谷胱甘肽过氧化物酶的综述
摘要：谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶，与细胞损伤缺氧，中毒，衰老及多种疾病的发生有关。文章综述了GSH-Px的结构与分类，性质，作用及临床方面的应用。
关键词： 谷胱甘肽过氧化物酶
Abstract: Glutathione peroxidase is an important peroxidase in body widely,have a relation with cell injury in hypoxia, poisoning aging and a variety of diseases.This atcle reviewed the structure ,classification ,nature role and clinical applications of GSH-Px.
Key words: Glutathione peroxidase
谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)于1957年由Mills从牛红细胞中发现，分子结构中含硒，故又名硒谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GSH-Px)，是体内清除H2O2和许多有机氢过氧化物的重要酶。
1．结构与分类
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）分子质量为76 ku～95 ku，为水溶性四聚体蛋白，4个亚基相同或极为类似，每个亚基有1个硒原子。GSH-Px的活性中心是硒半胱氨酸，其活力大小可以反映机体硒水平。GSH-Px是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶。GSH-Px酶系主要包括4种不同的GSH-Px，分别为：胞浆GSH-Px、血浆GSH-Px、磷脂氢过氧化物GSH-Px及胃肠道专属性GSH-Px。第一种：胞浆GSH-Px由4个相同的分子量大小为22kDa的亚基构成四聚体，每个亚基含有1个分子硒半胱氨酸，广泛存在于机体内各个组织，以肝脏红细胞为最多。它的生理功能主要是催化GSH参与过氧化反应，清除在细胞呼吸代谢过程中产生的过氧化物和羟自由基，从而减轻细胞膜多不饱和脂肪酸的过氧化作用。第二种：血浆GSH-Px的构成与胞浆GSH-Px相同，主要分布于血浆中，其功能目前还不是很清楚，但已经证实与清除细胞外的过氧化氢和参与GSH的运输有关。第三种：磷脂过氧化氢GSH-Px是分子量为20kDa的单体，含有1个分子硒半胱氨酸。最初从猪的心脏和肝脏中分离得到，主要存在于睾丸中，其它组织中也有少量分布。其生物学功能是可抑制膜磷脂过氧化。第四种：胃肠道专属性GSH-Px是由4个分子量为22kDa的亚基构成的四聚体，只存在于啮齿类动物的胃肠道中，其功能是保护动物免受摄入脂质过氧化物的损害。
2. 化学性质
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）能催化GSH变为GSSG，使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，同时促进H2O2的分解，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。几乎所有的有机氢过氧化物(ROOH)都可以在GSH-Px的作用下还原为ROH。大概反应如下：2GSH ＋ H2O2→GSSH＋ 2H2O，2GSH ＋ ROOH→GSSH ＋ 2ROH。
