Qual a importância da glutationa no organismo?

A glutationa tem funções importantes no organismo, tais como: manter o normal funcionamento do sistema imune, ser antioxidante e “scavenger” de radicais livres, reguladora de outros antioxidantes e ser um agente destoxicante [8.]. GSH tem também um importante papel em outros processos biológicos como na reparação de proteínas, na reparação lipídica, no transporte transmembranar e muitos outros[5.]. Figura 5 Funções celulares ligadas ao poder redutor da glutationa Proporciona o normal funcionamento do sistema imune Tal como os outros tipos de células, a proliferação, o crescimento e a diferenciação de células do sistema imune são dependentes dos níveis de glutationa. A presença da glutationa é requerida para manter o normal funcionamento do sistema imune. Isto deve-se ao facto de ter um papel crítico na multiplicação de linfócitos T e B – as células que medeiam a imunidade específica – que ocorre no desenvolvimento de uma resposta imune eficaz e na produção de anticorpos. Além disso, as células do sistema imune produzem vários radicais de oxigénio como resultado do seu normal funcionamento, o que leva a que estas células necessitem de antioxidantes em concentrações maiores que a maioria das outras células. A glutationa tem um papel crucial como antioxidante nas células do sistema imune [8.]. Outras funções da glutationa no sistema imune são: optimizar funções dos macrófagos e estabilizar a membrana mitocondrial, reduzindo a apoptose nos linfócitos [2.]. Existem estudos que indicam que tanto a GSH como a GSSG induzem um aumento na locomoção dos neutrófilos, tão importante nos processos de fagocitose [9.]. Actua como antioxidante e “scavenger” de radicais livres A glutationa, devido às suas propriedades antioxidantes, tem um papel importante na protecção contra efeitos danificantes de bactérias, vírus (GSH tem propriedades anti – patogénicos pois se os níveis de glutationa nos tecidos ou no soro são suficientemente elevados, a replicação da maioria dos patogénicos é diminuída ou mesmo atenuada), poluentes e radicais livres [8.]. Este efeito deve-se ao facto de GSH apresentar uma potente capacidade em doar electrões (forte redutor), o que é evidenciado pelo elevado potencial redox negativo do par redox GSH/GSSH (E’0 = -0.33 V). O grupo sulfidrilo existente no resíduo cisteina da glutationa é o responsável pela sua capacidade redutora. Esta forte capacidade redutora é mais visível nos locais onde a concentração de GSH é mais elevada (como no fígado). O poder redutor da glutationa é uma medida do “scavenging” de radicais livres. O sistema antioxidante de defesa é um sistema sofisticado e adaptativo e GSH é um constituinte central deste sistema. Em nenhum lugar a sua presença é mais importante que na mitocôndria. Nas mitocôndrias de células aeróbias existe um fluxo constante de radicais livres de oxigénio gerado por processos que utilizam o oxigénio para sintetizar ATP. Estes processos ocorrem através de um complexo sistema enzimático e são designados por fosforilação oxidativa (OxPhos). Os substratos da OxPhos, ao serem processados na mitocôndria, vão libertar electrões que escapam ao complexo OxPhos para reagir com o oxigénio e gerar radicais livres de oxigénio. Estes radicais livres de oxigénio despendem energia e constituem um risco potencialmente tóxico para o organismo. O fluxo contínuo de electrões para o oxigénio gera um stress oxidativo endógeno nos tecidos humanos. Radicais livres de oxigénio como o superóxido, peróxido, hidroxilo, são extremamente reactivos e consequentemente são uma ameaça para a integridade de biomoléculas essenciais como o DNA e o RNA, enzimas e outras proteínas e os próprios fosfolípidos responsáveis pela integridade das membranas. A célula aeróbia está continuamente a neutralizar estes radicais de oxigénio, antes que se iniciem reacções em cadeia de propagação de radicais livres, através de antioxidantes. A Tabela 1 apresenta as reacções de desactivação de radicais livres pela GSH [5.]