グルタチオンペルオキシダーゼ（GSH-Px）

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はじめに

グルタチオンペルオキシダーゼ（GSH-Px）は、生体内に広く存在する重要な過酸化物分解酵素である。GSH-Pxの活性中心はセレノシステインであり、その活性レベルは生体内セレンレベルを反映し得る。セレンはGSH-Px酵素系の構成要素であり、GSHからGSSGへの変換を触媒するとともに、有害な過酸化物を無害なヒドロキシ化合物へ還元し、過酸化物による細胞膜構造および機能への干渉・障害から保護する。NADPHの減少はグルタチオンペルオキシダーゼ活性と直線的に相関する。GSH-Pxには主に4つのタイプがある：細胞質型GSH-Px、血漿型GSH-Px、リン脂質ヒドロペルオキシドGSH-Px、および消化管特異的GSH-Px。

GSH-Px酵素系

• 細胞質型GSH-Px

分子量22 kDaの同一サブユニット4個からなる四量体で構成され、各サブユニットはセレノシステイン分子を1個含む。体内の各種組織に広く存在し、肝臓および赤血球に最も豊富である。生理学的機能は主として、過酸化反応におけるGSHの関与を触媒し、細胞呼吸代謝過程で生成する過酸化物およびヒドロキシルラジカルを除去することで、細胞膜中の多価不飽和脂肪酸の過酸化を低減することである。

• 血漿型GSH-Px

構成は細胞質型GSH-Pxと同様で、主として血漿中に分布する。機能は十分に解明されていないが、細胞外過酸化水素の除去およびGSH輸送への関与との関連が示されている。

• リン脂質ヒドロペルオキシドGSH-Px

分子量20 kDaの単量体で、セレノシステイン分子を1個含む。もともとブタの心臓および肝臓から単離され、主として精巣に存在し、他組織には少量分布する。生物学的機能は膜リン脂質の過酸化を抑制することである。

• 消化管特異的GSH-Px

分子量22 kDaのサブユニット4個からなる四量体で、げっ歯類の消化管にのみ認められる。機能は、摂取された脂質過酸化物による障害から動物を保護することである。

構造

哺乳類のGPx1、GPx2、GPx3およびGPx4はセレン含有酵素であることが示されている。一方、GPx6はヒトではセレノタンパク質であるが、げっ歯類ではシステイン含有の相同体である。GPx1、GPx2およびGPx3はホモ四量体タンパク質であり、GPx4は単量体構造を有する。細胞膜および細胞内小器官膜の完全性はグルタチオンペルオキシダーゼに大きく依存するため、その抗酸化防御システム自体もセレンの存在に強く依存している。

グルタチオンペルオキシダーゼ活性の測定法

グルタチオンペルオキシダーゼ活性は、複数の方法により分光光度法で測定される。ペルオキシダーゼ反応をグルタチオンレダクターゼ反応と連結し、NADPHからNADPへの変換を測定する直接法が広く用いられている。別法として、エルマン試薬を用いて反応後に残存するGSHを測定する方法がある。これらを基盤として、イソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、過酸化水素など、各種ヒドロペルオキシドを還元基質として用いる手順が開発されている。その他の方法として、CUPRAC試薬の使用、反応生成物の分光光度検出、またはo-フタルアルデヒドを蛍光試薬として用いる方法がある。

臨床的意義

1. 生体の過酸化に対する抵抗能を示す指標の一つ。
2. 上昇：糖尿病、鎌状赤血球貧血、新生児溶血、サラセミア。
3. 低下：多発性硬化症、がん、冠動脈疾患、慢性膵炎、熱傷、手術。