Das Tripeptid GSH ist das dominierende intrazelluläre Thiol, das den Redoxstatus der Leberzellen, der Erythrozyten und einer Vielzahl anderer Zellen bestimmt und als antioxidativer Schutzfaktor (Scavenger) sowie Stoffwechselregulator von großer (patho)physiologischer Bedeutung ist.
Beschreibung
Glutathion (γ-L-Glutamyl-L-Cysteinyl-Glycin) ist das dominierende, zu 85–90 % zytosolisch lokalisierte intrazelluläre Thiol (0,5–10 mmol/L), das extrazellulär hingegen in relativ niedrigen Konzentrationen (ca. 2–20 μmol/L im Plasma) vorkommt (Glutathionperoxidase). GSH wird rasch nicht enzymatisch durch elektrophile Substanzen (z. B. freie Radikale, reaktive Sauerstoff- und Stickstoff-Spezies) zu Glutathion-Disulfid (GSSG) oxidiert. Der GSH/GSSG-Konzentrations-Quotient ist unter physiologischen Bedingungen >10 und gilt als Indikator des zellulären Redoxstatus. Im Vergleich zu NADPH/NADP+ und Thioredoxin (reduziert)/Thioredoxin (oxidiert) ist GSH/GSSG das wichtigste, die antioxidative Kapazität determinierende Redoxpaar.
Struktur von Glutathion (Summenformel C10H17N3O6S, Molmasse 307,33 g):
×
Synthese
Sie erfolgt enzymatisch mit 2 zytosolischen Enzymen, der γ-Glutamyl-Cystein-Synthetase (GCS) und der GSH-Synthetase. In der Leber vollzieht sich die Synthese vorwiegend in den perivenösen Hepatozyten der Zone 3, wobei Cystein grundsätzlich die limitierende Aminosäure der GSH-Synthese ist. Dessen Konzentration ist niedrig (10–25 μmol/L) im Vergleich zu Cystin (50–150 μmol/L), da Cystein rasch zu Cystin extrazellulär oxidiert wird. Blut (hauptsächlich Erythrozyten) trägt bis zu 10 % der Gesamtkörper-GSH-Synthese des Menschen bei. Die Utilisationsrate von GSH beträgt bei gesunden Erwachsenen 25 μmol/(kg × h).
Funktion
GSH ist der wichtigste, antioxidative Metabolit, der viele Funktionen im Intermediärstoffwechsel, in der Zellregulation und Detoxifikation besitzt (Tab. 1).
Tab. 1
Funktionen von Glutathion (GSH)
Antioxidativer Schutz
Scavenger von freien Radikalen und weiteren reaktiven Sauerstoffspezies: Hydroxylradikale, Lipidperoxylradikale, Peroxynitrite, H2O2
Enzymatische Entgiftung von Formaldehyd zu S-Formylglutathion unter Katalyse der Formaldehyddehydrogenase
Umwandlung von Methylglyoxal zu D-Laktat (in Mikroorganismen)
Enzymatische Bildung von Mercapturaten mit elektrophilen physiologischen Metaboliten (z. B. Estrogene, Melanin, Prostaglandine, Leukotriene) und Xenobiotika (z. B. Brombenzol, Acetaminophen) unter Katalyse der Glutathion-S-Transferase
Bildung von GSH-NO-Addukten (S-Nitroso-Glutathion)
Da der extrazelluläre Glutathionspiegel (Plasma) die Veränderungen von GSH in spezifischen Zelltypen nicht wiedergibt, ist die Bestimmung von GSH im Plasma ohne wesentliche klinische Aussagekraft. Die Konzentration in Erythrozytenlysaten (EDTA-Vollblut) hingegen kann als Kenngröße des intrazellulären Redoxstatus dienen.
Normalkonzentrationen im EDTA-Vollblut
Gesamt: 763– 1191 μmol/L; reduziert: 620–970 μmol/L. Die Bestimmung erfolgt mit HPLC und Fluoreszenzdetektion.
Literatur
Rae CD, William SR (2016) Glutathion in the human brain: review of the role of measurement by magnetic resonance spectroscopy. Anal Biochem 16:30434–30431
Wu G, Fang YZ, Yang S et al (2004) Glutathion metabolism and its implication for health. J Nutr 134(3):489–492PubMed
