GLUTATIONULDesi polipeptidele apar, in general, in concentratie redusa in organism, ca produsele intermediare de formare si degradare a proteinelor, exista si polypeptide cu puternica actiune biologica, care apar in concentratie mare. Ele manifesta de obicei o constitutie mai deosebita, din care cauza nu sunt supuse actiunii enzimelor specifice din organism. Cercetarile asupra glutationului au inceput in 1978 la Universitatea McGill din Montreal, Canada, studii finantate initial de catre guvernul Canadian. Dr. Gustavo Bounous impreuna cu colaboratorii sai din cadrul departamentului de imunologie al Universitatii McGill, au descoperit o sursa alimentara naturala care creste considerabil nivelul de glutation in tesuturile si organelle animale, acestea fiind proteinele din zer. male, aceasta fiind proteinele d Glutationul (-glutamil-cistenil-glicina), o tripeptida cu legatura -carbonil, putin uzuala: HOOC CH CH2 CH2- CO NH CH CO NH CH2 COOH NH2 acid glutamic glicocol CH2- SH cisteina

A fost descoperita in drojdie si muschi ( Hopkins, 1930), de asemenea, se gaseste in sange si in majoritatea celulelor.

Glutationul este foarte rspndit n natur, se conine n aproape toate celulele vii n cantiti mici. n cantitate mare a fost gsit n germenii grului pn la 0,45 % din masa uscat, n levurile vechi, struguri. El prezint o substan solid, alb, solubil n ap i alcool. Din soluia alcoolic cristalizeaz sub form de prisme. Glutationul are 2 grupe carboxilice libere, deci are un caracter pronunat acid (pH= 2,83). Datorit gruprii sulfhidrilice (-SH) glutationul are proprieti reductoare puternice. Grupurile de tioli sunt agenti reducatori, existente la o concentratie de aproximativ 5mM la celulele animale. Glutationul reduce disulfitul format intre proteinele citoplasmatice la cisteina, servind ca electron donator. In cadrul procesului, glutationul e transformat in in forma sa oxidata, bisulfura de glutation(GSSG). Glutationul este gasit aproape exclusiv in forma sa redusa, deoarece enzima care revine la forma sa oxidata, glutation reductaza, este constitutiv activ si inductibil asupra stresului oxidativ. De fapt, raportul de glutation redus la glutation oxidat in termen de celule este adesea folosit ca o masura de toxicitate celulara. Biosinteza Glutationul nu este un nutrient esential( ceea ce inseamna ca nu trebuie obtinut prin intermediul produselor alimentare), deoarece poate fi sintetizat in

organism din aminoacizii L-cisteina, acid L-glutamic si glicina. Grupul tiol de cisteina serveste ca donator de protoni si este responsabil pentru activitatea biologica a glutationului. Furnizarea acestui aminoacid este factorul limitator in sinteza gutationului de catre celule, deoarece cisteina este relativ rara in produsele alimentare. Glutationul este sintetizat in doua: -in primul rand, -gluatamil-cisteina este sintetizata de L-glutamat si cisteina, prin intermediul sintezei enzimei , -gluatamil-cisteina. Aceasta reactie este treapta de sus in sinteza glutationului. -in al doilea rand, glicina se adauga la carbonul terminal al -glutamil-cisteinei prin intermediul sintezei enzimei glutationului. GCl este o enzima heterodimerica compusa dintr-un catalitic(GCLC) si o subunitate modulatoare(GCLM). GCLC constituie toate activitatile enzimatice, in timp ce GCLM creste eficienta catalitica a GCLC. In timp ce toate celulele din corpul uman sunt capabile de a sintetiza glutationul, sinteza hepatica este dovedita esentiala. GCL este exclusiv situat in plastide si sinteza de glutation este dublaorientata spre plastide si citosol, prin urmare, sunt GSH si , -gluatamilcisteina exportate din plastide. Biosinteza ambelor enzime de glutation sunt esentiale in plante. Functia In celula, glutationul exista in principal (>98%) in forma tiolica redusa (GSH), dar datorita reziduurilor de cisteina care pot fi usor oxidate nonenzimatic de diferite substante electrofile (radicalii liberi, speciile reactive de oxigen si azot) este, de asemenea, prezent in forma oxidata ca disulfit glutation (GSSG). Dupa sinteza, este distribuit la nivelul compartimentelor intracelulare si in spatiul extracelular pentru utilizarea

