谷胱甘肽(GSH) PPT课件

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。
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。
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。
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
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整主要取决于糖代谢中的
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。
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。
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。
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。

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
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”。
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。
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。
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。
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
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。