朱秀敏（邢台学院生物化学系河北邢台054001）
【中图分类号】R446【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2011)6-0044-03
【摘要】谷胱甘肽是一种具有重要生理功能的活性三肽。它是多种酶的辅酶或辅基，能保护细胞内的巯基酶不被氧化，清除体内产生的自由基。它在临床医药领域上用于保护肝脏、治疗肿瘤、解除氧中毒等，同时也已在食品加工领域得到了广泛的应用。
【关键词】谷胱甘肽生理功能生物活性
谷胱甘肽（Glutathione）是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸通过肽键形成的一种具有重要生理功能的活性三肽，其中谷氨酸通过γ-羧基与半胱氨酸形成肽键，其化学名称为γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸（γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine）[1]。谷胱甘肽含有游离的-SH基，所以常用GSH来表示。谷胱甘肽的相对分子量为307.33，熔点为189～193℃，晶体呈无色透明细长柱状，等电点为5.93，溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮；谷胱甘肽固体较为稳定，而水溶液在空气中易被氧化[2]。两分子GSH在某些氧化剂的作用下氧化脱氢通过二硫键相连形成氧化型谷胱甘肽，用GSSG来表示，GSSG又可通过谷胱甘肽还原酶的作用转变成GSH。在生物体内大量存在并起重要作用的是还原型谷胱甘肽，通常人们所指的谷胱甘肽也是还原型谷胱甘肽。
谷胱甘肽在自然界中广泛分布于动物、植物和微生物细胞内，酵母、小麦胚芽以及动物肝脏中都含有丰富的GSH，其含量为1～10mg/g，人和动物的肾、红细胞和眼睛晶状体中含量也较丰富，许多植物如蔬菜、豆类、薯类、菇类等也含有一定量的GSH，但含量较低[3]。谷胱甘肽是机体内重要的生物活性物质，在许多重要的生物学过程中起着直接或间接的作用，如物质的运输、蛋白质和DNA的合成、酶的活性、新陈代谢及细胞的保护等。谷胱甘肽是许多酶反应的辅基，可作为抗氧化剂保护生物分子蛋白的巯基，清除体内过多的自由基，具有较强抗氧化作用；参与体内三羧酸循环及糖代谢，具有解毒、延缓衰老、预防糖尿病和癌症以及消除疲劳等作用。由于膳食结构、年龄、应激状态等因素的影响，人体内谷胱甘肽水平降低时，易引起早衰和诱发疾病的发生。谷胱甘肽已在临床医药行业、食品加工行业和营养保健方面得到了广泛的应用，对人们的健康和生活产生重大的意义。
1参与氧化还原过程，保护红细胞
谷胱甘肽分子中有一个特殊的肽键，即由谷氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的α-氨基缩合而成的γ-谷氨酰胺键。这种结构使谷胱甘肽可防止细胞内肽酶和质膜上γ-氨酰转肽酶(γ-glutamyltranspeptidase，γ-GT)的裂解而稳定存在于细胞中。另外，谷胱甘肽分子在半胱氨酸侧链上还有一个活泼的巯基。γ-谷氨酰基和活泼的巯基是谷胱甘肽许多重要生理功能的结构基础。谷胱甘肽是多种氧化还原酶的辅基或辅酶，如谷胱甘肽是甘油醛磷酸脱氢酶的辅基，也是乙二醛酶及磷酸丙糖脱氢酶的辅酶，参与体内的糖代谢。
