8/3/2019 Oxidative Burst in Mo

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P e r s p e c t i v e sThe R e s p i r a t o r y B u r s t o f Phagocytes

h e n e x p o s e d t o c e r t a i n s t i m u l i , p h a g o c y t e s ( n e u -t r o p h i l s , e o s i n o p h i l s , a n d m o n o n u c l e a r p h a g o c y t e s ) u n d e r g om a r k e d c h a n g e s i n t h e w a y t h e y h a n d l e o x y g e n ( 1 ) . T h e i r r a t e so f o x y g e n u p t a k e i n c r e a s e g r e a t l y , s o m e t i m e s m o r e t h a n 5 0 -f o l d ; t h e y b e g i n t o p r o d u c e l a r g e a m o u n t s o f s u p e r o x i d e ( O - )a n d h y d r o g e n p e r o x i d e ( H 2 0 2 ) ; a n d t h e y s t a r t m e t a b o l i z i n g l a r g eq u a n t i t i e s o f g l u c o s e b y w a y o f t h e h e x o s e m o n o p h o s p h a t e s h u n t .B e c a u s e o f t h e s h a r p i n c r e a s e i n o x y g e n u p t a k e , t h i s s e r i e s o fc h a n g e s h a s come t o b e k n o w n a s t h e " r e s p i r a t o r y b u r s t . " T h e" r e s p i r a t i o n " a s s o c i a t e d w i t h t h i s b u r s t , h o w e v e r , h a s n o t h i n gt o d o w i t h e n e r g y p r o d u c t i o n ; r a t h e r , i t s p u r p o s e i s t o g e n e r a t ep o w e r f u l m i c r o b i c i d a l a g e n t s b y t h e p a r t i a l r e d u c t i o n o f o x y g e n .

T h e r e s p i r a t o r y b u r s t r e s u l t s f r o m t h e a c t i v a t i o n o f a n e n -z y m e , d o r m a n t i n r e s t i n g c e l l s , t h a t c a t a l y z e s t h e o n e - e l e c t r o nr e d u c t i o n o f o x y g e n t o - a t t h e e x p e n s e o f NADPH:

0 2 + N A D P H - 0 + N A D P + + H W .M o s t o f t h i s 0 O r e a c t s r a p i d l y w i t h i t s e l f , d i s m u t i n g t o p r o d u c eo x y g e n a n d H 2 0 2 :

2 0 - + 2 H + -4 H 2 0 2 + 0 2 .A t t h e s a m e t i m e , g l u c o s e i s m e t a b o l i z e d t h r o u g h t h e h e x o s em o n o p h o s p h a t e s h u n t i n o r d e r t o r e g e n e r a t e t h e N A D P H t h a th a s b e e n c o n s u m e d b y t h e 0 - f o r m i n g e n z y m e a n d b y a g l u -t a t h i o n e - d e p e n d e n t H 2 0 2 - d e t o x i f y i n g s y s t e m t h a t i s f o u n d i nt h e c y t o p l a s m o f t h e p h a g o c y t e .

0- a n d H 2 0 2 , t h e i m m e d i a t e p r o d u c t s o f t h e r e s p i r a t o r yb u r s t , a r e n o t u s e d b y t h e p h a g o c y t e s f o r m i c r o b i a l k i l l i n g b e c a u s eH 2 0 2 i s o n l y w e a k l y m i c r o b i c i d a l a n d 0- i s c o m p l e t e l y i n n o c -u o u s . T h e s e c o m p o u n d s a r e u s e d i n s t e a d a s s t a r t i n g m a t e r i a l sf o r t h e p r o d u c t i o n o f t h e t r u e m i c r o b i c i d a l o x i d a n t s o f p h ag o -c y t e s . T h e s e m i c r o b i c i d a l o x i d a n t s f a l l i n t o t w o c l a s s e s : o x i d i z e dh a l o g e n s a n d o x i d i z i n g r a d i c a l s . T h e p r o d u c t i o n o f t h e f o r m e rs t a r t s w i t h t h e m y e l o p e r o x i d a s e - c a t a l y z e d o x i d a t i o n o f C l - t oh y p o c h l o r i t e b y H 2 0 2 ( 2 ) :C F - + H 2 0 2 - o x O C 1 - + H 2 0 .m y e l o p e r o x i d a s eR e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n 8 N o v e m b e r 1 9 8 3 a n d i n r e v i s e d f o r m 2 8 N o-v e m b e r 1 9 8 3 .