GSH-Px虽然可以催化许多巯基化合物氧化，但催化效率相对很低，在所有的巯基化合物中以γ-谷胱甘肽的催化效率最高。GSH-Px愈纯，其性质愈不稳定，纯酶置冰箱中贮存，活力会降低。GSH-Px的最适pH为8～9，在pH 6及其以下，GSH-Px无活性。氰化物与叠氮化物都不能抑制GSH-Px的活性。GSH-Px的吸收光谱在400 nm～420 nm范围内。
测定牛乳中GSH-Px的活性及热稳定性，发现温度升至75 ℃加热15 s，GSH-Px活力大致降到原有的20%；95 ℃煮沸1 min后活性全部丧失。热稳定性较低。
3. 作用机制
GSH-Px催化还原型谷胱甘肽氧化（GSH）与过氧化氢（H2O2）还原反应 ,从而阻断超氧化阴离子细胞类脂过氧化而损害组织细胞;还能阻断由 脂氢过氧化物(LOOH) 引发自由基的二级反应 ,从而减少LOOH对生物体的损害。而自由基是机体生化反应中产生的性质活泼、具有极强氧化能力的物质。体内抗自由基体系主要包括酶类(超氧化物歧化酶、GSH-Px、过氧化氢酶等)阻止自由基形成和通过非酶促抗氧化剂(还原型谷胱甘肽、维生素 E等)捕获不成对的电子使自由基失活。过氧化脂质 (LPO) 是自由基对不饱和脂肪酸引发的脂质过氧化作用的最终产物 ,其含量的多少反映组织细胞的脂质过氧化速率或强度 。机体存在阻止过氧化作用的防御体系 ,GSH-Px是细胞内抗脂质过氧化作用的酶性保护系统的主要成分 ,可催化LPO分解生成相应的醇 ,防止LPO均裂和引发脂质过氧化作用的链式支链反应 ,减少LPO的生成以保护机体免受损害。
而无论是ROOH还是H2O2都是与GSH-Px中的活性中心硒半胱氨酸作用：
E-CysSe-＋ H+＋ ROOH（H2O2）→E-CysSeOH ＋ ROH (H2O)
E-CysSeOH ＋ GSH→E-CysSe-SG ＋ H2O
E-Cys-Se-SG ＋ GSH→E-CysSe-＋ GSSG ＋ H+
这是一个可逆性氧化还原反应过程，在循环过程中GSH-Px可恢复催化活性，但GSH却变成GSSG。
4．生物学作用
4.1 清除脂类氢过氧化物 GSH-Px的主要作用是清除脂类氢过氧化物。GSH-Px可催化LPO分解生成相应的醇 ,防止LPO均裂和引发脂质过氧化作用的链式支链反应 ,减少LPO的生成以保护机体免受损害。
4.2 清除H2O2 脑与精子中几乎不含过氧化氢酶，而含较多的GSH-Px，代谢中产生的H2O2可以被GSH-Px清除。即使含过氧化氢酶较多的组织，仍需GSH-Px清除H2O2，因为在细胞中过氧化氢酶多存在于微体，而在胞浆和线粒体中却很少，组织中较多的GSH-Px可及时清除H2O2；如有的病人缺乏产生过氧化氢酶的基因，但GSH-Px可清除H2O2，故H2O2损伤组织不明显。
4.3 减轻有机氢过氧化物对机体的损伤 在病理生理情况下，活性氧如·OH可能诱发脂类过氧化，除了直接造成生物膜损伤外，还可以通过脂类氢过氧化物与蛋白质、核酸反应，使机体发生广泛性损伤。如果GSH-Px清除脂类氢过氧化物能力不受影响，机体的损伤就可减轻。除了脂类氢过氧化物外，还可能出现其他有机氢过氧化物，如核酸氢过氧化物、胸腺嘧啶氢过氧化物，这两者属于致突变剂，GSH-Px清除有机氢过氧化物的作用可降低致突发生率。脂类过氧化也是细胞老化的原因之一，预防脂类过氧化可延缓细胞老化，所以GSH-Px在预防衰老方面起到重要作用[7]。
4.4 参与前列腺素合成的调节 前列腺素在体内分布较广，其合成原料为花生四烯酸。但在环氧酶与脂氧合酶的作用下，花生四烯酸尚可氧化成某些氢过氧化物(ROOH)。这些氢过氧化物显著干扰前列腺素的生物合成。在GSH-Px的作用下，ROOH可转变为无活性物质(ROH)，故GSH-Px对前列腺素的生物合成起到调节作用。
4.5 其他作用 硒和GSH系统在氧化防御反应中起着关键作用。其他含硒蛋白也有抗氧化特性。硒蛋白和有机硒复合物可以催化过亚硝酸盐反应生成NO2，在预防过亚硝酸盐的生成中也起着重要作用，可以保护细胞免受过亚硝酸盐的损害。
5．谷胱甘肽过氧化物酶的临床应用
