Роль глутатиона в защите митохондрий от повреждающего воздействия

6. Обеспечения организма необходимыми антиоксидантами

     Действенным и наиболее физиологичным способом обеспечения организма необходимыми антиоксидантами является широкое  применение в питании здоровых и  больных людей биологически активных добавок (БАД) к пище антиоксидантного действия. В состав БАД могут входить как биоантиоксиданты прямого действия (токоферол, аскорбат, биофлавоноиды, ретинол, цистеин, эрготионеин), так и непрямого (рибофлавин, никотиновая кислота, метионин, селен, медь, цинк и марганец). Использование в составе БАД восстановленного глутатиона до сравнительно недавнего времени встречало возражения, основывающиеся на том, что биосинтез и деградация эндогенного глутатиона объединены в уже упоминавшийся глутамильный цикл [26], согласно которому определенные ферменты щеточной каймы энтероцитов осуществляют деградацию GSH до соответствующих аминокислот. Поэтому в первую очередь внимание исследователей было направлено на изыскание путей повышения его внутриклеточного уровня оральным введением соответствующих предшественников (глутаминовой кислоты, цистеина или метионина и глицина) либо в виде свободных аминокислот, либо в составе белков [28]. Подробные исследования влияния количества и качества пищевого белка и метионина на содержание глутатиона в печени крыс свидетельствуют о том, что уровень в ней восстановленного глутатиона лимитируется количеством поступающих с пищей серосодержащих аминокислот (цистеина и метионина). Потребление белков с высоким аминокислотным скором по серосодержащим аминокислотам эффективнее в поддержании пула глутатиона в печени по сравнению с обогащением рациона L-метионином. Если лимитирующей аминокислотный скор сравнительно полноценного пищевого белка является серосодержащая аминокислота (белки сои, казеин), то путем ее достаточного добавления в рацион достигается одновременно повышение в печени животных синтеза и глутатиона, и эндогенного белка. Если же используются малоценные белки, такие как желатин (не содержащий триптофана и серосодержащих аминокислот) или глютен (лимитирующая аминокислота – лизин), то даже сравнительно небольшое добавление в рацион серосодержащей аминокислоты приводит к увеличенному синтезу глутатиона на фоне относительно более низкого (чем описанный) синтеза эндогенного белка. Таким образом, высокая интенсивность синтеза глутатиона в печени при двух принципиально различных пищевых статусах – хорошего и недостаточного белкового питания – свидетельствует о том, что высокий уровень глутатиона обеспечивает «сохранение» цистеина для нужд белкового синтеза.

