谷胱甘肽(GSH) PPT课件

谷胱甘肽与自由基
 线粒体呼吸链是体内氧自由基产生的重要 部位，呼吸链中的任何部位受到抑制都会 使自由基产生增多，帕金森病人黑质中存 在呼吸链酶复合体Ⅰ缺陷，导致自由基的 生成增多，使线粒体膜脂质过氧化，损伤 mtDNA，加重线粒体功能障碍，从而形成恶 性循环。GSH能显著增加酶复合体Ⅰ含量， 从而部分拮抗自由基生成链的恶性循环。

谷胱甘肽与代谢调节
 人体衰老、感染、中毒外源性毒素、氧化应激、 亲电化合物攻击等都可使细胞内的GSH生物合成能 力下降、含量降低或使GSH转变为GSSG。病理状态 下的内源性GSH减少时，适时补充外源性GSH成为 必须。外源性的GSH的补充，可以预防、减轻、终 止组织细胞的损伤，改变病理生理过程。
 生物体内自由基的产生和积累会导致核酸、脂质等生物大 分子的讲解或失活，对机体产生危害，现知糖尿病、动脉 粥样硬化、衰老、癌变等均与脂质过氧化有关，自由基对 细胞的损伤是多方面的，可影响细胞的抗氧化防御系统， 使细胞内抗氧化酶的活性降低，造成活性氧的浓度增加， 催进肿瘤的发生。谷胱甘肽是细胞内含量最多的低分子多 肽，是组织中主要的非蛋白质的巯基化合物，它是一种低 分子清除剂，可清除体内的超氧离子及其他自由基，防御 过氧化物与自由基对细胞膜的损害，能稳定含巯基的酶， 防止血红蛋白及其他辅因子受氧化损伤，具有细胞解毒作 用。

己糖磷酸旁路的红细胞酶（G6PD）及GSH生物合成酶。GSH

合成酶缺乏可导致GSH水平极度低下，而缺乏G6PD时，红

细胞NADPH生成减少，致使GSSG还原为GSH减少，导致红细

胞GSH含量降低及GSSG含量升高。

谷胱甘肽的代谢
 谷胱甘肽是由两个依赖ATP的连续反应合成的。首先一分 子的L-谷氨酸和一分子的L-半胱氨酸在γ-谷氨酰半胱氨 酸合成酶（GSHI））的作用下合成二肽—谷氨酰半胱氨酸 （γ-GC）。然后在谷氨酰胺合成酶（GSHII）的催化下， 一分子的甘氨酸被添加到γ-GC的C-末端形成GSH。一般来 说，GSHI的活性受到GSH的反馈抑制从而避免谷胱甘肽的 过量积累。同时，细胞中的谷胱甘肽会被γ-谷氨酰转肽 酶（γ-GTP）降解形成γ-谷氨酰成分化合物，它对氨基 酸的转运很重要。因此要使谷胱甘肽在体内大量积累就要 使GSHI在反馈抑制的条件下能够释放出来，或使γ-GTP失 活或缺失。下图显示了谷胱甘肽的生物合成途径和代谢途 径。
 生理浓度的GSH能显著抑制血红蛋白的的非酶促糖基化作用  在高糖浓度下，蛋白质的非酶促糖基化作用会产生自由基，而自由基
又进一步增强了蛋白质的非酶促糖基化作用。GSH作为一种很强的抗 氧化剂物质，抑制蛋白质的非酶促糖基化作用可能与它能清除自由基 中间产物有关。  在机体中，GSH还参与谷胱甘肽过氧化物酶催化的分解脂质过氧化物 的反应，使得由脂质过氧化物诱发的非酶促糖基化作用，因此，给糖 尿病患者补充GSH或富含GSH的低脂动物性食物有利于减缓并发症的发 生。



谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下，以

其硫醇还原性存在，是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物，

在许多生命活动中，起着直接或间接的作用包括基因表达

调控、酶活性和代谢调节、对细胞的保护、氨基酸转运、

免疫功能调节等。氧化应激或亲电化合物攻击可使细胞内

的GSH含量降低，或使其转变为双硫氧化型（GSSG）。谷
 谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px)是红细胞内的主要抗氧化酶之一，其 活性中心是以硒代半胱氨酸的形式存在。许多重金属可以与该半胱氨 酸的巯基结合而使GSH-Px失活。

谷胱甘肽与红细胞溶血
 红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作 用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转 变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。还原 型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合， 生成水和氧化型谷胱甘肽，也能够将高铁血红蛋 白还原为血红蛋白。谷胱甘肽可保护血红蛋白不 受过氧化氢、自由基等氧化转变为高铁血红蛋白， 从而使它持续正常发挥运输氧的能力。
 癫痫是大脑神经元突发性异常放电，导致短暂的大脑功能 障碍的一种反复发作的慢性神经系统疾病。研究表明，在 其急性发作的病理过程中大脑内产生的活性氧和超氧化物 的量大大增加，过量产生的自由基通过灭活谷氨酰胺合成 酶来促进兴奋性神经递质谷氨酸的异常增加，导致癫痫的 急性发作。

