Superoksīda dismutāzes (SOD) padziļināta analīze: paša ķermeņa "antioksidantu aizbildnis" 

Kad mēs runājam par novecošanu un veselību, mēs bieži dzirdam terminu "antioksidants". Bet vai zinājāt, ka mūsu ķermeņiem ir sarežģīta antioksidantu aizsardzības sistēma un superoksīda dismutāze (SOD) ir šīs sistēmas galvenais loceklis? Tas darbojas kā lojāls "brīvo radikāļu iznīcinātājs", pastāvīgi aizsargājot mūsu šūnas no oksidatīviem bojājumiem. Šodien aplūkosim šo "pret-novecošanās aizbildni".

Izpratne par brīvajiem radikāļiem: šūnu "neredzamie slepkavas".

Pirms izprast SOD, mums vispirms ir jāsaprot tā galvenais mērķis - brīvie radikāļi.

Vienkārši sakot, brīvie radikāļi ir nestabilas molekulas, kas rodas ķermeņa metabolisma laikā, un superoksīda anjonu radikāļi (O₂⁻) ir visizplatītākais un kaitīgākais veids.

Superoksīda anjonu radikāļi tiek ražoti daudzos veidos: tie dabiski rodas mitohondriju elpošanas laikā, un to līmeni ievērojami palielina vides piesārņojums, ultravioletais starojums, elektromagnētiskais starojums (piemēram, ilgstoša elektronisko ierīču lietošana), smaga fiziska slodze, garīgs stress un neveselīgi dzīvesveida ieradumi, piemēram, smēķēšana un alkohola lietošana.

Šiem brīvajiem radikāļiem ir nepāra elektroni, un tie ir ļoti reaģējoši, darbojoties kā “laupītāji”, kas nozog elektronus no normālām šūnām, izraisot šūnu membrānas bojājumus, DNS mutācijas un proteīnu denaturāciju.

Šo brīvo radikāļu izraisīto šūnu bojājumu sauc par "oksidatīvo stresu", un, tāpat kā metāla rūsas, mūsu šūnas šajā procesā pakāpeniski "noveco".

Pētījumi ir parādījuši, ka oksidatīvais stress ir cieši saistīts ar daudzu slimību rašanos un attīstību, tostarp novecošanu, artrītu, sirds un asinsvadu slimībām, neirodeģeneratīvām slimībām un pat vēzi.

SOD: ķermeņa antioksidantu sistēmas “pirmā aizsardzības līnija”.

Superoksīda dismutāze (SOD) ir antioksidants metaloenzīms, kas plaši sastopams dzīvos organismos, un tam ir ļoti svarīga bioloģiskā aktivitāte.

Tās galvenā funkcija ir katalizēt superoksīda anjonu radikāļu (.O2-) disproporcijas reakciju, pārvēršot tos ūdeņraža peroksīdā (H2O2) un skābeklī (O2).  Pēc tam ūdeņraža peroksīds tiek tālāk sadalīts nekaitīgā ūdenī, izmantojot citus antioksidantu enzīmus (piemēram, katalāzi un glutationa peroksidāzi), tādējādi novēršot brīvos radikāļus un aizsargājot šūnas no oksidatīviem bojājumiem.

SOD ir svarīga loma slimību profilaksē un cilvēka imunitātes uzlabošanā, kā arī nozīmīga loma pretnovecošanās, pretaudzēju un pretiekaisuma procesos.

SOD: pretnovecošanās viela, pasauli mainošs atklājums.

SOD pirmo reizi atklāja un pētīja zinātnieki pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. 1938. gadā amerikāņu biomolekulārais eksperts Maikls Makkords Fredrika Fridoviča vadībā pirmo reizi veiksmīgi ekstrahēja superoksīda dismutāzi (SOD) no liellopu sarkanajām asins šūnām. 1988. gadā pasaulei paziņoja trīs slaveni zinātnieki - Ferids Murads, Roberts Furčgots un Luiss Ignaro, kurš vēlāk ieguva Nobela prēmiju medicīnā:

"SOD trūkums un samazināta aktivitāte ir galvenie cilvēku novecošanas, slimību un nāves cēloņi. SOD papildināšana var novērst un ārstēt dažādas slimības un aizkavēt novecošanos."

Pamatojoties uz metāla jonu, kas saistīts ar to aktīvo vietu, SOD galvenokārt iedala četrās kategorijās:

SOD klasifikācija un izplatīšana

Cu/Zn-SOD: zili zaļā krāsā, galvenokārt atrodams eikariotu šūnu citoplazmā, un tas ir visizplatītākais SOD veids. SOD cilvēka sarkanajās asins šūnās un aknu šūnās galvenokārt ir šāda veida.

