Γλουταθειόνη: Γιατί Θεωρείται το Κορυφαίο Αντιοξειδωτικό του Οργανισμού

Ένα από τα βασικά στοιχεία του μεταβολισμού στον ανθρώπινο οργανισμό με ισχυρή αντιοξειδωτική δράση είναι η L-γλουταθειόνη (γνωστή και ως γλουταθείο). Συνίσταται από τρία διαφορετικά αμινοξέα: το γλουταμινικό οξύ, την κυστεΐνη και την γλυκίνη, που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικό δεσμό, σχηματίζοντας ένα τριπεπτίδιο που παρουσιάζει υψηλές συγκεντρώσεις στον ανθρώπινο οργανισμό λόγω της συμβολής του σε πλήθος πολύπλοκων αντιδράσεων όπως είναι η ενεργοποίηση και η ρύθμιση σηματοδοτικών μονοπατιών, ο μεταβολισμός και η απέκκριση ξενοβιοτικών, και η εξουδετέρωση και αδρανοποίηση των ελεύθερων ριζών. 

Οι δραστικές μορφές οξυγόνου (ROS) και αζώτου (RNS) παράγονται φυσιολογικά ως αποτέλεσμα του κυτταρικού μεταβολισμού και, σε ελεγχόμενες ποσότητες, συμμετέχουν ακόμη και σε σημαντικές λειτουργίες, όπως η κυτταρική σηματοδότηση και η άμυνα του οργανισμού. Ωστόσο, παράγοντες όπως το κάπνισμα, η ατμοσφαιρική ρύπανση, η υπεριώδης ακτινοβολία, η φλεγμονή και ορισμένες διατροφικές ή περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις μπορούν να αυξήσουν το οξειδωτικό φορτίο. Η υπερβολική παραγωγή ROS και RNS μπορεί να οδηγήσει σε οξειδωτικές τροποποιήσεις λιπιδίων, πρωτεϊνών και άλλων κυτταρικών συστατικών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η αντίδραση του μονοξειδίου του αζώτου με το υπεροξειδικό ανιόν, από την οποία σχηματίζεται υπεροξυνιτρώδες, ένα ιδιαίτερα δραστικό οξειδωτικό είδος. Όταν η παραγωγή τέτοιων οξειδωτικών ουσιών υπερβαίνει  την ικανότητα των αντιοξειδωτικών μηχανισμών να τις ελέγξουν, διαταράσσεται η  κυτταρική ισορροπία και εμφανίζεται οξειδωτικό στρες. 

Σε συνθήκες αυξημένου οξειδωτικού φορτίου, τα κύτταρα ενεργοποιούν μηχανισμούς που ενισχύουν τη σύνθεση και την ανακύκλωση της γλουταθειόνης. Το ήπαρ αποτελεί σημαντικό όργανο για τον μεταβολισμό και τη διατήρηση της ομοιόστασης της GSH, όμως η γλουταθειόνη συντίθεται και χρησιμοποιείται τοπικά σε πολλούς ιστούς, ανάλογα με τις ανάγκες τους. Για να επιτευχθεί η αντιοξειδωτική δράση, η  γλουταθειόνη δρα με τους παρακάτω τρόπους:  

1) Αδρανοποιεί τις ελεύθερες ρίζες μέσω αναγωγικής αντίδρασης και τις μετατρέπει σε χαμηλής δραστικότητας μόρια (π.χ. ROS σε H2O). 

2) Συζευγνύεται με μόρια που είναι τοξικά για τον οργανισμό, με την μεσολάβηση του ενζύμου τρανσφεράση της γλουταθειόνης (GST). Έτσι, δημιουργούνται πιο υδατοδιαλυτά και συχνά λιγότερο δραστικά συζεύγματα, τα οποία μπορούν να απομακρυνθούν ευκολότερα από τον οργανισμό. Για παράδειγμα, συμβάλλει στη μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό, περιορίζοντας την οξειδωτική βλάβη στα κυτταρικά συστατικά.  

