Глутатион в норме и при патологии: биологическая роль и возможности клинического применения.

В последние годы в научных медицинских публикациях все ча­ще встречается термин «оксидативный стресс», который широко применяется при описании патогенеза многих заболеваний и ми­шеней действия лекарственных средств. Под оксидативным стрессом подразумевается нарушение баланса окислительных и восстановительных реакций в организме (ткани, клетке, ее от­дельных органеллах) в сторону избыточного образования свобод­ных радикалов, которые являются сильными окислителями и спо­собны повреждать жизненно важные молекулы — ферменты, бел­ки, фосфолипиды мембран, нуклеиновых кислот. В настоящее время в отношении более чем 60 заболеваний выявлена патогене­тическая связь с оксидативным стрессом. Любые болезни, связан­ные с инфекцией, воспалением, синдромом ишемии-реперфузии, эндотелиальной дисфункцией, а также онкологическая патология и сахарный диабет сопровождаются массивным образованием свободных радикалов. Прооксидантными факторами являются алкоголь, курение, ионизирующее излучение, токсины, некото­рые лекарства, а также факторы организма и образа жизни: воз­раст, избыточный вес, нерациональное питание, стрессы, гипо­кинезия (J. Cai et al., 2007).

Поскольку печень является метаболически активным орга­ном, детоксикационной «лабораторией» организма и основным местом синтеза белков, липопротеинов и других важных моле­кул, где протекает множество окислительно-восстановительных реакций, оксидативный стресс сопровождает практически лю­бую патологию печени, становясь одним из основных факторов нарушения ее функций и структуры (Hye-Lin Ha et al., 2010). При усилении перекисного окисления липидов повреждаются мембраны гепатоцитов, их прогрессирующая гибель запускает воспалительную реакцию, создает предпосылки для активации фиброгенеза. Повреждения ДНК свободными радикалами мо­гут вызывать мутации, запускающие процессы канцерогенеза.

Глутатион как важнейший компонент антиоксидантной защиты организма

В норме образование свободных радикалов и недоокисленных продуктов метаболизма происходит во время биохимических ре­акций организма непрерывно. Баланс поддерживается антиок­сидантными ферментами, способными нейтрализовать молеку­лы с высоким окислительным потенциалом. В организме суще­ствует четыре линии антиоксидантной защиты, которые после­довательно восстанавливают активные формы кислорода (сво­бодные радикалы), продукты перекисного окисления жиров и белков. Основным внутриклеточным антиоксидантом с мощным детоксикационным действием является глутатион.

Система глутатиона, включающая собственно глутатион и еще три фермента (глутатионпероксидазу, глутатионтрансферазу и глутатионредуктазу), — единственная в организме, которая участвует в трех линиях защиты из четырех. По структуре глута­тион — это трипептид, состоящий из аминокислот глутамина, цистеина и глицина (рис. 1). Биологически активным является L-изомер.

Сульфгидридная группа (SH) является основным инструмен­том глутатиона в реализации антиоксидантного и детоксикаци- онного действия — используется как донор электрона в антиок­сидантных реакциях нейтрализации более 3 тыс. токсичных окисленных субстратов в организме. у-Глутамилпептидная связь обеспечивает устойчивость глутатиона к пептидазам при его пероральном применении.

Важнейшая роль глутатиона как антиоксиданта объясняется высоким восстановительным потенциалом молекулы и высокой внутриклеточной концентрацией (миллимолярный уровень). Система глутатиона связывает свободные радикалы, восстанавли­вает перекиси, а также продукты перекисного окисления липи­дов, фосфолипидов мембран, белков, нуклеиновых кислот и вы­водит их из организма в виде нетоксичных конъюгатов. Глутатион-S-трансфераза связывает любые токсические вещества, канцерогены, цитостатики, пестициды, токсические метаболиты лекарств, антибиотиков, в том числе соли тяжелых металовю. Глутион присоединяется ферментами печени к гидрофобным токсическим веществам , переводит их в гидрофильную форму и выводит из организма. Кроме то­го, глутатион восстанавливает другие антиоксиданты (витамины С и Е), а также действует как иммуномодулятор, принимая учас­тие в активации естественных киллеров (NK-клеток) и Т-лимфо- цитов (B.M. Lomaestro, M. Malone, 1995; В.И. Кулинский, Л.С. Колесниченко, 2009).

Глутатион — один из наиболее изученных антиоксидантов. База данных PubMed Национальной медицинской библиотеки США выдает более 116 тыс. ссылок по запросу «glutathione». Для сравнения, по витамину Е — 37 тыс. научных статей, по ко- энзиму Q — 3 тыс. публикаций. Изучается роль глутатиона при патологии печени, респираторных заболеваниях, в токсиколо­гии, при лечении СПИДа, онкологической патологии, в про­цессах нормального старения.

Глутатион существует в организме в двух формах: окисленной (GSSG, неактивной) и восстановленной (GSH, активной). Соот­ношение концентраций восстановленного и окисленного глута­тиона в норме составляет 10/1, а уменьшение соотношения явля­ется маркером оксидативного стресса. При избыточной продук­ции свободных радикалов наблюдается резкое истощение запа­сов восстановленного глутатиона. Наличие достаточной конце­нтрации восстановленного глутатиона является критическим фактором выживания клеток в условиях оксидативного стресса. Научно обосновано применение восстановленного глутатиона в качестве заместительной терапии (B.M. Lomaestro, M. Malone, 1995).

