Glutathionperoxidase (GSH-Px)

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Einleitung

Glutathionperoxidase (GSH-Px) ist ein wichtiges peroxidolytisches Enzym, das im Organismus weit verbreitet vorkommt. Das aktive Zentrum der GSH-Px ist Selenocystein, und ihr Aktivitätsniveau kann den Selenstatus des Organismus widerspiegeln. Selen ist Bestandteil des GSH-Px-Enzymsystems, das die Umwandlung von GSH zu GSSG katalysiert und toxische Peroxide zu nicht-toxischen Hydroxyverbindungen reduziert. Dadurch werden Struktur und Funktion der Zellmembranen vor Beeinträchtigung und Schädigung durch Peroxide geschützt. Die Abnahme von NADPH korreliert linear mit der Aktivität der Glutathionperoxidase. Es gibt vier Haupttypen der GSH-Px: zytosolische GSH-Px, Plasma-GSH-Px, Phospholipid-Hydroperoxid-GSH-Px und gastrointestinal-spezifische GSH-Px.

GSH-Px-Enzymsystem

• Zytosolische GSH-Px

Sie besteht aus vier identischen Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von 22 kDa in Form eines Tetramers, wobei jede Untereinheit ein Molekül Selenocystein enthält. Sie ist in verschiedenen Geweben des Körpers weit verbreitet, mit der höchsten Konzentration in Leber und Erythrozyten. Ihre physiologische Funktion besteht hauptsächlich darin, die Beteiligung von GSH an Peroxidationsreaktionen zu katalysieren, Peroxide und Hydroxylradikale zu eliminieren, die während des zellulären respiratorischen Stoffwechsels entstehen, und dadurch die Peroxidation mehrfach ungesättigter Fettsäuren in Zellmembranen zu reduzieren.

• Plasma-GSH-Px

Die Zusammensetzung entspricht der zytosolischen GSH-Px; sie ist überwiegend im Plasma verteilt. Ihre Funktion ist nicht vollständig geklärt, es wurde jedoch gezeigt, dass sie mit der Eliminierung extrazellulären Wasserstoffperoxids und der Beteiligung am GSH-Transport in Zusammenhang steht.

• Phospholipid-Hydroperoxid-GSH-Px

Sie ist ein Monomer mit einem Molekulargewicht von 20 kDa und enthält 1 Molekül Selenocystein. Ursprünglich aus Schweineherz und -leber isoliert, findet sie sich hauptsächlich im Hoden, mit geringer Verteilung in anderen Geweben. Ihre biologische Funktion besteht in der Hemmung der Peroxidation von Membranphospholipiden.

• Gastrointestinal-spezifische GSH-Px

Sie ist ein Tetramer aus vier Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von 22 kDa, das ausschließlich im Gastrointestinaltrakt von Nagetieren vorkommt. Ihre Funktion besteht darin, Tiere vor Schäden durch aufgenommene Lipidperoxide zu schützen.

Struktur

Bei Säugetieren wurde gezeigt, dass GPx1, GPx2, GPx3 und GPx4 selenhaltige Enzyme sind, während GPx6 beim Menschen ein Selenoprotein und bei Nagetieren ein cysteinhaltiges Homolog ist. GPx1, GPx2 und GPx3 sind homotetramere Proteine, während GPx4 eine monomere Struktur aufweist. Da die Integrität von Zell- und subzellulären Membranen in hohem Maße von der Glutathionperoxidase abhängt, ist das antioxidative Schutzsystem selbst in hohem Maße von der Verfügbarkeit von Selen abhängig.

Methode zur Bestimmung der Glutathionperoxidase-Aktivität

Die Glutathionperoxidase-Aktivität wird spektrophotometrisch mit verschiedenen Methoden bestimmt. Weit verbreitet ist ein direkter Assay, der die Peroxidasereaktion mit der Messung der durch Glutathionreduktase vermittelten Umwandlung von NADPH zu NADP koppelt. Eine weitere Methode ist die Bestimmung des verbleibenden GSH in Reaktionen mit dem Ellman-Reagenz. Auf dieser Grundlage wurden mehrere Verfahren entwickelt, um die Glutathionperoxidase-Aktivität unter Verwendung verschiedener Hydroperoxide als Reduktionssubstrate zu messen, z. B. Isopropylbenzolhydroperoxid, tert-Butylhydroperoxid und Wasserstoffperoxid. Weitere Methoden umfassen die Verwendung von CUPRAC-Reagenzien sowie die spektrophotometrische Detektion von Reaktionsprodukten oder o-Phthalaldehyd als Fluoreszenzreagenz.

Klinische Bedeutung

1. Einer der Indikatoren für die Fähigkeit des Organismus, Peroxidation zu widerstehen.
2. Erhöht: Diabetes mellitus, Sichelzellanämie, neonatale Hämolyse, Thalassämie.
3. Erniedrigt: Multiple Sklerose, Krebs, koronare Herzkrankheit, chronische Pankreatitis, Verbrennungen, chirurgische Eingriffe.