Giới thiệu chung

Axit Hypoclorơ – HOCl được sản sinh tự nhiên bởi bạch cầu trong máu của tất cả động vật có vú. Axit này đóng vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch khi tiêu diệt các mầm bệnh nhờ quá trình oxi hóa và clo hóa.

Axit hypoclorơ được biết đến là chất diệt khuẩn hiệu quả nhất. Cấu trúc hóa học của HOCl được tạo ra từ hệ miễn dịch của con người để tiêu diệt các vi sinh vật xâm hại và chống nhiễm trùng. Bạch cầu trong hệ miễn dịch tạo axit hypoclorơ nhờ quá trình peroxy hóa ion clorua với sự tham gia của enzym myeloperoxidase là chất xúc tác. Bạch cầu sản xuất chất oxi hóa tự nhiên để chống lại các mầm bệnh gây hại.

Axit Hypoclorơ – HOCl được sản sinh tự nhiên bởi bạch cầu trong máu của con người là chất diệt khuẩn hiệu quả nhất

Quan trọng hơn, HOCl cũng là một trong những chất oxy hóa chính được sản xuất bởi bạch cầu trung tính và do đó không thể thiếu cho một phản ứng miễn dịch bẩm sinh hiệu quả. Bạch cầu trung tính tiêu diệt mầm bệnh xâm nhập bằng cách ăn chúng thông qua quá trình thực bào và bằng cách giải phóng các protein kháng khuẩn, chất oxy hóa và các enzym tiêu hóa. Hơn nữa, bạch cầu trung tính được kích thích cũng tham gia vào quá trình hô hấp, đi kèm với sự gia tăng tiêu thụ oxy và do đó sản sinh ROS bởi enzyme NADPH-oxidase. Phức hợp enzyme này tập hợp trong màng sinh chất và chuyển các điện tử từ NADPH đến oxy phân tử, tạo thành superoxide (O2 • -). Sau đó, enzyme superoxide dismutase chuyển đổi O2 • – thành hydrogen peroxide (H2O2), đóng vai trò như tiền chất của một số loài độc hại. Trong số này, HOCl được tạo ra từ phản ứng giữa H2O2 và anion clorua (Cl−), qua trung gian của một enzym heme gọi là myeloperoxidase (MPO) – Hình 1. Khoảng 70% H2O2 được tạo ra trong bạch cầu trung tính được chuyển thành HOCl bởi myeloperoxidase. HOCl được coi là chất oxi hóa cực mạnh. Người ta ước tính rằng 106 bạch cầu trung tính được kích thích có khả năng tạo ra khoảng 0,2 μmol HOCl trong thời gian ủ bệnh 2 giờ. Trong một phần nghìn giây, 0,2 μmol HOCl đủ để tiêu diệt 150 triệu tế bào E. coli.

Hình 1: Sơ đồ mô tả quá trình sản xuất HOCl trong bạch cầu trung tính. MPO: myeloperoxidase. O2−: superoxit.

Khi có vết thương trên da người, đó là cửa ngõ của các mầm bệnh nguy hiểm xâm nhập vào tế bào. Neutrophils, một dạng của bạch cầu, di chuyển trong máu đến khu vực bị thương nơi có mầm bệnh xâm hại. Khi có mầm bệnh xâm hại hoặc nhiễm trùng đe dọa tế bào con người, hệ miễn dịch trong cơ thể phản ứng bằng cách tiêu diệt mầm bệnh trước khi nó có thể gây hại đến tế bào.

Các mầm bệnh xâm nhập bị bạch cầu bao vây qua một quá trình gọi là thực bào. Khi bị bao vây, bạch cầu sản xuất chất oxi hóa là axit hypochlorous – Hình 2. Axit hypoclorơ là chất diệt khuẩn và diệt các vi khuẩn gây bệnh trong vài phần nghìn giây khi tiếp xúc. Quá trình kháng khuẩn này được gọi là Quá trình Nổ Oxy hóa.

