Glutathionreduktase (GSR) ist ein Enzym, das die Zellen vor den Folgen von oxidativem Stress schützt. Oxidierte Produkte wie freie Radikale und Peroxide können Zellbestandteile schädigen, Mutationen verursachen und möglicherweise das Altern beschleunigen. Sie schädigen besonders die Membranen der roten Blutkörperchen und können diese aufplatzen lassen, was zu einer hämolytischen Anämie führt. Reduziertes Glutathion kann diese Oxidation umkehren, wird aber dabei oxidiert. GSR verwendet andere zelluläre Komponenten, um das Glutathion wieder in seinen reduzierten Zustand zu bringen, damit es weiterhin als zelluläres Antioxidans wirken kann.
GSR-Enzyme sind allgegenwärtig und in allen Säugerzellen vorhanden. Diese Art von Enzym hat ein Schwefelmolekül an seinem aktiven Zentrum. Reduziertes Glutathion hat eine an diesen Schwefel gebundene Wasserstoffgruppe und wird als GSH bezeichnet. Wird Glutathion oxidiert, verlieren die Schwefelgruppen jeweils ein Elektron und werden als GSSG aneinander gebunden.
Damit die Glutathionreduktase das oxidierte Glutathion zu dem von den Zellen benötigten GSH reduzieren kann, ist eine Verbindung namens NADPH erforderlich. Es spendet eine Wasserstoffgruppe. Dies führt dazu, dass für jedes GSSG-Molekül zwei Moleküle GSH erzeugt werden.
In den meisten Zellen finden in den Mitochondrien, dem Hochofen der Zelle, viele oxidative und reduktive Reaktionen statt. Den roten Blutkörperchen fehlen jedoch Mitochondrien. Sie sind daher besonders anfällig für Oxidation. Fehlen den Zellen ausreichende Mengen an Glutathionreduktase, können die Membranen oxidieren und brechen. Dieser Verlust an roten Blutkörperchen kann zu einer Blutkrankheit führen, die als hämolytische Anämie bekannt ist.
Es kann mehrere Gründe für eine unzureichende Menge an funktionierender Glutathionreduktase geben. Die Zellen haben möglicherweise genug GSR, aber ihnen fehlen möglicherweise ausreichende Mengen an NADPH. Die ursprüngliche Quelle dieses Cofaktors ist der Abbau von Glucose im Pentosephosphatweg. Manchen Menschen fehlt ein Enzym in diesem Stoffwechselweg, das als Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase bekannt ist. Dieser Stoffwechselfehler kann indirekt zu einer unzureichenden NADPH-Menge führen und somit zu wenig aktive Glutathion-Reduktase in den roten Blutkörperchen.
Eine unzureichende Menge an Riboflavin kann ein weiterer Grund für erniedrigte Mengen an Glutathionreduktase sein. Dies kann durch unzureichende Mengen an Riboflavin in der Nahrung verursacht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Person möglicherweise genug Riboflavin zu sich nimmt, aber ein Stoffwechselproblem bei der Aufnahme von Vitaminen hat. Einige Menschen haben eine genetische Veranlagung, unzureichende Mengen an Glutathionreduktase herzustellen, aber dieser Zustand ist sehr selten.