Glutation peroxidaza (GPx)

Informaţii generale

Glutation peroxidaza (GPX) face parte dintr-o familie de enzime ce catalizează degradarea hidroperoxizilor organici rezultaţi din procesele metabolice normale şi asigură protecţia proteinelor, lipidelor şi acizilor nucleici faţă de acţiunea moleculelor oxidante, utilizând ca donator de electroni glutationul sau, în anumite cazuri, tioredoxina sau glutaredoxina.

Comparativ cu superoxid dismutaza şi catalaza, care se găsesc în celule în cantităţi relativ mari, dar constante, glutation peroxidaza este de asemenea prezentă în toate ţesuturile, dar în cantitate variabilă, deoarece este indusă enzimatic. Acest fapt a fost constatat în plămânii şi hematiile fumătorilor, deoarece se cunoaşte faptul că fumul de ţigară conţine mari cantităţi de radicali liberi, oxizi de azot şi hidroperoxizi, ce acţionează ca substrat al peroxidazei².

GPX este o enzimă seleniu-dependentă, ce se găseşte în citosol (70%), dar şi în mitocondrii (30%). Este de neînlocuit în arsenalul antioxidant, în special în mitocondrii, deoarece acestea nu conţin catalază pentru metabolizarea peroxidului. GPX asigură, de asemenea, protecţie faţă de hidroperoxizii organici (implicaţi în modificări ale lipidelor de la nivelul peretelui vascular care promovează aterogeneza) şi ajută la regenerarea formei reduse a vitaminei C. Dezechilibre în nivelul GPX au fost observate odată cu îmbătrânirea şi într-o varietate de tulburări cum ar fi cancerul, bolile cardiovasculare, diabetul zaharat, boala Alzheimer, stres oxidativ indus de alcool, colecistită şi urticarie¹⁰.

Până în prezent, prin analiza selenoproteinelor cu rol enzimatic, au fost identificate 8 izoforme ale glutation peroxidazei în corpul mamiferelor, notate GPX1,….GPX8, care diferă prin structura lor primară şi localizare şi sunt codificate de gene diferite².

Cu excepţia fosfolipid-hidroperoxidului GPX4, care este un monomer, toate celelalte izoforme sunt tetrameri compuşi din patru subunităţi identice. Glutation peroxidaza conţine 4 atomi de seleniu (legaţi de reziduul cisteinil din poziţia 35) pentru cele 4 subunităţi polipeptidice, enzima având o masă moleculară de cca 85kDa. Atomii de seleniu de la nivelul situsului activ participă direct la reducerea peroxidului, fiind esenţiali în sistemul de protecţie împotriva antioxidanţilor. Un deficit de seleniu, chiar neînsemnat, afectează activitatea enzimei şi determină peroxidarea membranelor şi creşterea permeabilităţii acestora.

Glutation-peroxidaza 1 (GPX1) este izoforma cea mai abundentă, localizată în citoplasma tuturor celulelor animale, este implicată în detoxifierea peroxidul de hidrogen şi lipid-peroxidului, acţionând ca o peroxinitrit reductază. In lipsa acestei enzime antioxidante rezultă acumularea de specii reactive de oxigen care determină deteriorarea ADN-ului, proteinelor şi lipidelor. Dovezi clinice sugerează un potenţial rol al GPX1 în aterogeneza asociată diabetului zaharat.

Polimorfisme identificate în gena GPX1 care conduc la reducerea activităţii GPX1 se corelează cu creşterea grosimii tunicii interne şi medii a arterelor carotide, cu apariţia unui risc crescut de boli cardiovasculare şi vasculare periferice la pacienţii cu diabet zaharat. Mai mult, studii suplimentare sugerează un rol protector al GPX1 în procesul de aterogeneză. Astfel, reducerea activităţii GPX1 în eritrocite a fost asociată cu un risc crescut de evenimente cardiovasculare şi apariţia de plăci aterosclerotice. Aceste studii sugerează faptul că GPX1 este enzima cheie pentru protecţia vaselor împotriva stresului oxidativ şi aterogeneză^2;5.

GPX2, cunoscută şi sub numele de GPX gastrointestinală (GI-GPX), este o enzimă intracelulară exprimată la nivelul epiteliului tractului gastrointestinal.

GPX2 nu este uniform exprimată în intestin, fiind mai abundentă la nivelul criptelor şi scade treptat spre suprafaţa luminală indicând un rol în proliferarea celulelor. Expresia GPX2 este crescută în adenoamele colorectale, carcinoame şi în mucoasa esofagului Barrett. Expresia GPX2 nu este specifică pentru tractul gastrointestinal, fiind, de asemenea, crescută în timpul transformării neoplazice a celulelor epiteliale scuamoase, în adenocarcinoamele pulmonare la fumători şi în cancerul de sân. Rolul protector al GPX2 poate fi demonstrat prin faptul că exprimarea sa este reglată de factorul de transcriere Nrf2, care este, în general, considerat citoprotector şi previne tumorigeneza. GPX2 este capabilă să inhibe ciclooxigenaza 2 (COX 2) şi duce la scăderea producţiei de prostaglandine E2 (PGE2).

