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Glutathion

Glutathion (GSH), auch γ-L-Glutamyl-L-cysteinylglycin, ist ein Tripeptid, das aus den drei Aminosäuren Glutaminsäure, Cystein und Glycin gebildet wird. Es ist in fast allen Zellen in hoher Konzentration enthalten und gehört zu den wichtigsten als Antioxidans wirkenden Stoffen im Körper. Gleichzeitig ist es eine Reserve für Cystein. Es handelt sich bei Glutathion nicht um ein echtes Tripeptid, da die Amidbindung zwischen Glutaminsäure und Cystein über die γ-Carboxygruppe der Glutaminsäure ausgebildet wird und nicht über die α-Carboxygruppe wie bei einer echten Peptidbindung.

Strukturformel
Allgemeines
Name Glutathion
Andere Namen
  • 2-Amino-5-{[1-((carboxymethyl)amino)-1-oxo-3-sulfanylprop-2-yl]amino}-5-oxovaleriansäure
  • γ-L-Glutamyl-L-cysteinyl-glycin
  • GSH
  • ECG
  • GLUTATHIONE (INCI)
Summenformel C10H17N3O6S
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 307,33 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

185–195 °C

Löslichkeit

löslich in Wasser (100 g·l−1 bei 20 °C) und Dimethylformamid

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H:keine H-Sätze
P:keine P-Sätze
Toxikologische Daten

5000 mg·kg−1 (LD50, Maus, oral)

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Actinobakterien produzieren Mycothiol anstelle von Glutathion.

Inhaltsverzeichnis

Glutathion kann vom Körper aus den Aminosäuren L-Glutaminsäure, L-Cystein und Glycin in einem zweistufigen Prozess synthetisiert werden.

  • Unter ATP-Verbrauch wird aus Glutaminsäure und Cystein γ-Glutamylcystein gebildet. Dabei wird eine ω-Peptidbindung zwischen der γ-Carboxygruppe des Glutaminsäurerestes mit der Aminogruppe des Cysteinrestes gebildet. Das daran beteiligte Enzym heißt Glutamatcysteinligase (GCL, auch γ-Glutamylcysteinsynthetase).
  • Mit Hilfe der Glutathionsynthase wird unter ATP-Verbrauch Glycin an das terminale Kohlenstoffatom addiert.

Alle Zellen des menschlichen Körpers besitzen die Fähigkeit, GSH zu synthetisieren. Dabei ist die Biosynthese des Stoffs in der Leber essentiell: Mäuse mit gestörter Glutathionproduktion in der Leber sterben innerhalb eines Monats nach der Geburt.

Die meisten Eukaryoten sind zur GSH-Synthese fähig, nicht aber etwa Entamoeba und Giardien. Der Biosyntheseweg kommt in einigen Bakterien vor, wie z. B. Cyanobakterien und Proteobakterien, fehlt aber vielen anderen Bakterien. Unter den Archaeen können nur Halobakterien GSH synthetisieren.

Cystein-Reserve

Am bekanntesten ist GSH als Hauptstoff des reduktiven Pools. Eine konstante Versorgung mit Cystein ist unentbehrlich für die Proteinsynthese, aber Cystein ist reaktionsfreudig und geht in aerober Umgebung durch Oxidation zu Cysteinsulfin- und -sulfonsäure ständig irreversibel verloren. GSH stellt somit auch eine Notreserve für die Aminosäure Cystein dar. Außerdem wird es zur Taurinsynthese verwendet.

Im menschlichen Blutplasma sind etwa drei Gramm Cystein in Form von GSH enthalten, was einer Reserve für drei Tage entspricht.

Redox-Puffer

GSH kann helfen, zelluläre Makromoleküle, wie etwa Proteine und Membranlipide vor „freien Radikalen“ (reaktive Sauerstoffspezies, ROS) zu schützen. Dabei wird Glutathion oxidiert und geht von seiner monomeren Form GSH in ein Dimer GSSG über.