Глутатион как лекарство: биодоступность, распределение и эффекты при пероральном приеме

Химический синтез глутатиона осуществлен в Японии в на­чале 1970-х гг. Восстановленный глутатион (GSH) использует­ся в медицинской практике более 30 лет, включен в европейс­кую, японскую, американскую фармакопеи. Китай и Япония одними из первых начали внедрять глутатион в протоколы ле­чения заболеваний печени, а сегодня в Китае глутатион являет­ся самым назначаемым гепатопротектором. С 2009 года глута­тион вошел в список реимбурсации Национальной программы базового медицинского страхования в Китае как препарат адъ­ювантной терапии заболеваний печени, в том числе вирусных гепатитов (K. Hill, 2011).

Признанию терапевтического потенциала глутатион купить пред­шествовал ряд экспериментальных исследований, в которых изучались фармакокинетические параметры синтетического GSH и его эффекты in vivo. Существовало мнение, основанное на результатах некоторых фармакологических экспериментов, свидетельствующих о том, что перорально введенный глутатион имеет низкую биодоступность и быстро элиминируется из крови (M.K. Hunjan, D.F. Evered, 1985; J. Amano, A. Suzuki, 1994). Кро­ме того, не было известно, могут ли клетки организма использо­вать поступающий к ним глутатион в готовом виде, ведь в норме этот фермент является продуктом внутриклеточного синтеза из циркулирующих прекурсоров — L-глутамата, L-цистеина и гли­цина. Однако были проведены новые исследования, которые подтвердили, что глутатион может в интактном виде всасывать­ся в желудочно-кишечном тракте млекопитающих, в том числе у человека, без расщепления в кишечнике через щеточную кай­му мембраны энтероцитов и бокаловидных клеток с помощью натрийзависимого механизма. Оставшаяся небольшая его часть подвергается расщеплению и ресинтезу в печени (T.M. Hagen, 1990; T.Y. Aw, 1991; Д.В. Висленецкая и соавт., 2013).

Глутатион — естественный компонент пищи, им богаты фрук­ты, овощи и мясо. Человек потребляет с пищей около 150 мг GSH в день (T.M. Hagen, 1990). В то же время эквивалентные дозы аминокис­лот — прекурсоров глутатиона — не повышали уровень этого ан­тиоксиданта в плазме. Таким образом, усвоение принятого глута­тиона является доказанным фактом, как и то, что экзогенный глутатион может возмещать дефицит внутреннего при интокси­кациях и других патологических состояниях, которые сопровож­даются оксидативным стрессом (T.Y. Aw, 1991).

Хотя эндогенный GSH синтезируется во всех клетках организ­ма, основным источником глутатиона, циркулирующего в плаз­ме, является печень (N. Kaplowitz, T.Y. Aw, 1985). В печеночной ткани наблюдается самая высокая концентрация этого антиок­сиданта. Содержание глутатиона в крови в определенный момент зависит от состояния синтетической функции печени, соотно­шения окислительно-восстановительных реакций, интенсивнос­ти захвата глутатиона другими клетками организма, а также его деградации. Глутатион выводится из плазмы крови и утилизиру­ется преимущественно почками и легкими (A. Meister, 1998; L.D. DeLeve, 1991). Наиболее интенсивно захватывают и ис­пользуют циркулирующий глутатион различные эпителиальные клетки — энтероциты, эндотелиоциты, альвеолярные клетки легких, эпителий прокси­мальных почечных канальцев (G. Bellomo, 1985; T.Y. Aw, 1991; M. Toborek, 1994).

Эти данные создают предпосылки для применения глутатиона при заболеваниях соответствующих органов, которые принима­ют активное участие в процессах детоксикации и выведения вредных веществ из организма: почек, печени, легких, а также при системных заболеваниях, сопровождающихся дисфункцией эндотелия и оксидативным стрессом, — сахарном диабете, атеро­склерозе и др.

В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании американские авторы (John P. Richie et al.) оценивали влияние перорального глутатиона на уровень собственного глутатиона организма и биомаркеры функциональной активности иммун­ной системы у здоровых добровольцев. Три группы участников в течение 6 мес получали глутатион (препарат Setria® производ­ства Kyowa Hakko) в дозах 250 мг, 1000 мг/сут или плацебо. На фоне приема обеих дозировок глутатиона наблюдалось досто­верное увеличение концентрации глутатиона как в плазме крови, так и в клеточных элементах и некоторых эпителиальных тканях уже через 1 мес от начала терапии. Максимальный прирост уров­ня глутатиона отмечался в плазме, лимфоцитах (30-35%), а также в буккальном эпителии (260%) при приеме 1000 мг/сут. Уровень глутатиона в эритроцитах повышался в наибольшей степени у тех участников исследования, у которых содержание этого антиок­сиданта было исходно низким (<0,89 ммоль/мл).

Исследователи пришли к заключению, что повышение конце­нтрации глутатиона имеет дозозависимый характер, а также за­висит от длительности применения. Через 1 мес после прекраще­ния приема препарата уровень глутатиона возвращался к исход­ному. Иммунологические тесты показали, что пероральный при­ем глутатиона в обеих дозировках достоверно повышал актив­ность клеток врожденного иммунитета (естественных киллеров — NK-клеток), а также стимулировал пролиферацию Т-лимфо- цитов. При применении глутатиона развитие побочных эффек­тов не наблюдалось.