Структура глутатиона и его биологическая роль
Любые болезни, связан ные с инфекцией, воспалением, синдромом ишемии-реперфузии, эндотелиальной дисфункцией, а также онкологическая патология и сахарный диабет сопровождаются массивным образованием свободных радикалов. Глутатион трипептид, принимающий активное участие во многих окислительно-восстановительных превращениях в организме человека и животных и обеспечивающий функционирование ряда SH-зависимых ферментов, C 10 H 17 O 6 N 3 S.
В результате обследования 128 пациентов с ХГС в возрасте от 19 до 45 лет и 20 практически здоровых людей с отсутствием маркеров гепатитов было установлено, что по мере нарастания интоксикации наблюдается достоверное снижение уровней об щего глутатиона и его восстановленной формы. Эти симптомы являются результатом гибели дофаминергических нейронов в substantia nigro, уменьшения количества дофамина в neostriatum и преобладания действия возбуждающего медиатора ацетилхолина.
Количественное определение Глутатиона в биологическом материале основано на осаждении Г-SH солями кадмия из безбелкового экстракта ткани. Осадок растворяют в фосфорной к-те и количество Г. определяют йодометрически. Для определения общего Г. имеющийся в пробе Г-S — S-Г восстанавливают обработкой цианидом калия или цинковой пылью.
ГЛУТАТИОН
Глутатион — трипептид, принимающий активное участие во многих окислительно-восстановительных превращениях в организме человека и животных и обеспечивающий функционирование ряда SH-зависимых ферментов, C10H17O6N3S:
Глутатион широко распространен в растительном и животном мире. Сравнительно большое количество его содержится в печени, мозге, почках и эритроцитах. Впервые Глутатион был выделен из дрожжей Ф. Гопкинсом в 1921 г., однако окончательное строение этого пептида Харингтон и Мид (С. R. Harington, T. H. Mead) установили только в 1935 г.
Глутатион представляет собой белый кристаллический порошок с t°пл 190° (с разложением); растворим в воде, не растворим в спирте и эфире. При нагревании с водой Г. распадается с образованием пирролидонкарбоновой к-ты и цистеинилглицина. Нагревание в кислой среде приводит к распаду Г. на составляющие его аминокислоты.
Особенностью строения Г. является то, что остаток глутаминовой к-ты в его молекуле образует пептидную связь с цистеином за счет своей гамма-, а не альфа-карбоксильной группы, как это свойственно белкам. Главной функциональной группой Г. является тиоловая (сульфгидрильная) группа (SH-группа), поэтому широко распространено сокращенное обозначение Г. как Г-SH(G-SH). Такая сульфгидрильная (восстановленная) форма Г. легко подвергается окислению как ферментативным, так и неферментативным путем (под действием мягких окислителей, напр, йода или феррицианида), в результате чего образуется дисульфидная (окисленная) форма Г. (Г—S—S—Г). Этот процесс обратим:
Биосинтез Глутатиона происходит в различных тканях с большой скоростью. Он протекает в два этапа:
Было установлено, что обе реакции требуют присутствия ионов Mg2+ и в некоторых случаях скорость их увеличивается в присутствии ионов К+.
Реакция окисления восстановленного Г. катализируется различными ферментами, отличающимися друг от друга специфичностью по отношению к акцепторам водорода. Наиболее изучена глутатиондегидрогеназа (КФ 1.8.5.1), катализирующая перенос водорода с Г-SH на дегидроаскорбиновую к-ту. Этот фермент содержится в высших растениях и дрожжах. В печени животных обнаружены ферменты, катализирующие перенос водорода с Г-SH на дисульфидные соединения: на гомоцистин (глутатион-гомоцистин — трансгидрогеназа; КФ 1.8.4.1) и на дисульфидную группу в белках (протеиндисульфидредуктаза; КФ 1.8.4.2). Наконец, окисление Г. может катализироваться глутатион: полиолнитрит — оксидоредуктазой (КФ 1,8.6.1).
Обратный процесс — восстановление окисленного Г. катализирует глутатионредуктаза (КФ 1.6.4.2), широко распространенная в животных и растительных тканях. Этот фермент представляет собой флавопротеид, катализирующий перенос водорода с НАДФ-Н или НАД-H на Г-S — S-Г.
