Glutathion (GSH/GSSG)

Glutathion (GSH/GSSG) ist ein zelluläres (zellbezogenes) Tripeptid (Verbindung aus drei Eiweißbausteinen) aus Glutamat, Cystein und Glycin und gehört zu den wichtigsten intrazellulären (innerhalb der Zelle gelegenen) Thiol-Redoxsystemen. Die labordiagnostische Bestimmung (Laboruntersuchung) von reduziertem Glutathion (GSH), oxidiertem Glutathion (GSSG), Gesamtglutathion und des GSH/GSSG-Quotienten dient der Beurteilung des zellulären Redoxstatus (Gleichgewicht zwischen oxidierenden und reduzierenden Prozessen), der antioxidativen Kapazität (Schutzfähigkeit gegen oxidative Belastung) und streng präanalytisch standardisierter Fragestellungen bei oxidativem Stress (Zellbelastung durch reaktive Sauerstoffverbindungen) [1-4].

Die Bestimmung von GSH/GSSG ist kein allgemeiner Screeningparameter und kein isolierter Diagnostikparameter für einzelne Erkrankungen (Krankheiten). Die Aussagekraft hängt wesentlich von Matrix (Untersuchungsmaterial), Probenstabilisierung, Derivatisierung, Transportbedingungen, Analysenverfahren und laborinternen Referenzbereichen ab [1-5].

Synonyme

• Reduziertes Glutathion
• Oxidiertes Glutathion
• GSH
• GSSG
• GSH/GSSG-Quotient
• Glutathion-Redoxstatus
• Gesamtglutathion
• Thiol-Redoxstatus

Das Verfahren

Benötigtes Material

• EDTA-Vollblut
• Erythrozytenlysat, insbesondere zur Bestimmung des intrazellulären Glutathionpools
• Plasma, nur bei methodisch validierter Probenstabilisierung
• Dried Blood Spots (DBS) nur bei validierter Spezialanalytik mit direkter Stabilisierung beziehungsweise Derivatisierung [4]

Vorbereitung des Patienten

• Möglichst standardisierte Blutentnahme, vorzugsweise morgens und nüchtern
• Keine Einnahme hochdosierter Antioxidantien, Glutathionpräparate oder N-Acetylcystein unmittelbar vor der Probenentnahme, sofern die Fragestellung den nativen Redoxstatus betrifft
• Keine intensive körperliche Belastung unmittelbar vor der Probenentnahme
• Keine Blutentnahme während akuter Infektionen (Ansteckungen), akuter Entzündungen oder unmittelbar nach starker oxidativer Belastung, sofern keine Akutfragestellung besteht

Störfaktoren

• Fehlende oder verzögerte Stabilisierung der Probe
• Artefizielle Oxidation von GSH zu GSSG bei unzureichender präanalytischer Thiolblockade
• Hämolyse, Lipämie oder unsachgemäße Lagerung
• Zeitverzug zwischen Blutentnahme, Stabilisierung, Zentrifugation und Tiefkühlung
• Wiederholtes Einfrieren und Auftauen
• Intensive körperliche Aktivität, akute Erkrankungen, Entzündungen und toxische Expositionen
• Supplemente und Medikamente mit potenziell antioxidativer oder prooxidativer Wirkung
• Matrixeffekte und methodenspezifische Unterschiede zwischen Vollblut, Erythrozyten, Plasma, Zelllysaten und DBS [1-5]

Methode

• Flüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS), insbesondere bei simultaner Quantifizierung von GSH und GSSG [2, 3]
• Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit elektrochemischer, UV- oder Fluoreszenzdetektion [1, 2]
• Derivatisierung von GSH, z. B. mit N-Ethylmaleimid, zur Vermeidung artefizieller GSH-Oxidation [3, 4]
• Enzymatische Recyclingmethoden, vor allem für Gesamtglutathion, mit eingeschränkter Spezifität für differenzierte GSH/GSSG-Fragestellungen
• Methodenspezifische Kalibration, interne Standards und laborinterne Qualitätskontrollen sind zwingend erforderlich [1-5]

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden-, matrix- und laborabhängig. Universell gültige Entscheidungsgrenzen für Diagnostik, Therapieindikation oder Verlaufskontrolle einzelner Erkrankungen bestehen nicht [1-5].

Indikationen

• Spezialisierte Beurteilung des zellulären Redoxstatus bei wissenschaftlich oder klinisch klar definierter Fragestellung [1-3]
• Verlaufskontrolle in Studien oder Spezialambulanzen mit standardisierter Methodik
• Umweltmedizinische Fragestellungen bei Verdacht auf oxidative Belastung, nur im Kontext weiterer Expositions-, Entzündungs- und Organparameter
• Ergänzende Bewertung bei chronischen Entzündungszuständen, metabolischen Erkrankungen, Lebererkrankungen, Nierenerkrankungen oder neurodegenerativen Erkrankungen, sofern die Fragestellung den Redoxstatus betrifft
• Beurteilung von Supplementierungs- oder Interventionsstudien mit Glutathion, N-Acetylcystein, Vorstufen der Glutathionsynthese oder antioxidativen Interventionen [1, 6]
• Präventionsmedizinische Fragestellungen nur nach kritischer Indikationsstellung, da keine krankheitsspezifischen diagnostischen Grenzwerte existieren

Interpretation

Erhöhte Werte

• GSH erhöht – Mögliche adaptive Antwort auf vermehrte antioxidative Anforderung, Supplementierung oder methoden-/matrixabhängiger Effekt
• GSSG erhöht – Hinweis auf vermehrte oxidative Belastung, sofern präanalytische Artefakte ausgeschlossen sind
• Gesamtglutathion erhöht – Mögliche adaptive Hochregulation des Glutathionstoffwechsels oder Supplementierungseffekt