3) Συμμετέχει στο ευρύτερο αντιοξειδωτικό δίκτυο και συμβάλλει, άμεσα ή έμμεσα, στην ανακύκλωση άλλων αντιοξειδωτικών, όπως η βιταμίνη C και η βιταμίνη E. 

Η γλουταθειόνη αλλάζει συνεχώς μορφή καθώς προστατεύει τα κύτταρα. Όταν εξουδετερώνει οξειδωτικές ουσίες, περνά από την ενεργή μορφή της (GSH) στην οξειδωμένη (GSSG). Στη συνέχεια, ο οργανισμός την «ανακυκλώνει», επαναφέροντάς την στην ενεργή μορφή της, ώστε να δράσει ξανά.

Η αναλογία μεταξύ GSH και GSSG χρησιμοποιείται ως δείκτης της κυτταρικής οξειδοαναγωγικής κατάστασης. Μια μετατόπιση της αναλογίας προς χαμηλότερες τιμές αντανακλά συνήθως ένα περισσότερο οξειδωτικό κυτταρικό περιβάλλον. Σε συνθήκες παρατεταμένου οξειδωτικού στρες, τέτοιοι μηχανισμοί μπορούν να συνδεθούν με αυξημένη έκφραση προφλεγμονωδών παραγόντων και να συμβάλουν στη διατήρηση της φλεγμονώδους απόκρισης. 

Καταστάσεις που έχουν συσχετιστεί με μεταβολές στα επίπεδα GSH και στην οξειδοαναγωγική ισορροπία περιλαμβάνουν: 

• Χρόνιες ασθένειες στις οποίες παρατηρείται αυξημένη φλεγμονή και οξειδωτικό στρες (π.χ. νευροεκφυλιστικές ασθένειες, άσθμα, χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια, χρόνιες καρδιοπάθειες και ηπατοπάθειες). 
• Ιώσεις (π.χ. COVID-19, γρίπη και HIV) συνοδεύονται από μείωση των επιπέδων της γλουταθειόνης. 
• Η αύξηση της ηλικίας καθώς συνοδεύεται από αυξημένη φλεγμονή και οξειδωτικό στρες στα οποία συμβάλλει και η φυσική γήρανση των μεταβολικών οργάνων όπως είναι το ήπαρ.  

Κλινικές μελέτες δείχνουν πως όταν η αντιοξειδωτική άμυνα του οργανισμού μειώνεται, τα κύτταρα γίνονται πιο ευάλωτα στο οξειδωτικό στρες. Για παράδειγμα, στην γήρανση έχουν παρατηρηθεί χαμηλά επίπεδα και μειωμένη σύνθεση της γλουταθειόνης. Παράλληλα, σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως είναι η νόσος του Alzheimer έχουν καταγραφεί αυξημένοι δείκτες οξειδωτικής βλάβης και εξασθένηση  αντιοξειδωτικών μηχανισμών σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Σε μικρότερες μελέτες παρατηρήθηκε πως η παροχή πρόδρομων αμινοξέων, όπως είναι η κυστεΐνη και η γλυκίνη, μπορεί να αυξήσουν την σύνθεση της γλουταθειόνης και να μειώσει τους δείκτες οξειδωτικού στρες. 

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση της N-ακετυλο-κυστεΐνης (NAC) ως πηγή υποστήριξης της ενδογενούς παραγωγής γλουταθειόνης, με μελέτες να έχουν δείξει ότι η χορήγηση της μπορεί να αυξήσει μετρήσιμα τα επίπεδα της γλουταθειόνης στο αίμα και τον εγκέφαλο, με αποτέλεσμα να ενισχύεται η αντιοξειδωτική ικανότητα του οργανισμού και να μειώνονται οι δείκτες του οξειδωτικού στρες.