谷胱甘肽与自由基
 谷胱甘肽是人体细胞内的重要代谢物质，对细胞具有多种 生化作用，能够清除体内的超氧离子及其他自由基，保护 细胞膜的完整性，具有抗脂质氧化作用，从而维持此报的 正常代谢。
 研究发现一些肿瘤患者化疗无效，细胞内的参与肿瘤的耐 药的可能机制为：GSH在谷胱甘肽s-转移酶的催化下可与 亲电物质发生反应，很多化疗物质都是亲电性物质，故 GSH在这些抗癌药物的代谢灭活中起重要作用，进而导致 化疗失败。

谷胱甘肽与疾病调节
 GSH高浓度存在于眼组织的水晶体、角膜、视神经、视网 膜及睫状体内，有益于角膜和水晶体透明性的维持及组织 的再生和维修。在角膜疾患的情况下，上皮组织中的谷胱 甘肽明显减少，所以GSH对迅速恢复有着重大意义。它参 与体内三羧酸循环，激活各种酶，对不稳定的眼晶状体蛋 白质巯基有抑制作用，可控制进行性白内障及控制角膜、 视网膜病变的发展。
 谷胱甘肽可与进入机体的有毒化合物、重金属离 子等直接结合，将其转化为无害的物质，排泄出 体外，起到中和解毒的作用。

总结
 GSH是人体内的一种重要的物质，参与机体 的多种代谢调节，对维持人体的正常功能 有重要的作用。由于GSH是低分子物质，较 SOD等大分子物质易进入细胞外，因而GSH 能有效地对细胞内、外的氧自由基发挥清 除作用。因此对GSH的研究为很多疾病的致 病性研究提供的方法和检测措施，越来越 广泛地应用于各方面。
 GSH对于需要巯基的酶有保护和复活活性的功能， 从而促进糖、脂肪与蛋白质的代谢。它是许多酶 的辅基与辅酶，参与三羧酸循环与糖代谢，使机 体获得能量。

谷胱甘肽与代谢调节
 GSH参与调节细胞增生，机体免疫应答以及在神经 系统中充当神经调质和神经递质的作用。研究发 现，氧化应激条件下，细胞核因子（NFI）DNA结 合活性呈GSH依赖性，其机制可能是GSH在巯基转 移酶的作用下参与NFI的氧化敏感半胱氨酸的还原 状态的维持。此外，GSH参与了脂多糖诱导的细胞 因子转录的调节。
 二氧化硅粉尘可导致机体氧代谢产物的负 荷蓄积。GSH含量升高，有助于机体对二氧 化硅粉尘所致氧化性损伤的代偿和适应。

谷胱甘肽与药物代谢
 谷胱甘肽在药物代谢中具有重要的作用，许多药 物进入机体后都与谷胱甘肽结合而被解毒。例如 诊断用药溴磺酚酞进入人体后，50%-80%在肝脏中 与谷胱甘肽结合随胆汁排入肾肠道。胰岛素进入 肝脏，在谷胱甘肽转换酶催化下分解为A、B链后 才被胰岛素酶水解。
 GSH，GSSH，PSSG（蛋白结合谷胱甘肽））是反应 氧化溶血的指标。

谷胱甘肽与糖尿病
 蛋白质的非酶促糖基化作用与糖尿病机体中的氧化反应激增有关，导 致血管病等并发症的发生。
 研究表明：糖尿病患者红细胞内谷胱甘肽浓度下降，与糖基化血红蛋 白呈显著负相关，高血糖可抑制GSH还原酶的活性，从而导致细胞内 的GSH浓度进一步降低。

谷胱甘肽与代谢调节
 谷胱甘肽结构中的半胱氨酸侧链基团上连有一个 活泼的巯基，它是谷胱甘肽许多重要生理功能的 结构基础，能保护体内重要酶蛋白巯基不被氧化、 灭活，有利于酶活性的发展。通过巯基与体内自 由基结合，可直接使自由基还原为容易代谢的酸 性物质，加速自由基的排泄，从而减轻自由基对 重要脏器的损害。此外，谷胱甘肽所含的γ-谷氨 酰胺键能维持分子的稳定性并参与转运氨基酸， 谷胱甘肽中的甘氨酸和半胱氨酸残基还可参与胆 酸的代谢。
 GSH在体内转化为GSSG后，在谷胱甘肽还原酶的作用下，利用 NADPH+H+将GSSG还原为GSH。
 由于， NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原性谷胱甘肽 的正常含量具有重要的作用，在红细胞中需要大量的NADPH+H+，红细 胞主要通过磷酸戊糖途径生成NADPH+H+。
 对于缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶的人，红细胞内NADPH+H+缺乏，导致 GSH含量过低，红细胞易于破坏而发生溶血性贫血。若服用某些可导 致HO生成的药物，或食用含氧化剂的食物，可使体内的GSH迅速耗尽， 使红细胞膜破裂而出现溶血性黄疸 ，俗称“蚕豆病”。