Bemard M . B a b i o rD e p a r t m e n t o f M e d i c i n e , T u f t s - N e w E n g l a n d M e d i c a l C e n t e r ,B o s t o n , M a s s a c h u s e t t s 0 2 1 1 1

H y p o c h l o r i t e , t h e p r o t o t y p e o f t h e o x i d i z e d h a l o g e n s , i s i t s e l fa n e x c e e d i n g l y p o w e r f u l m i c r o b i c i d a l a g e n t . I t i s a l s o t h e p r e -c u r s o r o f t h e c h l o r a m i n e s , a g r o u p o f m i c r o b i c i d a l o x i d i z e dh a l o g e n s t h a t a r e f o r m e d b y t h e r e a c t i o n b e t w e e n h y p o c h l o r i t ea n d a m m o n i a o r a m i n e s ( 3 ) :

O C l - + RNH3 - R N H 2 C 1 + OH-O x i d i z i n g r a d i c a l s , t h e o t h e r c l a s s o f m i c r o b i c i d a l o x i d a n t s ,a r e f o r m e d i n r e a c t i o n s i n v o l v i n g O . T h e h y d r o x y l r a d i c a l( O H ' ) , t h e o n l y m e m b e r o f t h i s c l a s s t o h a v e b e e n i d e n t i f i e du n e q u i v o c a l l y a s a p r o d u c t o f s t i m u l a t e d p h a g o c y t e s , i s t h o u g h tt o b e m a d e b y a m e t a l - c a t a l y z e d r e a c t i o n b e t w e e n O- a n d H 2 0 2( t h e w e l l - k n o w n H a b e r - W e i s s r e a c t i o n ) :

O 2 + H 2 0 2 o O H ' + OH- + 0 2O t h e r m i c r o b i c i d a l o x i d i z i n g r a d i c a l s a r e u n d o u b t e d l y p r o d u c e da s w e l l , b u t ( a p a r t f r o m t h e l i k e l i h o o d t h a t 2 - s e r v e s a s a p r e -c u r s o r ) t h e i r n a t u r e a n d o r i g i n a r e p r e s e n t l y o b s c u r e .T h e r e s p i r a t o r y b u r s t w a s d i s c o v e r e d i n 1 9 3 3 ( 4 ) , b u t w a sc o m p l e t e l y i g n o r e d f o r t h e n e x t q u a r t e r c e n t u r y . I n t e r e s t i n t h eb u r s t w a s r e k i n d l e d a r o u n d 1 9 6 0 b y w o r k f r o m K a r n o v s k y ' sa n d Q u a s t e l ' s l a b o r a t o r i e s i n d i c a t i n g t h a t i t s p u r p o s e wa s n o tt o p r o v i d e e n e r g y f o r p h a g o c y t o s i s , b u t t o f u r n i s h l e t h a l o x i d a n t sf o r m i c r o b i a l k i l l i n g ( 5 , 6 ) . S i n c e t h e n , a g r o w i n g n u m b e r o fs c i e n t i s t s h a v e b e c o m e i n t e r e s t e d i n t h e r e s p i r a t o r y b u r s t a n di t s r a m i f i c a t i o n s , a n d i t i s now t h e s u b j e c t o f i n v e s t i g a t i o n i nmany l a b o r a t o r i e s a r o u n d t h e w o r l d . T h i s b u r g e o n i n g s c i e n t i f i ca c t i v i t y h a s y i e l d e d a g r e a t d e a l o f i n f o r m a t i o n a b o u t t h e r e -s p i r a t o r y b u r s t , a l o n g w i t h o c c a s i o n a l c o n t r o v e r s i e s . I n t h e f o l -l o w i n g p a r a g r a p h s , I d i s c u s s a f e w a s p e c t s o f t h i s f i e l d t h a t a r eo f p a r t i c u l a r c u r r e n t i n t e r e s t .P r o p e r t i e s o f t h e 0 - f o r m i n g e n z y m eO v e r t h e p a s t t w o d e c a d e s , s o m e h a l f d o z e n o x i d a s e s h a v e b e e np r o p o s e d a s t h e e n z y m e r e s p o n s i b l e f o r t h e r e s p i r a t o r y b u r s t i np h a g o c y t e s ( 1 , 7 ) . T h e c a n d i d a c y o f s o m e o f t h e s e o x i d a s e s w a st e n t a t i v e a n d b r i e f , b u t o t h e r s r e m a i n e d i n t h e r u n n i n g f o r s o m et i m e . W i t h i n t h e p a s t t h r e e o r f o u r y e a r s , h o w e v e r , a c o n s e n s u sh a s f o r m e d o n t h i s q u e s t i o n , a n d i t i s now g e n e r a l l y a g r e e d t h a tt h e e n z y m e r e s p o n s i b l e f o r t h e r e s p i r a t o r y b u r s t i s t h e m e m b r a n e -a s s o c i a t e d p y r i d i n e n u c l e o t i d e o x i d a s e t h a t w a s f i r s t d e s c r i b e db y R o s s i a n d Z a t t i i n 1 9 6 4 ( 8 ) . T h i s c o n se n s us v i e w i s s u p p o r t e db y a n o v e r w h e l m i n g b o d y o f e v i d e n c e , t h e m o s t i m p o r t a n t p i e c eo f w h i c h i s p r o b a b l y t h e o b s e r v a t i o n o f Hohn a n d L e h r e r ( 9 ) ,