动物实验证明，老龄鼠肝和心肌中GSH-Px的活力显著高于幼龄鼠。大鼠缺氧时脑内GSH-Px显著下降，而脂类过氧化物的代表MDA(丙二醛)显著升高，表明缺氧时脑内抗氧化能力减弱。另外，GSH-Px降低可能与脑智力发育障碍，大脑缺血、缺氧损伤，神经变性及重金属中毒有关；脑内GSH-Px可能防止脑细胞受到氧化损伤。在人、牛、山羊和鼠乳汁中均可检出GSH-Px，说明此酶存在于乳腺。早产儿母乳GSH-Px和LCP均高于足月儿，GSH-Px的抗氧化作用可以保护乳脂肪球膜的结构，可能对乳腺内脂肪酸分泌和婴儿营养起辅助作用，对新生儿的发育起一定保护作用。GSH-Px与心血管系统疾病关系也很密切，与动脉粥样硬化、原发性高血压，心肌炎等均有关。在严重动脉粥样硬化患者体内，GSH-Px活性降低，这可能是动脉粥样硬化发生的独立危险因素，提示该酶与此类疾病有重要联系。
6．结语
GSH-Px催化还原机体内H2O2和有机氢过氧化合物，参与调节前列腺素的合成。广泛存在于机体组织中，与细胞损伤、缺氧、中毒、衰老、多种疾病的发生有关；检测GSH-Px活性是衡量机体抗氧化力的重要指标，也与机体硒水平密切相关。
参考文件
1. 赵玉珍，栗坤，玉光岩，等. 川芎秦对老龄小鼠心、肝组织中谷胱甘肽过氧化物酶活化的影响. 黑龙江医药科学，1988
2. 周玫.谷胱甘肽过氧化物酶. 生物化学与生物物理进展,1985
3. 陈瑗,周玫,主编. 自由基医学. 北京：人民军医出版社,1991
4. 方允中,李文杰,主编. 自由基与基础理论及其在生物学和医学中的应用. 北京：科学出版社，1989
5. 马森. 谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转硫酶研究进展. 乳谷胱甘肽过氧化物酶的研究，2008
6. 郭 玲 等. 含硒的谷胱甘肽过氧化物酶与人类健康的关系. 微量元素与健康研究，2002
谷胱甘肽过氧化物酶的综述
摘要：谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶，与细胞损伤缺氧，中毒，衰老及多种疾病的发生有关。文章综述了GSH-Px的结构与分类，性质，作用及临床方面的应用。
关键词： 谷胱甘肽过氧化物酶
Abstract: Glutathione peroxidase is an important peroxidase in body widely,have a relation with cell injury in hypoxia, poisoning aging and a variety of diseases.This atcle reviewed the structure ,classification ,nature role and clinical applications of GSH-Px.
Key words: Glutathione peroxidase
谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)于1957年由Mills从牛红细胞中发现，分子结构中含硒，故又名硒谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GSH-Px)，是体内清除H2O2和许多有机氢过氧化物的重要酶。
1．结构与分类
