Zespół z japońskiego National Institute for Physiological Sciences (NIPS) wykazał, że utleniona forma glutationu (GSSG), dotąd uznawana za marker stresu oksydacyjnego, może pełnić zupełnie odwrotną funkcję – aktywnie chronić komórki serca po epizodach niedotlenienia, na przykład po zawale. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature Communications mogą przyczynić się do opracowania nowej generacji terapii kardiologicznych.
Czytaj też: Nowa nadzieja dla milionów! Serce po zawale da się naprawić
Dr Akiyuki Nishimura z NINS mówi:
Stres oksydacyjny spowodowany nagromadzeniem reaktywnych form tlenu (ROS) i pochodnych cząsteczek elektrofilowych uważa się za czynnik pogarszający rokowania w chorobach niedokrwiennych serca. Podstawową rolą mitochondriów w mięśniu sercowym jest utrzymanie wysokiej produkcji energii przy jednoczesnym zachowaniu równowagi redoks wewnątrzkomórkowej.
Utleniony glutation korzystny dla serca
W zdrowym organizmie proporcje między glutationem zredukowanym (GSH) a jego utlenioną formą (GSSG) są wyraźnie przesunięte na korzyść tej pierwszej – nawet w stosunku 100:1. To właśnie GSH pełni rolę strażnika równowagi redoks, neutralizując wolne rodniki i przywracając stabilność komórkową po epizodach stresu oksydacyjnego. Gdy poziom GSSG wzrasta, jest to traktowane jako sygnał alarmowy – znak, że mechanizmy obronne ustępują pod naporem reaktywnych form tlenu, a komórki zaczynają tracić zdolność do regeneracji. Wzrost GSSG od lat interpretowany był jako oznaka przewlekłego uszkodzenia tkanek, procesu starzenia się, a nawet czynnik ryzyka chorób nowotworowych czy neurodegeneracyjnych.
Czytaj też: Ząb w oku. Nieprawdopodobna operacja przywraca wzrok, gdy nie ma już innych opcji
Japońscy naukowcy zauważyli, że GSSG nie zawsze działa destrukcyjnie. Wręcz przeciwnie: w specyficznych warunkach, takich jak niedotlenienie po zawale serca, może pełnić aktywną rolę ochronną, inicjując procesy stabilizujące funkcję kluczowych białek mitochondrialnych. To odkrycie rzuca nowe światło na molekularną ambiwalencję glutationu i podważa dotychczasowe założenia o jego jednoznacznie „dobrych” i „złych” formach.
Dr Akiyuki Nishimura mówi:
W tym badaniu analizowaliśmy, czy GSSG może być czymś więcej niż tylko biomarkerem uszkodzenia. Odkryliśmy, że po urazie serca spowodowanym niedotlenieniem GSSG modyfikuje białko Drp1 – poprzez reakcję siarkową z resztą cysteinową – i w ten sposób chroni funkcję mitochondriów.
Kluczowym elementem w nowo odkrytym mechanizmie ochronnym jest białko Drp1 (dynamin-related protein 1) – cząsteczka odgrywająca centralną rolę w procesie podziału mitochondriów. W warunkach fizjologicznych Drp1 dba o to, by mitochondria mogły dynamicznie dostosowywać swoją strukturę do potrzeb komórki. Jednak w sytuacjach stresu, takich jak niedotlenienie po zawale, nadaktywne Drp1 może przyspieszać fragmentację mitochondriów, prowadząc do ich dysfunkcji, a w dalszej perspektywie – do śmierci komórki.
W warunkach stresu oksydacyjnego GSSG wchodzi w bezpośrednią interakcję z cysteinową resztą siarkową w strukturze Drp1. Ten proces – określany jako supersiarczanowanie (ang. supersulfidation) – polega na dodaniu dodatkowej grupy siarkowej do reszty cysteinowej białka. W praktyce działa to jak swoisty molekularny bezpiecznik: zmodyfikowane Drp1 staje się mniej podatne na niekontrolowaną aktywację i utrzymuje bardziej stabilną formę, która nie prowadzi do destrukcyjnej fragmentacji mitochondriów.
Odkrycie to prowadzi również do sformułowania nowej koncepcji w dziedzinie farmakologii redoks – dziedziny badającej wpływ równowagi utleniania i redukcji na procesy chorobowe.
W ostatnich latach wiele badań klinicznych próbowało przeciwdziałać stresowi oksydacyjnemu u pacjentów z chorobami serca – jednak zdecydowana większość zakończyła się niepowodzeniem. Dotychczasowe strategie skupiały się na dostarczaniu przeciwutleniaczy, głównie GSH. Jak pokazują wyniki japońskich badaczy, mogły to być działania zbyt powierzchowne lub ukierunkowane na niewłaściwy cel. Teraz, z nową wiedzą na temat roli GSSG, otwierają się możliwości opracowania bardziej precyzyjnych i skutecznych terapii, które nie tylko neutralizują wolne rodniki, ale również aktywnie stabilizują białka i struktury komórkowe.