5 9 9 T h e R e s p i r a t o r y B u r s t o f P h a g o c y t e s

J . C l i n . I n v e s t . T h e A m e r i c a n S o c i e t y f o r C l i n i c a l I n v e s t i g a t i o n , I n c .0 0 2 1 - 9 7 3 8 / 8 4 / 0 3 / 0 5 9 9 / 0 3 $ 1 . 0 0V o l u m e 7 3 , M a r c h 1 9 8 4 , 5 9 9 - 6 0 1

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s u b s e q u e n t l y c o n f i r m e d many t i m e s , t h a t t h e a c t i v i t y o f t h i so x i d a s e i s g r e a t l y r e d u c e d o r a b s e n t i n p a t i e n t s w i t h c h r o n i cg r a n u l o m a t o u s d i s e a s e , a n i n h e r i t e d c o n d i t i o n ( a c t u a l l y , a g r o u po f c o n d i t i o n s ) i n w h i c h t h e p h a g o c y t e s a r e u n a b l e t o e x p r e s s ar e s p i r a t o r y b u r s t .

T h e r e s p i r a t o r y b u r s t o x i d a s e i s a n F A D - r e q u i r i n g e n z y m et h a t c a t a l y z e s t h e p r o d u c t i o n o f O 2 f r o m o x y g e n u s i n g a r e d u ce dp y r i d i n e n u c l e o t i d e a s e l e c t r o n d o n o r ( 1 ) . T h e p h y s i o l o g i c a le l e c t r o n d o n o r i s N A D P H ( M i c h a e l i s c o n s t a n t [ K m ] 0 . 0 2 5 - 0 . 0 5m M ) , b u t t h e e n z y m e i s a l s o c a p a b l e o f u s i n g NADH, t h o u g hm u c h l e s s e f f i c i e n t l y ( K m 0 . 5 - 1 . 0 m M ) . T h e a f f i n i t y o f t h e e n z y m ef o r o x y g e n , i t s o t h e r s u b s t r a t e , i s s i m i l a r t o i t s a f f i n i t y f o r N A D P H( K m 0 . 0 3 mM, e q u i v a l e n t t o a P o 2 o f 0 . 1 5 a t m ) ( 1 0 ) . T h eo x i d a s e r e s i d e s i n t h e p l a s m a m e m b r a n e w i t h i t s N A D P H b i n d -i n g s i t e p r o j e c t i n g i n t o t h e c y t o s o l ( 1 1 ) . T h i s l o c a t i o n g u a r a n t e e so p t i m u m d e l i v e r y o f o x i d a n t s o n t o i n g e s t e d m i c r o o r g a n i s m sb e c a u s e t h e w a l l s o f t h e v e s i c l e s t h a t c o n t a i n t h e s e o r g a n i s m sa r e c o m p o s e d o f o x i d a s e - b e a r i n g p l a s m a m e m b r a n e t h a t w a so r i g i n a l l y o n t h e o u t e r s u r f a c e o f t h e c e l l .

