Peroksydaza glutationowa (GPx) to enzym, którego  których główną rolą jest ochrona komórek przed uszkodzeniem oksydacyjnym. Przeprowadza redukcję nadtlenku wodoru do wody oraz utrzymuje prawidłowe stężenie glutationu w komórkach dzięki zdolności do przekształcania utlenionego glutationu GSSG (disulfidu glutationu) w jego formę zredukowaną GSH.

Czym jest peroksydaza glutationowa?

Peroksydaza glutationowa (cGPx) jest enzymem zbudowanym z czterech podjednostek, a każda z nich zawiera atom selenu, warunkujący jej prawidłowe działanie. Atomy selenu połączone są z aminokwasem cysteiną [1].

Peroksydaza glutationowa występuje głównie w cytozolu oraz w  mitochondriach, gdzie pełni 20%  całkowitej  aktywności oraz w jądrze komórkowym.

Najwyższą  aktywność  peroksydazy  glutationowej  wykazano w wątrobie, gdzie uczestniczy w procesach detoksykacyjnych oraz we krwi i w płucach. Najniższą  aktywność  natomiast wykazano w mózgu i w soczewce oka.

Peroksydaza glutationowa do prawidłowego działania potrzebuje wolnych grup tiolowych, a ilość ich zmienia się w zależności od stanu funkcjonalnego enzymu i wynosi od trzech do siedmiu na jeden mol białka. Peroksydaza  glutationowa  wchodzi  w  skład  enzymatycznego  układu  związanego z glutationem, w którym uczestniczy obok niej również  glutation
i reduktaza  glutationowa  (GR)  [
2, 3, 4, 5]. 

Rodzina enzymów peroksydaz

Peroksydaza glutationowa należy do rodziny enzymów o aktywności peroksydazy,

Pierwszym zidentyfikowanym enzymem tej rodziny była selenoperoksydaza glutationowa –  enzym pełniący rolę ochronną komórek przed stresem oksydacyjnym [6, 7]. Katalizuje redukcję nadtlenku wodoru w obecności glutationu GSH.

Obecnie  znanych jest kilka form GPx,  które różnią się między sobą wieloma  właściwościami, włączając w to ich lokalizację
i budowę:  [
8, 9].

  • cGPx – peroksydaza glutationowa występuje w cytozolu wielu tkanek i komórek krwi. Przeprowadza reakcję redukcji nadtlenku wodoru i wodoronadtlenków, nie może  natomiast redukować wodoronadtlenków lipidowych. 
  • PH-GPx – peroksydaza glutationowa wodoronadtlenków lipidowych zlokalizowana   jest w cytozolu i częściowo związana z błonami komórek. Przeprowadza redukcję  wodoronadtlenków fosfolipidowych,  
  • eGPx – peroksydaza  glutationowa zwana pozakomórkową peroksydazą, występuje w surowicy i ma zdolność katalizowania zarówno wodoronadtlenków  lipidowych  jak i  nadtlenku  wodoru, 
  • GI-GPx – peroksydaza żołądkowo-jelitowa

Mechanizm działania

Peroksydazy glutationowe to selenoperoksydazy – zawierają selen pod postacią selenocysteiny w centrum aktywnym tych enzymów.

Główną reakcją katalizowaną przez peroksydazę glutationową jest redukcja nadtlenku wodoru H2O2 do wody przy udziale glutationu zredukowanego GSH z wytworzeniem disiarczku glutationu GS – SG.

2GSH + H2O2 → GS – SG + 2H2O

W tej reakcji glutation ulega utlenieniu i jest następnie odzyskiwany przez reduktazę glutationową:

GS – SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.

Konsekwencje niskiej aktywności GPx

Enzym peroksydaza glutationowa wymaga obecności selenu i glutationu do prawidłowego działania. Bez nich enzym ten ma zmniejszoną aktywność i nie może wydajnie chronić nas przed wolnymi rodnikami.

Zatem niska aktywność peroksydazy glutaionu i jej konsekwencje głównie mogą wynikać z niedoboru glutationu i / lub selenu, ewentualnie z mutacji w obrębie genu kodującego ten enzym.