Hình 2. HOCl tiêu diệt virus, vi khuẩn

Tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ của HOCl

Hoạt động kháng khuẩn mạnh mẽ của HOCl là do sự tương tác của nó với một số cấu trúc tế bào, như được minh họa trong Hình 2 đối với vi khuẩn Gram âm. Cụ thể, nó nhanh chóng trải qua phản ứng với các cấu trúc nucleophin, chẳng hạn như hemes và porphyrin, protein sắt-lưu huỳnh, gốc purin và pyrimidine, nhóm sulfhydryl, amin và axit amin.
Hình 2. Sơ đồ HOCl trong tế bào vi khuẩn Gram âm. (a) HOCl dễ dàng thâm nhập vào tế bào vi khuẩn do tính trung tính của nó và tấn công (b) một số thành phần và quá trình màng, bao gồm các chất vận chuyển và protein, chẳng hạn như ATPase, làm gián đoạn quá trình sản xuất ATP (c) lipid, gây mất màng. sự ổn định, (d) tổng hợp protein và các protein, đặc biệt là các protein chứa lưu huỳnh, và (e) DNA, dẫn đến đứt gãy DNA và suy giảm tổng hợp DNA. HOCl: axit hipoclorơ; P: phân lân; ADP: adenosine diphosphate; ATP: adenosine triphosphate.
Do tính trung hòa về điện so với OCl, HOCl có thể dễ dàng thâm nhập vào thành tế bào và màng tế bào vi khuẩn thông qua sự khuếch tán thụ động, dẫn đến nhiều tác động tiêu cực lên các đại phân tử tế bào và các quá trình liên quan đến màng. Phản ứng của nó với các thành phần màng gây ra thiệt hại cho các protein màng chịu trách nhiệm truyền và vận chuyển năng lượng, dẫn đến quá trình thủy phân ATP nhanh chóng; phá vỡ hệ thống liên kết màng tế bào chất liên quan đến quá trình lên men và oxy hóa sản xuất ATP, đặc biệt là bằng cách oxy hóa phức hợp F1 của enzyme ATPase; và ức chế vận chuyển chất chuyển hóa và protein.
Phản ứng của HOCl với protein và axit amin dẫn đến phân mảnh protein do liên kết peptit bị phân cắt và protein mở ra, dẫn đến sự tập hợp không thể đảo ngược của các protein vi khuẩn thiết yếu, và hậu quả là vi khuẩn chết. Mức độ của những thay đổi này phụ thuộc vào nồng độ HOCl và cấu trúc của protein. Ví dụ, các phân tử chứa lưu huỳnh, chẳng hạn như cysteine ​​và methionine, nhạy cảm với HOCl hơn các axit amin khác. HOCl cũng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn bằng cách ức chế sự tổng hợp protein và DNA do sự tương tác của nó với các protein tham gia vào quá trình dịch mã và phiên mã. Ngoài ra, phản ứng của HOCl với các nhóm nucleotide NH tạo ra các chloramine phản ứng, dẫn đến đứt các liên kết hydro và hình thành các gốc trung tâm nitơ, gây ra sự phân ly của các sợi kép DNA. Hơn nữa, phản ứng của HOCl với lipid tạo ra chất trung gian chlorohydrin, phân cực hơn lipid thông thường. Sự hình thành các phân tử này có thể làm tăng tính thấm của màng và gây mất chức năng và cấu trúc của màng (Hình 2).
Hơn nữa, việc sản xuất HOCl bởi bạch cầu trung tính làm tăng cường tổn thương do ROS gây ra cho các tế bào vi khuẩn. Điều này xảy ra bởi vì HOCl làm bất hoạt hoặc làm cạn kiệt khả năng phòng thủ oxy hóa của vi khuẩn, chẳng hạn như chất chống oxy hóa và enzym oxy hóa. Sau đó, các tế bào không thể đáp ứng đầy đủ với ROS được sản xuất nội sinh. Kết quả là, ROS tích tụ trong màng sinh chất của vi khuẩn và có thể khuếch tán vào tế bào chất. Ngoài ra, sự giải phóng sắt tế bào, được kích hoạt khi tiếp xúc với HOCl, có thể dẫn đến phản ứng Fenton giữa sắt được giải phóng và H 2 O 2 , tạo ra · OH. Bên cạnh đó, · OH cũng được tạo ra thông qua phản ứng giữa HOCl và sắt, xảy ra nhanh hơn ba lần so với phản ứng Fenton.
  • Danh pháp IUPAC: Axit Hypochlorous, axit chloric(I), chloranol, hydroxidoclo
  • Tên Khác: Hydrogen hypochlorite, clo hydroxide, nước điện phân, nước điện phân oxi hóa, nước kích hoạt điện
  • Số CAS: 7790-92-3
  • Khối lượng Phân tử: 46 g/mol
  • Công thức Phân tử: HOCl
  • Dạng: Dung dịch nước không màu
  • Độ hòa tan trong nước: Hòa tan
  • Tính axit: 53
SUBSCRIBE
Weekly newsletter