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Glutathion

Abkürzung: GSH (reduzierte Form), GSSG (oxidierte Form)
Chemisch: γ-Glutamyl-Cysteinyl-Glycin
Englisch: glutathione

1 Definition

Glutathion ist ein atypisches Tripeptid aus den Aminosäuren Glutaminsäure, Cystein und Glycin. Atypisch ist die Bindung deshalb, weil sie unabhängig vom Proteinbiosyntheseapparat erfolgt und die γ-Carboxylgruppe des Glutamats die Peptidbindung eingeht.

Glutathion kommt in sämtlichen Körperzellen vor, hat aber vor allem in den Erythrozyten eine herausragende Bedeutung.

2 Chemie

Glutathion hat die Summenformel C10H17N3O6S. Die molare Masse beträgt 307,33 g/mol.

3 Biochemie

Glutathion wird im Zytosol in einem zweistufigen Prozess aus den Aminosäuren Glutaminsäure, Cystein und Glycin synthetisiert. Zu diesem Stoffwechselvorgang sind alle Körperzellen fähig, Hauptort der Biosynthese ist die Leber.

Im ersten, geschwindigkeitsbestimmenden Schritt wird unter ATP-Verbrauch durch das Enzym Glutamylcysteinligase (GCL) aus Glutaminsäure und Cystein γ-Glutamylcystein gebildet. Dabei wird eine ω-Peptidbindung zwischen der γ-Carboxygruppe des Glutaminsäurerestes mit der Aminogruppe des Cysteinrestes etabliert.

Im zweiten Schritt addiert die Glutathionsynthase (GSS) ebenfalls unter ATP-Verbrauch Glycin an das terminale Kohlenstoffatom des γ-Glutamylcysteins.

4 Biologische Funktion

Glutathion sorgt für die Aufrechterhaltung reduzierender Bedingungen in den Körperzellen, d.h. es reduziert reaktive Sauerstoffverbindungen und schützt so die Zelle vor Schäden durch Radikale. Besonders wichtig ist seine Anwesenheit in den Erythrozyten: hier reduziert es Methämoglobin, welches keinen Sauerstoff mehr transportieren kann, zu funktionsfähigem Hämoglobin.

Wichtig für seine Funktion ist die Sulfhydrylgruppe (-SH) des Cysteins, die bei der Reduktion von Wasserstoffperoxid mittels der Glutathion-Peroxidase oxidiert wird und sich mit der analogen SH-Gruppe eines weiteren Glutathions zu einer Disulfidbrücke verbindet:

2 GSH + H2O2 --> GSSG + 2 H2O

Zur Regeneration dient die Glutathionreduktase, welche die Disulfidbrücke NADPH-abhängig reduziert. Das erforderliche NADPH stammt aus dem Pentosephosphatweg.

Glutathion dient außerdem der Bildung der Cysteinylleukotriene und der Konjugation (beispielsweise von aromatischen Kohlenwasserstoffen) im Rahmen der Biotransformation.

5 Pathologie

Glutathion kann seiner zellschützenden Funktion als wichtige reduzierende Verbindung dann nicht nachkommen, wenn die Bereitstellung von NADPH gestört ist. Mögliche Ursache ist ein Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase-Mangel (Favismus), der die Kapazität des Pentosephosphatweges stark einschränkt. Die Folge kann eine hämolytische Anämie sein.

Die Hepatotoxizität von Paracetamol entsteht durch die Depletierung des GSH-Pools. Der Wirkstoff wird in der Leber zu N-Acetyl-p-Benzochinonimin (NAPQI) metabolisiert und normalerweise durch reduziertes Glutathion inaktiviert. Bei übermäßiger Aufnahme von Paracetamol liegt Glutathion überwiegend in der oxidierten Form vor. NAPQI wirkt selbst direkt hepatotoxisch und schädigt die Hepatozyten. Gleichzeitig erhöht sich der oxidative Stress in den Zellen durch den Mangel an reduziertem Glutathion.

6 Pharmakologie

Aufgrund seiner antioxidativen Wirkung wird Glutathion vielfach als Nahrungsergänzungsmittel angeboten. Bei oraler Gabe ist die Bioverfügbarkeit gering, da Glutathion im Gastrointestinaltrakt durch Peptidasen nahezu vollständig in Glycin und γ-Glutamylcystein zerlegt wird. In welchem Umfang nach der Resorption eine Rekonfigurierung von Glutathion stattfindet, ist unklar. Kontrollierte klinische Studien, die anhand harter Endpunkte einen Effekt der Glutathion-Supplementation nachweisen, gibt es derzeit (2019) nicht.

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