Konsekwencje niedoboru glutationu:

Obniżony poziom glutationu obserwuje się w wielu chorobach:  

  • choroby układu sercowo – naczyniowego (arterioskleroza, udar, choroby serca) [10, 11, 12]
  • choroby płuc (glutation blokuje powstawanie wolnych rodników, chroni przed mukowiscydozą, pomaga w rozedmie płuc oraz ich zwłóknieniu) [13, 14].
  • Procesy starzenia się organizmu (glutation ma korzystne działanie w chorobach związanych z wiekiem tj.: zaćma, Alzheimer czy Parkinson [15].
  • cukrzyca [16]
  • choroby układu trawiennego (stany zapalne jelit, wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniewskiego-Crohna, wrzody żołądka i dwunastnicy oraz zapaleniu trzustki),
  • chorób układu immunologicznego (zakażenie wirusem HIV, oraz zespół chronicznego zmęczenia) [17, 18]

Potencjalne korzyści dla zdrowia

Uwaga: Obecne badania dotyczą jednak zwierząt i linii komórkowych, dlatego nie mogą stanowić podstawy do stosowania tego enzymu u człowieka, jednak wskazują kierunek do dalszego badania jego wpływu u ludzi.

Zaburzenia równowagi oksydacyjnej w komórkach są czynnikiem zwiększonej podatności na rozwój stanów zapalnych
i chorób.

Dlatego enzymy ochronne i przeciwutleniające takiej jak peroksydaza glutationowa mogą stanowić potencjalnie ochronę dla komórek. O ile naturalnie występujące enzymy wykazują takie działanie, brakuje wystarczającej liczby dowodów na skuteczność suplementacji tego enzymu.

Enzym GPx-1 został zbadany pod kątem jego działania w procesach wzrost komórek i odpowiedzi proliferacyjne; adaptacyjnych reakcjach patologicznych na nadmiar reaktywnych form tlenu, takich jak apoptoza lub zapalenie; oraz procesy chorobowe / uszkodzenia tkanek, związane z miażdżycą, toksycznością leków i uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym [19].

  1. Stres oksydacyjny i apoptoza

Apoptoza jest procesem zaprogramowanej śmierci komórki, która może przyczyniać się do patologicznego uszkodzenia komórek i tkanek w chorobach sercowo-naczyniowych i neurodegeneracyjnych oraz podczas reakcji na toksyny (w tym środki chemioterapeutyczne), posocznicę lub inne bodźce środowiskowe i fizjologiczne [19].

W badaniu na komórkach izolowanych od myszy pozbawionych genu GPx-1 (a zatem i aktywności tego enzymu) występowała zwiększona podatność na apoptozę indukowaną nadtlenkiem wodoru spowodowaną zwiększoną akumulacją wewnątrzkomórkowego ROS [20, 21].

Podobne wyniki otrzymano w badaniu na komórkach aorty od myszy pozbawionych genu GPx-1. Komórki zwierząt wykazywały znacznie wyższe wskaźniki apoptozy w porównaniu z podobnie traktowanymi komórkami myszy z aktywnym enzymem peroksydazy [22].

GPx-1 wykazuje także ochronne działanie przed stresem oksydacyjnym, co udowodniono w komórkach raka piersi T47D. Komórki z nad ekspresją  peroksydazy glutationowej (a więc ze zwiększonym jej działaniem) miały mniejsze uszkodzenia oksydacyjne mitochondrialnego DNA i zwiększoną odporność na śmierć komórkową wywołaną reaktywnymi formami tlenu [23, 24].

  1. Anemia

Peroksydaza glutationowa  jest szczególnie ważna w czerwonych krwinkach i chroni je przed hemolizą. W stanach niedożywienia niedobór ryboflawiny może być przyczyną obniżonej aktywności GR, co prowadzi do nasilenia stresu oksydacyjnego i anemii hemolitycznej. Ryboflawina jest prekursorem FAD, którego forma zredukowana przekazuje dwa elektrony do wiązania disiarczkowego, obecnego w utlenionej postaci GR, w celu rozpoczęcia cyklu katalitycznego enzymu [23]

Jednak nadekspresja GPx-1 chroni jednak przed apoptozą tylko w warunkach stresu oksydacyjnego. Nadekspresja GPx-1 nie chroni przed apoptozą w niektórych komórkach nowotworowych, w których apoptoza indukowana była [24].

  1. Podatności na cukrzycę

Ukierunkowana nadekspresja GPx-1 wyłącznie w komórkach β trzustki chroni zwierzęta przed cukrzycą [25].

Inne badania dowodzą, że nadmiar wolnych rodników i  obniżona funkcja mitochondriów są związane z opornością na insulinę w modelach zwierzęcych, jak również u ludzi [26, 27, 28, 29].