Mn-SOD: rozā krāsā, galvenokārt atrodams prokariotu un eikariotu mitohondrijās, un tam ir izšķiroša nozīme mitohondriju funkcijas uzturēšanā.

Fe-SOD: Dzeltenbrūnā krāsā, sākotnēji tika atklāts *Escherichia coli* un galvenokārt atrodams prokariotu šūnās un dažu augu šūnu hloroplastos.

Ni-SOD: smaragdzaļā krāsā, galvenokārt atrodams zemākajos organismos, piemēram, zilaļģēs, zaļajās aļģēs un *Streptomyces*.

SOD avoti un produktu formas

Dabiskais SOD ir plaši sastopams dzīvniekos, augos un mikroorganismos, taču tiešā ekstrakcija saskaras ar tādām problēmām kā zema efektivitāte un slikta stabilitāte. Pašlaik komerciāli pieejamie SOD produkti galvenokārt nāk no šādiem avotiem:

Dzīvnieku avoti: Agrīnie produkti galvenokārt tika iegūti no dzīvnieku, piemēram, liellopu un aitu, asinīm (Cu/Zn-SOD). Tomēr šiem produktiem ir liela molekulmasa, un, lietojot iekšķīgi, kuņģa skābe tos viegli sadala.  Turklāt dzīvnieku izcelsmes sastāvdaļas var izraisīt alerģiju vai pārnēsāt patogēnus.

Augu avoti: Ekstrahē no noteiktiem augiem (piemēram, smiltsērkšķiem un spirulīnu), taču to darbību viegli ietekmē ekstrakcijas un uzglabāšanas apstākļi, un, lietojot iekšķīgi, tos viegli sadala gremošanas enzīmi, kā rezultātā ir zema biopieejamība.  Dažiem avotiem ir arī augstas ekstrakcijas izmaksas vai tie var saturēt nelielu daudzumu augu izcelsmes piemaisījumu.

Mikrobu fermentācija (jo īpaši izmantojot rekombinantas ģenētiski modificētas baktērijas) ir kļuvusi par absolūtu galveno metodi komerciālai SOD ražošanai ar ievērojamām priekšrocībām:

Drošs un bez riska: tas pilnībā novērš potenciālo patogēnu piesārņojumu (piemēram, govju traku slimību) un dzīvnieku izcelsmes (piemēram, liellopu asiņu) imunogēno risku, nodrošinot ārkārtīgi augstu drošību.

Augsta raža un zemas izmaksas: izmantojot gēnu inženierijas tehnoloģiju, inženierijas baktērijas, piemēram, E. coli un raugu, var modificēt, lai efektīvi izteiktu cilvēka izcelsmes vai specifiskus SOD veidus. Raža ir daudz augstāka nekā dzīvnieku un augu ieguvē, ievērojami samazinot ražošanas izmaksas.

Augsta tīrība un stabila kvalitāte: ražots slēgtās, sterilās fermentācijas tvertnēs, process ir ļoti kontrolējams un viegli attīrāms pa straumi. Galaproduktam ir augsta tīrība un nemainīga kvalitāte starp partijām.

Nav ētisku strīdu: viss ražošanas process nav saistīts ar dzīvnieku kaušanu vai augu iznīcināšanu lielos apmēros, ievērojot zaļās vides aizsardzības un dzīvnieku labturības ētikas prasības.

SOD produktu veidlapas

Injicējamie preparāti: izmanto kā recepšu medikamentus osteoartrīta, staru slimības u.c. adjuvantam ārstēšanai. Rekombinantais cilvēka SOD ir vēlamā izvēle klīniskiem lietojumiem tā augstā drošības profila dēļ.

Preparāti iekšķīgai lietošanai: tostarp kapsulās, pastilās utt., dažos produktos tiek izmantotas nanotehnoloģijas vai glikozilācijas modifikācijas, lai uzlabotu biopieejamību.

Kosmētiskās piedevas: izmanto to antioksidantu īpašību dēļ, lai aizkavētu ādas novecošanos. Rekombinanto SOD var “miniaturizēt” ar gēnu inženierijas palīdzību, atvieglojot iekļūšanu ādas raga slānī un iedarbojoties ar dziļu antioksidantu.

Veselīga pārtika: pievienota kā antioksidanta sastāvdaļa dažādiem veselīgas pārtikas produktiem. No mikrobu fermentācijas iegūts SOD bieži tiek izmantots olbaltumvielu pulveru, probiotiku un citu pārtikas produktu pagatavošanā, jo tas ir zems un nekaitīgs.