7. Всасывание глутатиона

     Как уже отмечалось, казалось малоперспективным  использование собственно глутатиона для перорального приема в целях  поддержания уровня восстановленного глутатиона в организме в условиях, способствующих его истощению. Однако ситуация существенно изменилась, т.к. в последнее десятилетие появились сообщения, свидетельствующие о том, что глутатион может в интактном виде всасываться в желудочно-кишечном тракте млекопитающих. Исследования проводились как in vitro с вывернутой тонкой кишкой и везикулами из щеточной каймы, так и in vivo. Во-первых, транспортная система для GSH на щеточной кайме энтероцитов обнаружена в 1984 г. и впоследствии ей была дана характеристика [24]. Установлено, что помимо энтероцитов GSH может поступать также в бокаловидные клетки тонкой кишки. Механизм всасывания GSH исследован in vitro на везикулах и сделан вывод о поступлении большей части GSH через базолатеральную мембрану по натрий-зависимому механизму. Результаты исследований с вывернутой кишкой крысы также свидетельствовали, что интактный глутатион транспортировался из просвета кишки в сосудистый перфузат. Процесс был натрийзависимым и происходил даже в присутствии специфического ингибитора γ-глутамилтрансферазы и ингибитора синтеза глутатиона. Сделан вывод, что наряду с расщеплением и ресинтезом глутатиона в кишечнике всасывается интактный глутатион. С использованием изотопно-меченного глутатиона было показано (на перфузируемых сегментах тонкой кишки), что при концентрации его в просвете более 0,3 мм скорость транспорта глутатиона через кишечную стенку больше скорости его гидролиза и больше скорости траспорта цистеина. Таким образом, было сделано заключение, что транспорт интактного глутатиона доминирует над его расщеплением. Дополнительные доказательства всасывания интактного глутатиона получены в экспериментах in vivo. О всасывании интактного глутатиона в желудочно-кишечном тракте крыс судили по увеличению его концентрации в плазме крови после введения глутатиона в кишку через зонд. Крысам предварительно вживили катетер в яремную вену. В серии экспериментов у них предварительно заингибировали синтез и деградацию эндогенного глутатиона и удалили его из крови. Параллельно вместо глутатиона вводили эквивалентное количество его предшественников – цистеин, глицин и глутаминовую кислоту. Если глутатион скармливали в составе диеты, то кровь для анализа брали посредством пункции сердца. Краткий итог исследования состоит в том, что при введении глутатиона в просвет кишки значительно (в несколько раз) возрастало его содержание в плазме крови независимо от того, были или нет заингибированы его синтез и расщепление. При даче же эквивалентного количества трех аминокислот-предшественников повышения глутатиона в крови не наблюдалось. При оральном приеме глутатиона 15 мг/кг массы тела у 4 добровольцев в течение 1–3 ч уровень плазменного глутатиона возрастал в 2–3 раза, однако при дозе 30 мг/кг содержание его увеличивалось меньше. Важно отметить, что при изучении концентрационной зависимости глутатиона в плазме крови у крыс от количества глутатиона, поступившего в желудочно-кишечный тракт, также отмечается наличие выраженного максимума. Это свидетельствует о том, что поступление глутатиона в кровяное русло находится под строгим контролем. Механизм, посредством которого реализуется этот контроль, не ясен. Интересны данные о влиянии орально введенного глутатиона на его уровень в различных органах и тканях. Эти работы выполнены на мышах [23]. Значительный эффект наблюдался для тканей гастроинтестинального тракта и для тканей легких. Однако если предварительно в течение 5 дней глутатион в тканях истощался, то оральное введение глутатиона приводило к нарастанию его уровня в легких, почках, мозге, коже, сердце, тонкой кишке, но не в печени. Если же при идентичных условиях давали предшественники, то значимого увеличения ни в одной из тканей не происходило. Таким образом, очевидна важная роль кишечника в межорганном транспорте глутатиона [11]. С изменением представлений о возможности транспорта интактного глутатиона из просвета кишки в слизистую оболочку не мог не возрасти интерес к оценке детоксикационного и антиоксидантного действия глутатиона пищи, т.е. глутатиона, входящего в состав пищевых продуктов. О чем же свидетельствуют такие оценки? У крысы на диете без глутатиона его содержание в просвете кишки оказалось около 0,3–0,5 мМ. При этом скорость синтеза глутатиона в энтероците, равная 1,32±0,20 нмоль/(106 клеток•ч), существенно меньше скорости синтеза глутатиона в печени. Это свидетельствует о меньшей роли глутатиона, синтезируемого непосредственно в слизистой оболочке кишки, чем в других тканях, для поддержания детоксикации электрофильных ксенобиотиков путем их конъюгации и антиоксидантного действия. Таким образом, стала актуальной проблема количественного определения глутатиона в составе различных продуктов питания и оценки его потребления [22, 30]. Определение содержания как общего, так и восстановленного глутатиона более чем в 200 продуктах питания и готовых блюдах позволило перейти к исследованию взаимосвязи между его поступлением с пищей и поступлением в кровь. Для этого оценивалось содержание глутатиона, поступающего с пищей (опросный метод), и определяемой в плазме концентрации глутатиона и других сывороточных антиоксидантов (у 69 мужчин и женщин). Суточное потребление общего глутатиона, определяемое как сумма содержания глутатиона + всех дисульфидных форм, составило 13–110 мг/день, в среднем – 35±2 мг/день. С фруктами и овощами поступало более 50% глутатиона, а с мясными продуктами – менее 25%. Слабая отрицательная корреляционная связь наблюдалась между поступлением пищевого глутатиона и глутатионом плазмы крови. Эти данные свидетельствуют о том, что имеется сложная регуляция уровня глутатиона в крови, а не простая прямая зависимость между поступлением пищевого глутатиона или его предшественников в желудочно-кишечный тракт. Следовательно, глутатион может использоваться в терапевтических целях как при введении его предшественников в составе белка, так и собственно глутатиона, как БАД или в составе продуктов питания. Из экспериментальных наблюдений следуют два положения: 1) при нормальных условиях и достаточном для организма животного поступления серосодержащих аминокислот в составе белка повышается содержание тканевого глутатиона и соответственно увеличивается антитоксическая клеточная устойчивость; 2) в условиях окислительного стресса, токсического действия некоторых лекарств или при заражении инфекцией поступление серосодержащих аминокислот может оказаться недостаточным. И если обсуждать перспективы использования собственно пищевого глутатиона, то относительно доз могут быть приведены следующие оценки: нормальное поступление цистеина в день – около 1 г, а чтобы на 100% увеличить его поступление, нужно около 3 г глутатиона в сутки. Считается, что меньше 1г глутатиона недостаточно для существенного увеличения глутатиона в тканях [11]. Однако если речь идет о кишке, то уже достаточно от 100 до 200 мг глутатиона на один прием, чтобы его концентрация в просвете кишки была более 0,5мМ. А этого достаточно, чтобы эффективно осуществлять детоксикацию в кишке. Это может быть, по-видимому, полезным при химио- и радиотерапии онкологических больных, детоксикации пищевых токсикантов, лечении ожоговых больных. Таким образом, очевидна значимость проблемы, связанной с поддержанием уровня восстановленного глутатиона в слизистой оболочке тонкой кишки в условиях, способствующих его истощению, поскольку глутатион – соединение, участвующее в ферментативных и неферментативных реакциях, снижающих токсичность свободных радикалов и перекисей в желудочно-кишечном тракте [7, 8, 11, 21].

