مکانیسمی که گلوتاتیون آنتی‌اکسیدانی از طریق آن سلامت میتوکندری را حفظ می‌کند، چیست؟

گلوتاتیون یک تری‌پپتید حاوی پیوندهای گاما آمید و گروه‌های تیول است که از گلوتامیک اسید، سیستئین و گلیسین تشکیل شده و تقریباً در هر سلول بدن وجود دارد. گلوتاتیون طبیعی پروتئینی با اثرات آنتی‌اکسیدانی است که می‌تواند به طور مؤثر در برابر اثرات منفی فرآیندهای اکسیداتیو بر سلامت انسان مقاومت کند، اندام‌هایی مانند کبد و کلیه‌ها را تغذیه کند، به از بین بردن رادیکال‌های آزاد در بدن کمک کند و سیستم ایمنی را تقویت کند.

۱: موارد مصرف روزانه گلوتاتیون چیست؟

گلوتاتیون به طور گسترده در حیوانات و گیاهان وجود دارد و نقش مهمی در موجودات زنده ایفا می‌کند. میزان این ماده در مخمر نان، جوانه گندم و جگر حیوانات بالا است و به ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم می‌رسد. این ماده در خون انسان ۲۶ تا ۳۴ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم، خون مرغ ۵۸ تا ۷۳ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم و خون خوک ۱۰ تا ۱۵ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم وجود دارد. این ماده همچنین در گوجه فرنگی، آناناس و خیار (۱۲ تا ۳۳ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم) زیاد است، در حالی که در سیب زمینی شیرین، جوانه ماش، پیاز و قارچ کم است (۰.۰۶ تا ۰.۷ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم). و گلوتاتیونی که ما با آن مواجه می‌شویم عمدتاً به دو شکل وجود دارد: فرم احیا شده (G-SH) و فرم اکسید شده (GSSG)، که فرم احیا شده بخش عمده‌ای از گلوتاتیون سنتز شده در شرایط بیولوژیکی داخلی را تشکیل می‌دهد. گلوتاتیون ردوکتاز می‌تواند تبدیل متقابل بین دو نوع را کاتالیز کند و کوآنزیم آن همچنین می‌تواند NADPH را برای متابولیسم بای‌پس پنتوز فسفات فراهم کند. با توجه به اینکه گروه تیول روی سیستئین، گروه فعال گلوتاتیون است (از این رو گلوتاتیون اغلب به صورت اختصاری G-SH نامیده می‌شود)، به راحتی با داروهای خاص (مانند استامینوفن)، سموم (مانند رادیکال‌های آزاد، اسید یدواستیک)، فلزات سنگین و غیره متصل می‌شود و اثر سم‌زدایی یکپارچه‌ای دارد. بنابراین، گلوتاتیون (به ویژه گلوتاتیون در سلول‌های کبدی) می‌تواند در تبدیل مواد شرکت کند و در نتیجه سموم مضر بدن را به مواد بی‌ضرر تبدیل کرده و آنها را از بدن دفع کند.

۲: چگونه آنتی‌اکسیدان گلوتاتیون سلامت میتوکندری را حفظ می‌کند؟

معدود مکانیسم‌های حسگر تغذیه‌ای که تاکنون کشف شده‌اند، تأثیر عمیقی بر سلامت انسان داشته‌اند. نمونه بارز آن کشف مکانیسم حسگر تغذیه‌ای کلسترول است که منجر به توسعه استاتین‌های نجات‌بخش شد.

تمرکز این یافته‌ها بر چگونگی تشخیص مواد مغذی توسط کل سلول است. با این حال، هر سلول انسانی اندامک‌های مستقل و محصور در غشاء دارد که برای انجام عملکردهای مهم به سوخت نیاز دارند. بنابراین، آیا آنها حسگرهای تغذیه‌ای مخصوص به خود را نیز دارند؟

