تجزیه و تحلیل عمیق سوپراکسید دیسموتاز (SOD): "نگهبان آنتی اکسیدان" خود بدن 

وقتی در مورد پیری و سلامت صحبت می کنیم، اغلب اصطلاح "آنتی اکسیدان" را می شنویم. اما آیا می دانستید که بدن ما یک سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی پیچیده دارد و سوپراکسید دیسموتاز (SOD) عضو اصلی این سیستم است؟ این ماده مانند یک "جذب کننده رادیکال های آزاد" وفادار عمل می کند و دائماً از سلول های ما در برابر آسیب اکسیداتیو محافظت می کند. امروز، بیایید نگاهی دقیق تر به این "نگهبان ضد پیری" بیندازیم.

درک رادیکال های آزاد: "قاتلان نامرئی" سلول ها

قبل از درک SOD، ابتدا باید هدف اصلی آن یعنی رادیکال های آزاد را بشناسیم.

به عبارت ساده، رادیکال های آزاد مولکول های ناپایداری هستند که در طول متابولیسم بدن تولید می شوند و رادیکال های آنیون سوپراکسید (O2-) رایج ترین و مضر ترین نوع هستند.

رادیکال های آنیون سوپراکسید از طریق مسیرهای زیادی تولید می شوند: آنها به طور طبیعی در طی تنفس میتوکندریایی تولید می شوند و سطح آنها به میزان زیادی توسط آلودگی محیطی، اشعه ماوراء بنفش، تابش الکترومغناطیسی (مانند استفاده طولانی مدت از وسایل الکترونیکی)، ورزش شدید، استرس ذهنی، و عادات ناسالم زندگی مانند سیگار کشیدن و نوشیدن الکل افزایش می یابد.

این رادیکال‌های آزاد الکترون‌های جفت‌نشده‌ای دارند و بسیار واکنش‌پذیر هستند و مانند «دزدانی» عمل می‌کنند که الکترون‌ها را از سلول‌های طبیعی می‌دزدند و منجر به آسیب غشای سلولی، جهش‌های DNA و دناتوره شدن پروتئین می‌شوند.

این آسیب سلولی ناشی از رادیکال‌های آزاد «استرس اکسیداتیو» نامیده می‌شود و درست مانند زنگ‌های فلزی، سلول‌های ما به تدریج در این فرآیند «پیری» می‌شوند.

مطالعات نشان داده اند که استرس اکسیداتیو ارتباط نزدیکی با بروز و توسعه بسیاری از بیماری ها از جمله پیری، آرتریت، بیماری های قلبی عروقی، بیماری های عصبی و حتی سرطان دارد.

SOD: اولین خط دفاعی سیستم آنتی اکسیدانی بدن.

سوپراکسید دیسموتاز (SOD) یک متالوآنزیم آنتی اکسیدانی است که به طور گسترده در موجودات زنده وجود دارد و دارای فعالیت بیولوژیکی بسیار مهمی است.

عملکرد اصلی آن کاتالیز کردن واکنش نامتناسب رادیکال های آنیون سوپراکسید (.O2-) و تبدیل آنها به پراکسید هیدروژن (H2O2) و اکسیژن (O2) است.  سپس پراکسید هیدروژن توسط سایر آنزیم های آنتی اکسیدانی (مانند کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز) به آب بی ضرر تجزیه می شود، بنابراین رادیکال های آزاد را از بین می برد و سلول ها را از آسیب اکسیداتیو محافظت می کند.

SOD نقش مهمی در پیشگیری از بیماری ها و بهبود ایمنی انسان ایفا می کند و همچنین نقش مهمی در فرآیندهای ضد پیری، ضد تومور و ضد التهاب ایفا می کند.

SOD: ماده ضد پیری، یک کشف در حال تغییر جهان.

SOD اولین بار در دهه 1930 توسط دانشمندان کشف و مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1938، متخصص زیست مولکولی آمریکایی، مایکل مک کورد، به سرپرستی فردریک فریدویچ، برای اولین بار با موفقیت سوپراکسید دیسموتاز (SOD) را از گلبول های قرمز گاو استخراج کرد. در سال 1988، سه دانشمند مشهور - فرید مراد، رابرت فورشات و لوئیس ایگنارو که بعداً جایزه نوبل پزشکی را از آن خود کردند - به جهانیان اعلام کردند:

"کمبود و کاهش فعالیت SOD از علل اساسی پیری، بیماری و مرگ انسان است. مکمل SOD می تواند از بیماری های مختلف پیشگیری و درمان کند و پیری را به تاخیر بیندازد."

بر اساس یون فلزی متصل به محل فعال خود، SOD ها عمدتا به چهار دسته تقسیم می شوند:

طبقه بندی و توزیع SOD

Cu/Zn-SOD: رنگ سبز مایل به آبی که عمدتاً در سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی یافت می شود و گسترده ترین نوع SOD است. SOD در گلبول های قرمز و سلول های کبدی انسان عمدتاً از این نوع است.