Erniedrigte Werte

• GSH erniedrigt – Hinweis auf verminderten intrazellulären Glutathionpool, erhöhten Verbrauch, unzureichende Syntheseleistung oder Mangel an Vorstufen, insbesondere Cystein
• Gesamtglutathion erniedrigt – Möglicher Hinweis auf reduzierte antioxidative Reserve
• GSH/GSSG-Quotient erniedrigt – Hinweis auf Verschiebung in Richtung oxidierter Redoxlage; Interpretation nur bei valider Stabilisierung von GSH und GSSG zulässig [2-5]

Spezifische Konstellationen

• Niedriges GSH bei erhöhtem GSSG – Vereinbar mit oxidativer Belastung oder erhöhtem GSH-Verbrauch
• Niedriges GSH bei nicht erhöhtem GSSG – Vereinbar mit verminderter Synthese, Substratmangel, chronischer Erschöpfung des Glutathionpools oder methodischer Matrixproblematik
• Isoliert erhöhtes GSSG – Zunächst präanalytische Artefakte ausschließen, insbesondere verzögerte Stabilisierung oder unzureichende Thiolblockade [3, 4]
• Veränderter Quotient ohne klinische Korrelation – Keine isolierte therapeutische Konsequenz; Befund nur im Kontext von Anamnese, Exposition, Entzündungsparametern, Organfunktion und Begleitmedikation bewerten

Weiterführende Diagnostik

• Entzündungsparameter – CRP (C-reaktives Protein), BSG (Blutsenkungsgeschwindigkeit)
• Leberparameter – Alanin-Aminotransferase (ALT, GPT), Aspartat-Aminotransferase (AST, GOT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Gamma-Glutamyl-Transferase (Gamma-GT, GGT), alkalische Phosphatase (AP), Bilirubin
• Nierenparameter – Kreatinin, Cystatin C, geschätzte glomeruläre Filtrationsrate, Harnstoff
• Elektrolyte – Calcium, Chlorid, Kalium, Magnesium, Natrium, Phosphat
• Metabolische Parameter – Nüchternglucose, HbA1c, Insulin, Lipidstatus
• Oxidativer Stress und antioxidative Kapazität – Nur methodisch validierte Zusatzparameter, z. B. F2-Isoprostane, oxidiertes Low-Density-Lipoprotein oder Gesamtantioxidantienkapazität, sofern klinisch begründet
• Mikronährstoffstatus – Vitamin B6, Vitamin B12, Folat, Selen, Zink, Kupfer, Eisenstatus, sofern eine Störung der Glutathionsynthese oder antioxidativen Enzymsysteme vermutet wird
• Expositionsdiagnostik – Schwermetalle, Lösungsmittel oder andere Toxine nur bei plausibler Expositionsanamnese

Klinische Hinweise

• GSH/GSSG ist präanalytisch sehr empfindlich. Ohne unmittelbare Stabilisierung und validierte Analytik ist insbesondere GSSG fehleranfällig [3, 4].
• Ein erniedrigter GSH/GSSG-Quotient belegt keine spezifische Erkrankung, sondern beschreibt eine Redoxkonstellation.
• Die Bestimmung eignet sich nicht als Screeningtest bei asymptomatischen Patienten.
• Therapieentscheidungen sollen nicht allein auf GSH/GSSG beruhen.
• Verlaufskontrollen sind nur sinnvoll, wenn Material, Entnahmezeitpunkt, Probenstabilisierung, Analysenverfahren und Labor identisch bleiben.
• Bei Supplementierung ist zu beachten, dass Veränderungen von GSH, GSSG oder Gesamtglutathion nicht automatisch einen klinischen Nutzen belegen [1, 6].

Literatur

1. Kubát M, Roušarová E, Roušar T, Česla P. Recent advances in separation methods for characterization of glutathione metabolism and dietary supplementation. TrAC Trends Anal Chem. 2024;176:117751. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117751
2. Lauwers S, Van Herreweghe M, Foubert K, Theunis M, Breynaert A, Tuenter E, Hermans N. Validation and optimisation of reduced glutathione quantification in erythrocytes by means of a coulometric high-performance liquid chromatography analytical method. Biomed Chromatogr. 2024;38(12):e6021. https://doi.org/10.1002/bmc.6021
3. Thiel A, Weishaupt AK, Nicolai MM, Lossow K, Kipp AP, Schwerdtle T et al.: Simultaneous quantitation of oxidized and reduced glutathione via LC-MS/MS to study the redox state and drug-mediated modulation in cells, worms and animal tissue. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2023;1225:123742. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2023.123742
4. Ten-Doménech I, Solaz-García Á, Lara-Cantón I, Pinilla-Gonzalez A, Parra-Llorca A, Vento M et al.: Direct derivatization in dried blood spots for oxidized and reduced glutathione quantification in newborns. Antioxidants (Basel). 2022;11(6):1165. https://doi.org/10.3390/antiox11061165
5. Ivanov AV, Nikiforova KA, Ershova ES, Baranov VS, Lyapunov AV. Determination of glutathione in blood via capillary electrophoresis. Electrophoresis. 2022;43(21-22):2130-2140. https://doi.org/10.1002/elps.202200119
6. Richie JP Jr, Nichenametla S, Neidig W, Calcagnotto A, Haley JS, Schell TD et al.: Randomized controlled trial of oral glutathione supplementation on body stores of glutathione. Eur J Nutr. 2015;54(2):251-263. https://doi.org/10.1007/s00394-014-0706-z