     8. Влияние на концентрацию  глутатиона гипохлорной  кислоты и трет-бутилгидроперекиси

      

 

Заключение

     Глутатион входит в состав антиоксидантной  системы организма, защищает клетки от активных форм кислорода и свободных  радикалов, предотвращает рак, катаракту  и кожные заболевания. На основе глутатиона созданы медицинские препараты. Изучение свойств глутатиона и накопленные знания в области антиоксидантной защиты способствовали излечению людей от тяжёлых болезней.

 

Литература

1. Бобырев В.Н. // Пат. физиол. – 1989. – № 5. – С.90–94.

2. Воскресенский О.Н., Бобырев В.Н. // Вопр. мед. химии. –1992. – Т.38, № 4.– С.21–33.

3. Кондрусев А.И. и др. // Хим.-фарм. журн. –1990. – Т. 24, № 1. – С.4–12.

4. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. // Успехи совр. биол. – 1990. – Т.110, № 1(4). – С.20–32.

5. Adams J.D., Lauterburg B.H., Mitchell J.R. // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1983. – Vol.227. – P.749–754.

6. Akerboom T., Sies H. // Glutathione: metabolism and physiological functions / Ed. J. Vina. – Boston: GRG Press, 1990. – P.46–52.

7. Aw T.Y. // J. Clin. Invest. – 1994. – Vol. 94. – P.1218–1225.

8. Aw T.Y., Williams M.W. // Amer. J. Physiol. (Gastrointest. Liver Physiol. 26).– 1992. – Vol. 263. – P. G665-G672.

9. Dahm L.J., Jones D.P. // Amer. J. Physiol. (Gastrointest. Liver Physiol. 30). –  1994. – Vol. 267. – P. G292–G300.

10. Dahm L.J., Jones D.P. // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 1994. – Vol. 129. – P.272–282.

11. Dahm L.J., Samiec P.S., Eley J.W. et al. // Free Radicals: From Basic Science to Medicine / Ed. G. Poli, E. Albano, M.U. Dianzani. – Basel: Birkhauser Verlag, 1993.

12. Deleve L.D., Kaplowitz N. // Sim. Liv. Dis. – 1990 – Vol.10, ¹ 4. – P. 251–266.

13. Deneke S.M., Fanburg B.Y. // Amer. J. Physiol. – 1989. – Vol.257. – P. L163–L173.

14. Elaine W. et al. // Nutr. Cancer.– 1994. – Vol. 21. –  P.33–46.

15. Gash L.H., Hagen T.M., Jones D.P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1986. –Vol. 83. – P.4641–4645.

16. Gilbert H.E. // Glutathione Centennial Molecular Perspectives and Clinical Implications // Ed. A. Meister. – San Diego: Acad. Press, 1989. – P.73–87.

