GPx-1 פירושו Glutathione peroxidase 1 – אנזים חשוב המעורב בהגנה על התאים שלנו מנזק הנגרם על ידי חומרים מזיקים הנקראים מיני חמצן תגובתיים (ROS). (נתקלנו בהם בעבר, ב-SOD2 ועקה חמצונית. הקוראים מוזמנים לקרוא מאמר זה לרקע נוסף על איך ROS נוצרים במהלך נשימה ואילו הגנות יש לגופנו נגדם.)
באופן ספציפי יותר, GPx1 מנטרל ומגן מפני נזק מ-ROS אחד במיוחד – hydrogen peroxide (H2O2). מבחינה זו, אנו מסווגים את GPx1 כאנזים נוגד חמצון: על ידי מניעת הצטברות של H2O2, הוא מגן עלינו מפני סוג של נזק תאי הנקרא "נזק חמצוני".
נקודות מפתח
- GPx-1 הוא אנזים המגן על תאים מפני נזק מחומרים מזיקים הנקראים מיני חמצן פעיל (ROS).
מהם מיני חמצן תגובתיים (ROS)?
מיני חמצן תגובתיים (ROS) הם חומרים ביולוגיים פעילים מאוד שנגזרים מחמצן. רבים מה-ROS הם דוגמאות למה שאנו מכנים "רדיקלים חופשיים" – אטומים או מולקולות עם אלקטרונים לא מזווגים שהופכים אותם לפעילים מאוד. . ROS אחרים, כולל hydrogen peroxide (H2O2) אינם, מבחינה טכנית, רדיקלים חופשיים, אך הם בכל זאת פעילים מאוד.
מכיוון שהם פעילים מאוד, ROS יכולים להגיב ולפגוע במולקולות חשובות, כגון DNA, ליפידים (כמו אלה בקרומי תאים) וחלבונים (כולל אנזימים מרכזיים וחלבוני מבנה). סוג זה של נזק ידוע כ"נזק חמצוני."
ROS מיוצרים במהלך נשימה תאית – התהליך שבו תאים מפיקים אנרגיה כימית. בפרט, נשימה אירובית על ידי מיטוכונדריה ("תחנות הכוח של התא") מובילה לייצור ROS כאשר חמצן מומר בהדרגה למים.
יצירת hydrogen peroxide – hydrogen peroxide (H2O2) הוא אחד מה-ROS הנוצרים על ידי מיטוכונדריה במהלך נשימה אירובית. הוא נוצר מ-ROS פעיל מאוד אחר הנקרא superoxide (O2-). סופראוקסיד מומר לhydrogen peroxide על ידי האנזים נוגד החמצון, SOD. בעוד hydrogen peroxide פחות פעיל מסופראוקסיד, הוא עדיין מסוגל לגרום נזק לרכיבי התא. לכן יש לנו מנגנוני נוגדי חמצון שונים (שיפורטו בהמשך) המונעים הצטברות של יותר מדי מי חמצן במהלך נשימה.
בנוסף להיווצרות במהלך נשימה במיטוכונדריה, hydrogen peroxide מיוצרים גם מתהליכים מטבוליים שונים אחרים בתאים, כולל קיפול חלבונים.
נקודות מפתח
- מיני חמצן תגובתיים (ROS) הם חומרים פעילים מאוד הנגזרים מחמצן שמסוגלים לגרום נזק ל-DNA, ליפידים וחלבונים.
- ROS מיוצרים במהלך נשימה אירובית במיטוכונדריה.
- Hydrogen peroxide = הוא אחד מה-ROS המיוצרים במהלך נשימה אירובית.
- Hydrogen peroxide מיוצרים גם על ידי תהליכים מטבוליים אחרים.
מהם נוגדי חמצון?