谷胱甘肽与糖尿病
 GSH参与葡萄糖诱导的胰岛素分泌，血浆中 GSH/GSSG的比率可影响细胞对葡萄糖的反 应性，此比率的增加可改善糖尿病患者外 周胰岛素的作用提高血液中GSH的水平，减 少氧化损伤的程度和增加胰岛素的敏感性。

谷胱甘肽与自由基
 自由基参与了许多疾病如动脉粥样硬化、糖尿病、中风、 炎症反应和癌症等病理生理过程。在人体内，自由基氧化 损伤的直接结果为脂质过氧化，进而导致细胞膜的裂解， 最终发展为细胞死亡。同时体内广泛存在的抗氧化剂如维 生素E、维生素A、维生素C、谷胱甘肽以及抗氧化酶如谷 胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）可以抑制自 由基的生物效应。

胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外，在中

枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。



GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护

红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢

功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成
பைடு நூலகம்
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免

受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的

G6PDH：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，GPx：谷胱甘肽过氧化物酶，GR：谷胱甘 肽还原酶，GRX：谷氧还蛋白，GSHI：γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶，GSHII： 谷氨酰胺合成酶，GTP：谷氨酰转肽酶。

酿酒酵母中谷胱甘肽的代谢途径

谷胱甘肽与红细胞溶血
 GSH能保护某些蛋白质中的巯基，如保护红细胞膜上的巯基免遭氧化 物的损害，保护红细胞膜的完整性，从而维持红细胞的正常的结构与 功能，因此红细胞对GSH的缺失非常敏感。
GSH（谷胱甘肽）

 谷胱甘肽（glutathione）是一种由3个氨基酸组成的短肽， 存在于几乎身体的每一个细胞中，但是谷胱甘肽必须在有 产生的细胞及其前体（Vc和α-硫辛酸）的条件下才可以 有效地在人体内工作，谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系 统的功能，在细胞中，谷胱甘肽主要发挥抗氧化剂的作用。
 GSH含量的降低是一种潜在的凋亡早期激活信号， 随后产生的氧自由基促使细胞发生凋亡。

谷胱甘肽与疾病调节
 静脉注射GSH可明显降低动脉粥样硬化病人的血液粘稠度， 加速血流。GSH开可以拮抗高血糖症引起的外周血细胞间 粘附因子升高和凝血酶的形成。
 HIV感染的患者细胞和体液的氧化还原状态失衡，GSH全身 性缺乏，感染的最初阶段有炎症因子的产生，炎症因子可 刺激潜伏病毒的复制。GSH/GSSG可能与Zn2+、NO、金属硫 蛋白共同作用调节体内Th1/Th2平衡，T细胞内GSH浓度的 恢复对淋巴细胞供呢个的恢复很关键，GSH能够有效抑制 细胞因子诱导的病毒复制从而延长潜伏期。
 还原型谷胱甘肽引起巨幼细胞性贫血的原因可能为药物抑 制二氢叶酸还原酶，使二氢叶酸不能转化为四氢叶酸，脱 氧胸苷酸受阻，DNA合成障碍，使细胞出现巨幼样改变。

谷胱甘肽与疾病调节
 GSH可促进肝脏对酒精的解毒，酒精经代谢 后产生大量的自由基，对人体有毒，而GSH 可清除自由基，促进酒精清除。
 GSH能激活乙酰胆碱酯酶，加速乙酰胆碱的 水解灭活而起到一定的抗过敏作用。
 谷胱甘肽由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸组成，分子中半胱 氨酸的-SH是主要的功能性基团。

谷胱甘肽的氧化与还原

 GSH不是一种典型的三肽，其结构中含有非 α-肽键，由谷氨酸的γ-COOH与半胱氨酸 的α-NH2脱水形成。GSH是一种抗氧化剂， 可保护蛋白质分子中的-SH免遭氧化，保护 巯基蛋白和酶的活性。在谷胱甘肽过氧化 酶的作用下，GSH可以还原细胞内产生的 H2O2，生成H2O，同时，GSH被氧化为GSSG， 后者在谷胱甘肽还原酶的催化下，又生成 GSH。