Care este mecanismul prin care antioxidantul glutation menține sănătatea mitocondriilor?

Glutation este o tripeptidă care conține legături gama-amidice și grupări tiol, compusă din acid glutamic, cisteină și glicină, prezentă în aproape fiecare celulă a corpului. Glutationul natural este o proteină cu efecte antioxidante, care poate rezista eficient efectelor negative ale proceselor oxidative asupra sănătății umane, poate hrăni organe precum ficatul și rinichii, poate ajuta la eliminarea radicalilor liberi din organism și poate promova întărirea sistemului imunitar.

1: Care sunt manifestările zilnice ale glutationului?

Glutationul este prezent pe scară largă în animale și plante și joacă un rol important în organismele vii. Conținutul este ridicat în drojdia de pâine, germenii de grâu și ficatul de animale, ajungând la 100-1000 mg/100g. Este prezent în sângele uman la 26-34 mg/100g, în sângele de pui la 58-73 mg/100g, în sângele de porc la 10-15 mg/100g. Conținutul este, de asemenea, ridicat în roșii, ananas și castraveți (12-33 mg/100g), în timp ce este scăzut în cartofii dulci, mugurii de fasole mung, ceapă și ciuperci (0.06-0.7 mg/100g). Iar glutationul pe care îl întâlnim se prezintă în principal sub două forme: formă redusă (G-SH) și formă oxidată (GSSG), forma redusă reprezentând marea majoritate a glutationului sintetizat în condiții biologice interne. Glutation reductaza poate cataliza interconversia între două tipuri, iar coenzima sa poate furniza, de asemenea, NADPH pentru metabolismul de bypass al pentozei fosfat. Deoarece gruparea tiol de pe cisteină este gruparea activă a glutationului (de unde și numele de glutation este adesea prescurtat G-SH), aceasta se leagă ușor de anumite medicamente (cum ar fi acetaminofenul), toxine (cum ar fi radicalii liberi, acidul iodoacetic), metale grele etc. și are un efect de detoxifiere integrativă. Prin urmare, glutationul (în special glutationul din celulele hepatice) poate participa la conversia substanțelor, transformând astfel toxinele dăunătoare din organism în substanțe inofensive și eliminându-le din organism.

2: Cum menține antioxidantul glutation sănătatea mitocondriilor?

Puținele mecanisme de detectare a nutriției descoperite până în prezent au avut un impact profund asupra sănătății umane. Un exemplu excelent este descoperirea mecanismului de detectare a colesterolului prin nutriție, care a dus la dezvoltarea statinelor care salvează vieți.

Accentul acestor descoperiri se pune pe modul în care întreaga celulă detectează nutrienții. Cu toate acestea, fiecare celulă umană are organite independente, închise cu membrană, care necesită și combustibil pentru a îndeplini funcții importante. Așadar, au și proprii senzori de nutriție?

Într-un nou studiu, cercetătorii de la Laboratorul de Reglementare a Metabolismului și Genetică de la Universitatea Rockefeller din Statele Unite au descoperit pentru prima dată mitocondriile din celule, o fabrică de energie. Acest senzor nutrițional face parte dintr-o proteină care îndeplinește trei funcții: detectarea, reglarea și transportul antioxidantului glutation în interiorul mitocondriilor, unde glutationul joacă un rol esențial în inhibarea reacțiilor oxidative și menținerea unor niveluri adecvate de fier. Acest antioxidant este deosebit de abundent în mitocondrii, iar cercetătorii speculează că funcția sa este inseparabilă de aceasta. Acest lucru se datorează faptului că, fiind principalul sistem respirator al celulelor, mitocondriile produc energie. Dar mitocondriile pot fi, de asemenea, sursa unei cantități mari de stres oxidativ, care este legat de cancer, diabet, tulburări metabolice, boli de inimă și plămâni etc. Dacă nivelul de glutation din mitocondrii nu este menținut cu precizie, toate sistemele vor funcționa defectuos. Totuși, modul în care glutationul pătrunde în mitocondrii a fost întotdeauna necunoscut, până în 2021, când o nouă echipă de cercetare a descoperit o proteină transportoare numită SLC25A39, care poate transporta glutation. Se pare că este capabilă să regleze conținutul de glutation. Procesul de circulație este aproximativ următorul: atunci când conținutul acestui antioxidant este scăzut, conținutul de SLC25A39 va crește, în timp ce atunci când conținutul acestui antioxidant este ridicat, nivelul său de transport va scădea. Aceste rezultate ale cercetării sugerează, de asemenea, cu tărie că mitocondriile au o modalitate de a detecta și ajusta nivelurile acestor fluctuații, ceea ce înseamnă că mitocondriile vor calcula cumva cât glutation au și vor ajusta cantitatea acestui antioxidant care intră în organism pe baza acestei cantități.

3: Cum se ajustează și se modifică cantitatea de glutation care intră în organism?

Pentru a înțelege cum reușesc mitocondriile acest lucru, echipa de cercetare a combinat cercetarea biochimică, metodele computaționale și screening-ul genetic și a descoperit că „SLC25A39 este atât un senzor, cât și un transportor”. Cercetătorii au descoperit o buclă suplimentară unică în glutation atunci când au comparat structura SLC25A39 cu structurile altor transportori din familia SLC din baza de date cu structuri proteice AlphaFold. Când au îndepărtat inelul din această proteină cu un cuțit molecular, capacitatea de transport a proteinei a rămas neschimbată, dar aceasta a pierdut capacitatea de a detecta glutationul. Cercetătorii spun că atunci când am descoperit acest inel interesant, am ghicit că este vorba de două domenii complet independente, unul care detectează glutationul, iar celălalt care transportă glutationul. În plus, acest nou studiu susține și teoria conform căreia glutationul este „însoțitorul” fierului.

4: De ce este glutationul numit „partener molecular” al fierului?

Știm că fierul este cel mai abundent și aproape esențial pentru toate funcțiile celulare, dar este și foarte oxidativ; dacă nu există protecție împotriva glutationului, acesta va declanșa stres oxidativ în celule, provocând daune. „În cadrul experimentului, s-a confirmat că SLC25A39 are caracteristici unice ale fierului pe suprafața sa, ca parte a mecanismului de detectare a glutationului. Este foarte important să se mențină raportul dintre glutation și fier, deoarece dacă glutationul este prea scăzut, fierul devine foarte activ, în timp ce dacă glutationul este prea ridicat, fierul nu poate funcționa eficient.”

Cercetătorii spun că, din moment ce oamenii au încercat să modifice nivelul general de glutation, dar adesea își fac griji cu privire la efectele sale secundare, acum avem o modalitate de a modifica nivelul de glutation din mitocondrii fără a afecta alte părți ale celulei. Această terapie țintită prin intermediul unor proteine ​​transportoare speciale ne-ar putea permite să vedem mai multe rezultate de transformare.