A l o t o f a t t e n t i o n i s c u r r e n t l y b e i n g p a i d t o t h e q u e s t i o nw h e t h e r t h e o x i d a s e c o n t a i n s a c y t o c h r o m e a s a s e c o n d e l e c t r o nc a r r i e r . T h e r e i s a b - t y p e c y t o c h r o m e f o u n d u n i q u e l y i n p h a g o -c y t e s w h o s e a s s o c i a t i o n w i t h t h e r e s p i r a t o r y b u r s t o x i d a s e i sw e l l d o c u m e n t e d ( 1 2 ) . W h a t i s n o t k n o w n i s w h e t h e r t h i s c y -t o c h r o m e i s o n t h e e l e c t r o n t r a n s p o r t p a t h b e t w e e n N A D P Ha n d o x y g e n ( i t h a s b e e n p r o p o s e d a s t h e t e r m i n a l c o m p o n e n to f a s h o r t e l e c t r o n t r a n s p o r t c h a i n ) o r w h e t h e r i t p l a y s s o m eo t h e r r o l e , p a r t i c i p a t i n g , s a y , i n t h e c o n v e r s i o n o f t h e o x i d a s ef r o m i t s r e s t i n g t o i t s a c t i v a t e d f o r m . K i n e t i c s t u d i e s h a v e p r o -v i d e d s t r o n g e v i d e n c e t h a t t h e c y t o c h r o m e i s o f f t h e e l e c t r o nt r a n s p o r t p a t h ( 1 3 , 1 4 ) , b u t t h e s e s t u d i e s h a v e n o t y e t b e e np e r f o r m e d w i t h p u r i f i e d e n z y m e , s o t h e i r i n t e r p r e t a t i o n mayb e d e b a t e d . F u r t h e r w o r k i s c l e a r l y n e e d e d t o s e t t l e t h i s q u e s t i o n .A c t i v a t i o n o f t h e o x i d a s eM o r e i s k n o w n a n d l e s s i s u n d e r st o od a b o ut t h e m e c h a n i s mo f a c t i v a t i o n o f t h e O - f o r m i n g o x i d a s e t h a n a b o u t a n y o t h e ra s p e c t o f t h e r e s p i r a t o r y b u r s t . O b s e r v a t i o n s a b o u n d , somec o n t r a d i c t i n g o t h e r s . Among t h e s e o b s e r v a t i o n s a r e t h e f o l l o w i n g :( a ) a r e m a r k a b l y w i d e v a r i e t y o f a g e n t s , f r o m F t h r o u g h d e -t e r g e n t s t o i n f l a m m a t o r y m e d i a t o r s s u c h a s C 5 a a n d l e u k o t r i e n eB 4 , a r e a b l e t o a c t i v a t e t h e o x i d a s e ; ( b ) a c t i v a t i o n i s e n e r g y -d e p e n d e n t a n d r e v e r s i b l e ; ( c ) a c t i v a t i o n r e q u i r e s n e i t h e r d e -g r a n u l a t i o n n o r p h a g o c y t o s i s ( 1 5 ) ; ( d ) i t i s g e n e r a l l y p r e c e d e db y a c h a n g e i n t h e t r a n s m e m b r a n e p o t e n t i a l , t h o u g h t h e r e i sd i s p u t e a s t o w h e t h e r t h i s c h a n g e i s i n t h e d i r e c t i o n o f d e p o -l a r i z a t i o n ( 1 6 , 1 7 ) o r h y p e r p o l a r i z a t i o n ( 1 8 ) ; ( e ) i t a p p e a r s t oo c c u r b y m o r e t h a n o n e r o u t e , s i n c e d e p e n d i n g u p o n t h e s t i m -u l u s , i t i s o r i s n o t a s s o c i a t e d w i t h a l a g ( 1 9 ) , d o e s o r d o e s n o tr e q u i r e e x o g e n o u s c a l c i u m ( 2 0 ) , a n d i s o r i s n o t a c c o m p a n i e db y a n i n c r e a s e i n c y t o s o l i c c a l c i u m o r t h e r e l e a s e i n t o t h e c y -t o p l a s m o f a p o o r l y u n d e r s t o o d " m e m b r a n e - b o u n d c a l c i u mp o o l " ( 2 1 - 2 3 ) . I t i s n o t s u r p r i s i n g t h a t l i t t l e h a s b e e n c o n c l u d e df r o m t h i s c o n f u s i n g w e l t e r o f f i n d i n g s b e y o n d t h e i d e a t h a t

b i o c h e m i c a l p a t h w a y s f o r a c t i v a t i n g t h e o x i d a s e a r e m u l t i p l ea n d c o m p l e x .