Jednak istnieją także badania w których nieoczekiwaną konsekwencją nadekspresji GPx-1 u myszy jest rozwój insulinooporności, hiperinsulinemii i otyłości [30].

Niedobór GPx-1 u myszy chroni je przed insulinoopornością wywołaną dietą wysoko tłuszczową [31]. Odkrycia te sugerują, że w niektórych okolicznościach obniżenie ekspresji GPx-1 i zwiększone wytwarzanie ROS (w szczególności nadtlenku wodoru) może być korzystne [31].

Niezbędne są dalsze badania, aby ustalić jednoznaczne wyniki.

  1.  Choroby sercowo-naczyniowe

GPx-1 chroni przed czynnikami, które pośredniczą w kardiotoksyczności takimi jak: doksorubicyna, antracyklinowy antybiotyk i lek przeciwnowotworowy. Czynniki te mają kardiotoksyczne skutki uboczne, które, wiążą się z wytwarzaniem ponadtlenku i zakłócone oddychania mitochondrialne [32].

W badaniu na komórkach, nadmiar GPx-1 zmniejszał indukowaną doksorubicyną aktywację NFκB i śmierć komórek [33].

Podobnie w badaniu na modelu zwierzęcym nadekspresja GPx-1 chroni przed zaburzeniami czynności serca wywołanymi doksorubicyną, w szczególności łagodząc zaburzenia czynności mitochondriów [34].  

Z kolei brak GPx-1 (u myszy z nokautem genu GPx-1 - / - ) nasila uszkodzenie serca wywołane doksorubicyną, prowadząc do zwiększonego upośledzenia kurczliwości i funkcji rozkurczowej, zaburzeń w przepływie krwi i zahamowania akcji serca.

W niektórych przypadkach zwiększona ekspresja GPx-1 może promować stres redukcyjny poprzez nadmierne usuwanie reaktywnych form tlenu uczestniczących w przekazywaniu sygnału. Dlatego bardzo ważne jest zachowanie odpowiedniej homeostazy.

Chociaż ogólny wpływ GPx-1 można uznać za chroniący przed stresem oksydacyjnym, ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że zmiany w równowadze redoks w obu kierunkach, oksydacyjnych lub redukcyjnych, mogą wpływać zarówno ochronnie jak i szkodliwie.

Badania kliniczne

Istnieją tez pewne wstępne badania wśród ludzi nad znaczeniem poziomu GPx w pewnych stanach:

  1. Bielactwo

Wykazano, że niski poziom peroksydazy glutationowej mierzony w surowicy może być czynnikiem przyczyniającym się do bielactwa nabytego [35].

  1. Choroba niedokrwienna

W jednym badaniu aktywność peroksydazy glutationowej wraz z innymi enzymami przeciwutleniającymi, takimi jak dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza nie była związana z ryzykiem choroby niedokrwiennej serca u kobiet [36].

  1. Stwardnienie rozsiane

Stwierdzono, że aktywność peroksydazy glutationowej jest znacznie niższa u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym [37].

  1. Celiakia

Jedno z badań sugeruje, że polimorfizmy peroksydazy glutationowej i dysmutazy ponadtlenkowej odgrywają rolę w rozwoju celiakii [38].

  1. Niepłodność

Badanie niepłodności związanej z endometriozą wykazało niższą średnią aktywność peroksydazy glutationowej
i zwiększone peroksydacje lipidów u niepłodnych kobiet z endometriozą w porównaniu do kobiet bez tej choroby. Sugeruje to, że niski poziom enzymów przeciwutleniających w płynie otrzewnowym odgrywa integralną rolę w rozwoju patologii endometrium [
39].

Ponadto u kobiet z endometriozą zgłaszano nieprawidłową ekspresję peroksydazy glutationowej w endometrium [39].

Podsumowując niezbędne są dalsze szersze badana, aby ustalić wpływ enzymu GPx w danych schorzeniach i jednostkach chorobowych.  

Dieta może wpływać na nasze geny

Czy wiesz, jak ważne są składniki roślinne w diecie? W naszej krwi oraz tkankach krążą roślinne microRNA, które służą przekazywaniu informacji między komórkami. Są odporne jest na działanie temperatury i soków żołądkowych. Szczególnie bogate w mikro-RNA są warzywa kapustne, które w zależności od potrzeb organizmu mogą aktywować lub dezaktywować nasze geny.

