Окислительно-восстановительная среда клетки, оцениваемая по состоянию пары дисульфид глутатиона/глутатион

Термин «окислительно-восстановительное состояние» широко используется в исследованиях свободных радикалов и окислительного стресса. К сожалению, его применяют как общее обозначение относительных изменений, которые недостаточно четко определены и количественно выражены. В этом обзоре мы даём определение окислительно-восстановительной среды биологических жидкостей, клеточных органелл, клеток и тканей. Мы показываем, как с помощью уравнения Нернста можно оценить восстановительный потенциал различных окислительно-восстановительных пар, а также как pH и концентрации веществ, входящих в состав этих пар, влияют на восстановительный потенциал. Обсуждается, каким образом окислительно-восстановительное состояние пары дисульфид глутатиона—глутатион (GSSG/2GSH) может служить важным показателем окислительно-восстановительной среды. В клетке имеется множество окислительно-восстановительных пар, совместно поддерживающих эту среду; пара GSSG/2GSH является наиболее распространённой в клетке. Изменения потенциала восстановления полуреакции (E(hc)) пары GSSG/2GSH, по-видимому, коррелируют с биологическим состоянием клетки: при пролиферации E(hc) составляет приблизительно −240 мВ, при дифференцировке — приблизительно −200 мВ, а при апоптозе — приблизительно −170 мВ. Эти оценки могут способствовать более глубокому пониманию окислительно-восстановительных биохимических процессов, возникающих при окислительном стрессе. Это первые шаги на пути к новой количественной биологии, которая, как мы надеемся, позволит обосновать и понять клеточные механизмы, связанные с ростом и развитием клеток, передачей сигналов, а также восстановительным или окислительным стрессом.