谷胱甘肽GSH讲义

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
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。

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。
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。
G6PDH：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，GPx：谷胱甘肽过ຫໍສະໝຸດ Baidu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，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。
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”。
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GSH
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。
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。