ROS, die im Verlauf der Zellatmung entstehen können, stellen eine erhebliche Gefahr für zahlreiche Zellbestandteile dar. Reduziertes Glutathion (GSH) besitzt eine freie Thiolgruppe und kann so seinerseits Elektronen auf ROS übertragen und sie so unschädlich machen. Jeweils zwei oxidierte Glutathion-Moleküle verbinden sich unter Ausbildung einer Disulfidbrücke zu einem Glutathion-Disulfid (GSSG). Durch das Enzym Glutathion-Reduktase können aus einem GSSG-Dimer unter Verbrauch von NADPH wieder zwei reduzierte GSH hergestellt werden. Das Redoxpotential von GSH beträgt −240 mV und liegt durch die Aktivität der Glutathion-Reduktase zu 90 % reduziert vor.

Biotransformation

GSH spielt eine wichtige Rolle in Phase II der Biotransformation schädlicher Stoffe. Mit GSH konjugierte Stoffe sind gewöhnlich besser wasserlöslich und können über die Niere ausgeschieden werden. Dabei katalysiert die meist im Zytosol lokalisierte Glutathion-S-Transferase die Reaktion von GSH mit elektrophilem Kohlenstoff. Dabei können Halogen-, Sulfat-, Sulfonat-, Phosphat- und Nitro-Gruppen durch Glutathion substituiert werden. Des Weiteren kann GSH an aktivierte Doppelbindungen addiert werden und reaktive Epoxidringe öffnen. Die toxifizierende (giftende) Wirkung umfasst die Aktivierung von vicinalen Dihaloalkanen unter Bildung eines hochreaktiven Episulfoniumringes sowie eine β-Lyase vermittelte Überführung der GSH-Konjugate in der Niere zu reaktiven Verbindungen.

Weitere Funktionen

In Pflanzen, Nematoden, Algen und Pilzen dient das Glutathion auch als Substrat für die Synthese von Phytochelatinen, die wie Metallothioneine eine wichtige Rolle bei der Bindung von Schwermetallen spielen.

Eine weitere Aufgabe erfüllt Glutathion bei der Synthese bestimmter Leukotriene, wie zum Beispiel bei der Synthese von Leukotrien C4. Aus Leukotrien A4 entsteht mithilfe der Glutathion-S-Transferase Leukotrien C4.

Als Frederick Gowland Hopkins 1921 ein cysteinhaltiges Peptid in Hefe und Tierzellen beschrieb und Glutathion nannte, war man zunächst der Ansicht, es handele sich um γ-Glutamylcystein. Erst Harington und Mead konnten 1935 durch Totalsynthese die später vermutete tatsächliche Struktur bestätigen.

Aufgrund seiner antioxidativen Wirkung wird Glutathion als Nahrungsergänzungsmittel verkauft. Die Bioverfügbarkeit von über die Nahrung zugeführtem Glutathion wird im Allgemeinen als sehr gering eingeschätzt, wurde aber im April 2013 durch eine Studie des Penn State College an 54 Studenten mit positivem Ergebnis untersucht. Parenterale Zufuhr erhöht den GSH-Spiegel in den Zellen. Ein potentieller gesundheitlicher Nutzen Glutathions, beispielsweise als Anti-Krebsmittel oder als Mittel in der Altershemmung, muss noch wissenschaftlich in klinischen Studien nachgewiesen werden. Eine Stimulierung der Glutathionproduktion in der Leber durch Gabe von Acetylcystein (als Cysteindonor) wird in einer Stellungnahme der EFSA aus dem Jahr 2004 mit möglichen gesundheitlichen Risiken bei gesunden Kontrollpersonen in Verbindung gebracht.

Als umstrittenes „Krebsmittel“ wurde Glutathion in einem als Mischung mit Anthocyanen unter dem Namen Recancostat comp. verkauften Präparat Mitte der 1990er Jahre bekannt.