Leksykon Zdrowia
4 4-HNE 4-HYDROKSYNONENAL 5 5-MTHF A ACESULFAM K ACETON ACETYLACJA ACETYLO-COA ADDISONA, ZESPÓŁ ADENINA ADENOZYNOTRÓJFOSFORAN ADINOPEKTYNA ADIPOCYTY ADMA AGE AKONITAZA AKROLEINA AKTYWNY OCTAN ALFA, FALE MÓZGOWE ALLOSTERYCZNY MODULATOR AMD AMID KWASU NIKOTYNOWEGO AMPK AMYLAZA ANGIOGENEZA ANGIOTENSYNA ANTYOKSYDANTY APOPTOZA ASPARTAM ATP AUTOFAGOCYTOZA ATOPOWE ZAPALENIE SKÓRY (AZS) B BABKA JAJOWATA BETA - OKSYDACJA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH BETA, FALE MÓZGOWE BETA-BLOKERY BIAŁA TKANKA TŁUSZCZOWA BIAŁKO C-REAKTYWNE BŁONNIK POKARMOWY BRĄZOWA TKANKA TŁUSZCZOWA BRCA1 C CFS CHELATACJA CHROMOGRANINA A CIAŁA KETONOWE CISPLATYNA CK COMT CORICH CYKL COX CRP CYJANOKOBALAMINA CYKL CYTRYNIANOWY CYKL KREBSA CYKL KWASU CYTRYNOWEGO CYKL MOCZNIKOWY CYKL ORNITYNOWY CYKLAMINIAN CYKLOOKSYGENAZA PROSTAGLANDYNOWA CYP2D6 CYSTATIONINA CYTOCHROM C CYTOKINY STANU ZAPALNEGO CYTOZYNA CYTRULINA CZYNNIK INDUKOWANY HIPOKSJĄ CZYNNIK TOLERANCJI GLUKOZY CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU ŚRÓDBŁONKA NACZYNIOWEGO CHOLINA D DEHYDROGENAZA PIROGRONIANOWA DEHYDROGENAZY DEKSTRYNA DELTA, FALE MÓZGOWE DHA DIALDEHYD MALONOWY DINUKLEOTYD NIKOTYNOAMIDOADENINOWY DIOKSYGENAZA DIOKSYNY DOKSORUBICYNA DYSMUTAZA PONADTLENKOWA DYSTONIA DESATURACJA E EBV ECGF EEG ELEKTROENCEFALOGRAFIA ENDOTOKSYNA ENO ENTEROCYTY EPA EPIGENETYKA ERYTRYTOL F FAD FADH2 FENOLOWE KWASY FERMENTACJA MLECZANOWA FIBRATY FIBROMIALGIA FILOCHINON FITOSTERYNY FITOWY, KWAS FLAWONOIDY FLUPIRTYNA FMS FOSFATYDYLOSERYNA FOSFORAN-5-PIRYDOKSALU FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA FRATAKSYNA FRUKTOZO-1,6-BIFOSFORAN FURANY FAGOCYTOZA G GABA GALAKTOZA GALENIKA GAMMA, FALE MÓZGOWE GASTRYNA GENISTEINA GLICEROLO-3-FOSFORAN GLIKOLIZA GLUKAGON GLUKOKORTYKOIDY GLUKONEOGENEZA GLUT GLUTAMINA GLUTAMINIAN GLUTATION GLUTATION ZREDUKOWANY GSH GSSG GTP GUANINA H HAPTOKORYNA HBA1C HDL HEMOGLOBINA HENLEGO, PĘTLA HIF1Α HIPOKSJA HISTONY HOLOTRANSKOBALAMINA HYDROPEROKSYLOWY, RODNIK HASHIMOTO I IGA IGE IGF-1 IGG IMMUNOGLOBULINA A IMMUNOGLOBULINA E IMMUNOGLOBULINA G INDEKS GLIKEMICZNY (IG) INDEKS INSULINOWY (FII) INHIBITORY ENZYMÓW INHIBITORY POMPY PROTONOWEJ INO INSULINA INSULINOOPORNOŚĆ INULINA INULINA K KALCYTRIOL KANCEROGEN KARBOKSYLAZA PIROGRONIANOWA KARDIOLIPINA KATECHOLO-O-METYLOTRANSFERAZA KERATYNA KETOGENEZA