در یک مطالعه جدید، محققان آزمایشگاه تنظیم متابولیسم و ​​ژنتیک در دانشگاه راکفلر در ایالات متحده برای اولین بار میتوکندری، کارخانه تولید انرژی در سلول‌ها را کشف کرده‌اند. این حسگر تغذیه‌ای بخشی از پروتئینی است که سه عملکرد را انجام می‌دهد: حس کردن، تنظیم و انتقال آنتی‌اکسیدان گلوتاتیون به داخل میتوکندری، جایی که گلوتاتیون نقش مهمی در مهار واکنش‌های اکسیداتیو و حفظ سطح مناسب آهن ایفا می‌کند. این آنتی‌اکسیدان به ویژه در میتوکندری فراوان است و محققان حدس می‌زنند که عملکرد آن از آن جدا نیست. دلیل این امر این است که میتوکندری به عنوان سیستم تنفسی اصلی سلول‌ها، انرژی تولید می‌کند. اما میتوکندری همچنین ممکن است منبع مقدار زیادی استرس اکسیداتیو باشد که با سرطان، دیابت، اختلالات متابولیک، بیماری‌های قلبی و ریوی و غیره مرتبط است. اگر سطح گلوتاتیون در میتوکندری به طور دقیق حفظ نشود، همه سیستم‌ها دچار نقص می‌شوند. با این حال، نحوه ورود گلوتاتیون به میتوکندری همیشه ناشناخته بوده است، تا اینکه در سال 2021 یک تیم تحقیقاتی جدید یک پروتئین ناقل به نام SLC25A39 را کشف کرد که می‌تواند گلوتاتیون را منتقل کند. به نظر می‌رسد که می‌تواند محتوای گلوتاتیون را تنظیم کند. روند گردش خون تقریباً به شرح زیر است: وقتی محتوای این آنتی‌اکسیدان کم باشد، محتوای SLC25A39 افزایش می‌یابد، در حالی که وقتی محتوای این آنتی‌اکسیدان زیاد باشد، سطح انتقال آن کاهش می‌یابد. نتایج این تحقیقات همچنین قویاً نشان می‌دهد که میتوکندری‌ها راهی برای تشخیص و تنظیم سطح این نوسانات دارند، به این معنی که میتوکندری‌ها به نوعی محاسبه می‌کنند که چه مقدار گلوتاتیون دارند و مقدار این آنتی‌اکسیدان ورودی به بدن را بر اساس این مقدار تنظیم می‌کنند.

۳: چگونه میزان گلوتاتیون ورودی به بدن را تنظیم و تغییر دهیم؟

برای درک چگونگی دستیابی میتوکندری به این هدف، تیم تحقیقاتی تحقیقات بیوشیمیایی، روش‌های محاسباتی و غربالگری ژن را با هم ترکیب کردند و دریافتند که "SLC25A39 هم حسگر و هم ناقل است". محققان هنگام مقایسه ساختار SLC25A39 با ساختارهای سایر ناقل‌های خانواده SLC در پایگاه داده ساختار پروتئین AlphaFold، یک حلقه اضافی منحصر به فرد در گلوتاتیون یافتند. هنگامی که آنها حلقه را با یک چاقوی مولکولی از این پروتئین جدا کردند، توانایی انتقال پروتئین بدون تغییر باقی ماند، اما توانایی حس کردن گلوتاتیون را از دست داد. محققان می‌گویند وقتی این حلقه جالب را کشف کردیم، حدس زدیم که دو دامنه کاملاً مستقل است، یکی گلوتاتیون را حس می‌کند و دیگری گلوتاتیون را منتقل می‌کند. علاوه بر این، این مطالعه جدید همچنین از این نظریه پشتیبانی می‌کند که گلوتاتیون "چاپرون" آهن است.

۴：چرا گلوتاتیون را "شریک مولکولی" آهن می‌نامند؟

ما می‌دانیم که آهن فراوان‌ترین و تقریباً ضروری‌ترین عنصر برای تمام عملکردهای سلولی است، اما بسیار اکسیداتیو نیز هست؛ اگر هیچ محافظتی از گلوتاتیون وجود نداشته باشد، باعث ایجاد استرس اکسیداتیو در سلول‌ها می‌شود و باعث آسیب می‌شود. «در این آزمایش، تأیید شد که SLC25A39 به عنوان بخشی از مکانیسم سنجش گلوتاتیون، دارای ویژگی‌های منحصر به فرد آهن در سطح خود است. حفظ نسبت گلوتاتیون به آهن بسیار مهم است، زیرا اگر گلوتاتیون خیلی کم باشد، آهن بسیار فعال می‌شود، در حالی که اگر گلوتاتیون خیلی زیاد باشد، آهن نمی‌تواند به طور مؤثر عمل کند.»

محققان می‌گویند از آنجایی که افراد سعی کرده‌اند سطح کلی گلوتاتیون را تغییر دهند، اما اغلب نگران عوارض جانبی آن هستند، اکنون راهی برای تغییر سطح گلوتاتیون در میتوکندری بدون تأثیر بر سایر قسمت‌های سلول داریم. این درمان هدفمند از طریق پروتئین‌های ناقل ویژه ممکن است به ما امکان دهد نتایج دگرگونی بیشتری را مشاهده کنیم.