Функциональная роль Глутатиона велика и разнообразна. Как активный переносчик водорода он может принимать участие во многих окислительно-восстановительных реакциях, кроме того, важно его значение и как донора SH-групп. В глицеральдегидфосфатдегидрогеназе Г. служит активной группой, непосредственно реагирующей с субстратом. Показано прямое участие Г. в действии по крайней мере двух цис-транс-изомераз: малеил-ацетоацетат-изомеразы и малеил-пируват-изомеразы. Конкретная роль Г. в активности этих ферментов состоит в том, что в восстановленной форме он присоединяется к субстрату по двойной связи, что приводит к образованию насыщенного соединения и позволяет осуществляться свободному вращению:
Глутатион является также коферментом (см. Коферменты) системы глиоксилазы и формальдегиддегидрогеназы. По данным Рапопорта (S. Rapoport), велика роль Г. в защите гемоглобина от действия различных окислителей и в поддержании структурной целостности эритроцитов.
Известны патол, состояния, связанные с нарушением обмена Г. При врожденной недостаточности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы снижается содержание Г-SH, т. к. указанный фермент постоянно образует НАДФ-Н, способствующий сохранению Г. в восстановленном состоянии. Существуют формы гемолитической болезни новорожденных, одной из причин которых является врожденная недостаточность в эритроцитах глутатионпероксидазы (КФ 1.11.1.9), катализирующей окисление восстановленного Г. перекисью водорода. На третьем месяце жизни клин, проявления болезни самопроизвольно исчезают, а недостаточность фермента сохраняется.
Описана форма гемолитической анемии, связанная с недостаточностью глутатионредуктазы (КФ 1.6.4.2), следствием к-рой является уменьшение содержания Г-SH в эритроцитах. Известно также редкое наследственное заболевание— недостаточность глутатионсинтетазы (КФ 6.3,2.3). При этом содержание общего Г, в крови резко снижается.
Концентрация Г. в крови уменьшается при некоторых поражениях печени, Содержание Г. в крови, отнесенное к числу эритроцитов («показатель Г.»), снижается при гиперхромных анемиях.
Количественное определение Глутатиона в биологическом материале основано на осаждении Г-SH солями кадмия из безбелкового экстракта ткани. Осадок растворяют в фосфорной к-те и количество Г. определяют йодометрически. Для определения общего Г. имеющийся в пробе Г-S — S-Г восстанавливают обработкой цианидом калия или цинковой пылью.
Как лекарственное средство Глутатион не применяется.
Библиография Джорджеску П. и Пэунеску Е. Биохимические методы диагноза и исследования, пер. с румын., с. 159, Бухарест, 1963; Майстер А. Биохимия аминокислот, пер. с англ., с. 268, 315, М., 1961; Рапопорт С. М. Медицинская биохимия, пер. с нем., с. 114 и др., М., 1966; Торчинский Ю. М. Сульфгидрильные и дисульфидные группы белков, с. 149, М., 1971; Шрёдер Э. и Любке К. Пептиды, пер. с англ., т. 2, с. 336, М., 1969; Glutathione, ed. by L. Flohe a. o., Stuttgart, 1974, bibliogr.
№6. Вегетарианство и религиозный пост
Система глутатиона связывает свободные радикалы, восстанавли вает перекиси, а также продукты перекисного окисления липи дов, фосфолипидов мембран, белков, нуклеиновых кислот и вы водит их из организма в виде нетоксичных конъюгатов. Соединенные между собой атомы серы образуют биологическую липучку , которая распознает и захватывает все токсины и недоокисленные продукты обмена, моментально нейтрализуя их действие;.
Снижение внутриклеточного содержания глутатиона, особенно GSH, -важный фактор развития болезни Альц-геймера, Паркинсона, шизофрении, катаракты, макулярной дегенерации, глаукомы, остеопороза, канцерогенеза, ишемической болезни сердца, геморрагического и ишемического инсульта, атеросклероза, эмфиземы легких, ХОБЛ, бронхиальной астмы, муковисцидоза, иммунодефицита, вирусных инфекций и сахарного диабета. Существуют формы гемолитической болезни новорожденных, одной из причин которых является врожденная недостаточность в эритроцитах глутатионпероксидазы КФ 1.