KINAZA KREATYNOWA KINAZA MTOR KOBALAMINA KOENZYM A KOENZYM Q10 KOFAKTOR KOMPLEKS DEHYDROGENAZY PIROGRONIANOWEJ KOZŁEK LEKARSKI KREATYNA KREATYNINA KSENOBIOTYKI KSYLITOL KUMARYNA KWAS ALFA - LINOLENOWY KWAS DOKOZAHEKSAENOWY KWAS EIKOZAPENTAENOWY KWAS GAMMA-AMINOMASŁOWY KWAS LINOLOWY KWAS LIPONOWY KWASICA KETONOWA KWASICA METABOLICZNA KWASICA MLECZANOWA KWASU MLEKOWEGO CYKL KWAS MLEKOWY KATALAZA KLASTER Ł ŁAŃCUCH ODDECHOWY L LDL LEKTYNY LEPTYNA LEPTYNOOPORNOŚĆ LIGAND LIGNANY LIKOPEN LIMONINA LINDAN LINDANY LIPAZA LIPOLIZA LIZOSOM M MALONOWY, DIALDEHYD MALTODEKSTRYNA MAŚLAN MASŁOWY, KWAS MCS MDA MDR – P MEDYCYNA MITOCHONDRIALNA METYLACJA METYLOKOBALAMINA MITOCHONDRIUM MITOFAGIA MLECZAN MRNA MRNA MTDNA MTHFR MTNO MTRNA N NAD NAD+ NADH NADPH NADTLENEK WODORU NADTLENOAZOTYN NEFRONU, PĘTLA NFKB NIACYNA NIESTEROIDOWE LEKI PRZECIWZAPALNE NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE NLPZ NMDA NNO O OKSYDAZA CYTOCHROMU C OKSYDOREDUKTAZY OKSYGENAZA HEMOWA 1 ORAC OROTOWY, KWAS OSTROPEST PLAMISTY OŚ HPA P PEKTYNY PEPSYNA PEPTYDY PEROKSYDAZY PET PIEPRZ METYSTYNOWY PIROFOSFORAN TIAMINY PIROGRONIAN PIRYDOKSYNA PIRYMIDYNY PLUSKWICA GRONIASTA POCHP PODSTAWNIK POJEMNOŚĆ ANTYOKSYDACYJNA ORGANIZMU POLIFENOLE POLISACHARYDY POSZARPANE CZERWONE WŁÓKNA PPI PRODUKT ZAAWANSOWANEJ GLIKACJI PROTEAZY PROTEOLIZA PRZECIWUTLENIACZE PURYNY PARESTEZJA Q QTC R REAKCJA ANAPLEROTYCZNA REPERFUZJA RESWERATROL RÓŻENIEC RYBOFLAWINA RYBOZA REAKCJA AUTOIMMUNOLOGICZNA S S-100, BIAŁKA SAPONINY SIRT3 SIRTUINY SOD SOD-1 SOD-2 SOMATOLIBERTYNA SOMATOSTATYNA SSRI STATYNY STRES NITROZACYJNY STRES OKSYDACYJNY SUKRALOZA SYLIMARYNA SZCZAWIOOCTAN SIBO Ś ŚRÓDBŁONKOWY CZYNNIK WZROSTU T T3 T4 TEOBROMINA THETA, FALE MÓZGOWE TIAMINA TLENEK AZOTU (NO) TORSADE DE POINTES TRANSKOBALAMINA I TRANSKOBALAMINA II TRIJODOTYRONINA TRÓJGLICERYDY TRYPSYNA TYMINA TYROKSYNA U U, ZAŁAMEK URACYL UTLENIONE GSH V VEGF W WIELOKSZTAŁTNY CZĘSTOKURCZ KOMOROWY WOLNE RODNIKI Z ZESPÓŁ PRZEWLEKŁEGO ZMĘCZENIA ZESPÓŁ WRAŻLIWOŚCI NA WIELORAKIE SUBSTANCJE CHEMICZNE ZWYRODNIENIE PLAMKI ŻÓŁTEJ
Reklama
Evolenz
Najważniejszy antyoksydant pochodzenia roślinnego KAT, SOD, GPX (suplement diety).
Reklama
Evolenz
Najważniejszy antyoksydant pochodzenia roślinnego KAT, SOD, GPX (suplement diety).
Redakcja:
mail: redakcja@mito-med.pl
Reklama:
mail: reklama@mito-med.pl
2017 © Mito Med