Išsami superoksido dismutazės (SOD) analizė: paties organizmo „antioksidantų globėjas“ 

Kai kalbame apie senėjimą ir sveikatą, dažnai girdime terminą „antioksidantas“. Bet ar žinojote, kad mūsų kūnai turi sudėtingą antioksidacinę gynybos sistemą, o superoksido dismutazė (SOD) yra pagrindinė šios sistemos dalis? Jis veikia kaip ištikimas „laisvųjų radikalų gaudytojas“, nuolat saugodamas mūsų ląsteles nuo oksidacinės pažaidos. Šiandien atidžiau pažvelkime į šį „saugiklį nuo senėjimo“.

Laisvųjų radikalų supratimas: „Nematomi ląstelių žudikai“.

Prieš suprasdami SOD, pirmiausia turime suprasti jo pagrindinį tikslą – laisvuosius radikalus.

Paprasčiau tariant, laisvieji radikalai yra nestabilios molekulės, susidarančios organizmo metabolizmo metu, o superoksido anijonų radikalai (O₂⁻) yra labiausiai paplitęs ir žalingas tipas.

Superoksido anijonų radikalai susidaro įvairiais būdais: jie natūraliai susidaro mitochondrijų kvėpavimo metu, o jų kiekį labai padidina aplinkos tarša, ultravioletinė spinduliuotė, elektromagnetinė spinduliuotė (pvz., ilgalaikis elektroninių prietaisų naudojimas), sunkus fizinis krūvis, psichinė įtampa ir nesveikos gyvensenos įpročiai, tokie kaip rūkymas ir alkoholio vartojimas.

Šie laisvieji radikalai turi nesuporuotų elektronų ir yra labai reaktyvūs, veikdami kaip „plėšikai“, kurie vagia elektronus iš normalių ląstelių, todėl pažeidžiama ląstelių membrana, atsiranda DNR mutacijų ir denatūruojasi baltymai.

Šis laisvųjų radikalų sukeltas ląstelių pažeidimas vadinamas „oksidaciniu stresu“, ir, kaip ir metalo rūdys, šiame procese mūsų ląstelės palaipsniui „sensta“.

Tyrimai parodė, kad oksidacinis stresas yra glaudžiai susijęs su daugelio ligų atsiradimu ir vystymusi, įskaitant senėjimą, artritą, širdies ir kraujagyslių ligas, neurodegeneracines ligas ir net vėžį.

SOD: „pirmoji organizmo antioksidacinės sistemos gynybos linija“.

Superoksido dismutazė (SOD) yra antioksidantas metalofermentas, plačiai paplitęs gyvuose organizmuose ir pasižymintis labai svarbiu biologiniu aktyvumu.

Pagrindinė jo funkcija – katalizuoti superoksido anijonų radikalų (.O2-) disproporcingumo reakciją, paverčiant juos vandenilio peroksidu (H2O2) ir deguonimi (O2).  Tada vandenilio peroksidas toliau skaidomas į nekenksmingą vandenį, veikiant kitiems antioksidaciniams fermentams (pvz., katalazei ir glutationo peroksidazei), taip pašalinant laisvuosius radikalus ir apsaugant ląsteles nuo oksidacinės pažaidos.

SOD vaidina svarbų vaidmenį ligų prevencijoje ir žmogaus imuniteto gerinimo srityje, taip pat vaidina svarbų vaidmenį stabdant senėjimą, priešnavikinius ir priešuždegiminius procesus.

SOD: senėjimą stabdanti medžiaga, pasaulį keičiantis atradimas.

SOD pirmą kartą atrado ir ištyrė mokslininkai 1930-aisiais. 1938 m. amerikiečių biomolekulinis ekspertas Michaelas McCordas, vadovaujamas Fredricko Fridovich, pirmą kartą sėkmingai išskyrė superoksido dismutazę (SOD) iš galvijų raudonųjų kraujo kūnelių. 1988 m. pasauliui paskelbė trys žinomi mokslininkai – Feridas Muradas, Robertas Furchgottas ir Louisas Ignarro, vėliau pelnęs Nobelio medicinos premiją:

"SOD trūkumas ir sumažėjęs aktyvumas yra pagrindinės žmonių senėjimo, ligų ir mirties priežastys. SOD papildymas gali užkirsti kelią ir gydyti įvairias ligas bei sulėtinti senėjimą."

Remiantis metalo jonais, susietais su jų aktyvia vieta, SOD daugiausia skirstomi į keturias kategorijas:

SOD klasifikavimas ir platinimas

Cu / Zn-SOD: mėlynai žalios spalvos, daugiausia randama eukariotinių ląstelių citoplazmoje ir yra plačiausiai paplitęs SOD tipas. Žmogaus raudonųjų kraujo kūnelių ir kepenų ląstelių SOD daugiausia yra tokio tipo.