Китай и Япония одними из первых начали внедрять глутатион в протоколы ле чения заболеваний печени, а сегодня в Китае глутатион являет ся самым назначаемым гепатопротектором. Ключевую роль глутатион играет в антиоксидантной защите клеток, регуляции апоптоза и желчевыведения, конъюгации с ускорением элиминации многих ксено- и эндобиотиков.
92. Perl A., et al. // Trends Immunol. - 2004. -Vol.25. - P.360-367.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ГЛУТАТИОНА Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»
ГЛУТАТИОН / ЕГО ГОМЕОСТАЗ / БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ / ЭНЗИМОПАТИИ / АНТИОКСИДАНТ / ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ / GLUTATHIONE / ITS HOMEOSTASIS / BIOLOGICAL ROLE / ENZYMES / ANTIOXIDANT / PATHOLOGICAL CONDITIONS
Глутатион является важным регулятором внутриклеточного метаболизма. Он синтезируется в цитозоле всех клеток организма и доступен для органелл. В гомеостаз глутатиона вовлечено 7 ключевых ферментов, осуществляющих его биосинтез, метаболизм и биодеградацию. Их энзимопатии сопровождаются развитием различных патологических состояний . Сам глутатион играет ключевую роль в антиоксидантной защите клеток, регуляции апоптоза и желчевыведения, конъюгации с ускорением элиминации многих ксено - и эндобиотиков. Снижение его внутриклеточного содержания - важный фактор развития болезни Альцгеймера, Паркинсона, шизофрении, катаракты, макулярной дегенерации, глаукомы, остеопороза, канцерогенеза, ишемической болезни сердца, геморрагического и ишемического инсульта, атеросклероза, эмфиземы легких, ХОБЛ, бронхиальной астмы, муковисцидоза, иммунодефицита, вирусных инфекций и сахарного диабета.
Glutathione biological role
Glutathione is an important regulator of intracellular metabolism. It is synthesized in the cytosol of all cells of the body and is available for organelles. The homeostasis of glutathione includes 7 key enzymes , that take part in its biosynthesis, metabolism and biodegradation. Their enzymopathies associate with various pathological conditions development. Glutathione plays a key role in the antioxidant protection of cells, the regulation of apoptosis and biliary production, conjugation with many xeno - and endobiotics. The decrease in its intracellular content is an important factor in the development of Alzheimer disease, Parkinson disease, schizophrenia, cataract, macular degeneration, glaucoma, osteoporosis, carcinogenesis, coronary heart disease, hemorrhagic and ischemic stroke, atherosclerosis, emphysema, COPD, bronchial asthma, cystic fibrosis, immunodeficiency, infections and diabetes.
И ПРОБЛЕМНЫЕ СТАТЬИ И ОБЗОРЫ
Биологическая роль глутатиона
Борисенок О.А., Бушма М.И., Басалай О.Н., Радковец А.Ю.
Гродненский государственный медицинский университет, Беларусь
Borisenok O.A., Bushma M.I., Basalai O.N., Radkovec AY
Grodno State Medical University, Belarus
Glutathione biological role
Резюме. Глутатион является важным регулятором внутриклеточного метаболизма. Он синтезируется в цитозоле всех клеток организма и доступен для органелл. В гомеостаз глутатиона вовлечено 7 ключевых ферментов, осуществляющих его биосинтез, метаболизм и биодеградацию. Их энзимопатии сопровождаются развитием различных патологических состояний. Сам глутатион играет ключевую роль в антиоксидантной защите клеток, регуляции апоптоза и желчевыведения, конъюгации с ускорением элиминации многих ксено- и эндобиотиков. Снижение его внутриклеточного содержания - важный фактор развития болезни Альцгеймера, Паркинсона, шизофрении, катаракты, макулярной дегенерации, глаукомы, остеопороза, канцерогенеза, ишемической болезни сердца, геморрагического и ишемического инсульта, атеросклероза, эмфиземы легких, ХОБЛ, бронхиальной астмы, муковисцидоза, иммунодефицита, вирусных инфекций и сахарного диабета.
Ключевые слова: глутатион, его гомеостаз, биологическая роль, энзимопатии, антиоксидант, патологические состояния.
