر او ایس صفائی کرنے والوں، جیسے کیٹالیز اور گلوٹاتھیون کے ذریعے۔ پودوں میں آکسیڈیٹیو برسٹ پودوں میں پیتھوجین انفیکشن کے دفاعی طریقہ کار کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ سیل سطح پر واقع ریسیپٹرز کے ذریعے پی اے ایم پیز کا پتہ لگانے کے بعد دیکھا جاتا ہے (جیسے۔ FLS2 یا EFR)۔ جانوروں کی طرح، پودوں میں رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کی پیداوار این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز کے ذریعے کی جاتی ہے۔ پودوں کی قوت مدافعت میں، این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز ذیلی اکائیوں آر بی او ایچ ڈی اور آر بی او ایچ ایف میں اوور لیپنگ افعال ہوتے ہیں جو مختلف بافتوں میں اور مختلف سطحوں پر ظاہر ہوتے ہیں۔ تاہم، جانوروں کے فیگوسیٹس کے برعکس، جس میں پیدا ہونے والے آر او ایس مہر بند فیگولیسوسوم میں موجود ہوتے ہیں، پودوں میں آکسیڈیٹیو پھٹ نہیں ہوتا ہے۔ نتیجتا، پیدا شدہ آر او ایس پیتھوجین زہریلا ہونے کے ساتھ ساتھ اضافی اثرات بھی برداشت کرتا ہے۔ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ پودے کی خلیے کی دیوار گلائکوپروٹینز کے آکسیڈیٹیو کراس لنکنگ کو جنم دیتا ہے۔ یہ پیتھوجینز کے ذریعہ انزیمیٹک انحطاط کی حساسیت کو کم کرتا ہے۔ نظامی حاصل شدہ مزاحمت، جو جانوروں میں پیدائشی قوت مدافعت کے مترادف ہے، بے نقاب پودوں کے خلیوں میں بھی پیدا ہوتی ہے۔ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کی نمائش کے نتیجے میں انتہائی حساس ردعمل بھی ہو سکتا ہے، جو کہ پیتھوجینک انفیکشن کو محدود کرنے کے مقصد سے انفیکشن کی جگہ پر میزبان خلیوں کی ایک چھوٹی سی تعداد کی موت ہے۔ پودوں میں آر او ایس کی پیداوار کو لومینول-پیرو آکسائیڈیز پر مبنی جانچ کے ذریعے کامیاب پیتھوجین کی شناخت کے لیے ریڈ آؤٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط مدافعتی نظام لیوکوسائٹس