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）分子质量为76 ku～95 ku，为水溶性四聚体蛋白，4个亚基相同或极为类似，每个亚基有1个硒原子。GSH-Px的活性中心是硒半胱氨酸，其活力大小可以反映机体硒水平。GSH-Px是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶。GSH-Px酶系主要包括4种不同的GSH-Px，分别为：胞浆GSH-Px、血浆GSH-Px、磷脂氢过氧化物GSH-Px及胃肠道专属性GSH-Px。第一种：胞浆GSH-Px由4个相同的分子量大小为22kDa的亚基构成四聚体，每个亚基含有1个分子硒半胱氨酸，广泛存在于机体内各个组织，以肝脏红细胞为最多。它的生理功能主要是催化GSH参与过氧化反应，清除在细胞呼吸代谢过程中产生的过氧化物和羟自由基，从而减轻细胞膜多不饱和脂肪酸的过氧化作用。第二种：血浆GSH-Px的构成与胞浆GSH-Px相同，主要分布于血浆中，其功能目前还不是很清楚，但已经证实与清除细胞外的过氧化氢和参与GSH的运输有关。第三种：磷脂过氧化氢GSH-Px是分子量为20kDa的单体，含有1个分子硒半胱氨酸。最初从猪的心脏和肝脏中分离得到，主要存在于睾丸中，其它组织中也有少量分布。其生物学功能是可抑制膜磷脂过氧化。第四种：胃肠道专属性GSH-Px是由4个分子量为22kDa的亚基构成的四聚体，只存在于啮齿类动物的胃肠道中，其功能是保护动物免受摄入脂质过氧化物的损害。
2. 化学性质
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）能催化GSH变为GSSG，使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，同时促进H2O2的分解，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。几乎所有的有机氢过氧化物(ROOH)都可以在GSH-Px的作用下还原为ROH。大概反应如下：2GSH ＋ H2O2→GSSH＋ 2H2O，2GSH ＋ ROOH→GSSH ＋ 2ROH。
GSH-Px虽然可以催化许多巯基化合物氧化，但催化效率相对很低，在所有的巯基化合物中以γ-谷胱甘肽的催化效率最高。GSH-Px愈纯，其性质愈不稳定，纯酶置冰箱中贮存，活力会降低。GSH-Px的最适pH为8～9，在pH 6及其以下，GSH-Px无活性。氰化物与叠氮化物都不能抑制GSH-Px的活性。GSH-Px的吸收光谱在400 nm～420 nm范围内。
测定牛乳中GSH-Px的活性及热稳定性，发现温度升至75 ℃加热15 s，GSH-Px活力大致降到原有的20%；95 ℃煮沸1 min后活性全部丧失。热稳定性较低。
3. 作用机制
GSH-Px催化还原型谷胱甘肽氧化（GSH）与过氧化氢（H2O2）还原反应 ,从而阻断超氧化阴离子细胞类脂过氧化而损害组织细胞;还能阻断由 脂氢过氧化物(LOOH) 引发自由基的二级反应 ,从而减少LOOH对生物体的损害。而自由基是机体生化反应中产生的性质活泼、具有极强氧化能力的物质。体内抗自由基体系主要包括酶类(超氧化物歧化酶、GSH-Px、过氧化氢酶等)阻止自由基形成和通过非酶促抗氧化剂(还原型谷胱甘肽、维生素 E等)捕获不成对的电子使自由基失活。过氧化脂质 (LPO) 是自由基对不饱和脂肪酸引发的脂质过氧化作用的最终产物 ,其含量的多少反映组织细胞的脂质过氧化速率或强度 。机体存在阻止过氧化作用的防御体系 ,GSH-Px是细胞内抗脂质过氧化作用的酶性保护系统的主要成分 ,可催化LPO分解生成相应的醇 ,防止LPO均裂和引发脂质过氧化作用的链式支链反应 ,减少LPO的生成以保护机体免受损害。
而无论是ROOH还是H2O2都是与GSH-Px中的活性中心硒半胱氨酸作用：
E-CysSe-＋ H+＋ ROOH（H2O2）→E-CysSeOH ＋ ROH (H2O)
E-CysSeOH ＋ GSH→E-CysSe-SG ＋ H2O
E-Cys-Se-SG ＋ GSH→E-CysSe-＋ GSSG ＋ H+
这是一个可逆性氧化还原反应过程，在循环过程中GSH-Px可恢复催化活性，但GSH却变成GSSG。
4．生物学作用
