რა მექანიზმით ინარჩუნებს ანტიოქსიდანტი გლუტათიონი მიტოქონდრიის ჯანმრთელობას?

Glutathione არის ტრიპეპტიდი, რომელიც შეიცავს გამა-ამიდურ ბმებსა და თიოლის ჯგუფებს, შედგება გლუტამინის მჟავის, ცისტეინისა და გლიცინისგან და გვხვდება ორგანიზმის თითქმის ყველა უჯრედში. ბუნებრივი გლუტათიონი არის ცილა ანტიოქსიდანტური ეფექტით, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად გაუძლოს ჟანგვითი პროცესების უარყოფით გავლენას ადამიანის ჯანმრთელობაზე, კვებავს ორგანოებს, როგორიცაა ღვიძლი და თირკმელები, ხელს უწყობს ორგანიზმში თავისუფალი რადიკალების აღმოფხვრას და ხელს უწყობს იმუნური სისტემის გაძლიერებას.

1: რა არის გლუტათიონის ყოველდღიური გამოვლინებები?

გლუტათიონი ფართოდ არის წარმოდგენილი ცხოველებსა და მცენარეებში და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცოცხალ ორგანიზმებში. მისი შემცველობა მაღალია პურის საფუარში, ხორბლის ჩანასახსა და ცხოველის ღვიძლში, აღწევს 100-1000 მგ/100 გ-ს. ის გვხვდება ადამიანის სისხლში 26-34 მგ/100 გ-ში, ქათმის სისხლში 58-73 მგ/100 გ-ში, ღორის სისხლში 10-15 მგ/100 გ-ში. მისი შემცველობა ასევე მაღალია პომიდორში, ანანასსა და კიტრში (12-33 მგ/100 გ), ხოლო დაბალია ტკბილ კარტოფილში, მუნგის ლობიოს ყლორტებში, ხახვსა და სოკოში (0.06-0.7 მგ/100 გ). ჩვენს მიერ ნაპოვნი გლუტათიონი ძირითადად ორი ფორმით გვხვდება: აღდგენილი ფორმა (G-SH) და დაჟანგული ფორმა (GSSG), სადაც აღდგენილი ფორმა შეადგენს გლუტათიონის დიდ უმრავლესობას, რომელიც სინთეზირდება შინაგან ბიოლოგიურ პირობებში. გლუტათიონ რედუქტაზას შეუძლია ორ ტიპს შორის ურთიერთკონვერსიის კატალიზება, ხოლო მის კოენზიმს ასევე შეუძლია უზრუნველყოს NADPH პენტოზა ფოსფატის შემოვლითი მეტაბოლიზმისთვის. იმის გამო, რომ ცისტეინზე არსებული თიოლის ჯგუფი გლუტათიონს წარმოადგენს (აქედან გამომდინარე, გლუტათიონს ხშირად შემოკლებით G-SH ეწოდება), ის ადვილად უკავშირდება გარკვეულ პრეპარატებს (მაგალითად, აცეტამინოფენი), ტოქსინებს (მაგალითად, თავისუფალი რადიკალები, იოდძმარმჟავა), მძიმე მეტალებს და ა.შ. და აქვს ინტეგრაციული დეტოქსიკაციის ეფექტი. ამრიგად, გლუტათიონს (განსაკუთრებით ღვიძლის უჯრედებში არსებულ გლუტათიონს) შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ნივთიერებების გარდაქმნაში, რითაც ორგანიზმში არსებული მავნე ტოქსინები უვნებელ ნივთიერებებად გარდაიქმნება და ორგანიზმიდან გამოდევნის მათ.

2: როგორ ინარჩუნებს ანტიოქსიდანტი გლუტათიონი მიტოქონდრიის ჯანმრთელობას?

აქამდე აღმოჩენილ მცირერიცხოვან კვების აღქმის მექანიზმებს ღრმა გავლენა ჰქონდათ ადამიანის ჯანმრთელობაზე. ამის ნათელი მაგალითია ქოლესტერინის კვების აღქმის მექანიზმის აღმოჩენა, რამაც სიცოცხლის გადარჩენის სტატინების შემუშავება განაპირობა.

ამ აღმოჩენების ფოკუსი იმაზეა, თუ როგორ ამოიცნობს მთელი უჯრედი საკვებ ნივთიერებებს. თუმცა, ადამიანის ყველა უჯრედს აქვს დამოუკიდებელი, მემბრანით შემოსაზღვრული ორგანელები, რომლებსაც ასევე სჭირდებათ საწვავი მნიშვნელოვანი ფუნქციების შესასრულებლად. მაშ, აქვთ თუ არა მათ საკუთარი კვების სენსორებიც?