נוגדי חמצון הם חומרים ביולוגיים הפועלים לנטרול וסילוק של ROS (מיני חמצן תגובתיים) מזיקים ורדיקלים חופשיים אחרים. באמצעות כך, נוגדי חמצון מגנים על התאים שלנו מפני נזק חמצוני הנגרם על ידי ROS.
גופנו פיתח מספר הגנות נוגדות חמצון שונות להגנה מפני נזק חמצוני. חלק מנוגדי החמצון, כמו גלוטתיון, ויטמין E (אלפא-טוקופרול) וויטמין C (חומצה אסקורבית), פועלים על ידי קשירה וקיבוע (או 'איסוף') ROS. אנחנו יכולים לקבל חלק מנוגדי חמצון אלה מהתזונה שלנו, כאשר פירות וירקות הם מקורות עשירים במיוחד.
הגנות נוגדות חמצון אחרות כוללות אנזימים הממירים ROS למולקולות פחות מזיקות. כבר נתקלנו בסופראוקסיד דיסמוטאז 2 (SOD2), שממיר את superoxide anion לhydrogen peroxide.
Catalase וglutathione peroxidase (GPx1), נושא תכונה זו, הם אנזימים נוגדי חמצון אחרים. בהתאמה, הם ממירים hydrogen peroxide למים וחמצן (catalase), או למים (GPx-1).
נקודות מפתח
- נוגדי חמצון הם חומרים המנטרלים מיני חמצן תגובתיים (ROS) ורדיקלים חופשיים.
- נוגדי חמצון מגנים עלינו מנזק חמצוני הנגרם על ידי ROS ורדיקלים חופשיים.
- חלק מנוגדי החמצון (למשל ויטמין E) נקשרים ומקבעים ROS.
- נוגדי חמצון אחרים הם אנזימים נוגדי חמצון הממירים ROS לחומרים פחות מזיקים.
- GPx1 הוא אנזים נוגד חמצון.
מהי עקה חמצונית?
ההגנות נוגדות החמצון שלנו (שהוסברו לעיל) בדרך כלל עושות עבודה טובה במניעת הצטברות של ROS ומניעת נזק לתאים.
עם זאת, לעיתים ייצור ה-ROS יכול לעלות על ההגנות נוגדות החמצון שלנו. זה ידוע כעקה חמצונית – חוסר איזון בין ייצור ROS לנטרול שלהם על ידי נוגדי חמצון.
עקה חמצונית מובילה לפיכך להצטברות של ROS, אשר, בתורה, גורמת נזק לתאים שלנו. כתוצאה מכך, עקה חמצונית נחשבת לתהליך מזיק, היא קשורה לדלקת, הזדקנות, התפתחות רובד שומני (טרשת עורקים) והתפתחות סרטן.
נקודות מפתח
- עקה חמצונית מתרחשת כאשר יש חוסר איזון בין ייצור מיני חמצן פעיל (ROS) לסילוקם על ידי נוגדי חמצון.
- עקה חמצונית גורמת נזק לתאים.
- עקה חמצונית קשורה לדלקת, הזדקנות, מחלות לב וכלי דם וסרטן.
כיצד GPx-1 מונע עקה חמצונית?
GPx-1 עוזר למנוע עקה חמצונית על ידי סילוק ROS אחד במיוחד: מי חמצן (H2O2). כאנזים נוגד חמצון, GPx-1 ממיר hydrogen peroxide (H2O2) שנוצרים במהלך נשימה תאית למים (H2O).
חלק גדול מ hydrogen peroxide שנוצרים במהלך נשימה תאית נוצרים על ידי פעולת האנזים נוגד החמצון superoxide dismutase (SOD2). זה ממיר ROS אחר, superoxide (O2-), לhydrogen peroxide.
hydrogen peroxide אז מפורקים על ידי GPx-1 למים. לכן אנחנו יכולים לראות את SOD2 ו-GPx-1 כפועלים בתיאום זה עם זה.