Toate GPX investigate până în prezent au proprietatea de a inhiba activitatea COX prin eliminarea hidroperoxizilor. Activitatea COX necesită hidroperoxid şi nu mai poate produce PGE2 în cazul în care acesta este în cantitate redusă^1;9.

Glutation-peroxidaza intervine, de asemenea, şi în reacţia de conversie a acidului arachidonic în leucotriene, sub acţiunea lipooxigenazei⁶.

Glutation peroxidaza aflată în plasmă poartă denumirea de GPX3. Poate fi, de asemenea, găsită în rinichi, plămâni, inimă, ficat, glanda mamară, placentă precum şi în laptele matern. Deoarece controlul redox a fost implicat în apariţia disfuncţiilor metabolice, măsurarea GPX3 în ser poate aduce unele beneficii în diagnosticul acestor afecţiuni^1;9.

Glutation peroxidaza 4 (GPX4) este o enzimă antioxidantă, care protejează celulele împotriva peroxidării lipidelor membranare, fiind exprimată în aproape orice celulă animală, dar la niveluri scăzute. Gena Gpx4 codifică pentru trei izoforme: o formă lungă (lGpx4), o formă scurtă (sGpx4) şi una nucleară. Studiile genetice arată că forma nucleară joacă un rol important în condensarea cromatinei la nivelul spermatozoizilor. Cu toate acestea, rolul in vivo al lGpx4 şi sGpx4, care se disting prin prezenţa sau absenţa unei peptide semnal al capătului N-terminal, rămâne neclar.

Studii efectuate recent indică faptul că sGpx4 este izoformă majoră în ţesuturile somatice şi este esenţială pentru supravieţuirea şi protecţia împotriva apoptozei, în timp ce izoforma lGpx4 este predominantă în testicule şi este importantă în reglarea fertilităţii masculine^2;3.

Glutation peroxidaza 5 (GPX-5), cunoscută şi sub numele de glutation peroxidaza epididimală secretorie, este o enzimă care la om este specific exprimată în tractul genital masculin (epididim) şi joacă un rol important în protejarea membranelor spermatozoizilor de efectele nocive ale peroxidării lipidice sau previne reacţia acrozomală prematură⁸.

GPX5 şi GPX6, identificate la mamifere, sunt înrudite cu GPX3, dar GPX5 nu conţine seleniu la nivelul situsului activ.

GPX6 a fost identificat la oameni şi porcine şi se găseşte la nivelul epiteliului olfactiv, fiind o enzimă dependentă de seleniu.

Mai recent, o nouă fosfolipid hidroperoxid glutation peroxidază (PHGPx), care conţine cisteină la nivelul domeniului catalitic, a fost descrisă la mamifere. Această nonseleno-cisteina denumită şi NPGPx corespunde grupului 7 de GPX descris la mamifere. Are o masă moleculară de aproximativ 22 kDa şi o activitate enzimatică redusă in vitro. Expresia PHGPx a fost confirmată în multe ţesuturi, inclusiv în glanda mamară în curs de dezvoltare. NPGPx joacă un rol esenţial în cancerul de sân, reducând în celulele tumorale stresul oxidativ generat din metabolismul acizilor graşi polinesaturaţi. Expresia crescută a NPGPx în celulele tumorale determină rezistenţă la moartea celulară indusă de acidul eicosapentanoic⁷.

Recomandări pentru determinarea glutation peroxidazei –  evaluarea stresului oxidativ^2;4.

Pregătire pacient – preferabil à jeun (pe nemâncate)⁴.

Specimen recoltat – sânge venos⁴.

Recipient de recoltare – vacutainer sânge EDTA⁴.

Prelucrare necesară după recoltare – proba nu se centrifughează şi se menţine refrigerată.

Volum probă – 1 mL sânge⁴.

Cauze de respingere a probei – specimen coagulat sau intens hemolizat⁴.

Stabilitate probă – sângele este stabil 1 lună la 2-4°C⁴.

Metodă – fotometrică; este analizată activitatea enzimatică în eritrocite⁴.

Valori de referinţă – 4171 – 10881 U/L⁴.

Interpretarea rezultatelor

Scăderea concentraţiilor de glutation peroxidază se întâlneşte în deficitul de seleniu, boli coronariene, beta-talasemie, diabet şi dializă⁴.

Bibliografie