Peróxido de glutation

Glutatión peroxidasa (GPx) (EC 1.11.1.9) es el nombre general de una familia de enzimas con actividad peroxidasa cuya principal función biológica es proteger al organismo de la oxidación. daño. La función bioquímica de la glutatión peroxidasa es reducir los hidroperóxidos lipídicos a sus correspondientes alcoholes y reducir el peróxido de hidrógeno libre a agua.

Isoenzimas

Varias isoenzimas están codificadas por diferentes genes, que varían en la ubicación celular y la especificidad del sustrato. La glutatión peroxidasa 1 (GPx1) es la versión más abundante, que se encuentra en el citoplasma de casi todos los tejidos de los mamíferos, cuyo sustrato preferido es el peróxido de hidrógeno. La glutatión peroxidasa 4 (GPx4) tiene una gran preferencia por los hidroperóxidos lipídicos; se expresa en casi todas las células de los mamíferos, aunque en niveles mucho más bajos. La glutatión peroxidasa 2 es una enzima intestinal y extracelular, mientras que la glutatión peroxidasa 3 es extracelular, especialmente abundante en el plasma. Hasta el momento, se han identificado ocho isoformas diferentes de glutatión peroxidasa (GPx1-8) en humanos.

Reacción

La principal reacción que cataliza la glutatión peroxidasa es:

2GSH + H₂O₂ → GS–SG + 2H₂O

donde GSH representa glutatión monomérico reducido y GS–SG representa disulfuro de glutatión. El mecanismo implica la oxidación del selenol de un residuo de selenocisteína por peróxido de hidrógeno. Este proceso da el derivado con un grupo de ácido selénico (RSeOH). Luego, el ácido selénico se vuelve a convertir en selenol mediante un proceso de dos pasos que comienza con la reacción con GSH para formar GS-SeR y agua. Una segunda molécula de GSH reduce el intermedio GS-SeR de nuevo al selenol, liberando GS-SG como subproducto. A continuación se muestra una representación simplificada:

RSeH + H₂O₂ → RSeOH + H₂O

RSeOH + GSH → GS-SeR + H₂O

GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

La glutatión reductasa luego reduce el glutatión oxidado para completar el ciclo:

GS-SG + NADPH + H⁺ → 2 GSH + NADP⁺.

Estructura

Se ha demostrado que GPx1, GPx2, GPx3 y GPx4 de mamíferos son enzimas que contienen selenio, mientras que GPx6 es una selenoproteína en humanos con homólogos que contienen cisteína en roedores. GPx1, GPx2 y GPx3 son proteínas homotetraméricas, mientras que GPx4 tiene una estructura monomérica. Como la integridad de las membranas celulares y subcelulares depende en gran medida de la glutatión peroxidasa, su propio sistema protector antioxidante depende en gran medida de la presencia de selenio.

Modelos animales

Los ratones modificados genéticamente para carecer de glutatión peroxidasa 1 (ratones Gpx1^−/−) son fenotípicamente normales y tienen una esperanza de vida normal, lo que indica que esta enzima no es crítica para la vida. Sin embargo, los ratones Gpx1^−/− desarrollan cataratas a una edad temprana y presentan defectos en la proliferación de células satélite musculares. Los ratones Gpx1 ^−/− mostraron umbrales de respuesta auditiva del tronco encefálico (ABR) hasta 16 dB más altos que los ratones de control. Después de una exposición al ruido de 110 dB durante una hora, los ratones Gpx1 ^−/− tenían hasta 15 dB más de pérdida auditiva inducida por el ruido en comparación con los ratones de control."

Los ratones con knockouts para GPX3 (GPX3^−/−) o GPX2 (GPX2^−/−) también se desarrollan normalmente

Sin embargo, los ratones knockout para la glutatión peroxidasa 4 mueren durante el desarrollo embrionario temprano. Sin embargo, algunas pruebas indican que los niveles reducidos de glutatión peroxidasa 4 pueden aumentar la esperanza de vida en ratones.

La enzima eritrocitaria bovina tiene un peso molecular de 84 kDa.

Descubrimiento

La glutatión peroxidasa fue descubierta en 1957 por Gordon C. Mills.

Métodos para determinar la actividad de la glutatión peroxidasa

La actividad de la glutatión peroxidasa se mide espectrofotométricamente mediante varios métodos. Se usa ampliamente un ensayo directo mediante la vinculación de la reacción de la peroxidasa con la glutatión reductasa con la medición de la conversión de NADPH a NADP. El otro enfoque es medir el GSH residual en la reacción con el reactivo de Ellman. En base a esto, se desarrollaron varios procedimientos para medir la actividad de la glutatión peroxidasa utilizando varios hidroperóxidos como sustratos para la reducción, p. hidroperóxido de cumeno, hidroperóxido de terc-butilo y peróxido de hidrógeno.

Los otros métodos incluyen el uso del reactivo CUPRAC con detección espectrofotométrica del producto de reacción o o-ftalaldehído como reactivo fluorescente.

Importancia clínica

Se ha demostrado que los niveles bajos de glutatión peroxidasa medidos en el suero pueden ser un factor que contribuye al vitíligo. También se observaron niveles más bajos de peróxido de glutatión en plasma en pacientes con diabetes tipo 2 con macroalbuminuria y esto se correlacionó con el estadio de la nefropatía diabética. En un estudio, la actividad de la glutatión peroxidasa junto con otras enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa y la catalasa no se asoció con el riesgo de enfermedad coronaria en las mujeres. Se encontró que la actividad de la glutatión peroxidasa era mucho más baja en pacientes con esclerosis múltiple remitente-recurrente. Un estudio ha sugerido que los polimorfismos de glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa juegan un papel en el desarrollo de la enfermedad celíaca.

Se ha informado que la actividad de esta enzima disminuye en caso de deficiencia de cobre en el hígado y el plasma.