de catre alte celule si tesuturi. Raportul GSH/GSSG este folosit ca un indicator al starii redox celulare si are in conditii fiziologice o valoare >9. Cu exceptia acizilor biliari, care pot contine pana la 10 mmol/L GSH, concentratiile extracelulare de GSH sunt relativ scazute (2-20 mol/L in plasma)1;2. GSH este sintetizat in toate celulele eucariote, dar sinteza intracelulara si turnoverul GSH difera intre diversele tipuri de celule si tesuturi (cele mai mari concentratii gasindu-se in ficat, eritrocite si leucocite). Sinteza este catalizata secvential de doua enzime citosolice: -glutamil-cistein-sintaza (GCS) si glutation sintetaza, ficatul fiind principalul producator si exportator de GSH. In prima reactie gruparea -carboxil a glutamatului reactioneaza cu gruparea amino a cisteinei pentru a forma o legatura peptidica, care protejeaza GSH de hidroliza altor peptidaze intracelulare. Desi -glutamil-cisteina poate fi substrat si pentru -glutamilciclotransferaza, sinteza GSH este favorizata in celulele animale de afinitatea mult mai mare a GSH sintetazei. In conditii normale, nivelul celular al GSH este reglat prin doua mecanisme majore: unul care controleaza sinteza si altul care controleaza importul de la celule. Dar concentratiile de GSH sunt, de asemenea, influentate de agenti sau conditii care modifica starea redox si duc la formarea de conjugati sau complexe Sglutation sau care perturba distributia GSH la nivelul diferitelor organite intracelulare. In plus, concentratiile celulare de glutation sunt reduse semnificativ ca raspuns la malnutritia de proteine, stres oxidativ, concentratii hormonale si diverse conditii patologice sau fiziologice (sarcina si exercitiile fizice). Rata de sinteza a GSH este controlata in mare masura de gradul de exprimare si activitatea catalitica a

enzimei -glutamil-cistein-sintetaza si de disponibilitatea celulara a cisteinei. Stresul oxidativ, citokinele inflamatorii, cancerul, chimioterapia, radiatiile ionizante, socul termic, inhibarea activitatii GCS, epuizarea GSH, conjugarea GSH, prostaglandinele A2, metalele grele, antioxidantii si insulina cresc transcrierea sau activitatea -glutamil-cistein-sintazei (GCS) intr-o varietate larga de celule. In schimb, deficitul de proteine, dexametazona, eritropoietina, TNF-, hiperglicemia si fosforilarea GCS scad transcrierea sau activitatea GCS1;2. Spre deosebire de sinteza, care se desfasoara intracelular, degradarea glutationului are loc exclusiv in spatiul extracelular pe suprafata celulelor care exprima ectoenzima -glutamil transpeptidaza (-glutamil transferaza sau GGT). Aceasta este abundenta la nivelul suprafatei apicale a epiteliilor de la nivelul canaliculilor biliari si este singura enzima care poate initia catabolismul GSH si a moleculelor care contin GSH (GSSG, conjugatii S-glutation si complexele cu glutation) in conditii fiziologice. La adult, un nivel ridicat de -glutamil transferaza este, de asemenea, exprimat constitutiv in rinichi, intestin si epididim1. Glutationul este implicat in multe procese metabolice, eliminand eficient radicalii liberi si alte specii reactive de oxigen (radicalii hidroxil, lipid-peroxizii, nitritperoxizii si H2O2) in mod direct si indirect, prin reactii enzimatice. Ca substrat al glutation-peroxidazei detoxifica organismul de peroxizii formati in exces in caz de incarcare oxidativa. Sistemul glutation reprezinta un sistem de captare pentru peroxizii din metabolismul apei si lipidperoxizii formati permanent in celula, metabolizandu-i cu formare de apa si oxigen. Asigura o protectie importanta a membranei mitocondriale si celulare fata de efectele nocive ale speciilor reactive de oxigen (stres oxidativ), protejeaza