4.1 清除脂类氢过氧化物 GSH-Px的主要作用是清除脂类氢过氧化物。GSH-Px可催化LPO分解生成相应的醇 ,防止LPO均裂和引发脂质过氧化作用的链式支链反应 ,减少LPO的生成以保护机体免受损害。
4.2 清除H2O2 脑与精子中几乎不含过氧化氢酶，而含较多的GSH-Px，代谢中产生的H2O2可以被GSH-Px清除。即使含过氧化氢酶较多的组织，仍需GSH-Px清除H2O2，因为在细胞中过氧化氢酶多存在于微体，而在胞浆和线粒体中却很少，组织中较多的GSH-Px可及时清除H2O2；如有的病人缺乏产生过氧化氢酶的基因，但GSH-Px可清除H2O2，故H2O2损伤组织不明显。
4.3 减轻有机氢过氧化物对机体的损伤 在病理生理情况下，活性氧如·OH可能诱发脂类过氧化，除了直接造成生物膜损伤外，还可以通过脂类氢过氧化物与蛋白质、核酸反应，使机体发生广泛性损伤。如果GSH-Px清除脂类氢过氧化物能力不受影响，机体的损伤就可减轻。除了脂类氢过氧化物外，还可能出现其他有机氢过氧化物，如核酸氢过氧化物、胸腺嘧啶氢过氧化物，这两者属于致突变剂，GSH-Px清除有机氢过氧化物的作用可降低致突发生率。脂类过氧化也是细胞老化的原因之一，预防脂类过氧化可延缓细胞老化，所以GSH-Px在预防衰老方面起到重要作用[7]。
4.4 参与前列腺素合成的调节 前列腺素在体内分布较广，其合成原料为花生四烯酸。但在环氧酶与脂氧合酶的作用下，花生四烯酸尚可氧化成某些氢过氧化物(ROOH)。这些氢过氧化物显著干扰前列腺素的生物合成。在GSH-Px的作用下，ROOH可转变为无活性物质(ROH)，故GSH-Px对前列腺素的生物合成起到调节作用。
4.5 其他作用 硒和GSH系统在氧化防御反应中起着关键作用。其他含硒蛋白也有抗氧化特性。硒蛋白和有机硒复合物可以催化过亚硝酸盐反应生成NO2，在预防过亚硝酸盐的生成中也起着重要作用，可以保护细胞免受过亚硝酸盐的损害。
5．谷胱甘肽过氧化物酶的临床应用
动物实验证明，老龄鼠肝和心肌中GSH-Px的活力显著高于幼龄鼠。大鼠缺氧时脑内GSH-Px显著下降，而脂类过氧化物的代表MDA(丙二醛)显著升高，表明缺氧时脑内抗氧化能力减弱。另外，GSH-Px降低可能与脑智力发育障碍，大脑缺血、缺氧损伤，神经变性及重金属中毒有关；脑内GSH-Px可能防止脑细胞受到氧化损伤。在人、牛、山羊和鼠乳汁中均可检出GSH-Px，说明此酶存在于乳腺。早产儿母乳GSH-Px和LCP均高于足月儿，GSH-Px的抗氧化作用可以保护乳脂肪球膜的结构，可能对乳腺内脂肪酸分泌和婴儿营养起辅助作用，对新生儿的发育起一定保护作用。GSH-Px与心血管系统疾病关系也很密切，与动脉粥样硬化、原发性高血压，心肌炎等均有关。在严重动脉粥样硬化患者体内，GSH-Px活性降低，这可能是动脉粥样硬化发生的独立危险因素，提示该酶与此类疾病有重要联系。
6．结语
GSH-Px催化还原机体内H2O2和有机氢过氧化合物，参与调节前列腺素的合成。广泛存在于机体组织中，与细胞损伤、缺氧、中毒、衰老、多种疾病的发生有关；检测GSH-Px活性是衡量机体抗氧化力的重要指标，也与机体硒水平密切相关。
参考文件
1. 赵玉珍，栗坤，玉光岩，等. 川芎秦对老龄小鼠心、肝组织中谷胱甘肽过氧化物酶活化的影响. 黑龙江医药科学，1988
2. 周玫.谷胱甘肽过氧化物酶. 生物化学与生物物理进展,1985
3. 陈瑗,周玫,主编. 自由基医学. 北京：人民军医出版社,1991
4. 方允中,李文杰,主编. 自由基与基础理论及其在生物学和医学中的应用. 北京：科学出版社，1989
5. 马森. 谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转硫酶研究进展. 乳谷胱甘肽过氧化物酶的研究，2008
6. 郭 玲 等. 含硒的谷胱甘肽过氧化物酶与人类健康的关系. 微量元素与健康研究，2002