Hva er mekanismen som antioksidanten glutation bruker for å opprettholde mitokondriell helse?

Glutathione er et tripeptid som inneholder gammaamidbindinger og tiolgrupper, bestående av glutaminsyre, cystein og glysin, som finnes i nesten alle kroppens celler. Naturlig glutation er et protein med antioksidanteffekter, som effektivt kan motstå de negative effektene av oksidative prosesser på menneskers helse, gi næring til organer som lever og nyrer, bidra til å eliminere frie radikaler i kroppen og fremme styrking av immunforsvaret.

1: Hva er de daglige manifestasjonene av glutation?

Glutation er vidt utbredt i dyr og planter og spiller en viktig rolle i levende organismer. Innholdet er høyt i brødgjær, hvetekim og dyrelever, og når 100–1000 mg/100 g. Det er tilstede i menneskeblod med 26–34 mg/100 g, kyllingblod med 58–73 mg/100 g, griseblod med 10–15 mg/100 g. Innholdet er også høyt i tomater, ananas og agurker (12–33 mg/100 g), mens det er lavt i søtpoteter, mungbønnespirer, løk og sopp (0.06–0.7 mg/100 g). Og glutationet vi møter kommer hovedsakelig i to former: redusert form (G-SH) og oksidert form (GSSG), hvor redusert form står for det store flertallet av glutation syntetisert under interne biologiske forhold. Glutationreduktase kan katalysere omdannelse mellom to typer, og koenzym kan også gi NADPH for pentosefosfatbypassmetabolisme. Siden tiolgruppen på cystein er den aktive gruppen i glutation (derfor forkortes glutation ofte som G-SH), er det lett å binde seg til visse legemidler (som paracetamol), giftstoffer (som frie radikaler, joddeddiksyre), tungmetaller osv., og har en integrerende avgiftningseffekt. Derfor kan glutation (spesielt glutation i leverceller) delta i stoffomdannelse, og dermed omdanne skadelige giftstoffer i kroppen til ufarlige stoffer og skille dem ut av kroppen.

2: Hvordan opprettholder antioksidanten glutation mitokondriell helse?

De få ernæringsregistreringsmekanismene som er oppdaget så langt, har hatt en betydelig innvirkning på menneskers helse. Et godt eksempel er oppdagelsen av den ernæringsmessige registreringsmekanismen for kolesterol, som førte til utviklingen av livreddende statiner.

Fokuset i disse funnene er på hvordan hele cellen oppdager næringsstoffer. Imidlertid har hver menneskecelle uavhengige, membranomsluttede organeller som også krever drivstoff for å utføre viktige funksjoner. Så, har de også sine egne ernæringssensorer?

I en ny studie har forskere fra Metabolism Regulation and Genetics Laboratory ved Rockefeller University i USA for første gang oppdaget energifabrikken mitokondrier i celler. Denne ernæringssensoren er en del av et protein som har tre funksjoner: å registrere, regulere og transportere antioksidanten glutation til det indre av mitokondriene, hvor glutation spiller en kritisk rolle i å hemme oksidative reaksjoner og opprettholde passende jernnivåer. Denne antioksidanten er spesielt rikelig i mitokondrier, og forskere spekulerer i at dens funksjon er uatskillelig fra den. Dette er fordi mitokondrier, som det viktigste respirasjonssystemet i celler, produserer energi. Men mitokondrier kan også være kilden til en stor mengde oksidativt stress, som er relatert til kreft, diabetes, metabolske forstyrrelser, hjerte- og lungesykdommer, osv. Hvis nivået av glutation i mitokondrier ikke opprettholdes nøyaktig, vil alle systemer fungere feil. Hvordan glutation kommer inn i mitokondriene har imidlertid alltid vært ukjent, inntil 2021 da et nytt forskerteam oppdaget et transportørprotein kalt SLC25A39 som kan transportere glutation. Det ser ut til å kunne regulere innholdet av glutation. Sirkulasjonsprosessen er omtrent som følger: når innholdet av denne antioksidanten er lavt, vil innholdet av SLC25A39 øke, mens når innholdet av denne antioksidanten er høyt, vil transportnivået synke. Disse forskningsresultatene tyder også sterkt på at mitokondrier har en måte å oppdage og justere nivåene av disse svingningene på, noe som betyr at mitokondrier på en eller annen måte vil beregne hvor mye glutation de har og justere mengden av denne antioksidanten som kommer inn i kroppen basert på denne mengden.

3: Hvordan justere og endre mengden glutation som kommer inn i kroppen?

For å forstå hvordan mitokondrier oppnår dette, kombinerte forskerteamet biokjemisk forskning, beregningsmetoder og genscreening, og fant ut at «SLC25A39 er både en sensor og en transportør». Forskerne fant en unik ekstra løkke i glutation da de sammenlignet strukturen til SLC25A39 med strukturene til andre SLC-familietransportører i AlphaFold-proteinstrukturdatabasen. Da de fjernet ringen fra dette proteinet med en molekylær kniv, forble proteinets transportevne uendret, men det mistet evnen til å registrere glutation. Forskerne sier at da vi oppdaget denne interessante ringen, gjettet vi at det var to helt uavhengige domener, ett som registrerer glutation og det andre som transporterer glutation. I tillegg støtter denne nye studien også teorien om at glutation er «chaperonen» til jern.

4: Hvorfor kalles glutation en «molekylær partner» av jern?

Vi vet at jern er det mest forekommende og nesten essensielle for alle cellulære funksjoner, men det er også svært oksidativt. Hvis det ikke er beskyttelse mot glutation, vil det utløse oksidativt stress i cellene og forårsake skade. «I eksperimentet ble det bekreftet at SLC25A39 har unike jernegenskaper på overflaten som en del av glutation-registreringsmekanismen. Det er svært viktig å opprettholde forholdet mellom glutation og jern, fordi hvis glutation er for lavt, blir jern svært aktivt, mens hvis glutation er for høyt, kan ikke jern fungere effektivt.»

Forskere sier at siden folk har forsøkt å endre det generelle nivået av glutation, men ofte bekymrer seg for bivirkningene, har vi nå en måte å endre glutationnivået i mitokondrier uten å påvirke andre deler av cellen. Denne målrettede terapien gjennom spesielle transportproteiner kan gi oss muligheten til å se flere transformasjonsresultater.