Che cos'è il GPx-1?

GPx-1 sta per glutatione perossidasi 1, un importante enzima coinvolto nella protezione delle nostre cellule dai danni causati da sostanze nocive chiamate specie reattive dell'ossigeno (ROS).

(Abbiamo già parlato delle specie reattive dell'ossigeno in precedenza, sia nel contesto dell'efficienza metabolica e dell'UCP2, sia in quello delle caratteristiche relative alla SOD2 e allo stress ossidativo. Invitiamo i lettori a leggere questi articoli per ulteriori approfondimenti su come si generano le ROS durante la respirazione e quali difese ha il nostro corpo contro di esse.)

Più specificamente, GPx1 neutralizza e protegge dai danni causati da una ROS in particolare: il perossido di idrogeno (H2O2).

A questo proposito, classifichiamo la GPx1 come un enzima antiossidante: impedendo l'accumulo di H2O2, ci protegge da un tipo di danno cellulare chiamato "danno ossidativo".

PUNTI CHIAVE

• La GPx-1 (glutatione perossidasi 1) è un enzima che protegge le cellule dai danni causati da sostanze nocive chiamate specie reattive dell'ossigeno (ROS).

Cosa sono le specie reattive dell'ossigeno (ROS)?

Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) sono sostanze biologiche altamente reattive derivate dall'ossigeno.

Molte ROS sono esempi di ciò che chiamiamo"radicali liberi": atomi o molecole con elettroni spaiati che li rendono altamente reattivi. Ad esempio, abbiamo già incontrato l'anione superossido (O2-) nel tratto SOD2 e stress ossidativo.

Altre ROS, tra cui il perossido di idrogeno (H2O2), non sono, tecnicamente parlando, radicali liberi, ma sono comunque altamente reattive.

Essendo altamente reattivi, i ROS possono reagire con molecole importanti, come il DNA, i lipidi ( ad esempio quelli presenti nelle membrane cellulari) e le proteine (tra cui enzimi fondamentali e proteine strutturali), danneggiandole. Questo tipo di danno è noto come«danno ossidativo».

Come abbiamo visto nei tratti UCP2 e SOD2, i ROS vengono prodotti durante la respirazione cellulare, il processo attraverso il quale le cellule ricavano energia chimica. In particolare, la respirazione aerobica dei mitocondri (le «centrali energetiche della cellula») porta alla produzione di ROS man mano che l’ossigeno viene gradualmente convertito in acqua.

Formazione del perossido di idrogeno

Il perossido di idrogeno (H₂O₂) è uno dei ROS prodotti dai mitocondri durante la respirazione aerobica. Si forma a partire da un altro ROS altamente reattivo chiamato superossido (O₂⁻).

Il superossido viene convertito in perossido di idrogeno dall’enzima antiossidante SOD ( superossido dismutasi). Sebbene il perossido di idrogeno sia meno reattivo del superossido, rimane comunque in grado di causare danni ai componenti cellulari. Pertanto disponiamo di vari meccanismi antiossidanti (descritti in seguito) che impediscono l'accumulo eccessivo di perossido di idrogeno durante la respirazione.

Oltre a essere generato durante la respirazione nei mitocondri, il perossido di idrogeno viene prodotto anche da vari altri processi metabolici nelle cellule, tra cui il ripiegamento delle proteine.

PUNTI CHIAVE

• Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) sono sostanze altamente reattive derivate dall'ossigeno, in grado di danneggiare il DNA, i lipidi e le proteine.
• I ROS vengono prodotti durante la respirazione aerobica nei mitocondri.
• Il perossido di idrogeno (H₂O₂) è uno dei radicali reattivi dell'ossigeno (ROS) prodotti durante la respirazione aerobica.
• Il perossido di idrogeno viene prodotto anche da altri processi metabolici.

Cosa sono gli antiossidanti?

Gli antiossidanti sono sostanze biologiche che agiscono per neutralizzare ed eliminare le ROS (specie reattive dell'ossigeno) nocive e altri radicali liberi. In questo modo, gli antiossidanti proteggono le nostre cellule dal danno ossidativo causato dalle ROS.

Il nostro organismo ha sviluppato diverse difese antiossidanti per proteggersi dal danno ossidativo. Alcuni antiossidanti, come il glutatione, la vitamina E (alfa-tocoferolo) e la vitamina C (acido ascorbico), agiscono legandosi ai ROS e immobilizzandoli (o "eliminandoli"). Possiamo ottenere alcuni di questi antiossidanti dalla nostra dieta, in particolare da frutta e verdura, che ne sono fonti particolarmente ricche.

Altre difese antiossidanti coinvolgono enzimi che convertono i ROS in altre molecole meno dannose. Abbiamo già incontrato la superossido dismutasi 2 (SOD2), che converte l'anione superossido in perossido di idrogeno.

La catalasi e la glutatione perossidasi (GPx1), oggetto di questo tratto, sono altri enzimi antiossidanti. Rispettivamente, convertono il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno (catalasi) o in acqua (GPx-1).

PUNTI CHIAVE

• Gli antiossidanti sono sostanze che neutralizzano le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e i radicali liberi.
• Gli antiossidanti ci proteggono dai danni ossidativi causati dai ROS e dai radicali liberi.
• Alcuni antiossidanti (ad esempio la vitamina E) si legano ai ROS e li neutralizzano.
• Altri antiossidanti sono gli enzimi antiossidanti che trasformano i ROS in sostanze meno nocive.
• Il GPx1 è un enzima antiossidante.  

Che cos'è lo stress ossidativo?

Le nostre difese antiossidanti (come spiegato sopra) riescono in genere a impedire l'accumulo di ROS e a prevenire il danno cellulare.

