Глутатіонпероксидаза (GPx) - Синево
Загальна інформація
Глутатіонпероксидаза (GPX) є частиною сімейства ферментів, які каталізують деградацію органічних гідропероксидів в результаті нормальних обмінних процесів і забезпечують захист білків, ліпідів та нуклеїнових кислот від дії окислювальних молекул, використовуючи глутатіон як донор електронів або, в деяких випадках, тіоредоксин або глутаредоксин.
Порівняно з супероксиддисмутазою та каталазою, які знаходяться в клітинах у відносно великих, але постійних кількостях, глутатіонпероксидаза також присутня у всіх тканинах, але в різних кількостях, оскільки вона індукується ферментативно. Це було виявлено в легенях і еритроцитах курців, оскільки, як відомо, сигаретний дим містить велику кількість вільних радикалів, оксидів азоту та гідропероксидів, які діють як субстрат для пероксидази 2. .
GPX - це селензалежний фермент, який міститься в цитозолі (70%), а також у мітохондріях (30%). Він незамінний в антиоксидантному арсеналі, особливо в мітохондріях, оскільки вони не містять каталази для метаболізму пероксиду. GPX також забезпечує захист від органічних гідропероксидів (бере участь у змінах ліпідів судинної стінки, що сприяють атерогенезу) та допомагає регенерувати зменшену форму вітаміну С. Дисбаланс у GPX спостерігався при старінні та в різноманітні розлади, такі як рак, серцево-судинні захворювання, діабет, хвороба Альцгеймера, алкогольний окислювальний стрес, холецистит та кропив'янка 10 .
На сьогоднішній день, аналізуючи селенопротеїни з ферментативною роллю, в організмі ссавців виявлено 8 ізоформ глутатіонпероксидази, позначених GPX1, ... .GPX8, які відрізняються своєю первинною структурою та розташуванням і кодуються різними генами 2 .
За винятком гідропероксиду фосфоліпіду GPX4, який є мономером, усі інші ізоформи є тетрамерами, що складаються з чотирьох однакових субодиниць. Глутатіонпероксидаза містить 4 атоми селену (зв’язані з залишком цистеїнілу в положенні 35) для 4 поліпептидних субодиниць, фермент має молекулярну масу близько 85 кДа. Атоми селену в активному центрі беруть безпосередню участь у відновленні пероксиду, є важливими в системі захисту від антиоксидантів. Незначний дефіцит селену впливає на активність ферменту та спричинює перекисне окислення мембран та підвищення їх проникності.
Глутатіонпероксидаза 1 (GPX1) - найпоширеніша ізоформа, розташована в цитоплазмі всіх клітин тварин, бере участь у детоксикації перекису водню та перекису ліпідів, діючи як пероксинітритредуктаза. За відсутності цього антиоксидантного ферменту відбувається накопичення активних форм кисню, які спричиняють пошкодження ДНК, білків та ліпідів. Клінічні дані свідчать про можливу роль GPX1 в атерогенезі, асоційованому з діабетом.
Поліморфізми, виявлені в гені GPX1, що призводять до зниження активності GPX1, корелюють із збільшенням товщини внутрішньої та середньої оболонки сонних артерій, із виникненням підвищеного ризику периферичних серцево-судинних та судинних захворювань у хворих на діабет. Крім того, подальші дослідження свідчать про захисну роль GPX1 у процесі атерогенезу. Таким чином, знижена активність GPX1 в еритроцитах була пов’язана з підвищеним ризиком серцево-судинних подій та появою атеросклеротичних бляшок. Ці дослідження показують, що GPX1 є ключовим ферментом для захисту судин від окисного стресу та атерогенезу 2; 5 .
GPX2, також відомий як шлунково-кишковий GPX (GI-GPX), - це внутрішньоклітинний фермент, що експресується в епітелії шлунково-кишкового тракту.
GPX2 не рівномірно експресується в кишечнику, його більше в криптах і поступово зменшується до поверхні просвіту, що вказує на роль у проліферації клітин. Експресія GPX2 підвищена у колоректальних аденомах, карциномах та слизовій оболонці стравоходу Барретта. Експресія GPX2 не є специфічною для шлунково-кишкового тракту, а також підвищується під час неопластичної трансформації клітин плоского епітелію в аденокарциноми легенів у курців та раку молочної залози. Захисна роль GPX2 може бути продемонстрована тим фактом, що його експресія регулюється фактором транскрипції Nrf2, який, як правило, вважається цитопротекторним та запобігає пухлинному генезу. GPX2 здатний інгібувати циклооксигеназу 2 (ЦОГ 2) і зменшує продукцію простагландину Е2 (PGE2).