On t h e o t h e r h a n d , a n u m b e r o f b i oc h e mi c al e v e n t s h a v eb e e n s e e n t o o c c u r o n e x p o s u r e o f v a r i o u s t y p e s o f c e l l s t oe x t e r n a l s t i m u l i , a n d s o m e o f t h e s e may p r o v i d e c l u e s t o t h em o l e c u l a r b a s i s f o r r e s p i r a t o r y b u r s t a c t i v a t i o n . N i s h i z u k a a n da s s o c i a t e s , f o r i n s t a n c e , h a v e s h o w n t h a t t h e p o w e r f u l r e s p i r a t o r yb u r s t a c t i v a t o r , p h o r b o l m y r i s t a t e a c e t a t e , b i n d s a n d a c t i v a t e sa m e m b r a n e - a s s o c i a t e d p h o s p h o r y l a t i n g e n z y m e k n o w n a s p r o -t e i n k i n a s e C ( 2 4 ) , r a i s i n g t h e p o s s i b i l i t y ( s o u g h t b u t n o t y e tf o u n d ) t h a t t h e a c t i v a t i o n o f t h e o x i d a s e m i g h t b e t h e c o n s e -q u e n c e o f a c h a n g e i n t h e s t a t e o f p h o s p h o r y l a t i o n o f a n a c t i v a t o rp r o t e i n . R a p i d a n d e x t e n s i v e a l t e r a t i o n s i n m e m b r a n e p h o s -p h o l i p i d s w h i c h a r e i n d u c e d b y s t i m u l a t i o n i n many k i n d s o fc e l l s ( 2 5 - 2 7 ) s u g g e s t a d d i t i o n a l b i o c h e m i c a l m e c h a n i s m s b yw h i c h t h e o x i d a s e m i g h t b e a c t i v a t e d . S t i l l o t h e r w a y s t o v a r ya c t i v i t y h a v e e m e r g e d f r o m s t u d i e s w i t h c e l l - f r e e s y s t e m s : i n -t e r c o n v e r s i o n b e t w e e n 3 - F e a n d 4 - F e i r o n - s u l f u r c e n t e r s ( 2 8 ) ,A D P - r i b o s y l a t i o n o f a r g i n i n e r e s i d u e s ( 2 9 ) , a n d c o m p l e x f o r -m a t i o n b e t w e e n c a t a l y t i c a n d r e g u l a t o r y s u b u n i t s ( 3 0 ) a r e o n l ya f e w e x a m p l e s . A c l e a r c o n n e c t i o n , h o w e v e r , b e t w e e n a n y o ft h e s e b i o c h e m i c a l a c t i v a t i n g m e c h a n i s m s a n d t h e o n s e t o f t h er e s p i r a t o r y b u r s t h a s y e t t o b e e s t a b l i s h e d .