17. Hagen T.M. et al. // Amer. J. Physiol. (Gastrointest. Liver Physiol. 22). – 1990. – Vol. 259. – P. G524–G529.

18. Hagen T.M., Jones D.P. // Amer. J. Physiol.(Gastrointest. Liver Physiol. 15). –  1987. – P. G607–G613.

19. Halliwell B. // Nutr. Rev. – 1994. – Vol. 52, ¹ 8(1). – P.253–265.

20. Hujan M.K., Evered D.F. // BBA. – 1985. – Vol. 815. – P.184–188.

21. Iwakiri R., Rhoads C.A., Aw T.Y. // Metabolism. – 1995. – Vol. 44, ¹ 11. – P.1462–1468.

22. Jones D.P. // Nutr. Cancer. – 1992. –Vol. 17. – P. 57 – 75.

23. Leenwenburgh C., Ji L.L. // Arch. Biochem. Biophys. – 1995 – Vol. 316, ¹ 2. – P. 941–949.

24. Linder M., De Burlet G., Sudaka P. // Biochem. Biophys. Res. Comm. –  1984. – Vol.123, ¹ 9. – P.929–936.

25. Meister A., Anderson M.E. // Ann. Rev. Biochem. – 1983. – Vol. 52. – P.711–760.

26. Meister A. // Sci.– 1973. – Vol.180. – P. 33–39.

27. Sies H., Graf P. // Biochem. J. – 1985. – Vol. 226. – P.545–549.

28. Tateishi N. // Glutathione: metabolism and physiological functions / Ed. J. Vina. – Boston:GRGPress, 1990. –P.341–351.

29. Vincenzini M.T. et al. // BBA. – 1989. – Vol. 987. – P.29–37.

30. Wierzbicka G.T., Hagen T.M., Jones D.P. // J. Food Comp. Anal. – 1989. –  Vol. 2. – P.327–337.

31. Ziegler D.M. // Annu. Rev. Biochem. – 1985. – Vol. 54. – P.305–329.

32. Meister A. // J. Biol. Chem. 1988. V. 263. P. 17205-17208.

33. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. // Успехи соврем. биологии. 1990. Т. 110. С. 20-33.

34.Бурова Е.Б., Василенко К.П., Антонов В. Г., Никольский Н.Н.// ДАН. 2005. Т. 404. № 1. С. 122-124.

34. Filomeni G., Rotilio G., Ciriolo M.R. et al.// Biohem. Pharmacol. 2002. V. 60. P. 1057-1064.

35. Filomeni G., Aqilano K., Civirareale P. et al.// Free Rad. Biol. Med. 2005. V. 39. P. 345-354.

36. Жуков О.Б., Зубарев А.Р., Мезенцева М.В. и др.// Врачеб. Сословие. 2004. № 5/6. С. 51-56.

37. Корсунская И.М., Резниковаа М.М., Путинцев А.Ю. и др. // Лечащий врач. 2003. № 4. С. 78-79.

38. Чермошенцев А.А. // Рос. Журн. Кож. И венер. Болезней. 2003. № 1. С. 38-41.

39. Филатова Е.И., Былинская Е.Н., Алаберг С.Д. и др. В кн.: Материалы III съезда онкологов и радиологов СНГ. Минск, 2004. С. 354.

40. Крутецкая З.И., Лебедев О.Е., Тюшев В.Е, и др. // Цитология. 1997. Т. 39. С.  164-176.

41. Торчинский Ю. М., Сера в белках. М., 1977; Meister A., Tate S.S., "Annual Review of Biochemistry", 1976, v. 45, p. 559-604; Holmgren A., "The Journal of Biological Chemistry*. 1979, v. 254, № 9, p. 3664-78; Meister A., "Trends in Biochemical Science", 1981, v. 6, № 9, p. 231-34. Ю.М. Торчинский.

42. Tew K.D., 1994.

43. Филлипович  Ю. Б., Основы биохимии. “Флинта” Москва. 1999.

44. Торчинский Ю.М., Сульфгидрильные и дисульфидные группы белков. М., 1971 С. 97-99.