Усі досліджені на сьогодні GPX мають властивість пригнічувати активність ЦОГ шляхом видалення гідропероксидів. Для активності ЦОГ потрібен гідропероксид і він більше не може виробляти PGE2, якщо його в невеликій кількості 1; 9 .
Глутатіонпероксидаза також бере участь у реакції перетворення арахідонової кислоти в лейкотрієни під дією ліпоксигенази 6. .
Плазмова глутатіонпероксидаза називається GPX3. Він також може міститися в нирках, легенях, серці, печінці, молочній залозі, плаценті, а також у грудному молоці. Оскільки окислювально-відновний контроль пов'язаний з метаболічною дисфункцією, вимірювання GPX3 у сироватці може мати певні переваги при діагностиці цих станів 1; 9 .
Глутатіонпероксидаза 4 (GPX4) є антиоксидантним ферментом, який захищає клітини від перекисного окислення мембранних ліпідів, експресуючись майже в будь-якій клітині тварини, але на низьких рівнях. Ген Gpx4 кодує три ізоформи: довгу форму (lGpx4), коротку форму (sGpx4) та ядерну форму. Генетичні дослідження показують, що ядерна форма відіграє важливу роль у конденсації хроматину в спермі. Однак роль in vivo lGpx4 та sGpx4, які відрізняються наявністю або відсутністю сигнального пептиду N-кінця, залишається незрозумілою. Недавні дослідження показують, що sGpx4 є основною ізоформою в соматичних тканинах і має важливе значення для виживання та захисту від апоптозу, тоді як ізоформа lGpx4 є переважною в яєчках і важлива для регулювання фертильності чоловіків 2; 3 .
Глутатіонпероксидаза 5 (GPX-5), також відома як секреторна епідидимальна глутатіонпероксидаза, є ферментом, який специфічно експресується у людей у статевих шляхах чоловіків (придатки яєчка) і відіграє важливу роль у захисті мембран сперми від шкідливого впливу перекисного окислення ліпідів. або запобігає передчасній акросомній реакції 8 .
GPX5 та GPX6, ідентифіковані у ссавців, пов’язані з GPX3, але GPX5 не містить селену в активному центрі.
GPX6 ідентифікований у людей та свиней і знаходиться в нюховому епітелії як селенозалежний фермент.
Зовсім недавно у ссавців був описаний новий фосфоліпід гідропероксид глутатіонпероксидази (PHGPx), який містить цистеїн у каталітичному домені. Цей неселено-цистеїн, також званий NPGPx, відповідає групі GPX 7, описаній у ссавців. Він має молекулярну масу приблизно 22 кДа та знижену ферментативну активність in vitro. Експресія PHGPx підтверджена в багатьох тканинах, включаючи молочну залозу, що розвивається. NPGPx відіграє ключову роль при раку молочної залози, зменшуючи окислювальний стрес, викликаний метаболізмом поліненасичених жирних кислот у клітинах пухлини. Підвищена експресія NPGPx в пухлинних клітинах призводить до стійкості до ейкозапентанової кислоти, спричиненої загибеллю клітин 7 .
Рекомендації щодо визначення глутатіонпероксидази - оцінка окисного стресу 2; 4 .
Навчання пацієнта - бажано натще (натщесерце) 4 .
Зібраний зразок - венозна кров 4 .
Збиральний контейнер - евакуатор крові EDTA 4 .
Необхідна обробка після збору врожаю - тест ні центрифугу і зберігати в холодильнику.
Обсяг вибірки - 1 мл крові 4 .
Причини відхилення доказів - коагульований або інтенсивно гемолізований зразок 4 .
Стабільність зразка - кров стабільна протягом 1 місяця при 2-4 ° C 4 .
Метод - фотометрія; аналізується ферментативна активність в еритроцитах 4 .
Довідкові значення - 4171 - 10881 U/L 4 .
Інтерпретація результатів
Знижений рівень глутатіонпероксидази виявляється при дефіциті селену, ішемічній хворобі серця, бета-таласемії, цукровому діабеті та діалізі 4 .