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Glutathion (GSH) ist ein endogenes, nicht-enzymatisches Antioxidans, dessen Aktivität intrazellulär ist. Es gehört zur Gruppe der primären Antioxidantien, die die Bildung von freien Radikalen verhindern. Obwohl es im Zytoplasma aller Zellen vorhanden ist, befindet sich das größte Glutathion-Reservoir in der Leber, wo es eine wichtige Rolle in der Phase II der hepatischen Entgiftung spielt.

ROS

ROS (reaktive Sauerstoffspezies) entstehen als Folge zahlreicher physiologischer Prozesse als Nebenprodukte des normalen Zellstoffwechsels, hauptsächlich in den Mitochondrien. Wenn sie jedoch in höheren als den normalen Mengen produziert werden, wie z. B. bei oxidativem Stress (OS), sind sie schädlich, können jede Art von biologischen Molekülen schädigen, zur Alterung und zur Entstehung zahlreicher altersbedingter Krankheiten beitragen.

Oxidative Schäden (Oxidation) an Proteinen, Lipiden oder DNA können sehr schädlich sein und gleichzeitig in verschiedenen Zellen und Geweben auftreten. Proteine sind jedoch aufgrund ihrer katalytischen Wirkung möglicherweise das unmittelbarste Mittel, um Zellen oxidativ zu schädigen.

GSH ist ein einzigartiges Molekül, das an wesentlichen Aspekten der zellulären Homöostase beteiligt ist und eine zentrale Rolle beim Schutz vor oxidativen Schäden spielt. Es ist ein äußerst wichtiges zelluläres Schutzmittel, das von mehreren Peroxidase-Enzymen als Cofaktor verwendet wird, um Peroxide zu entgiften, die durch den Angriff freier Sauerstoffradikale auf biologische Moleküle entstehen, und um oxidierte Stellen auf DNA, Proteinen und anderen Biomolekülen zu reduzieren.

Freie Radikale

Der Angriff von freien Radikalen und anderen Oxidationsmitteln auf Biomoleküle kann zu einem Abbau von GSH führen, so dass sein homöostatischer Redoxzyklus versucht, es in dem Maße, wie es verbraucht wird, auf einem optimalen Niveau zu halten. Glutathionäquivalente zirkulieren im Blut vorwiegend in Form von Cystein.

Zu den oxidativen Stressfaktoren, die zu einem Abbau von Glutathion führen können, gehören ultraviolette Strahlung, Virusinfektionen, Umweltgifte, Schwermetalle, Entzündungen und ein Mangel an GSH-Vorstufen und Enzym-Cofaktoren in der Nahrung.

Eine Nahrungsergänzung mit den Glutathionvorläufern Cystein und Glycin stellt die Glutathionsynthese und -konzentration vollständig wieder her und verringert den oxidativen Stress und die oxidativen Schäden. Offensichtlich korreliert eine relativ hohe Proteinzufuhr mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Verlusts von Magermasse und Knochendichte bei älteren Menschen.

Glutathion

Der Glutathionstatus ist ein hochempfindlicher Indikator für die Funktionalität und Lebensfähigkeit von Zellen. In dem Maße, wie das intrazelluläre GSH reduziert wird, nimmt auch die Funktionalität der Zellen ab. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die Glutathionsynthese mit zunehmendem Alter abnimmt.

Ab dem zweiten und dritten Lebensjahrzehnt beginnt der Glutathionspiegel zu sinken, während der oxidative Stress tendenziell zunimmt. Eine Dysregulierung der Proteostase ist das Kennzeichen des alternden Gehirns, so dass Glutathion in ausreichender Menge unerlässlich ist, wenn das Risiko eines neuronalen und kognitiven Rückgangs das vorherrschende Merkmal des Alterns ist.

Berücksichtigen Sie

Glutathion bei der Vorbeugung neurodegenerativer Schäden und der Wiederherstellung der Zellfunktionen nach Ischämie oder Blutungen.

Oxidativer Stress ist bei neurologischen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit (AD), der Parkinson-Krankheit, der Multiplen Sklerose, der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) und der Demenz eingehend untersucht worden. Dies liegt daran, dass neuronale Zellen besonders anfällig für OS und damit für Zellschäden (einschließlich Zelltod) sind. GSH ist im Gehirn in sehr geringen Konzentrationen vorhanden. Obwohl nicht bekannt ist, ob Glutathion über die Blut-Hirn-Schranke transportiert und in die Gehirnzellen aufgenommen werden kann, können Aminosäurevorläufer von GSH die Schranke passieren und für die Synthese von GSH im Gehirn verwendet werden. Zusätzlich zu den antioxidativen Funktionen von Glutathion im Gehirn wurde angenommen, dass extrazelluläres GSH Funktionen in Bezug auf Neurotransmitter, Neurohormone, Glutamatentgiftung und Leukotrien-Stoffwechsel hat.

Wussten Sie das?

Es wurde beobachtet, dass es beim Menschen im Laufe des Alterns auch zu einer altersabhängigen Abnahme des intrazellulären GSH im Liquor kommt. Da das Gehirn eine umfassende ROS-Entgiftung benötigt, liegt es auf der Hand, dass ein Rückgang des GSH-Gehalts die oxidativen Schäden verstärken und das Gehirn anfälliger für neurologische Störungen machen könnte.

