Peroxidasen

Peroxidasen vertegenwoordigen enzymen die waterstofperoxide of organische peroxiden in elk organisme afbreken. Peroxiden zijn sterke celtoxines die worden geproduceerd in tal van biochemische oxidatiereacties. Dit maakt de peroxidasen tot een van de belangrijkste antioxidanten.

Wat zijn peroxidasen?

Peroxidasen zijn enzymen die in de meeste gevallen het giftige waterstofperoxide afbreken. Deze enzymen verminderen ook organische peroxiden.

Bij deze reacties ontvangt het corresponderende peroxide twee elektronen en twee protonen in substappen. Dit betekent dat er een overdracht van waterstofatomen is. De binding tussen de twee zuurstofatomen van het peroxide is verbroken. De peroxidasen omvatten catalase, cytochroom c peroxidase, schildklierperoxidase en glutathionperoxidase. De waterstofatomen zijn afkomstig van zogenaamde waterstofdonoren. Waterstofperoxide of organische peroxiden zijn de substraten, Catalase is een speciaal geval.

In het geval van catalase als peroxidase fungeert een tweede waterstofperoxidemolecuul als waterstofdonor. Het draagt ​​dus waterstofatomen over. Van twee moleculen waterstofperoxide worden twee moleculen water en één zuurstofmolecuul gemaakt. Met behulp van waterstofperoxide oxideert cytochroom c peroxidase bijvoorbeeld de ferroform van cytochroom C. Met behulp van schildklierperoxidase wordt een jodide-ion gereduceerd in aanwezigheid van waterstofperoxide, en dit wordt onmiddellijk omgezet met het aminozuur tyrosine om de schildklierhormonen te vormen.

Glutathionperoxidase is een belangrijke peroxidase. Dit katalyseert de oxidatie van glutathion door waterstofperoxide onder vorming van water. Dit maakt het een van de belangrijkste antioxidanten in het lichaam.

Functie, effect en taken

De belangrijkste taak van de peroxidasen is het afbreken van giftige waterstofperoxide en organische peroxiden in het organisme. Peroxiden zijn zeer agressieve stoffen die heel gemakkelijk de eigen biomoleculen van het lichaam kunnen oxideren.

Bij veel oxidatieve metabolische processen ontstaan ​​ze vaak als metabolieten. Bij het afbreken van de peroxiden komt meestal waterstofperoxide vrij, dat andere endogene stoffen aantast. Ook bij de omzetting van peroxiden worden altijd vrije radicalen gevormd als tussenproducten. Om de werking van de vrije radicalen te beperken, moeten dus ook de peroxiden worden afgebroken. Het enzym catalase is verantwoordelijk voor de directe afbraak van waterstofperoxide in water en zuurstof. Glutathionperoxidase oxideert glutathionsulfide en reduceert tegelijkertijd waterstofperoxide tot water. Glutathion is een tripeptide gemaakt van glutaminezuur, cysteïne en glycine.

In de lever is het als antioxidant het belangrijkste actieve ingrediënt bij het ontgiften van het lichaam. Het wordt daarbij geoxideerd. Als het wordt aangebracht tot op het punt van uitputting, kan acuut leverfalen optreden omdat de ontgiftingsreacties die altijd nodig zijn niet meer plaatsvinden. Hierdoor is het enzym glutathionperoxidase van groot belang als onderdeel van de cellulaire afweer tegen oxidatieve stress. Een tekort aan dit enzym kan leiden tot aderverkalking, tumoren en neurodegeneratieve ziekten.

Schildklierperoxidase bouwt op zijn beurt jodium op in de schildklierhormonen door de oxidatie van jodide. Ook hier worden tijdens de oxidatie van het jodide-ion waterstofatomen overgebracht van tyrosine naar waterstofperoxide. Daarbij worden schildklierhormonen en water gevormd.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

De peroxidasen bevinden zich voornamelijk in de peroxisomen van de cel. Peroxisomen zijn membraanafgesloten celorganellen waarin de agressieve peroxiden worden afgebroken. Deze reacties moeten apart van de rest van het celgebied plaatsvinden, omdat ze gevaarlijk kunnen zijn voor de rest van de cel. De peroxisomen bevatten peroxidasen, die waterstofperoxide en andere peroxiden afbreken ongestoord door het cytoplasma van de cel.

Het aantal en de grootte van de peroxisomen en hun eiwitgehalte zijn afhankelijk van het celtype. Hoe meer ontgiftingsreacties er moeten plaatsvinden, hoe groter het aantal en het volume van blaasjes. De peroxisomen bevatten ongeveer 60 oxidasen en monooxygenases, die de afbraak van vetzuren en andere stoffen katalyseren onder opname van zuurstof. Peroxiden worden gevormd als bijzonder reactieve tussenproducten, die daarom met behulp van de peroxidasen moeten worden afgebroken.

Ziekten en aandoeningen

Waterstofperoxide als tussenproduct, voornamelijk bij de oxidatieve afbraak van vetten, heeft grote effecten op het organisme. Het heeft zelf een oxiderende werking en kan het lichaam beschadigen. Daarom spelen de peroxidasen een zeer belangrijke rol met betrekking tot oxidatieve stress.

Als antioxidanten maken met name glutathionperoxidasen deel uit van het cellulaire afweersysteem. Glutathionperoxidasen zijn opgebouwd uit glutathion. Ze zijn afhankelijk van selenium als cofactor. Glutathion is een tripeptide dat bestaat uit glutaminezuur, cysteïne en glycine. Selenium bindt zich aan de cysteïne in de enzymen, waarbij het seleniumcysteïne het reactieve centrum van het enzym is. Een storing of gebrek aan glutathionperoxidase kan tot ernstige gezondheidsproblemen leiden. Dit tekort wordt vaak veroorzaakt door een tekort aan selenium. Dit beperkt de functie van het enzym. Vooral in sommige delen van China, waar de bodem erg arm is aan selenium, komt het zogenaamde Keshan syndroom (genoemd naar het Keshan district) voor.

De ziekte manifesteert zich in hartproblemen zoals hartritmestoornissen, hartfalen of zelfs cardiogene shock. De glutathionperoxidasen komen voort uit glutathion. Dit komt vooral voor in de lever en wordt constant in het lichaam aangemaakt. Wanneer echter grotere concentraties peroxiden aanwezig zijn, wordt glutathion zeer snel verbruikt door oxidatie. Dit kan snel gebeuren bij lichamelijke inspanning, emotionele stress of infecties. Een ongezonde levensstijl met een slecht voedingspatroon, giftige stoffen uit de omgeving, alcohol, sigarettenrook en nog veel meer kan ook leiden tot een tekort aan glutathion.

Dit tekort manifesteert zich in een verzwakt immuunsysteem en een overbelasting van de lever. Als de gezondheidsklachten nog niet chronisch zijn, leidt een verandering in levensstijl snel tot herstel, omdat glutathion snel weer wordt gevormd.