Mn-SOD: رنگ صورتی، عمدتاً در میتوکندری پروکاریوت ها و یوکاریوت ها یافت می شود و برای حفظ عملکرد میتوکندری بسیار مهم است.

Fe-SOD: رنگ زرد مایل به قهوه ای، ابتدا در *اشریشیا کلی* کشف شد و عمدتاً در سلول های پروکاریوتی و کلروپلاست های چند سلول گیاهی یافت می شود.

Ni-SOD: رنگ سبز زمردی، عمدتاً در موجودات پایین تر مانند سیانوباکتری ها، جلبک های سبز و *استرپتومایسس* یافت می شود.

منابع و اشکال محصول SOD

SOD طبیعی به طور گسترده در حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها وجود دارد، اما استخراج مستقیم با مشکلاتی مانند راندمان پایین و پایداری ضعیف مواجه است. در حال حاضر، محصولات SOD تجاری موجود عمدتاً از منابع زیر می آیند:

منابع حیوانی: محصولات اولیه بیشتر از خون حیواناتی مانند گاو و گوسفند (Cu/Zn-SOD) استخراج می شد. با این حال، این محصولات وزن مولکولی زیادی دارند و در صورت مصرف خوراکی به راحتی توسط اسید معده تجزیه می شوند.  علاوه بر این، اجزای مشتق شده از حیوانات ممکن است باعث ایجاد آلرژی یا حامل عوامل بیماری زا شوند.

منابع گیاهی: از گیاهان خاصی (مانند خولان دریایی و اسپیرولینا) استخراج می شوند، اما فعالیت آنها به راحتی تحت تأثیر شرایط استخراج و نگهداری قرار می گیرد و در صورت مصرف خوراکی به راحتی توسط آنزیم های گوارشی تجزیه می شوند و در نتیجه فراهمی زیستی پایینی دارند.  برخی منابع نیز هزینه استخراج بالایی دارند یا ممکن است حاوی مقادیر کمی ناخالصی های گیاهی باشند.

تخمیر میکروبی (به ویژه با استفاده از باکتری های نوترکیب مهندسی شده ژنتیکی) به روش اصلی مطلق برای تولید تجاری SOD تبدیل شده است که دارای مزایای قابل توجهی است:

ایمن و بدون خطر: به طور کامل از آلودگی بالقوه پاتوژن (مانند بیماری جنون گاوی) و خطرات ایمنی زایی منابع حیوانی (مانند خون گاو) جلوگیری می کند و ایمنی بسیار بالایی را تضمین می کند.

عملکرد بالا و هزینه کم: از طریق فناوری مهندسی ژنتیک، باکتری های مهندسی شده مانند E. coli و مخمر را می توان تغییر داد تا به طور موثر انواع مشتق شده از انسان یا انواع خاصی از SOD را بیان کند. عملکرد به مراتب بالاتر از استخراج حیوانی و گیاهی است و به طور قابل توجهی هزینه های تولید را کاهش می دهد.

خلوص بالا و کیفیت پایدار: تولید شده در مخازن تخمیر بسته و استریل، فرآیند بسیار قابل کنترل است و به راحتی در پایین دست تصفیه می شود. محصول نهایی دارای خلوص بالا و کیفیت ثابت بین دسته ها می باشد.

بدون مناقشه اخلاقی: کل فرآیند تولید شامل کشتار حیوانات یا تخریب گسترده گیاهان، مطابق با الزامات اخلاقی حفاظت از محیط زیست سبز و رفاه حیوانات نیست.

فرم های محصول SOD

آماده‌سازی‌های تزریقی: به‌عنوان داروهای تجویزی برای درمان کمکی استئوآرتریت، بیماری تشعشع، و غیره استفاده می‌شود. SOD نوترکیب انسانی به دلیل مشخصات ایمنی بالا، انتخاب ارجح برای کاربردهای بالینی است.

فرآورده های خوراکی: از جمله کپسول ها، قرص ها و غیره، برخی از محصولات از فناوری نانو یا اصلاح گلیکوزیلاسیون برای بهبود فراهمی زیستی استفاده می کنند.

افزودنی های آرایشی: به دلیل خاصیت آنتی اکسیدانی برای به تاخیر انداختن پیری پوست استفاده می شود. SOD نوترکیب را می توان از طریق مهندسی ژنتیک "کوچک" کرد و نفوذ به لایه شاخی پوست و اعمال اثرات آنتی اکسیدانی عمیق را آسان تر می کند.

غذاهای سالم: به عنوان یک ماده آنتی اکسیدانی به غذاهای سالم اضافه می شود. SOD حاصل از تخمیر میکروبی به دلیل هزینه کم و ایمنی بالا اغلب در فرمولاسیون پودرهای پروتئینی، پروبیوتیک ها و سایر مواد غذایی استفاده می شود.