  • Ashley Wilber (Hrsg.): Glutathione: Dietary Sources, Role in Cellular Functions and Therapeutic Effects. Nova Science Publishers, New York 2015, ISBN 978-1-63463-372-7.
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  16. N-Acetyl-L-cystein zur Verwendung in Lebensmitteln für besondere Ernährungszwecke sowie in Lebensmitteln für besondere medizinische Zwecke. (PDF) EFSA-Gutachten
  17. Erstattung von Arzneimitteln, Begriff des Fertigarzneimittels. (Memento vom 4. März 2009 im Internet Archive) LSG Niedersachsen-Bremen, Urteil vom 15. Februar 2005, Az.: L 4 KR 44/01. arzneimittel-und-recht.de; abgerufen am 10. Mai 2010.

Glutathion
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Glutathion organische Verbindung Naturstoff Tripeptid Sprache Beobachten Bearbeiten Glutathion GSH auch g L Glutamyl L cysteinylglycin ist ein Tripeptid das aus den drei Aminosauren Glutaminsaure Cystein und Glycin gebildet wird Es ist in fast allen Zellen in hoher Konzentration enthalten und gehort zu den wichtigsten als Antioxidans wirkenden Stoffen im Korper Gleichzeitig ist es eine Reserve fur Cystein Es handelt sich bei Glutathion nicht um ein echtes Tripeptid da die Amidbindung zwischen Glutaminsaure und Cystein uber die g Carboxygruppe der Glutaminsaure ausgebildet wird und nicht uber die a Carboxygruppe wie bei einer echten Peptidbindung StrukturformelAllgemeinesName GlutathionAndere Namen 2 Amino 5 1 carboxymethyl amino 1 oxo 3 sulfanylprop 2 yl amino 5 oxovaleriansaure g L Glutamyl L cysteinyl glycin GSH ECG GLUTATHIONE INCI 1 Summenformel C10H17N3O6SKurzbeschreibung weisser Feststoff 2 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 70 18 8EG Nummer 200 725 4ECHA InfoCard 100 000 660PubChem 124886DrugBank DB00143Wikidata Q116907EigenschaftenMolare Masse 307 33 g mol 1Aggregatzustand festSchmelzpunkt 185 195 C 2 Loslichkeit loslich in Wasser 100 g l 1 bei 20 C 2 und Dimethylformamid 3 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 4 keine GHS PiktogrammeH und P Satze H keine H SatzeP keine P Satze 4 Toxikologische Daten 5000 mg kg 1 LD50 Maus oral 4 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Actinobakterien produzieren Mycothiol anstelle von Glutathion Inhaltsverzeichnis 1 Biosynthese 2 Funktion 2 1 Cystein Reserve 2 2 Redox Puffer 2 3 Biotransformation 2 4 Weitere Funktionen 3 Geschichte 4 Nahrungserganzungsmittel 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseBiosynthese BearbeitenGlutathion kann vom Korper aus den Aminosauren L Glutaminsaure L Cystein und Glycin in einem zweistufigen Prozess synthetisiert werden Unter ATP Verbrauch wird aus Glutaminsaure und Cystein g Glutamylcystein gebildet Dabei wird eine w Peptidbindung zwischen der g Carboxygruppe des Glutaminsaurerestes mit der Aminogruppe des Cysteinrestes gebildet Das daran beteiligte Enzym heisst Glutamatcysteinligase GCL auch g Glutamylcysteinsynthetase Mit Hilfe der Glutathionsynthase wird unter ATP Verbrauch Glycin an das terminale Kohlenstoffatom addiert Alle Zellen des menschlichen Korpers besitzen die Fahigkeit GSH zu synthetisieren Dabei ist die Biosynthese des Stoffs in der Leber essentiell Mause mit gestorter Glutathionproduktion in der Leber sterben innerhalb eines Monats nach der Geburt 5 Die meisten Eukaryoten sind zur GSH Synthese fahig nicht aber etwa Entamoeba und Giardien Der Biosyntheseweg kommt in einigen Bakterien vor wie z B Cyanobakterien und Proteobakterien fehlt aber vielen anderen Bakterien Unter den Archaeen konnen nur Halobakterien GSH synthetisieren