Mn-SOD: rausvos spalvos, daugiausia randama prokariotų ir eukariotų mitochondrijose ir yra labai svarbi mitochondrijų funkcijai palaikyti.

Fe-SOD: gelsvai rudos spalvos, iš pradžių aptikta *Escherichia coli* ir daugiausia randama prokariotinėse ląstelėse ir kelių augalų ląstelių chloroplastuose.

Ni-SOD: smaragdo žalios spalvos, daugiausia randamos žemesniuose organizmuose, tokiuose kaip melsvadumbliai, žalieji dumbliai ir *Streptomyces*.

SOD šaltiniai ir produktų formos

Natūralus SOD yra plačiai paplitęs gyvūnuose, augaluose ir mikroorganizmuose, tačiau tiesioginis ekstrahavimas susiduria su tokiomis problemomis kaip mažas efektyvumas ir prastas stabilumas. Šiuo metu komerciškai prieinami SOD produktai daugiausia gaunami iš šių šaltinių:

Gyvūniniai šaltiniai: Ankstyvieji produktai dažniausiai buvo išgaunami iš gyvūnų, tokių kaip galvijai ir avys, kraujo (Cu/Zn-SOD). Tačiau šie produktai turi didelę molekulinę masę, o vartojant per burną, juos lengvai skaido skrandžio rūgštis.  Be to, gyvūninės kilmės komponentai gali sukelti alergiją arba pernešti patogenus.

Augaliniai šaltiniai: išgaunami iš tam tikrų augalų (pvz., šaltalankių ir spirulinos), tačiau jų veiklai lengvai įtakos turi gavybos ir laikymo sąlygos, o vartojant per burną, jie lengvai skaidomi virškinimo fermentų, todėl biologinis prieinamumas yra mažas.  Kai kurie šaltiniai taip pat turi didelių gavybos sąnaudų arba gali turėti nedidelius augalinės kilmės priemaišų kiekius.

Mikrobinė fermentacija (ypač naudojant rekombinantines genetiškai modifikuotas bakterijas) tapo absoliučiu pagrindiniu komercinės SOD gamybos metodu, turinčiu didelių pranašumų:

Saugus ir nerizikingas: visiškai išvengiama galimo užteršimo patogenais (pvz., karvių proto liga) ir imunogeninės gyvulinės kilmės rizikos (pvz., galvijų kraujo), todėl užtikrinama itin aukšta sauga.

Didelis derlius ir maža kaina: taikant genų inžinerijos technologiją, inžinerijos būdu sukurtos bakterijos, tokios kaip E. coli ir mielės, gali būti modifikuotos taip, kad efektyviai išreikštų žmogaus gautus ar specifinius SOD tipus. Derlius yra daug didesnis nei gyvūnų ir augalų gavybos, todėl žymiai sumažėja gamybos sąnaudos.

Aukštas grynumas ir stabili kokybė: Gaminamas uždarose, steriliose fermentacijos talpyklose, procesas yra labai kontroliuojamas ir lengvai išvalomas pasroviui. Galutinis produktas yra labai grynas ir vienoda kokybė tarp partijų.

Jokių etinių ginčų: visas gamybos procesas neapima gyvūnų skerdimo ar didelio masto augalų naikinimo, laikantis žaliosios aplinkos apsaugos ir gyvūnų gerovės etikos reikalavimų.

SOD produktų formos

Injekciniai preparatai: naudojami kaip receptiniai vaistai pagalbiniam osteoartrito, spindulinės ligos ir kt. gydymui.  Rekombinantinis žmogaus SOD yra tinkamiausias pasirinkimas klinikiniam naudojimui dėl didelio saugumo profilio.

Geriamieji preparatai: kai kuriuose produktuose, įskaitant kapsules, pastiles ir kt., naudojamos nanotechnologijos arba glikozilinimo modifikavimas, siekiant pagerinti biologinį prieinamumą.

Kosmetikos priedai: Naudojami dėl jų antioksidacinių savybių, lėtinančių odos senėjimą. Rekombinantinis SOD gali būti „miniatiūrizuotas“ pasitelkus genų inžineriją, todėl lengviau prasiskverbti į odos raginį sluoksnį ir pasiekti gilų antioksidacinį poveikį.

Sveikas maistas: pridedamas kaip antioksidantas prie įvairių sveikų maisto produktų. Mikrobinės fermentacijos būdu gautas SOD dažnai naudojamas baltymų miltelių, probiotikų ir kitų maisto produktų gamyboje dėl mažos kainos ir didelio saugumo.