Роль глутатиона в эритроцитах

Механизм антиоксидантной защиты

Главная задача глутатиона в зрелых эритроцитах заключается в предотвращении окисления сульфгидрильных (SH) групп в молекуле гемоглобина. В процессе переноса газов неизбежно образуются активные формы кислорода (АФК), такие как пероксид водорода, которые угрожают нарушить пространственную конформацию белков.

За обезвреживание этой угрозы отвечает фермент глутатионпероксидаза. Она использует восстановленную форму трипептида (которую принято обозначать как GSH) для превращения перекиси водорода в совершенно безопасную воду. В ходе этой спасательной реакции сам антиоксидант расходуется: отдавая водород, он переходит в неактивное окисленное состояние (GSSG). Именно поддержание высокого уровня GSH гарантирует, что гемоглобин сохранит свою структуру и дыхательную функцию.

Регенерация глутатиона

Для того чтобы система антиоксидантной защиты функционировала бесперебойно, окисленные молекулы (GSSG) должны постоянно возвращаться в активное состояние. Этот процесс катализирует фермент глутатионредуктаза.

Реакция восстановления невозможна без участия донора электронов и протонов. Эту критически важную роль выполняет кофермент НАДФН (NADPH). Отдавая свои атомы водорода, он расщепляет дисульфидную связь в GSSG, возвращая клетке сразу две готовые к работе молекулы GSH. Без достаточного количества доноров водорода клетка быстро исчерпывает свои защитные резервы.

Источник энергии для защиты

Единственным значимым поставщиком НАДФН в клетках крови является окислительный этап пентозофосфатного пути распада глюкозы.

Стартовой и лимитирующей реакцией этого цикла выступает дегидрирование глюкозо-6-фосфата под действием фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ). Именно на этом шаге молекула NADP+ восстанавливается, превращаясь в NADPH + H+. Таким образом, способность клеток противостоять окислительному стрессу напрямую и жестко зависит от интенсивности их углеводного обмена.

Патогенез гемолитической анемии

Клиническая значимость описанных метаболических цепей ярко проявляется при наследственном дефиците фермента Г6ФДГ. Поломка всего одного звена запускает катастрофический каскад:

1. Тормозится пентозофосфатный путь, что приводит к резкому снижению выработки НАДФН.
2. Глутатионредуктаза лишается субстрата, из-за чего падает концентрация восстановленного глутатиона.
3. Активные формы кислорода беспрепятственно окисляют SH-группы цистеина в молекулах гемоглобина.
4. Протомеры гемоглобина связываются друг с другом патологическими дисульфидными мостиками.
5. Денатурированный белок выпадает в осадок в виде внутриклеточных агрегатов — телец Хайнца.
6. Клетки, перегруженные такими включениями, теряют свою пластичность. При попытке протиснуться через узкие капилляры их мембраны повреждаются, что неминуемо ведет к массивному разрушению — гемолизу.

Базовые параметры углеводного обмена

Поскольку работа защитных систем опирается на утилизацию углеводов, врачу необходимо четко знать нормальные количественные характеристики этих процессов:

• Нормальная концентрация глюкозы в крови: 3,3–5,5 ммоль/л (что соответствует 80–100 мг/дл).
• Уровень лактата в крови в состоянии покоя: примерно 1 ммоль/л.
• Энергетический эффект анаэробного распада: 1 моль глюкозы дает лишь 2 моль АТФ.
• Энергетический эффект аэробного распада: полное окисление 1 моль глюкозы до углекислого газа и воды приносит 38 (или 36) моль АТФ.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Химическое строение и свойства глутатиона
• Подробная схема реакций пентозофосфатного пути
• Механизмы образования активных форм кислорода в клетке
• Сравнение энергетического выхода аэробного и анаэробного гликолиза
• Лабораторная диагностика гемолитических анемий

Другие темы раздела «Обмен углеводов»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.