Funktion BearbeitenCystein Reserve Bearbeiten Am bekanntesten ist GSH als Hauptstoff des reduktiven Pools Eine konstante Versorgung mit Cystein ist unentbehrlich fur die Proteinsynthese aber Cystein ist reaktionsfreudig und geht in aerober Umgebung durch Oxidation zu Cysteinsulfin und sulfonsaure standig irreversibel verloren GSH stellt somit auch eine Notreserve fur die Aminosaure Cystein dar Ausserdem wird es zur Taurinsynthese verwendet Im menschlichen Blutplasma sind etwa drei Gramm Cystein in Form von GSH enthalten was einer Reserve fur drei Tage entspricht 6 Redox Puffer Bearbeiten GSH kann helfen zellulare Makromolekule wie etwa Proteine und Membranlipide vor freien Radikalen reaktive Sauerstoffspezies ROS zu schutzen Dabei wird Glutathion oxidiert und geht von seiner monomeren Form GSH in ein Dimer GSSG uber ROS die im Verlauf der Zellatmung entstehen konnen stellen eine erhebliche Gefahr fur zahlreiche Zellbestandteile dar Reduziertes Glutathion GSH besitzt eine freie Thiolgruppe und kann so seinerseits Elektronen auf ROS ubertragen und sie so unschadlich machen Jeweils zwei oxidierte Glutathion Molekule verbinden sich unter Ausbildung einer Disulfidbrucke zu einem Glutathion Disulfid GSSG Durch das Enzym Glutathion Reduktase konnen aus einem GSSG Dimer unter Verbrauch von NADPH wieder zwei reduzierte GSH hergestellt werden Das Redoxpotential von GSH betragt 240 mV 7 und liegt durch die Aktivitat der Glutathion Reduktase zu 90 reduziert vor Biotransformation Bearbeiten GSH spielt eine wichtige Rolle in Phase II der Biotransformation schadlicher Stoffe Mit GSH konjugierte Stoffe sind gewohnlich besser wasserloslich und konnen uber die Niere ausgeschieden werden Dabei katalysiert die meist im Zytosol lokalisierte Glutathion S Transferase die Reaktion von GSH mit elektrophilem Kohlenstoff Dabei konnen Halogen Sulfat Sulfonat Phosphat und Nitro Gruppen durch Glutathion substituiert werden Des Weiteren kann GSH an aktivierte Doppelbindungen addiert werden und reaktive Epoxidringe offnen Die toxifizierende giftende Wirkung umfasst die Aktivierung von vicinalen Dihaloalkanen unter Bildung eines hochreaktiven Episulfoniumringes sowie eine b Lyase vermittelte Uberfuhrung der GSH Konjugate in der Niere zu reaktiven Verbindungen Weitere Funktionen Bearbeiten In Pflanzen Nematoden Algen und Pilzen dient das Glutathion auch als Substrat fur die Synthese von Phytochelatinen die wie Metallothioneine eine wichtige Rolle bei der Bindung von Schwermetallen spielen Eine weitere Aufgabe erfullt Glutathion bei der Synthese bestimmter Leukotriene wie zum Beispiel bei der Synthese von Leukotrien C4 Aus Leukotrien A4 entsteht mithilfe der Glutathion S Transferase Leukotrien C4 Geschichte BearbeitenAls Frederick Gowland Hopkins 1921 ein cysteinhaltiges Peptid in Hefe und Tierzellen beschrieb und Glutathion nannte war man zunachst der Ansicht es handele sich um g Glutamylcystein Erst Harington und Mead konnten 1935 durch Totalsynthese die spater vermutete tatsachliche Struktur bestatigen 8 9 Nahrungserganzungsmittel BearbeitenAufgrund seiner antioxidativen Wirkung wird Glutathion als Nahrungserganzungsmittel verkauft 10 Die Bioverfugbarkeit von uber die Nahrung zugefuhrtem Glutathion wird im Allgemeinen als sehr gering eingeschatzt wurde aber im April 2013 durch eine Studie des Penn State College an 54 Studenten mit positivem Ergebnis untersucht 11 12 Parenterale Zufuhr erhoht den GSH Spiegel in den Zellen 13 Ein potentieller gesundheitlicher Nutzen Glutathions beispielsweise