בנוסף לנטרול מי חמצן, GPx-1 גם ממיר מולקולות lipid peroxide מזיקות למולקולות בטוחות יותר, פחות פעילות (lipid alcohols).
Lipid peroxides נוצרים כאשר ליפידים (כמו אלה בקרומי תאים) נחשפים לנזק חמצוני מ-ROS ורדיקלים חופשיים אחרים. זהו תהליך הידוע כ- lipid peroxidation ויכול לנבוע מעקה חמצונית.
האנזים GPx-1 דורש את המינרל סלניום כדי לפעול כראוי. כתוצאה מכך, חשוב לקבל מספיק סלניום בתזונה שלך ממקורות כמו אגוזי ברזיל, טונה, אורז חום וביצים.
נקודות מפתח
- מיני חמצן פעיל (ROS) מזיקים, כולל מי חמצן, מצטברים במהלך נשימה תאית.
- GPx-1 ממיר מי חמצן למים, שאינם מזיקים.
- GPx-1 מונע הצטברות של מי חמצן ובכך מגן מפני עקה חמצונית.
- GPx-1 גם מונע עקה חמצונית על ידי המרת רדיקלים חופשיים אחרים, דהיינו פראוקסידים ליפידיים, למולקולות פחות פעילות.
כיצד הגן GPX-1 משפיע על הרגישות לעקה חמצונית?
האנזים GPx-1 שלך מקודד על ידי הגן GPX1. וריאנטים של גן זה יכולים להשפיע על פעילות אנזים GPx-1. זה, בתורו, משנה את היכולת שלך לנטרל ולהמיר מי חמצן למים, מה שיכול להשפיע על הרגישות שלך לעקה חמצונית.
באופן ספציפי יותר, שינוי באות בודדת ברצף ה-DNA, אשר מכונה באופן רשמי יותר פולימורפיזם של נוקלאוטיד בודד (SNP), גורם לשינוי מהאות 'C' לאות 'T'. זה (שאנו מייחסים לו את הקוד rs1050450) יוצר שני וריאנטים שונים או 'אללים' של הגן GPX1: אלל 'C' ואלל 'T'.
מחקרים מציעים שאלל 'T' קשור לירידה משמעותית בפעילות אנזים GPx1, כאשר חלק מהמחקרים מראים ירידה של 40% בפעילות GPx1. כתוצאה מפעילות GPx-1 מופחתת, אנשים הנושאים את אלל 'T' פחות יעילים בסילוק ROS, דהיינו מי חמצן (וכן פראוקסידים ליפידיים). כתוצאה מכך, רמות מי החמצן יישארו גבוהות, מה שהופך את נושאי האלל 'T' לרגישים יותר לעקה חמצונית. נושאי אלל 'T' (כלומר אנשים עם גנוטיפים CT ו-TT) עשויים להיות גם בסיכון גבוה יותר למצבים הקשורים לעקה חמצונית, למשל מחלות לב וכלי דם.
GPx-1 ותכונת SOD2 שלך – בהתחשב בכך ש-SOD2 גם עוזר לנטרל ROS שנוצרים במהלך נשימה אירובית, אנשים הנושאים וריאנטים גנטיים המפחיתים את פעילות SOD2 ו-Gpx-1 עשויים להיות בסיכון גבוה יותר לעקה חמצונית.
נקודות מפתח
- הגן GPX1 מקודד לאנזים GPx-1.
- וריאנטים של הגן GPX1 משפיעים על פעילות אנזים GPx-1.
- SNP (rs1050450) יוצר שני וריאנטים/אללים של הגן: "C" ו-"T".
- נושאי אלל "T" (גנוטיפים CT ו-TT) הם בעלי פעילות GPx-1 מופחתת.
- פעילות GPx-1 מופחתת מובילה לסילוק ירוד יותר של מי חמצן.
- נושאי אלל "T" רגישים יותר לעקה חמצונית.
- פעילות SOD2 מופחתת גם מגבירה רגישות לעקה חמצונית.