人体红细胞中谷胱甘肽的含量很多，可保护红细胞膜上蛋白质的巯基处于还原状态，防止溶血，而且还可以保护血红蛋白不受过氧化氢氧化、自由基等氧化，使血红蛋白持续正常发挥运输氧的能力。红细胞在代谢过程中会产生的少量过氧化氢，如果不及时清除，可使红细胞膜上的巯基蛋白失活。过氧化氢还可使细胞膜上的磷脂分子中的不饱和脂肪酸发生氧化反应产生脂质过氧化物，脂质过氧化物进一步分解形成交联剂。这些交联剂迅速使红细胞膜遭受损伤而发生溶血。
谷胱甘肽是机体内的主要抗氧化剂，能抵抗氧化剂对巯基的破坏作用，阻止过氧化氢氧化血红蛋白，保护重要酶巯基酶分子中-SH基不被氧化而灭活，有利于酶活性的发挥，并且能恢复已被破坏的酶分子中-SH基的活性功能，使酶重新恢复活性，防止溶血，减少高铁血红蛋白的损失，保证血红蛋白能持续发挥输氧功能。以谷胱甘肽为底物的谷胱甘肽过氧化物酶能催化过氧化氢生成水，并且催化脂质过氧化物生成相应的醇，从而避免了对红细胞膜的损伤。红细胞血红蛋白分子中的二价铁（Fe2+）是红细胞运输氧所必需的，可与氧结合成为氧合血红蛋白（HbO2）。如果血红蛋白中的二价铁被氧化成三价铁（Fe3+），即成为高铁血红蛋白，丧失运氧功能。红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。在正常情况下，谷胱甘肽与其它还原性物质（包括NADH、NADPH和抗坏血酸）共同组成了HbO2还原系统，能有效防止Fe2+的还原，从而使它持续正常发挥运输氧的能力，所以谷胱甘肽对缺氧血症有缓解作用[4]。还原型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合，生成水和氧化型谷胱甘肽，也能够将高铁血红蛋白还原为血红蛋白。
2抵抗自由基对机体的损伤，提高人体免疫力
谷胱甘肽是机体内的主要抗氧化剂，能抵抗氧化剂对巯基的破坏作用，保护体内重要酶蛋白巯基不被氧化而灭活，并可恢复已被破坏的酶分子中的巯基的活性。自由基是人体在生命代谢过程中产生的具有高度化学活性的中间代谢物。在体内能够保护许多蛋白质和酶等分子中的巯基不被如自由基等有害物质氧化，从而让蛋白质和酶等分子发挥其生理功能。机体代谢过程中产生过多的自由基会对生物膜造成损伤，侵袭破坏大分子，促进机体细胞的衰老，并诱发肿瘤、动脉硬化等疾病的发生。正常情况下，自由基是处于不断产生和清除的动态平衡之中，但若自由基产生过多或清除过慢，它通过攻击生命大分子物质及各种细胞器，会造成机体的损失。
谷胱甘肽是体内的自由基清除剂，能够清除人体内的自由基，清洁和净化人体内环境，从而增进了人体健康。谷胱甘肽具有很强的亲和力，可与多种化合物及其代谢物结合，通过巯基与体内的多种自由基（如烷自由基、过氧自由基、半醌自由基等）自由基结合，可直接使自由基还原为容易代谢的酸类物质，加速自由基的排泄，从而对机体起到强有力的保护作用，维持机体的正常代谢。同时它还是谷胱甘肽还原酶的底物，可与过氧化物酶共轭，清除体内的过氧化氢和过氧化脂质,抵御细胞脂质的过氧化损伤，从而起到预防癌症、动脉硬化和延缓衰老的作用。谷胱甘肽还可以抵御自由基对线粒体膜脂的过氧化损伤,保护线粒体膜上的各种重要功能蛋白，使其呼吸链电子传递及氧化磷酸化等生理过程得以正常而有效的进行。
3参与解毒，保护肝脏
谷胱甘肽是属于含有巯基的、小分子肽类物质，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽，半胱氨酸上的巯基为其活性基团（故谷胱甘肽常简写为G-SH），易与碘乙酸、芥子气（一种毒气）、铅、汞、砷等重金属盐络合。谷胱甘肽（尤其是肝细胞内的谷胱甘肽）具有非常重要的整合解毒生理作用，能与某些药物（如扑热息痛）、毒素（如自由基、重金属）等结合，参与生物转化作用，从而把机体内有害的毒物转化为无害的物质，排泄出体外。