T h e r e i s a s e c o n d m e a n i n g t o t h e t e r m " a c t i v a t i o n " a s a p p l i e dt o p h a g o c y t e s t h a t p e r t a i n s s o l e l y t o m o n o n u c l e a r p h a g o c y t e s ." A c t i v a t i o n " i n t h i s s e c o n d s e n s e r e f e r s t o a s e r i e s o f c h a n g e sl e a d i n g t o a g e n e r a l i z e d i n c r e a s e i n d e s t r u c t i v e p o w e r t h a t a r ee l i c i t e d i n t h e s e c e l l s b y e x p o s u r e t o e n d o t o x i n o r t h e l y m p h o k i n e, y - i n t e r f e r o n . I n c l u d e d a m o n g t h e s e c h a n g e s a r e a l t e r a t i o n s i nt h e r e s p i r a t o r y b u r s t a c t i v i t y o f m a x i m a l l y s t i m u l a t e d p h a g o c y t e s .T h e s e a l t e r a t i o n s a r e m o s t c l e a r l y s e e n w i t h r e s i d e n t p e r i t o n e a lm a c r o p h a g e s , w h i c h e x h i b i t a l m o s t n o r e s p i r a t o r y b u r s t w h e nf r e s h l y i s o l a t e d b u t a c q u i r e a s u b s t a n t i a l c a p a c i t y t o m a k e O 2a f t e r 2 o r 3 d a y s o f c u l t u r e i n t h e p r e s e n c e o f a s u i t a b l e a c t i v a t o r( 3 1 ) , o n l y t o l o s e t h i s c a p a c i t y o n f u r t h e r c u l t u r e ( 3 2 ) . T h em e c h a n i s m o f t h i s s e c o n d f o r m o f a c t i v a t i o n h a s r e c e i v e d l i t t l ea t t e n t i o n ; i n a l l l i k e l i h o o d , i t w i l l t u r n o u t t o i n v o l v e m a j o rc h a n g e s i n g e n e e x p r e s s i o n i n d u c e d b y t h e a c t i v a t i n g a g e n t .B a c t e r i a l k i l l i n g m e c h a n i s m sS t u d i e s o n t h e n a t u r e o f t h e l e t h a l i n j u r y i n f l i c t e d on b a c t e r i ab y m i c r o b i c i d a l o x i d a n t s a r e j u s t b e g i n n i n g t o g e t u n d e r w a y .O x i d i z e d h a l o g e n s h a v e b e e n s h o w n t o d e s t r o y many b a c t e r i a lc o m p o n e n t s , i n c l u d i n g n u c l e o t i d e s a n d r e d o x e n z y m e s , a t av e r y r a p i d r a t e ( 3 3 ) , b u t t h e y k i l l b a c t e r i a e v e n more q u i c k l y( 3 4 ) , i n d i c a t i n g t h a t t h e b a c t e r i a l A c h i l l e s ' h e e l i s s o m e t h i n ge v e n m o r e s u s c e p t i b l e t o o x i d a n t d a m a g e t h a n t h e c o m p o n e n t sh i t h e r t o e x a m i n e d . O x i d i z i n g r a d i c a l s , w h i c h w e r e r e c o g n i z e da s t h e s o u r c e o f m o s t o f t h e h a r m f u l e f f e c t s o f i o n i z i n g r a d i a t i o nl o n g b e f o r e t h e i r p r o d u c t i o n b y p h a g o c y t e s was d i s c o v e r e d , i n f l i c td a m a g e o n many t y p e s o f b i o l o g i c a l m o l e c u l e s , p a r t i c u l a r l yp r o t e i n s a n d n u c l e i c a c i d s ( 3 5 ) . T h e r a d i c a l - m e d i a t e d l e s i o n st h a t k i l l i n g e s t e d b a c t e r i a , h o w e v e r , h a v e n o t y e t b e e n i d e n t i f i e d .A l t h o u g h t h e r e i s u n c e r t a i n t y r e g a r d i n g t h e b i o c h e m i c a l n a -

6 0 0 B . M . B a b i o r

8/3/2019 Oxidative Burst in Mo

3/3

t u r e o f t h e l e s i o n ( o r l e s i o n s ) r e s p o n s i b l e f o r t h e d e a t h o f a no r g a n i s m u n d e r a t t a c k b y m i c r o b i c i d a l o x i d a n t s , t h e r e i s o n ea c t i o n o f t h e s e o x i d a n t s i n w h i c h a b i o c h e m i c a l a n d a f u n c t i o n a le f f e c t c a n b e u n e q u i v o c a l l y t i e d t o g e t h e r . T h i s a c t i o n i s t h a t o fg e n e t i c m u t a t i o n , a n d i t h a s b e e n s h o w n t o o c c u r i n b o t h b a c t e r i aa n d m a m m a l i a n c e l l s a f t e r e x p o s u r e t o p h a g o c y t e - g e n e r a t e do x i d a n t s . I n b a c t e r i a , i t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d i n t h e f o r m o fa p o s i t i v e Ames t e s t ( 3 6 ) , w h i l e mammalian f i b r o b l a s t s t h a th a v e b e e n e x p o s e d t o t h e s e o x i d a n t s i n t i s s u e c u l t u r e s h o w a ni n c r e a s e d n u m b e r o f s i s t e r c h r o m a t i d e x c h a n g e s c o m p a r e d w i t hc e l l s t h a t h a v e n o t b e e n s o e x p o s e d ( 3 7 ) . P h a g o c y t e s , w i t h t h e i rr e s p i r a t o r y b u r s t , m u s t t h e r e f o r e b e r e g a r d e d a s p o t e n t i a l c a r -c i n o g e n s a c c o r d i n g t o c u r r e n t f e d e r a l r e g u l a t i o n s , a n d s h o u l db e a d d e d t o t h e l o n g l i s t o f n a t u r a l h a z a r d s t h a t h a v e b e e np r o p o s e d t o c o n s t i t u t e t h e m a j o r c a r c i n o g e n i c t h r e a t i n t h e e n -v i r o n m e n t ( 3 8 ) .AcknowledgmentsT h i s w o r k w a s s u p p o r t e d i n p a r t b y U . S . P u b l i c H e a l t h S e r v i c e g r a n tA - i 1 8 2 7 a n d g r a n t N o . 1 3 4 9 f r o m t h e C o u n c i l f o r T o b a c c o R e s e a r c h -U . S . A . , I n c .R e f e r e n c e s

