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Glutathion

  • A. M. GressnerEmail author
  • O. A. Gressner
Chapter
Part of the Springer Reference Medizin book series (SRM)

Englischer Begriff

glutathione

Definition

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).
Glutathion, Tab. 1

Funktionen von Glutathion (GSH)

Antioxidativer Schutz

Scavenger von freien Radikalen und weiteren reaktiven Sauerstoffspezies: Hydroxylradikale, Lipidperoxylradikale, Peroxynitrite, H2O2

Verhinderung der Oxidation von Biomolekülen

Stoffwechsel

Synthese von Leukotrienen und Prostaglandinen

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)

Transport und Speicherung von Cystein

Regulation

Intrazellulärer Redoxstatus (GSH/GSSG)

Signaltransduktion und Genexpression

Zellproliferation und Apoptose

Zytokinproduktion und Immunreaktion

Proteinglutathionylierung

Mitochondrienfunktion und -integrität

DNA- und Proteinsynthese, Proteolyse

Klinische Bedeutung

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

  1. Rae CD, William SR (2016) Glutathion in the human brain: review of the role of measurement by magnetic resonance spectroscopy. Anal Biochem 16:30434–30431Google Scholar
  2. Wu G, Fang YZ, Yang S et al (2004) Glutathion metabolism and its implication for health. J Nutr 134(3):489–492CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Labor Dr. Wisplinghoff BerlinBerlinDeutschland
  2. 2.Labor Dr. Wisplinghoff KölnKölnDeutschland

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