. Tabela 1 Reacções de desactivação de radicais livres pela GSH Como antioxidante, GSH atrasa o cansaço muscular induzido por radicais de oxigénio formados durante a fase aeróbia da contracção do músculo por cansaço muscular ou fraca performance [2.]. Regula a actividade de outros antioxidantes Devido ainda ao significante poder redutor da glutationa, esta contribui para a reciclagem de outros antioxidantes que outrora houveram sido oxidados. Esta é a base pela qual GSH ajuda a conservar antioxidantes como o - tocoferol (vitamina E), a vitamina C e os carotenóides [5.]. Actua como agente destoxicante Relacionado com o facto do ambiente que nos rodeia estar a tornar-se cada vez mais poluído, são necessários ao nosso organismo destoxicantes – as fontes de comida e água encontram-se contaminadas com produtos químicos – e uma das nossas maiores defesas contra estes compostos químicos estranhos (carcinogéneos, metabolitos prejudiciais...) é a glutationa. Esta actua como destoxicante ao combinar-se com substâncias indesejáveis, tornando-as mais facilmente eliminadas pela urina e pela bile [8.]. Normalmente, GSH é abundante no interior das células (atingindo concentrações na ordem dos mM), encontrando-se relativamente em falta no exterior das células. Uma excepção é a elevada concentração de GSH nas mais baixas regiões dos pulmões, ajudando na neutralização de toxinas inaladas (por exemplo, as provenientes do fumo de um cigarro) e de radicais livres produzidos por fagócitos activados dos pulmões. Portanto, GSH deve ser especialmente importante para aqueles órgãos que se encontram mais directamente expostos a toxinas exógenas, como os pulmões, intestino, rins e particularmente o fígado [5.]. O fígado é o órgão mais envolvido na destoxicação de xenobióticos e também é o local de maior reserva de GSH (exportando GSH para outros órgãos). A glutationa atinge a sua maior concentração intracelular nas células parenquimatosas (cerca de 10 mM) do fígado saudável. Os hepatócitos são as células mais especializadas na síntese de GSH a partir dos seus percursores, na reciclagem de GSH a partir de GSSG, tal como na utilização de GSH contra potenciais agentes tóxicos. A conjugação com GSH ocorre em mais de 60 % de todos os metabolitos hepáticos encontrados na bile. Mas, embora sejam inquestionáveis os benefícios da conjugação GSH, existem diversas classes de xenobióticos que induzem ou geram conjugados GSH que são potencialmente mais tóxicos que o tóxico que lhe deu origem [5.]. A glutationa é essencial no metabolismo de xenobióticos como dadora de grupos sulfidrilo que são essenciais para a destoxicação de alguns destes agentes, sendo importante na destoxicação de agentes provenientes da exaustão de combustível, do fumo do cigarro, de carcinogéneos, de venenos e de muitos outros poluentes. Ela retarda também os danos causados pela radiação U.V., cada vez mais perigosa devido à perda da camada de ozono progressiva [2.]. A propriedade destoxicante da glutationa deve-se ao facto desta se conjugar não enzimaticamente com determinados xenobióticos mas também por funcionar como cofactor para as enzimas GSH transferases ou GSTs (são componentes celulares abundantes, encontrando-se numa fracção superior a 10% do total de proteínas celulares) (Saber Mais). Um exemplo disto é o facto de se verificar resistência a xenobióticos quando há “over” expressão destas enzimas (por exemplo a resistência ao insecticida DDT pelos insectos e a resistência à quimioterapia por células cancerígenas). Estas são enzimas existentes na maioria dos tecidos, em elevadas concentrações a nível do fígado, rins, intestino, testículos, glândulas adrenais e pulmão e estão localizadas a nível do citoplasma (em percentagem superior a 95%) e do retículo endoplasmático (em percentagem inferior a 5%) [10., pág. 213]. Vários substratos das GSTs