Медицинские новости. — 2019. — №7. — С. 3—8. Summary. Glutathione is an important regulator of intracellular metabolism. It is synthesized in the cytosol of all cells of the body and is available for organelles. The homeostasis of glutathione includes 7 key enzymes, that take part in its biosynthesis, metabolism and biodegradation. Their enzymopathies associate with various pathological conditions development. Glutathione plays a key role in the antioxidant protection of cells, the regulation of apoptosis and biliary production, conjugation wtth many xeno- and endobiotics. The decrease in its intracellular content is an important factor in the development of Alzheimer disease, Parkinson disease, schizophrenia, cataract, macular degeneration, glaucoma, osteoporosis, carcinogenesis, coronary heart disease, hemorrhagic and ischemic stroke, atherosclerosis, emphysema, COPD, bronchial asthma, cystic fibrosis, immunodeficiency, infections and diabetes.
Keywords: glutathione, its homeostasis, biological role, enzymes, antioxidant, pathological conditions. Meditsinskie novosti. - 2019. - N7. - P. 3-8.
Глутатион - внутриклеточный трипеп-тид. Содержит глутамат, цистеин и глицин (у-глутамилцистеинилглицин) (рис. 1).
5 фактов которые вы не знали о глутатионе
Глутатион – это скорая помощь для клетки: он всегда готов к нейтрализации агрессивных продуктов и восстановлению.
Как принимать глутатион
Если вы хотите улучшить свое здоровье, то нецелесообразно принимать глутатион в таблетках: он не очень эффективно проникает в кровь из желудочно-кишечного тракта. Более надежный способ повысить концентрацию этого антиоксиданта – принимать компоненты, из которых он синтезируется. Глицин, цистин, глутаминовая кислота – принимайте эти «кирпичики» в виде препарата, и уже внутри клетки они смогут превратиться в глутатион.
Глутатион vs. рак
Это происходит ежедневно. Каждый день в организме человека образуются опасные агенты, которые способны привести к развитию онкологического процесса. Глутатион способствует их обезвреживанию в тот момент, когда они только появились, и не дает развиться патологическим изменениям.
Помогает ли глутатион победить рак уже тогда, когда опухоль существует? Скорее всего, нет. Протоколы лечения рака очень строги, и любое вмешательство в процесс может привести к стимулированию роста опухоли или замедлению процесса лечения. Особенно осторожно следует относиться к препаратам, которые прямо влияют на метаболизм.
Что с печенью?
Глутатион вырабатывается в каждой клетке, но показатель благополучия, как показали доклинические исследования, – активность его в печени. По количеству фермента, который превращает аминокислоты в глутатион, можно сделать вывод о жизнеспособности еще не родившихся мышат. Те из них, кто имел мутацию и низкую активность глутатиона в печени, умирали в течение месяца после рождения от печеночной недостаточности.
Маркер продолжительности жизни
Чтобы узнать, сколько еще ресурсов осталось у вашего организма, достаточно определить количество глутатиона в организме. Ученые утверждают, что снижение объема в организме глутатиона на 30% приводит к серьезным нарушениям в клетках. После 20 лет его количество уменьшается в среднем на 1% каждый год. Это естественный процесс замедления метаболизма. Но если вы живете в неблагоприятных условиях, ведете нездоровый образ жизни, то количество глутатиона будет снижаться еще быстрее. Чтобы компенсировать этот процесс, необходимо принимать аминокислоты, из которых синтезируется глутатион: глицин, цистин, глутаминовую кислоту.
Активная жизнь
Глутатион помогает продлить активный период жизни, но и физические нагрузки, в свою очередь, стимулируют выработку глутатиона в организме. Врачами рекомендуются умеренные физические нагрузки: они запускают процессы регенерации, не создавая ненужного стресса. Как понять какая нагрузка умеренная? Та, с которой вы справляетесь, чувствуя легкую усталость. Если вы не уверены в состоянии вашего здоровья, то перед началом тренировок проконсультируйтесь с врачом.
Где содержится
Глутатион продается отдельно, но только в виде пищевой добавки. При этом есть и другой способ увеличить его концентрацию в клетках. Лекарственный препарат Элтацин содержит три аминокислоты – глицин, глутаминовую кислоту и цистин – которые являются метаболическими предшественниками глутатиона. Попадая в организм, они помогают ему вырабатывать в тканях свой собственный глутатион – там, где нужно и в необходимых количествах.