structura tertiara a proteinelor si activeaza transportul aminoacizilor prin membrana celulara. Glutationul este implicat in conversia formei oxidate si inactive a vitaminelor C si E in forma redusa3. Reactioneaza cu diferite substante electrofile, metaboliti fiziologici (estrogen, melanina, prostaglandine si leucotriene) si xenobiotice (bromobenzene si acetaminofen) pentru a forma compusi netoxici. Glutationul are functii multiple: -este un antioxidant major produs de celule, care participa direct la neutralizarea radicalilor liberi de oxigen si compusi reactivi, precum si mentinerea antioxidantilor exogeni, cum ar fi vitaminele C si E in forme reduse(activ). -prin conjugare directa, detoxifica multi xenobiotici(compusi straini) si cancerigeni, atat organici cat si anorganici. Acestea includ metalele grele cum ar fi mercur, plumb, arsenic. - Este esential pentru capacitatea sistemului imunitar de a-si exercita intregul sau potential, de exemplu: (1) moduleaza prezentarea antigen a limfocitelor, influentand astfel productia de citokina si tipul de raspuns (celular sau umoral) care se dezvolta; (2) consolideaza proliferarea limfocitelor crescand astfel magnitudinea de raspuns; (3) consolideaza activitatea de ucidere a celulelor T citotoxice si a celulelor NK si (4) reglementeaza apoptoza, mentinand astfel control asupra raspunsului imun. - joaca un rol fundamental in numeroase reactii biochimice si metabolice, cum ar fi sinteza si reparatia ADN-ului, sinteza proteinelor, sinteza de prostaglandine, transportul de aminoacizi si activarea enzimelor. Multe dintre sistemele organismului sunt afectate in mod negativ de niveluri scazute de glutation, incluzand

sistemul imunitar, sistemul nervos, sistemul gastrointestinal, sistemul cardiovascular si plamanii. Functia la animale GSH-ul este cunoscut ca un substrat atat in conjugare cat si in reactii de reducere a reactantilor, catalizand glutation S-transferaza, enzime din citosol, microzoni si mitocondrii. Cu toate acestea, este in masura de asemenea sa participe la conjugarea non-enzimatice ca unele substante chimice. Glutationul este un antidot esential pentru supradozaj. Glutationul conjugat la NAPQI ajuta la detoxifierea lui. Tratamentul pentru o supradoza din acest analgezic este administrarea(de obicei in forma atomizata) de Nacetil-L-cisteina. Glutationul participa la sinteza leucocitelor si este un cofactor pentru enzima peroxidaza glutation. Este, de asemenea, important ca o molecula de tiol care se adauga la toxinele lipofilice si deseuri in ficat in timpul biotansformarii , inainte ca acestea sa poata deveni deveni o parte din bila. Glutationul este, de asemenea, necesar pentru detoxifierea de metilglioxal, o toxina produsa ca un produs de metabolism. Aceasta reactie de detoxifiere este efectuata de catre sistemul de glioxal. Glioxalii catalizeaza hidroliza S-Dlacto-glutationul pentru glutation si acidul lactic. Glutationul a fost recent utilizat ca inhibitor de melamina in industria cosmetica. In tari precum Japonia si Filipine, acest produs este vandut ca inalbitor. Glutationul inhiba competitiv sinteza de melamina in reactia triozinazei si L- DOPA. Desi melamina sintetizata a fost agregata in decurs de 1 h, agregarea a fost inhibata prin adaugarea de glutation.. Aceste rezultate indica faptul ca glutationul inhiba sinteza si aglutinarea de melamina prin intreruperea functie L-DOPA.

Rolul glutationului la nivel celular este: Apararea antioxidanta: -eliminarea radicalilor liberi si a altor specii reactive; -eliminarea lipid-peroxizilor si a peroxizilor de hidrogen; - prevenirea oxidarii diverselor biomolecule; Metabolism: -sinteza leucotrienelor si prostaglandinelor; -corversia formaldehidei la format; -productia de D-lactat din metilglioxal; -formarea de complexe glutation-NO; -transportul si depozitul cisteinei; Reglare: -statusul redox intracelular; -proteoliza si sinteza ADN-ului si proteinelor asociate; -apoptoza si proliferarea celulara; -productia de citokine si raspunsul imun; -integritatea si functia mitocondriei. Functia in plante In plante, glutationul este esential pentru managementul stresului biotic si abiotic. Glutationul este necesar pentru apararea eficienta impotriva agentilor patogeni pentru plante, cum ar fi Pseudomonas syringae si Phytophthora brasicee. Suplimentarea Nivelul ridicat de GSH prin suplimentarea directa este dificila. Cercetarile sugereaza ca glutationul administrat pe cale orala nu e bine absorbit in tractul gastrointestinal. Potrivit unui grup de cercetatori din Franta, vitamina D creste nivelul de glutation in creier si pare a fi un catalizator pentru producerea de glutation. Cantitatea de vitamina D activata in creier este legata de cat de multa vitamina D are fiecare, fie ingerate prin suplimente sau create la nivelul pielii prin expunere la