1 . B a b i o r , B . M . , a n d C . A . C r o w l e y . 1 9 8 3 . C h r o n i c g r a n u l o m a t o u sd i s e a s e a n d o t h e r d i s o r d e r s o f o x i d a t i v e k i l l i n g b y p h a g o c y t e s . M e t a b o l i cB a s i s o f I n h e r i t e d D i s e a s e . J . B . S t a n b u r y , J . B . W y n g a a r d e n , D . S .F r e d r i c k s o n , J . L . G o l d s t e i n , a n d M . S . B r o w n , e d i t o r s . M c G r a w - H i l l ,I n c . , Ne w Y o r k . 1 9 5 6 - 1 9 8 5 .

2 . K l e b a n o f f , S . J . 1 9 6 7 . J . C l i n . I n v e s t . 4 6 : 1 0 7 8 .3 . T h o m a s , E . L . 1 9 7 9 . I n f e c t . I m m u n . 2 3 : 5 2 2 .4 . B a l d r i d g e , C . W . , a n d R . W . G e r a r d . 1 9 3 3 . A m . J . P h y s i o l . 1 0 3 : 2 3 5 .5 . S b a r r a , A . J . , a n d M . L . K a r n o v s k y . 1 9 5 9 . J . B i o l . C h e m . 2 3 4 : 1 3 5 5 .6 . I y e r , G . Y . N . , M . F . I s l a m , a n d J . H . Q u a s t e l . 1 9 6 1 . N a t u r e( L o n d . ) 1 9 2 : 5 3 5 .7 . C h e s o n , B . D . , J . T . C u r n u t t e , a n d B . M . B a b i o r . 1 9 7 7 . P r o g .C l i n . I m m u n o l . 3 : 1 .8 . R o s s i , F . , a n d M . Z a t t i . 1 9 6 4 . E x p e r i e n t i a ( B a s e l ) . 2 0 : 2 1 .9 . H o h n , D . C . , a n d R . I . L e h r e r . 1 9 7 5 . J . C l i n . I n v e s t . 5 5 : 7 0 7 .1 0 . K a k i n u m a , K . , a n d M . K a n e d a , 1 9 8 2 . A p p a r e n t K m o f l e u k o c y t eO 2 a n d H 2 0 2 f o r m i n g e n z y m e s f o r o x y g e n . B i o c h e m i s t r y a n d F u n c t i o no f P h a g o c y t e s . F . R o s s i , a n d P . P a t r i a r c a , e d i t o r s . P l e n u m P u b l i s h i n gC o r p . , Ne w Y o r k . 3 5 1 .1 1 . B a b i o r , G . L . , R . E . R o s i n , B . J . M c M u r r i c h , W . A . P e t e r s , a n dB . M . B a b i o r . 1 9 8 1 . J . C l i n . I n v e s t . 6 7 : 1 7 2 4 .