são indutores destas enzimas tal como alguns “não substratos” (como o peróxido de hidrogénio e outras espécies reactivas do oxigénio). A indução é associada com o aumento dos níveis de mRNA devido à activação transcripcional do gene que codifica uma determinada subunidade da GST. Nem todas as subunidades são induzidas com a mesma extensão. Um exemplo da indução da GST é aquela provocada pelo agente sulforano, que se pensa ser o responsável pelos efeitos anti-cancerígenos dos brócolos [10., pág. 216-217]. As GSTs apresentam uma especificidade relativamente alta para os seu substratos mas uma especificidade absoluta para a GSH (cofactor dador de electrões). A Tabela 2 apresenta alguns dos principais substratos das GSTs [5.]. A conjugação de certos xenobióticos com a glutationa é catalisada ou por várias classes da glutationa-S-transferase (por exemplo, as classes e da GST humana catalisam a conjugação da glutationa com 1-cloro-2,4-dinitrobenzeno) ou por apenas uma classe (por exemplo, a classe perferencialmente isomeriza esteróides a e reduz o linolato e o cumeno hidroperoxido aos seus álcoois correspondentes) [10., pág. 216]. Tabela 2 Substratos das GSTs O mecanismo destoxicante destas enzimas envolve um ataque nucleofílico, por parte da glutationa, num substrato electrofílico - que normalmente é potencialmente tóxico por ter a capacidade de se ligar a agentes nucleofilicos importantes como proteínas e ácidos nucleicos, causando danos celulares e mutações genéticas. A libertação da célula de glutationa-S-conjugados é um processo dependente de ATP mediado por glicoproteínas membranares pertencentes à família MRP (mutidrug-resistance protein). As proteínas da família MRP são essenciais no transporte de glutationa-S-conjugados para o espaço extracelular [1.]. Todas as enzimas envolvidas na biotransformação de xenobióticos apresentam um potencial em gerar intermediários reactivos, sendo que a maioria destes sofre destoxicação, em alguma extensão, pela conjugação com a glutationa. Existem outras enzimas com importante função na destoxicação e que apresentam como cofactor a GSH. Por exemplo, a GSH é um cofactor essencial para enzimas antioxidantes como as GSH peroxidases (que são enzimas selénio – dependentes ou selénio – independentes) e as hidroperoxido fosfolípido GSH peroxidases. As primeiras participam na destoxicação de peróxidos (peróxido de hidrogénio e outros) em fase aquosa, fazendo-os reagir com a GSH; as últimas usam a GSH na destoxicação de peróxidos gerados nas membranas celulares ou noutras fases lipofílicas participando na protecção das células contra a peroxidação lipídica (Figura 6.) [5.]. Figura 6 Reacções de oxidação-redução que envolvem a glutationas Enzimas designadas colectivamente por GSH transhidrogenases usam também a GSH como cofactor para reconverter desidroascorbato a ascorbato, ribonucleótidos a desoxiribonucleótidos e ligações do tipo -S-S- a -SH (Figura 6.) . Após a oxidação de GSH a GSSG, a reciclagem de GSSG a GSH é acompanhada principalmente pela enzima glutationa redutase que usa como fonte de electrões a coenzima NADPH. Logo, esta coenzima é a principal fonte do poder redutor de GSH (Figura 6.) [5.]. Ver questão “Como actua a Glutationa na biotransformação de xenobióticos?” Actua na Reparação de proteínas Grupos tióis são essenciais para o funcionamento de numerosas proteínas, como aquelas que funcionam como receptores, enzimas e proteínas do citoesqueleto. A oxidação de grupos tiol (Prot-SHs) proteicos a grupos dissulfídicos (Prot-SS ou Prot1-SS-Prot2), a conjugados proteicos com a glutationa oxidada (Prot-SSG) e a conjugados proteicos com ácidos sulfénicos (Prot-SOH), tal como a oxidação do grupo metionina de proteínas a metionina sulfóxido (Prot-Met=O) são todas reacções que podem ser reversíveis por redução enzimática. Os redutores endógenos são a tiorredoxina (TR-[SH]2) e a glutarredoxina (GRO-[SH]2), proteínas ubíquas com duas