Glutathion

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

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 unter Ausbildung einer Peptidbindung an das terminale Kohlenstoffatom des γ-Glutamylcysteins.

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:

$${\displaystyle 2\mathrm{G}\mathrm{S}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{G}\mathrm{S}\mathrm{S}\mathrm{G}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$$

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. Die Konjugation von Glutathion wird dabei durch die Glutathion-S-Transferase (GST) vermittelt.

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.

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.

In einer Pilotstudie konnte durch die Gabe von reduziertem Glutathion und α-Liponsäure bzw. N-Acetylcystein ein positiver Effekt auf das Überleben bei Patienten mit Kwashiorkor gezeigt werden.^[1] Kontrollierte klinische Studien, die anhand harter Endpunkte einen Effekt der Glutathion-Supplementation nachweisen, gibt es jedoch nicht.