Ποιος είναι ο μηχανισμός με τον οποίο η αντιοξειδωτική γλουταθειόνη διατηρεί την υγεία των μιτοχονδρίων;

Η γλουταθειόνη είναι ένα τριπεπτίδιο που περιέχει γ-αμιδικούς δεσμούς και θειολικές ομάδες, που αποτελούνται από γλουταμινικό οξύ, κυστεΐνη και γλυκίνη, που υπάρχουν σχεδόν σε κάθε κύτταρο του σώματος. Η φυσική γλουταθειόνη είναι μια πρωτεΐνη με αντιοξειδωτικές ιδιότητες, η οποία μπορεί να αντισταθεί αποτελεσματικά στις αρνητικές επιπτώσεις των οξειδωτικών διεργασιών στην ανθρώπινη υγεία, να θρέψει όργανα όπως το ήπαρ και τα νεφρά, να βοηθήσει στην εξάλειψη των ελεύθερων ριζών στο σώμα και να προωθήσει την ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος.

1: Ποιες είναι οι καθημερινές εκδηλώσεις της γλουταθειόνης;

Η γλουταθειόνη υπάρχει ευρέως στα ζώα και τα φυτά και παίζει σημαντικό ρόλο στους ζωντανούς οργανισμούς. Η περιεκτικότητά της είναι υψηλή στη μαγιά ψωμιού, στο φύτρο σιταριού και στο συκώτι των ζώων, φτάνοντας τα 100-1000 mg/100g. Υπάρχει στο ανθρώπινο αίμα στα 26-34 mg/100g, στο αίμα κοτόπουλου στα 58-73 mg/100g και στο αίμα χοίρου στα 10-15 mg/100g. Η περιεκτικότητα είναι επίσης υψηλή στις ντομάτες, τους ανανάδες και τα αγγούρια (12-33 mg/100g), ενώ είναι χαμηλή στις γλυκοπατάτες, τα φύτρα φασολιών mung, τα κρεμμύδια και τα μανιτάρια (0.06-0.7 mg/100g). Και η γλουταθειόνη που συναντάμε εμφανίζεται κυρίως σε δύο μορφές: αναγμένη μορφή (G-SH) και οξειδωμένη μορφή (GSSG), με την αναγμένη μορφή να αντιπροσωπεύει τη συντριπτική πλειοψηφία της γλουταθειόνης που συντίθεται υπό εσωτερικές βιολογικές συνθήκες. Η γλουταθειόνη αναγωγάση μπορεί να καταλύσει την αλληλομετατροπή μεταξύ δύο τύπων και το συνένζυμό της μπορεί επίσης να παρέχει NADPH για τον μεταβολισμό παράκαμψης φωσφορικών πεντόζων. Λόγω του ότι η θειολική ομάδα στην κυστεΐνη είναι η ενεργός ομάδα της γλουταθειόνης (εξ ου και η γλουταθειόνη συχνά συντομογραφείται ως G-SH), είναι εύκολο να συνδεθεί με ορισμένα φάρμακα (όπως ακεταμινοφαίνη), τοξίνες (όπως ελεύθερες ρίζες, ιωδοοξικό οξύ), βαρέα μέταλλα κ.λπ., και έχει μια ολοκληρωτική αποτοξινωτική δράση. Επομένως, η γλουταθειόνη (ιδιαίτερα η γλουταθειόνη στα ηπατικά κύτταρα) μπορεί να συμμετέχει στη μετατροπή ουσιών, μετατρέποντας έτσι τις επιβλαβείς τοξίνες στο σώμα σε αβλαβείς ουσίες και αποβάλλοντάς τες από το σώμα.

2: Πώς διατηρεί την υγεία των μιτοχονδρίων η αντιοξειδωτική γλουταθειόνη;

Οι λίγοι μηχανισμοί ανίχνευσης της διατροφής που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής έχουν επηρεάσει βαθιά την ανθρώπινη υγεία. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ανακάλυψη του μηχανισμού ανίχνευσης της χοληστερόλης, η οποία οδήγησε στην ανάπτυξη στατινών που σώζουν ζωές.

Το επίκεντρο αυτών των ευρημάτων είναι ο τρόπος με τον οποίο ολόκληρο το κύτταρο ανιχνεύει τα θρεπτικά συστατικά. Ωστόσο, κάθε ανθρώπινο κύτταρο έχει ανεξάρτητα, περικλειόμενα από μεμβράνη οργανίδια που απαιτούν επίσης καύσιμο για να εκτελούν σημαντικές λειτουργίες. Έχουν, λοιπόν, και τα δύο τους δικούς τους αισθητήρες διατροφής;

Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από το Εργαστήριο Ρύθμισης Μεταβολισμού και Γενετικής στο Πανεπιστήμιο Rockefeller στις Ηνωμένες Πολιτείες ανακάλυψαν για πρώτη φορά το εργοστάσιο ενέργειας, τα μιτοχόνδρια, στα κύτταρα. Αυτός ο διατροφικός αισθητήρας είναι μέρος μιας πρωτεΐνης που εξυπηρετεί τρεις λειτουργίες: ανίχνευση, ρύθμιση και μεταφορά της αντιοξειδωτικής γλουταθειόνης στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων, όπου η γλουταθειόνη παίζει κρίσιμο ρόλο στην αναστολή των οξειδωτικών αντιδράσεων και στη διατήρηση των κατάλληλων επιπέδων σιδήρου. Αυτό το αντιοξειδωτικό είναι ιδιαίτερα άφθονο στα μιτοχόνδρια και οι ερευνητές εικάζουν ότι η λειτουργία του είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή, ως το κύριο αναπνευστικό σύστημα των κυττάρων, τα μιτοχόνδρια παράγουν ενέργεια. Αλλά τα μιτοχόνδρια μπορεί επίσης να αποτελούν πηγή μεγάλης ποσότητας οξειδωτικού στρες, το οποίο σχετίζεται με τον καρκίνο, τον διαβήτη, τις μεταβολικές διαταραχές, τις καρδιακές και πνευμονικές παθήσεις κ.λπ. Εάν το επίπεδο γλουταθειόνης στα μιτοχόνδρια δεν διατηρείται με ακρίβεια, όλα τα συστήματα θα δυσλειτουργήσουν. Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο η γλουταθειόνη εισέρχεται στα μιτοχόνδρια ήταν πάντα άγνωστος, μέχρι το 2021, όταν μια νέα ερευνητική ομάδα ανακάλυψε μια πρωτεΐνη μεταφορέα που ονομάζεται SLC25A39 και μπορεί να μεταφέρει γλουταθειόνη. Φαίνεται ότι είναι σε θέση να ρυθμίσει την περιεκτικότητα σε γλουταθειόνη. Η διαδικασία κυκλοφορίας έχει περίπου ως εξής: όταν η περιεκτικότητα αυτού του αντιοξειδωτικού είναι χαμηλή, η περιεκτικότητα του SLC25A39 θα αυξηθεί, ενώ όταν η περιεκτικότητα αυτού του αντιοξειδωτικού είναι υψηλή, το επίπεδο μεταφοράς του θα μειωθεί. Αυτά τα ερευνητικά αποτελέσματα υποδηλώνουν επίσης έντονα ότι τα μιτοχόνδρια έχουν έναν τρόπο να ανιχνεύουν και να προσαρμόζουν τα επίπεδα αυτών των διακυμάνσεων, πράγμα που σημαίνει ότι τα μιτοχόνδρια θα υπολογίσουν με κάποιο τρόπο πόση γλουταθειόνη έχουν και θα προσαρμόσουν την ποσότητα αυτού του αντιοξειδωτικού που εισέρχεται στο σώμα με βάση αυτήν την ποσότητα.

3: Πώς να ρυθμίσω και να αλλάξω την ποσότητα γλουταθειόνης που εισέρχεται στο σώμα;

Για να κατανοήσουν πώς τα μιτοχόνδρια το επιτυγχάνουν αυτό, η ερευνητική ομάδα συνδύασε βιοχημική έρευνα, υπολογιστικές μεθόδους και γονιδιακό έλεγχο και διαπίστωσε ότι «το SLC25A39 είναι ταυτόχρονα αισθητήρας και μεταφορέας». Οι ερευνητές βρήκαν έναν μοναδικό επιπλέον βρόχο στη γλουταθειόνη όταν συνέκριναν τη δομή του SLC25A39 με τις δομές άλλων μεταφορέων της οικογένειας SLC στη βάση δεδομένων δομών πρωτεϊνών AlphaFold. Όταν αφαίρεσαν τον δακτύλιο από αυτήν την πρωτεΐνη με ένα μοριακό μαχαίρι, η ικανότητα μεταφοράς της πρωτεΐνης παρέμεινε αμετάβλητη, αλλά έχασε την ικανότητα να ανιχνεύει τη γλουταθειόνη. Οι ερευνητές λένε ότι όταν ανακαλύψαμε αυτόν τον ενδιαφέροντα δακτύλιο, υποθέσαμε ότι επρόκειτο για δύο εντελώς ανεξάρτητους τομείς, ο ένας να ανιχνεύει τη γλουταθειόνη και ο άλλος να μεταφέρει τη γλουταθειόνη. Επιπλέον, αυτή η νέα μελέτη υποστηρίζει επίσης τη θεωρία ότι η γλουταθειόνη είναι ο «συνοδός» του σιδήρου.

4: Γιατί η γλουταθειόνη ονομάζεται «μοριακός εταίρος» του σιδήρου;

Γνωρίζουμε ότι ο σίδηρος είναι ο πιο άφθονος και σχεδόν απαραίτητος για όλες τις κυτταρικές λειτουργίες, αλλά είναι επίσης ιδιαίτερα οξειδωτικός. Εάν δεν υπάρχει προστασία από τη γλουταθειόνη, θα προκαλέσει οξειδωτικό στρες στα κύτταρα, προκαλώντας βλάβη. «Στο πείραμα, επιβεβαιώθηκε ότι το SLC25A39 έχει μοναδικά χαρακτηριστικά σιδήρου στην επιφάνειά του ως μέρος του μηχανισμού ανίχνευσης γλουταθειόνης. Είναι πολύ σημαντικό να διατηρείται η αναλογία γλουταθειόνης προς σίδηρο, επειδή εάν η γλουταθειόνη είναι πολύ χαμηλή, ο σίδηρος γίνεται πολύ ενεργός, ενώ εάν η γλουταθειόνη είναι πολύ υψηλή, ο σίδηρος δεν μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά.»

Οι ερευνητές λένε ότι, δεδομένου ότι οι άνθρωποι έχουν προσπαθήσει να αλλάξουν το συνολικό επίπεδο γλουταθειόνης, αλλά συχνά ανησυχούν για τις παρενέργειές της, τώρα έχουμε έναν τρόπο να αλλάξουμε το επίπεδο γλουταθειόνης στα μιτοχόνδρια χωρίς να επηρεάσουμε άλλα μέρη του κυττάρου. Αυτή η στοχευμένη θεραπεία μέσω ειδικών πρωτεϊνών μεταφορέων μπορεί να μας επιτρέψει να δούμε περισσότερα αποτελέσματα μετασχηματισμού.