als Anti Krebsmittel 14 oder als Mittel in der Altershemmung muss noch wissenschaftlich in klinischen Studien nachgewiesen werden Eine Stimulierung der Glutathionproduktion in der Leber durch Gabe von Acetylcystein 15 als Cysteindonor wird in einer Stellungnahme der EFSA aus dem Jahr 2004 mit moglichen gesundheitlichen Risiken bei gesunden Kontrollpersonen in Verbindung gebracht 16 Als umstrittenes Krebsmittel wurde Glutathion in einem als Mischung mit Anthocyanen unter dem Namen Recancostat comp verkauften Praparat Mitte der 1990er Jahre bekannt 17 Literatur BearbeitenAshley Wilber Hrsg Glutathione Dietary Sources Role in Cellular Functions and Therapeutic Effects Nova Science Publishers New York 2015 ISBN 978 1 63463 372 7 Weblinks Bearbeiten Wikibooks Biochemie und Pathobiochemie Glutathion Stoffwechsel Lern und LehrmaterialienEinzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu GLUTATHIONE in der CosIng Datenbank der EU Kommission abgerufen am 28 Dezember 2020 a b c Datenblatt Glutathion PDF bei Merck abgerufen am 14 Dezember 2010 Eintrag zu Glutathion In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 5 Mai 2011 a b c Datenblatt Glutathione bei Sigma Aldrich abgerufen am 13 Februar 2019 PDF Y Chen u a Hepatocyte specific Gclc deletion leads to rapid onset of steatosis with mitochondrial injury and liver failure In Hepatology 45 2007 S 1118 David Heber George L Blackburn Vay Liang W Go John Milner Hrsg Nutritional Oncology Academic Press 2006 ISBN 0 12 088393 7 S 310 F Aslund K D Berndt A Holmgren Redox potentials of glutaredoxins and other thiol disulfide oxidoreductases of the thioredoxin superfamily determined by direct protein protein redox equilibria In J Biol Chem 272 49 1997 S 30780 30786 PMID 9388218 F G Hopkins On an autoxidisable constituent of the cell In Biochem J 15 1921 S 286 305 biochemj org C R Harington T H Mead Synthesis of glutathione In Biochem J Band 29 Nr 7 Juli 1935 S 1602 1611 PMID 16745829 PMC 1266669 freier Volltext biochemj org Markus Minoggio Was der Korper wirklich braucht Uber Nahrungserganzungsmittel Vitamine und Pseudoprodukte Goldegg Verlag 2008 ISBN 978 3 901880 16 2 S 194 Research shows oral supplement increases body s storage of antioxidant In Penn State News 22 April 2013 Glutathion News deutsche Ubersetzung der Penn State Studie Klinische Tests beweisen die Langzeit Wirksamkeit von oral zugefuhrtem Glutathion als Nahrungserganzung Memento vom 22 Februar 2014 im Internet Archive M K Robinson M S Ahn J D Rounds J A Cook D O Jacobs D W Wilmore Parenteral glutathione monoester enhances tissue antioxidant stores In JPEN J Parenter Enteral Nutr 16 5 Sep Oct 1992 S 413 418 Ben Pfeifer Joachim Preiss Clemens Unger Hrsg Onkologie integrativ Konventionelle und Komplementare Therapie Urban amp Fischer Verlag Elsevier 2006 ISBN 3 437 56420 X S 357 358 Glutathion News Reduziertes Glutathion GSH oder GSH Vorstufen wie N Acetylcystein NAC Memento vom 10 Februar 2013 im Internet Archive N Acetyl L cystein zur Verwendung in Lebensmitteln fur besondere Ernahrungszwecke sowie in Lebensmitteln fur besondere medizinische Zwecke PDF EFSA Gutachten Erstattung von Arzneimitteln Begriff des Fertigarzneimittels Memento vom 4 Marz 2009 im Internet Archive LSG Niedersachsen Bremen Urteil vom 15 Februar 2005 Az L 4 KR 44 01 arzneimittel und recht de abgerufen am 10 Mai 2010 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Glutathion amp oldid 212240971, wikipedia, wiki, deutsches

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