ახალ კვლევაში, აშშ-ში, როკფელერის უნივერსიტეტის მეტაბოლიზმის რეგულირებისა და გენეტიკის ლაბორატორიის მკვლევარებმა პირველად აღმოაჩინეს უჯრედებში ენერგიის ქარხანა მიტოქონდრია. ეს კვების სენსორი ცილის ნაწილია, რომელიც სამ ფუნქციას ასრულებს: ანტიოქსიდანტი გლუტათიონის აღქმა, რეგულირება და მიტოქონდრიების შიგნით ტრანსპორტირება, სადაც გლუტათიონი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჟანგვითი რეაქციების ინჰიბირებასა და რკინის შესაბამისი დონის შენარჩუნებაში. ეს ანტიოქსიდანტი განსაკუთრებით უხვადაა მიტოქონდრიებში და მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ მისი ფუნქცია მისგან განუყოფელია. ეს იმიტომ ხდება, რომ უჯრედების მთავარი სასუნთქი სისტემა, მიტოქონდრიები ენერგიას გამოიმუშავებენ. თუმცა, მიტოქონდრიები შეიძლება ასევე იყოს დიდი რაოდენობით ჟანგვითი სტრესის წყარო, რომელიც დაკავშირებულია კიბოსთან, დიაბეტთან, მეტაბოლურ დარღვევებთან, გულისა და ფილტვების დაავადებებთან და ა.შ. თუ მიტოქონდრიაში გლუტათიონის დონე ზუსტად არ არის შენარჩუნებული, ყველა სისტემა გაუმართაობას განიცდის. თუმცა, ის, თუ როგორ ხვდება გლუტათიონი მიტოქონდრიებში, ყოველთვის უცნობი იყო, სანამ 2021 წელს ახალმა კვლევითმა ჯგუფმა არ აღმოაჩინა ტრანსპორტიორი ცილა SLC25A39, რომელსაც შეუძლია გლუტათიონის ტრანსპორტირება. როგორც ჩანს, მას შეუძლია გლუტათიონის შემცველობის რეგულირება. ცირკულაციის პროცესი დაახლოებით შემდეგნაირად მიმდინარეობს: როდესაც ამ ანტიოქსიდანტის შემცველობა დაბალია, SLC25A39-ის შემცველობა იზრდება, ხოლო როდესაც ამ ანტიოქსიდანტის შემცველობა მაღალია, მისი ტრანსპორტირების დონე მცირდება. კვლევის ეს შედეგები ასევე ნათლად მიუთითებს, რომ მიტოქონდრიებს აქვთ ამ რყევების დონის აღმოჩენისა და რეგულირების საშუალება, რაც იმას ნიშნავს, რომ მიტოქონდრიები როგორღაც გამოთვლიან, თუ რამდენი გლუტათიონი აქვთ და ამ რაოდენობის მიხედვით დაარეგულირებენ ორგანიზმში შემავალი ამ ანტიოქსიდანტის რაოდენობას.

3: როგორ დავარეგულიროთ და შევცვალოთ ორგანიზმში შემავალი გლუტათიონის რაოდენობა?

იმის გასაგებად, თუ როგორ აღწევენ მიტოქონდრიები ამას, კვლევითმა ჯგუფმა გააერთიანა ბიოქიმიური კვლევა, გამოთვლითი მეთოდები და გენების სკრინინგი და დაადგინა, რომ „SLC25A39 არის როგორც სენსორი, ასევე ტრანსპორტიორი“. მკვლევარებმა SLC25A39-ის სტრუქტურის AlphaFold ცილის სტრუქტურის მონაცემთა ბაზაში არსებული სხვა SLC ოჯახის ტრანსპორტიორების სტრუქტურებთან შედარებისას გლუტათიონში უნიკალური დამატებითი მარყუჟი აღმოაჩინეს. როდესაც მათ ამ ცილას რგოლი მოლეკულური დანით მოაშორეს, ცილის ტრანსპორტირების უნარი უცვლელი დარჩა, მაგრამ მან დაკარგა გლუტათიონის აღქმის უნარი. მკვლევარები ამბობენ, რომ როდესაც ეს საინტერესო რგოლი აღმოაჩინეს, ვივარაუდეთ, რომ ეს იყო ორი სრულიად დამოუკიდებელი დომენი, ერთი აღიქვამდა გლუტათიონს, ხოლო მეორე - გლუტათიონის ტრანსპორტირებას. გარდა ამისა, ეს ახალი კვლევა ასევე ადასტურებს თეორიას, რომ გლუტათიონი რკინის „შაპერონია“.

4: რატომ ეწოდება გლუტათიონს რკინის „მოლეკულური პარტნიორი“?

ჩვენ ვიცით, რომ რკინა ყველაზე გავრცელებული და თითქმის აუცილებელია ყველა უჯრედული ფუნქციისთვის, მაგრამ ის ასევე ძლიერ ჟანგვითია; თუ გლუტათიონისგან დაცვა არ არის, ის უჯრედებში ჟანგვით სტრესს გამოიწვევს, რაც დაზიანებას გამოიწვევს. „ექსპერიმენტში დადასტურდა, რომ SLC25A39-ს თავის ზედაპირზე უნიკალური რკინის მახასიათებლები აქვს, როგორც გლუტათიონის აღქმის მექანიზმის ნაწილს. ძალიან მნიშვნელოვანია გლუტათიონისა და რკინას თანაფარდობის შენარჩუნება, რადგან თუ გლუტათიონი ძალიან დაბალია, რკინა ძალიან აქტიური ხდება, ხოლო თუ გლუტათიონი ძალიან მაღალია, რკინა ვერ ფუნქციონირებს ეფექტურად.“

მკვლევარები ამბობენ, რომ მას შემდეგ, რაც ადამიანები ცდილობდნენ გლუტათიონის საერთო დონის შეცვლას, მაგრამ ხშირად ღელავდნენ მის გვერდით მოვლენებზე, ახლა ჩვენ გვაქვს გზა, რომ შევცვალოთ გლუტათიონის დონე მიტოქონდრიაში უჯრედის სხვა ნაწილებზე ზემოქმედების გარეშე. სპეციალური ტრანსპორტიორი ცილების მეშვეობით მიზანმიმართული თერაპია შესაძლოა ტრანსფორმაციის მეტი შედეგის დანახვის საშუალებას მოგვცემს.