soare. Glutationul este o componenta strict reglementata intracelulara, si este limitata in productia ei prin inhibarea feed-back-ului negativ a sintezei proprii prin intermediul sintezei enzimei -gluatamilcisteina , minimizand astfel foarte mult orice posibilitate de supradozaj. Glutationul administrat intravenos reprezinta o strategie dezvoltata pentru a aborda stari de deficit de glutation, ridicat de stres oxidativ, deficit imunitar, suprasarcina si xenobiotici in care glutationul joaca un rol in detoxifierea de xenobiotici in cauza(in special prin traseul hepatic). Augmentarea glutationului este o strategie dezvoltata care se adreseaza starilor de deficit de glutation, stresului oxidativ ridicat, deficitului imunitar si supraincarcarii cu agenti xenobiotici, stari in care glutationul joaca un rol important in detoxifierea xenobioticilor in cauza. Starile de deficit de glutation includ, dar nu sunt limitate la: HIV / SIDA, hepatite toxice, cauzate de substante chimice si hepatite infectioase, cancer de prostata si alte tipuri de cancer, cataracta, Alzheimer, Parkinson, boala pulmonara obstructiva cronica, astm, intoxicatii cu radiatii, stari de malnutritie, stres fizic accentuat, imbatranire. Deficitul de glutation a fost asociat cu un raspuns imun suboptim. Multe patologii clinice sunt asociate cu stresul oxidativ si sunt elaborate in baza a numeroase referinte medicale. Nivelul scazut de glutation este de asemeni puternic implicat in fenomenul de pierdere a masei celulare (wasting) si in balanta de nitrogen negativa, asa cum se vede in cancer, SIDA, sepsis, traume, arsuri si supraantrenarea atletica. Suplimentarea glutationului poate sa se opuna acestui proces, si in SIDA, de exemplu duce la rate de supravietuire bune. Cu toate acestea, studii in multe dintre aceste conditii nu au fost in masura sa diferentieze glutationul redus ca un rezultat acut sau cronic (ca in HIV) a crescut si patologia ca urmare a

deficientelor preexistente. Scizofrenia si tulburarea bipolara sunt asociate cu scaderea glutationului. Datele obtinute sugereaza ca stresul oxidativ poate fi un factor care sta la baza fiziopatologiei de tulburare bipolara (BD) , tulburari depresive majore(MDD) si scizofrenie(SCZ). Diminuarea nivelului glutationului ridica vulnerabilitatea celulalra fata de stresul oxidativ, caracterizata prin acumularea de oxigen. Reconstituirea glutationului folosind N-acetil-cisteina a fost dovedit sa reduca simptomele la ambele boli. Cancer Rezultatele preliminare indica schimbari de glutation la nivelul speciilor reactive ale oxigenului in celule izolate cultivate intr-un laborator, care poate reduce dezvoltarea cancerului. Nici unul dintre aceste teste nu au fost efectuate la om. Cu toate acestea, odata ce un cancer este dezvoltat deja, prin conferirea rezistentei la un numar de medicamente chimio-terapeutice, niveluri ridicate de glutation in celulele tumorale sunt capabile de a proteja celulele canceroase in maduva osoasa, san, colon, laringe si cancer pulmonar. Patologie Excesul de glutamat la nivelul sinapselor, care poate fi eliminat in conditii, cum ar fi leziuni cerebrale traumatice, poate preveni adoptarea de cisteina. Fara protectie din prejudiciul oxidativ oferit de glutation, celulele pot fi deteriorate sau ucise. Metode de determinare a glutationului: Glutationul redus poate fi vizualizat prin utilizarea reactivului lui Ellman sau bimane derivate , cum ar fi monobromobimanele. Metoda monobrimanelor este mult mai sensibila in aceasta procedura, deoarece celulele sunt lizate si tiolii extrasi cu ajutorul unui HCl

tampon. Tiolii sunt apoi separati prin HPLC si fluorecenta cuantificata cu un detector de fluorescenta. Bimanele pot si, de asemenea, folosite pentru a cuantifia glutationul in vivo.

BIBLIOGRAFIE:1. Edith Beral, Mihai Zapan, Chimie organic ediia a Va revizuit i completat, Ed. Tehnic, pag. 606, 1973. 2. Nazzareno Ballatori, Suzanne M. Krance, Sylvia Notenboom, Shujie Shi, Kim Tieu, and Christine L. Hammond. Glutathione dysregulation and the etiology and progression of human diseases. In Biol Chem (traducere din englez). 390(3): 191214, 2009. 3. Guoyao Wu, Yun-Zhong Fang, Sheng Yang, Joanne R. Lupton, and Nancy D. Turner. Glutathione Metabolism and Its Implications for Health. In J. Nutr (traducere din englez). 134: 489492, 2004. 4.http://www.wikipedia.com/Glutathione/(traducere engleza) 5. http://www.synevo.ro/glutation-intracelular-gsh/ din