cisteínas redox activas nos seus locais activos. Prot-SS, Prot1-SS-Prot2, Prot-SOH e Prot-Met=O são reduzidos pela tiorredoxina, enquanto que Prot-SSG é reduzida pela glutarredoxina. Devido à acção redutora da tiorredoxina e da glutarredoxina originar a forma oxidada do grupo tiol catalítico, é necessário que ocorra a reciclagem da forma reduzida destas proteínas para elas voltarem a exercer acção redutora. Esta redução ocorre por acção do NADPH gerado na via das pentose fosfato por acção da glucose-6-fosfato-desidrogenase e da 6-fosfogluconato-desidrogenase (Figura 7.) [10.; pág. 65]. Figura 7 Reparação de proteínas oxidadas a nível do grupo tiol Assim, GSH é o principal modulador intracelular de grupos sulfidrilo (-SH) nas proteínas. As reacções redox são intrínsecas aos processos biológicos: muitas enzimas (como adenilato ciclase, glucose-6-fosfato, piruvato cinase, Ca-ATPases e as que participam no metabolismo da glucose) são reguladas pelo balanço redox largamente definido como balanço de 2-SH <-> -S-S-. Proteínas, como a tubulina dos microtúbulos, as metalotioneínas e outras, possuem grupos –SH nos seus locais activos ou junto a eles. Outras que não possuam estes grupos são também reguladas pelo estado redox do ambiente que as rodeia [5.]. A razão GSH/GSSG é tanto mais elevada no ambiente celular quanto maior for o fluxo oxidativo (por exemplo, esta razão é muito superior na mitocôndria que no retículo endoplasmático uma vez que a síntese proteica não implica um grande fluxo oxidativo) [5.]. Apresenta um importante papel na reparação lipídica A reparação de lípidos que sofrem peroxidação realiza-se por um processo complexo que ocorre por acção de uma série de agentes redutores e pelas enzimas glutationa peroxidase e glutationa redutase (Figura 8.). Radicais peroxilo de fosfolípidos (PL-OO•) formados na peroxidação lipídica ligam-se a um hidrogénio proveniente de ?-tocoferol (TOC-OH) originando um hidroperóxido de fosfolípido (PL-OOH). O ácido gordo, que transporta o grupo hidroperóxido deste fosfolípido, é eliminado por hidrólise catalisada pela enzima fosfolipase (PLase), originando um hidroperóxido de ácido gordo (FA-OOH) e um lisofosfolípido (LPL). O FA-OOH é reduzido a um ácido gordo hidroxilado pela glutationa peroxidase (GPX), a partir da glutationa (GSH) e o LPL sofre uma nova acilação por parte de uma acil-coenzima A transferase (LFTF) originando um fosfolípido (PL). Figura 8 Reparação de peróxidos lipídicosl A regeneração do -tocoferol (TOC-OH) ocorre por acção do ácido ascórbico (HO-ASC-OH). Por sua vez, a regeneração do ácido ascórbico ocorre a partir do ácido desidroascórbico (O=ASC=O) por acção da glutarredoxina (GRO-[SH]2). Neste último processo, a glutarredoxina é oxidada ficando na forma de GRO-SS e a regeneração da sua forma reduzida ocorre por acção redutora da GSH, formando-se a forma oxidada da glutationa (GSSG). A glutationa oxidada sofre redução pela glutationa redutase (GR-[SH]2) , cuja forma oxidada (GR-SS) é reduzida pelo NADPH, o último agente redutor. Na figura, as abreviaturas TOC-O• e •O-ASC-OH correspondem, respectivamente, ao radical tocoferoxil e ao radical ascorbil [10., pág.65-66]. Apresenta um importante papel no transporte e no armazenamento As enzimas GST ligam-se, armazenam e/ou transportam um grande número de compostos que não são substratos para a conjugação com a glutationa. Estas proteínas citoplasmáticas, designadas por ligandinas, são responsáveis pela ligação a grupos heme, à bilirrubina, a esteroides, azo-dióis, e hidrocarbonetos aromáticos policiclicos [10., pág. 213]. Exemplos de agentes exógenos aos quais se ligam as ligandinas são os antibióticos penicilina e tetraciclina [11., pág.101]. É, deste modo, evidente que a glutationa é importante na proteção do espectro total de biomoléculas, ajudando na regulação das suas funções, facilitando a sobrevivência e garantindo a óptima performance da célula como uma unidade viva.