Andere Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Verwendung menschlicher mesenchymaler Stammzellen (hMSCs), um die Wirkung einer Supplementierung von GSH, N-Acetyl-L-Cystein (NAC) als dessen Vorläufer und Ascorbinsäure auf die Prävention und Verringerung oxidativer Schäden in ischämischem Gewebe zu untersuchen.

MSZ sind multipotente Stromazellen aus Mesenchym, die im Knochenmark und Fettgewebe vorkommen. Diese pluripotenten Zellen wurden ausgiebig für die Behandlung verschiedener Krankheiten getestet. Es hat sich gezeigt, dass sie zwar leicht isoliert werden können, ihre Überlebensrate jedoch gering ist und der Zelltod nach der Implantation in ischämisches Gewebe zunimmt. Es wurde postuliert, dass eine übermäßige ROS-Produktion aufgrund von anhaltendem oxidativem Stress in ischämischen Geweben ein wesentlicher Faktor ist, der das Überleben der transplantierten MSZ beeinträchtigt und ein Umfeld schafft, das ihrer Lebensfähigkeit nicht zuträglich ist. Es hat sich auch gezeigt, dass ROS eine Schlüsselrolle für das Wachstum und die Homöostase von MSZ spielen: Eine Verringerung von ROS erhöht die Proliferation, das Überleben und die Differenzierung, während ein Übermaß an ROS zu mitochondrialer Dysfunktion, Zelltod, Gewebeentzündung und Alterung von hMSZ führen kann, was ihre Differenzierungs- und Regenerationsfähigkeit beeinträchtigt.

Vitamine und Antioxidantien

Vitamin C ist ein wichtiger Bestandteil der myogenen und osteogenen Differenzierung und erhöht Berichten zufolge die Zellproliferation und die Differenzierung von Mesenchymzellen in Myozyten, Osteozyten und Adipozyten. Der altersbedingte Knochenschwund ist hauptsächlich auf eine unzureichende Anzahl von Osteoblasten zurückzuführen, die sich aus der Verarmung der multipotenten mesenchymalen Stammzellvorläufer und der Abzweigung dieser Vorläufer in die Adipozytenlinie ergibt. Hormone wie Sexualhormone und Glukokortikoide sowie oxidierte Lipide verändern die Knochenhomöostase, indem sie die zellulären Mechanismen zur Regulierung des oxidativen Stresses verändern.

Die Verwendung von Antioxidantien hat dazu beigetragen, ein zelluläres Umfeld wiederherzustellen, das dem altersbedingten Knochenumbau förderlich ist. Dies kann besonders wichtig sein, um den Zelltod und die Schädigung durch H2O2-Exposition zu verhindern, insbesondere in ischämischen Situationen.

Die Alterung des Skeletts ist mit erhöhtem oxidativem Stress, Lipidoxidation und Empfindlichkeit gegenüber endogenen Glukokortikoiden verbunden. Die mit dem Alter zunehmende Glukokortikoidempfindlichkeit von Osteoblasten und Osteozyten führt zu einer Abnahme der Knochenangiogenese, des Gefäßvolumens und der lakunär-kanikulären Flüssigkeit der Osteozyten sowie zu einer geringeren Festigkeit. Glukokortikoide erhöhen auch die ROS-Konzentration im Knochen. Es hat sich gezeigt, dass mit zunehmendem Alter die Glutathionwerte sinken und die Lipidperoxidation ansteigt, was zu einem Zelltod durch Ferroptose führen kann. Die Ferroptose ist durch eine Schädigung der Zellmembranlipide gekennzeichnet und stellt einen anderen Zelltodprozess als die Apoptose dar. Ein GSH-Mangel führt zu einer Verringerung der Aktivität der Glutathionperoxidase, die normalerweise eisenabhängige zelluläre toxische Produkte beseitigt und so die Membranen vor dieser Art von Aggression schützt und die Verschlechterung der Funktion zahlreicher peripherer Gewebe und Organe verhindert. GSH, Vitamin E, Coenzym Q10, Alpha-Tocopherol und Selen sind als Hemmstoffe der Ferroptose vorgeschlagen worden.

Zelltod

GSH scheint eine Schlüsselrolle zu spielen, wenn es darum geht, dem Prozess der Ferroptose entgegenzuwirken, einer Art von Zelltod, der durch die Anhäufung toxischer eisenabhängiger Zellprodukte gekennzeichnet ist. Ein angemessener GSH-Spiegel begünstigt eine optimale Aktivität der Glutathionperoxidase, die die Membranen vor dieser Art von Aggression schützt und die Verschlechterung der Funktion zahlreicher peripherer Gewebe und Organe verhindert.

Um zu entscheiden, ob eine Supplementierung erforderlich ist, und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die durch oxidativen Stress in den Geweben hervorgerufenen Veränderungen den Redoxzustand des Plasmapools des GSH/GSSH-Paares verändern, kann GSH im Blut mit verschiedenen Methoden bestimmt werden, von denen die am weitesten verbreitete Methode der von Owen und Belcher beschriebene und von Tietze entwickelte Assay auf der Grundlage einer enzymatischen Reaktion ist. Die Ergebnisse müssen anhand der Referenzwerte interpretiert werden, die je nach Labor und Methode variieren.