谷胱甘肽(GSH)

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 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。 GSH浓度进一步降低。 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 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 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 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 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 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）、 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 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。 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。
G6PDH：葡萄糖- 磷酸脱氢酶，GPx：谷胱甘肽过氧化物酶，GR： 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： 谷氨酰半胱氨酸合成酶，GSHII： 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。 谷氨酰胺合成酶，GTP：谷氨酰转肽酶。
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。 谷胱甘肽是由两个依赖ATP的连续反应合成的。首先一分 ATP的连续反应合成的 子的L 谷氨酸和一分子的L 半胱氨酸在γ 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— ））的作用下合成二肽 酸合成酶（GSHI））的作用下合成二肽—谷氨酰半胱氨酸 GC）。然后在谷氨酰胺合成酶（GSHII）的催化下， ）。然后在谷氨酰胺合成酶 （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 末端形成GSH GSH。 一分子的甘氨酸被添加到γ-GC的C-末端形成GSH。一般来 GSHI的活性受到GSH的反馈抑制从而避免谷胱甘肽的 的活性受到GSH 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 过量积累。同时，细胞中的谷胱甘肽会被γ-谷氨酰转肽 GTP）降解形成γ 谷氨酰成分化合物， 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。 酸的转运很重要。因此要使谷胱甘肽在体内大量积累就要 GSHI在反馈抑制的条件下能够释放出来 或使γ GTP失 在反馈抑制的条件下能够释放出来， 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。 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。
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 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 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 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。
谷胱甘肽的氧化与还原
Hale Waihona Puke GSH不是一种典型的三肽，其结构中含有非 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 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， 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 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 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， ，生成H ，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。 GSH。
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。 GSH，GSSH，PSSG（蛋白结合谷胱甘肽））是反应 GSH，GSSH，PSSG（蛋白结合谷胱甘肽））是反应 氧化溶血的指标。
谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下，以 谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下， 其硫醇还原性存在，是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物， 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， 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、 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。 免疫功能调节等。氧化应激或亲电化合物攻击可使细胞内 GSH含量降低 或使其转变为双硫氧化型（GSSG）。 含量降低， ）。谷 的GSH含量降低，或使其转变为双硫氧化型（GSSG）。谷 胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外， 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。 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： GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护 是机体主要的抗氧化剂之一 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， 功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成 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 受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的 己糖磷酸旁路的红细胞酶（G6PD） GSH生物合成酶 生物合成酶。 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 GSH水平极度低下 G6PD时 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， NADPH生成减少 GSSG还原为GSH减少 细胞NADPH生成减少，致使GSSG还原为GSH减少，导致红细 GSH含量降低及GSSG含量升高 含量降低及GSSG含量升高。 胞GSH含量降低及GSSG含量升高。
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， 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 能保护某些蛋白质中的巯基 物的损害，保护红细胞膜的完整性， 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的缺失非常敏感 功能，因此红细胞对GSH的缺失非常敏感。 GSH在体内转化为GSSG后 在谷胱甘肽还原酶的作用下， 在体内转化为GSSG GSH在体内转化为GSSG后，在谷胱甘肽还原酶的作用下，利用 GSSG还原为GSH。 还原为GSH NADPH+H+将GSSG还原为GSH。 由于， 是谷胱甘肽还原酶的辅酶， 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 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 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， 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。 含量过低， 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 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， 生成的药物， GSH迅速耗尽 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， 俗称“蚕豆病” 使红细胞膜破裂而出现溶血性黄疸 ，俗称“蚕豆病”。 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 是红细胞内的主要抗氧化酶之一， 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。 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 GSH- 失活。 酸的巯基结合而使GSH-Px失活。