A volte, tuttavia, la produzione di ROS può superare e sopraffare le nostre difese antiossidanti. Questo fenomeno è noto come stress ossidativo: uno squilibrio tra la produzione di ROS e la loro neutralizzazione da parte degli antiossidanti.

Lo stress ossidativo porta quindi all'accumulo di ROS, che a loro volta causano danni alle nostre cellule.

Di conseguenza, lo stress ossidativo è considerato un processo dannoso ed è anche associato all'infiammazione, all'invecchiamento, alla formazione di placche di grasso (aterosclerosi) e allo sviluppo del cancro.

PUNTI CHIAVE

• Lo stress ossidativo si verifica quando si crea uno squilibrio tra la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la loro eliminazione da parte degli antiossidanti.
• Lo stress ossidativo danneggia le cellule.
• Lo stress ossidativo è associato all'infiammazione, all'invecchiamento, alle malattie cardiovascolari e al cancro.

In che modo il GPx-1 previene lo stress ossidativo?

La GPx-1 (glutatione perossidasi 1) contribuisce a prevenire lo stress ossidativo eliminando una specifica specie reattiva dell'ossigeno (ROS): il perossido di idrogeno (H₂O₂).

In quanto enzima antiossidante, la GPx-1 converte il perossido di idrogeno (H₂O₂) formatosi durante la respirazione cellulare in acqua (H₂O).

Gran parte del perossido di idrogeno che si forma durante la respirazione cellulare è generato dall'azione dell'enzima antiossidante superossido dismutasi (SOD2). Questo converte un altro ROS, il superossido (O2-), in perossido di idrogeno. Il perossido di idrogeno viene poi degradato dalla GPx-1 in acqua.

Possiamo quindi considerare la SOD2 e la GPx-1 come enzimi che lavorano in sinergia tra loro.

Oltre a neutralizzare il perossido di idrogeno, la GPx-1 converte anche le molecole nocive di perossido lipidico in molecole più sicure e meno reattive (alcoli lipidici). I perossidi lipidici si formano quando i lipidi (come quelli presenti nelle membrane cellulari) subiscono un danno ossidativo causato dai ROS e da altri radicali liberi. Si tratta di un processo noto come perossidazione lipidica, che può derivare dallo stress ossidativo.

L'enzima GPx-1 necessita del minerale selenio per funzionare correttamente. Di conseguenza, è importante assumere una quantità sufficiente di selenio attraverso la dieta, da fonti quali noci del Brasile, tonno, riso integrale e uova.

PUNTI CHIAVE

• Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) nocive, tra cui il perossido di idrogeno, si accumulano durante la respirazione cellulare.
• Il GPx-1 trasforma il perossido di idrogeno in acqua, che non è nociva.
• Il GPx-1 impedisce l'accumulo di perossido di idrogeno e, in tal modo, protegge dallo stress ossidativo.
• Il GPx-1 previene inoltre lo stress ossidativo convertendo altri radicali liberi, in particolare i perossidi lipidici, in molecole meno reattive.

In che modo il gene GPX-1 influisce sulla mia suscettibilità allo stress ossidativo?

L'enzima GPx-1 è codificato dal gene GPX1. Le varianti di questo gene possono influire sull'attività dell'enzima GPx-1.

Questo, a sua volta, altera la capacità dell'organismo di neutralizzare e convertire il perossido di idrogeno in acqua, il che può influire sulla suscettibilità allo stress ossidativo.

Più precisamente, una variazione di una singola lettera nella sequenza del DNA, definita più formalmente polimorfismo a singolo nucleotide (SNP), determina il passaggio dalla lettera «C» alla lettera «T».

Questo SNP (al quale attribuiamo il codice rs1050450) genera due diverse varianti del gene GPX1, dette «alleli»: l ’allele «C» e l ’allele «T».

Le ricerche indicano che l'allele «T» è associato a una marcata riduzione dell'attività dell'enzima GPx1; alcuni studi riportano infatti una riduzione del 40% dell'attività di GPx1.

A causa della ridotta attività della GPx-1, le persone portatrici dell’allele «T» sono meno efficaci nell’eliminare i ROS, in particolare il perossido di idrogeno (così come i perossidi lipidici). Di conseguenza, è più probabile che i livelli di perossido di idrogeno rimangano elevati, rendendo i portatori dell’allele «T» più sensibili allo stress ossidativo.

I portatori dell'allele "T" (ovvero le persone con genotipi CT e TT) potrebbero inoltre essere maggiormente esposti al rischio di patologie legate allo stress ossidativo, come ad esempio le malattie cardiovascolari.

GPx-1 e il tuo tratto SOD2

Dato che la SOD2 contribuisce anche a neutralizzare i ROS generati durante la respirazione aerobica, le persone portatrici di varianti genetiche che riducono l'attività sia della SOD2 che della Gpx-1 potrebbero essere maggiormente esposte al rischio di stress ossidativo.

Assicurati di controllare anche i tuoi valori relativi alla SOD2 e allo stress ossidativo.

PUNTI CHIAVE

• Il gene GPX1 codifica per l'enzima GPx-1.
• Le varianti del gene GPX1 influenzano l'attività dell'enzima GPx-1.
• Un SNP (rs1050450) dà origine a due varianti/alleli del gene GPX1: "C" e "T".
• I portatori dell'allele "T" (genotipi CT e TT) presentano un'attività ridotta della GPx-1.
• Una ridotta attività della GPx-1 comporta una minore eliminazione del perossido di idrogeno.
• I portatori dell'allele "T" sono più sensibili allo stress ossidativo.
• Una ridotta attività della SOD2 aumenta inoltre la suscettibilità allo stress ossidativo.

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