Η γλουταθειόνη αναγωγάση (GSR) είναι ένα ένζυμο που βοηθά στην προστασία των κυττάρων από τις καταστροφές του οξειδωτικού στρες. Οξειδωμένα προϊόντα, όπως οι ελεύθερες ρίζες και τα υπεροξείδια, μπορούν να βλάψουν τα κυτταρικά συστατικά, να προκαλέσουν μεταλλάξεις και πιθανώς να επιταχύνουν τη γήρανση. Είναι ιδιαίτερα επιβλαβείς για τις μεμβράνες των ερυθρών αιμοσφαιρίων και μπορεί να προκαλέσουν το άνοιγμα τους, προκαλώντας αιμολυτική αναιμία. Η μειωμένη γλουταθειόνη μπορεί να αντιστρέψει αυτήν την οξείδωση, αλλά οξειδώνεται στη διαδικασία. Το GSR χρησιμοποιεί άλλα κυτταρικά συστατικά για να επαναφέρει τη γλουταθειόνη σε μειωμένη κατάσταση, ώστε να συνεχίσει να λειτουργεί ως κυτταρικό αντιοξειδωτικό.
Τα ένζυμα GSR είναι πανταχού παρόντα και υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα θηλαστικών. Αυτός ο τύπος ενζύμου έχει ένα μόριο θείου στην ενεργό του θέση. Η μειωμένη γλουταθειόνη έχει μια ομάδα υδρογόνου συνδεδεμένη με αυτό το θείο και αναφέρεται ως GSH. Εάν η γλουταθειόνη οξειδωθεί, οι ομάδες θείου χάνουν κάθε ένα ηλεκτρόνιο και συνδέονται μεταξύ τους ως GSSG.
Για την αναγωγάση γλουταθειόνης για τη μείωση της οξειδωμένης γλουταθειόνης στη GSH που χρειάζονται τα κύτταρα, απαιτείται μια ένωση που ονομάζεται NADPH. Δίνει μια ομάδα υδρογόνου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να δημιουργούνται δύο μόρια GSH για κάθε μόριο GSSG.
Στα περισσότερα κύτταρα, πολλές οξειδωτικές και αναγωγικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στα μιτοχόνδρια, τον κλίβανο του κυττάρου. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια, ωστόσο, στερούνται μιτοχονδρίων. Είναι επομένως ιδιαίτερα ευάλωτα στο να οξειδωθούν. Εάν τα κύτταρα δεν έχουν επαρκείς ποσότητες αναγωγάσης γλουταθειόνης, οι μεμβράνες μπορούν να οξειδωθούν και να σπάσουν. Αυτή η απώλεια ερυθρών αιμοσφαιρίων μπορεί να οδηγήσει σε ασθένεια του αίματος γνωστή ως αιμολυτική αναιμία.
Μπορεί να υπάρχουν διάφοροι λόγοι για να έχουμε ανεπαρκείς ποσότητες λειτουργικής αναγωγάσης γλουταθειόνης. Τα κύτταρα μπορεί να έχουν αρκετό GSR, αλλά μπορεί να στερούνται επαρκών ποσοτήτων NADPH. Η αρχική πηγή αυτού του συμπαράγοντα είναι από τη διάσπαση της γλυκόζης στο μονοπάτι φωσφορικής πεντόζης. Μερικοί άνθρωποι δεν έχουν ένζυμο σε αυτό το μονοπάτι γνωστό ως αφυδρογονάση γλυκόζης-6-φωσφορικής. Αυτό το σφάλμα στο μεταβολισμό μπορεί έμμεσα να οδηγήσει σε ανεπαρκή ποσότητα NADPH και έτσι δεν υπάρχει αρκετή ενεργός αναγωγάση γλουταθειόνης στα ερυθρά αιμοσφαίρια.
Μια ανεπαρκής ποσότητα ριβοφλαβίνης μπορεί να είναι ένας άλλος λόγος για μειωμένες ποσότητες αναγωγάσης γλουταθειόνης. Αυτό μπορεί να προκληθεί από ανεπαρκείς ποσότητες ριβοφλαβίνης στη διατροφή. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι το άτομο μπορεί να καταναλώνει αρκετή ριβοφλαβίνη, αλλά μπορεί να έχει μεταβολικό πρόβλημα απορρόφησης βιταμινών. Μερικοί άνθρωποι έχουν γενετική προδιάθεση να παράγουν ανεπαρκείς ποσότητες αναγωγάσης γλουταθειόνης, αλλά αυτή η κατάσταση είναι πολύ σπάνια.