当人体受到外界有毒物质侵扰时，谷胱甘肽能与进入机体的有毒化合物、重金属离子或致癌物质等相结合，将其转变为无害物质，并促进其排除体外，起到中和解毒的作用；或者先经肝脏细胞色素P代谢酶系氧化或羟化，然后再谷胱甘肽-硫-转移酶作用下与谷胱甘肽结合成大分子结合物而使毒物灭活并增加水溶性，最后以降解等方式经胆汁和肾脏排出体外，起到中和解毒的作用。临床上已应用于解除丙烯腈、氟化物、一氧化碳、芥子气、重金属、农药、药物和有机溶剂造成的中毒症状。
人体肝脏是谷胱甘肽主要的合成器官。肝脏疾病可导致肝细胞内GSH耗竭或合成减少，各种氧自由基增加。当体内GSH的含量低于临界值时，各类GSH依赖酶系失活，对氧自由基的防护减弱，自由基可使生物膜的脂质过氧化，引起肝细胞膜的损害，并直接造成肝细胞巯基酶类活性改变而导致肝细胞变性坏死。及时补充外源性GSH，能够中和氧自由基对组织的损害，并加速自由基排泄，可恢复GSH酶系活性，阻断氧自由基对肝脏的损害[5]。从而能够减轻病毒性肝炎、药物性肝损伤以及肝炎肝硬化的症状，抑制乙醇侵害肝脏产生脂肪肝。谷胱甘肽还可以抑制乙醇侵害肝脏所产生的脂肪肝。临床上应用还原型谷胱甘肽作为保肝的重要药物成分。
4参与氨基酸的吸收及转运，减轻放、化疗副作用
人体吸收氨基酸并把氨基酸从细胞外转运到细胞内的过程中，除了借助于细胞膜中特异蛋白载体系统外，也需要谷胱甘肽的参与，谷胱甘肽通过γ-谷氨酰基循环来实现氨基酸的吸收和转运。γ-谷氨酰基循环的过程为：在细胞膜基质中，γ-谷氨酰基转移酶催化细胞外氨基酸谷胱甘肽反应，生成γ-谷氨酰氨基酸和半胱氨酰甘氨酸，进入到细胞内，然后在细胞质中经γ-谷氨酰环化转移酶的催化，γ-谷氨酰氨基酸分解成氨基酸和5-羟脯氨酸，完成了氨基酸的吸收和转运过程。5-羟脯氨酸再在5-羟脯氨酸酶的催化下水解成谷氨酸，半胱氨酰甘氨酸在二肽酶的水解作用下生成半胱氨酸和甘氨酸，这样就完成了3种氨基酸的循环，然后它们又可重新用来合成谷胱甘肽。反应过程有ATP提供能量[6]。
谷胱甘肽是一种内源放射性的防护物质，它能有效治疗机体由于肿瘤放射治疗过程中所造成的损害。口腔黏膜反应是头颈部肿瘤放射治疗中最常见的不良反应之一，放射性肺损伤是肺部肿瘤放射治疗中及放射治疗后的常见并发症,GSH对放射线引起的口腔黏膜炎与肺损伤有减轻症状作用[5]。GSH也能对于放射性、放射性药物或由于抗肿瘤药物引起的白细胞减少等症状能起到保护作用。它有助于减轻化疗、放疗的副作用，且对化疗、放疗的疗效无明显影响，在不影响化疗、放疗药物的细胞毒效应时保护了正常的组织和器官，从而增强了化疗、放疗治疗肿瘤的效果。
谷胱甘肽可用于治疗眼科疾病，特别是应用于白内障的治疗。GSH高浓度存在于眼组织的水晶体、角膜、视神经、视网膜及睫状体内，有益于角膜或水晶体透明性的维持以及组织的再生与修复[7]。
最新研究结果表明，谷胱甘肽能够纠正乙酰胆碱、胆碱酯酶的不平衡，起到抗过敏的作用。GSH还可防止皮肤老化及色素沉着，减少黑色素的形成，改善皮肤抗氧化能力并使皮肤产生光泽，起到延缓衰老的功效。另外，GSH还有解除疲劳、改善性功能和抑制艾滋病病毒的作用。
参考文献
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