1 2 . S e g a l , A . W . , A . R . C r o s s , R . C . G a r c i a , N . B o r r e g a a r d , N . H .V a l e r i u s , J . F . S o o t h i l l , a n d 0 . T . G . J o n e s . 1 9 8 3 . N . E n g l . J . M e d .3 0 8 : 2 4 5 .1 3 . G a b i g , T . G . , E . W . S c h e r v i s h , a n d J . T . S a n t i a g a . 1 9 8 2 . J . B i o l .C h e m . 2 5 7 : 4 1 1 4 .1 4 . B a b i o r , B . M . 1 9 8 3 . A d v . H o s t D e f M e c h . 3 : 9 1 .1 5 . R o o s , D . , A . A . V o e t m a n , a n d J . J . M e e r h o f . 1 9 8 3 . J . C e l l B i o l .9 7 : 3 6 8 .1 6 . W h i t i n , J . C . , C . E . C h a p m a n , E . R . S i m o n s , M . E . C h o v a n i e c ,a n d H . J . C o h e n . 1 9 8 0 . J . B i o l . C h e m . 2 5 5 : 1 8 7 4 .1 7 . S e l i g m a n n , B . E . , a n d J . I . G a l l i n . 1 9 8 0 . J . C l i n . I n v e s t . 6 6 : 4 9 3 .1 8 . K o r c h a k , H . M . , a n d G . W e i s s m a n n . 1 9 7 8 . P r o c . N a t l . A c a d .S c i . 7 5 : 3 8 1 8 .1 9 . M c P h a i l , L . C . , a n d R . S n y d e r m a n . 1 9 8 3 . J . C l i n . I n v e s t . 7 2 : 1 9 2 .2 0 . N e w b u r g e r , P . E . , M . E . C h o v a n i e c , a n d H . J . C o h e n . 1 9 8 0 .B l o o d . 5 5 : 8 5 .2 1 . P o z z a n , T . , D . P . L e w , C . B . W o l l h e i m , a n d R . Y . T s i e n . 1 9 8 3 .S c i e n c e ( W a s h . D C ) . 2 2 1 : 1 4 1 3 .2 2 . N a c c a c h e , P . H . , H . J . S h o w e l l , E . L . B e c k e r , a n d R . I . S h a ' a f i .1 9 7 9 . J . C e l l B i o l . 8 3 : 1 7 9 .2 3 . S h a ' a f i , R . I . , J . R . W h i t e , T . F . P . M o l s k i , J . S h e f c y k , M . V o l p i ,P . H . N a c c a c h e , a n d M . B . F e i n s t e i n . 1 9 8 3 . B i o c h e m . B i o p h y s . R e s .C o m m u n . 1 1 4 : 6 3 8 .2 4 . N i s h i z u k a , Y . 1 9 8 3 . T r e n d s B i o ch e m . S c i . 8 : 1 3 .2 5 . W a l s h , C . E . , B . M . W a i t e , M . J . T h o m a s , a n d L . R . D e C h a t e l e t .1 9 8 1 . J . B i o l . C h e m . 2 5 6 : 7 2 2 8 .2 6 . B a r e i s , D . L . , F . H i r a t a , E . S c h i f f m a n n , a n d J . A x e l r o d . 1 9 8 2 .

J . C e l l B i o l . 9 3 : 6 9 0 .2 7 . H e s k e t h , R . 1 9 8 3 . N a t u r e ( L o n d . ) . 3 0 6 : 1 6 .2 8 . K e n n e d y , M . C . , M . H . E m p t a g e , J . - L . D r e y e r , a n d H . B e i n e r t .1 9 8 3 . J . B i o l . C h e m . 2 5 8 : 1 1 0 9 8 .2 9 . H a y a i s h i , O . , a n d K . U e d a . 1 9 7 7 . A n n u . R e v . B i o c h e m . 4 6 : 9 5 .3 0 . C h e u n g , W . K . 1 9 8 0 . S c i e n c e ( W a s h . D C ) . 2 0 7 : 1 9 .3 1 . J o h n s t o n , R . B . , J r . 1 9 7 8 . F e d . P r o c . 3 2 : 2 7 5 9 .3 2 . N a k a g a w a r a , A . , C . F . N a t h a n , a n d Z . A . C o h n . 1 9 8 1 . J . C l i n .I n v e s t . 6 8 : 1 2 4 3 .3 3 . A l b r i c h , J . M . , C . A . M c C a r t h y , a n d J . K . H u r s t . 1 9 8 1 . P r o c .N a t l . A c a d . S c i . 7 8 : 2 1 0 .3 4 . A l b r i c h , J . M . , a n d J . K . H u r s t . 1 9 8 2 . FEBS ( F e d . E u r . B i o c h e m .S o c . ) L e t t . 1 4 4 : 1 5 7 .3 5 . A r e n a , V . 1 9 7 1 . I o n i z i n g R a d i a t i o n a n d L i f e , T h e C . V . M o s b yC o . , S t . L o u i s , MO. 2 9 8 p p .3 6 . W e i t z m a n , S . A . , a n d T . P . S t o s s e l . 1 9 8 1 . S c i e n c e ( W as h . D C) .2 1 2 : 5 4 6 .3 7 . W e i t b e r g , A . B . , S . A . W e i t z m a n , M . D e s t r e m p e s , S . A . L a t t ,

a n d T . P . S t o s s e l . 1 9 8 3 . N . E n g l . J . M e d . 3 0 8 : 2 6 .3 8 . A m e s , B . N . 1 9 8 3 . S c i e n c e ( W a sh . D C) . 2 2 1 : 1 2 5 6 .

6 0 1 T h e R e s p i r a t o r y B u r s t o f P h a g o c y t e s