Dysmutaza ponadtlenkowa SOD

Poznaj rolę enzymów antyoksydacyjnych SOD. Dowiedz się, co blokuje ich działanie oraz jak je aktywować?

Dysmutaza ponadtlenkowa SOD

Dysmutaza ponadtlenkowa SOD jest niezwykle istotnym enzymem w ochronie mitochondriów i walce ze stresem oksydacyjnym. Jakie są konsekwencje jego nieprawidłowego działania? Co aktywuje, a co blokuje SOD? Dowiedzieć się, co odkryli naukowcy w związku z tym enzymem i jego genem.

Czym jest SOD?

Dysmutazy ponadtlenkowe to rodzina enzymów, których rola polega na przekształcaniu rodnika nadtlenowego (O2) w cząsteczkę tlenu (O2)  i nadtlenek wodoru (H2O2), który następnie w obecności katalazy rozkładany jest na wodę i tlen [1].

Rodnik nadtlenkowy (O2), jak i nadtlenek wodoru (H2O2) powstają jako produkty uboczne metabolizmu tlenu. Potencjalnie mają szkodliwe działanie na komórki. Jednak SOD jest w stanie je neutralizować, dzięki czemu stanowi ważną częścią obrony antyoksydacyjnej we wszystkich komórkach narażonych na ich działanie [1].

Dlatego SOD odgrywa ochronną rolę przed stresem oksydacyjnym, promieniowaniem jonizującym i cytokinami zapalnymi [1, 2].

Posiadamy 3 rodzaje SOD, które różnią się miejscem występowania oraz substancją która je aktywuje – kofaktorem [2]:

  • SOD-1 obecna w cytozolu i mitochondrialnej przestrzeni międzybłonowej. Jego działanie zależy od obecności cynku oraz miedzi.
  • SOD-2 zlokalizowana w mitochondriach i działa zależnie od manganu.
  • SOD-3 umiejscowiona w naczyniach krwionośnych i limfatycznych (w śródbłonku) – zależna od miedzi.

SOD a mitochondria

Deficyty kofaktorów SOD: cynku, miedzi lub manganu prowadzą do ograniczenia zdolności obronnych enzymów. Następstwem niewystarczającej ochrony są uszkodzenia mitochondriów i ograniczenie ich funkcjonowania i spadek produkcji energii ATP.

Działanie SOD2

SOD2 (inaczej MnSOD) jest często uważany za najważniejszą formę SOD u ludzi, szczególnie w mózgu [2, 1].

SOD2 przekształca nadtlenek wytwarzany przez mitochondria w mniej toksyczny nadtlenek wodoru i tlen. Pozwala to SOD2 na usunięcie mitochondrialnych reaktywnych form tlenu (ROS) i zapewnia pewną ochronę przed śmiercią komórek [2, 1].

Polimorfizm genu SOD2

Badania, dla rasy białej pokazują, że 70% ludzi ma zmniejszoną lub niewystarczającą ilość enzymów SOD2. Wiąże się to ze zmiennością w kodzie genetycznym wśród populacji. Organizmy osób z polimorfizmem SOD2 są gorzej przystosowane do dużych obciążeń fizycznych, przez co szybciej się męczą, ich regeneracja trwa dłużej, a wyniki w sporcie są słabsze.

SOD-2 nie u wszystkich ludzi jest aktywne w ten sam sposób. Z SOD-2 wiąże się bowiem zjawisko polimorfizmu genetycznego (typ dziki – pełna aktywność SOD-2, typ homozygotyczny – całkowity brak aktywności SOD-2, heterozygotyczny – tylko jeden allel typu dzikiego).

W sytuacji braku allelu typu dzikiego (typ homozygotyczny), dochodzi do zahamowania syntezy ATP w mitochondriach, powstania nieszczelności błon mitochondrialnych oraz nasilenia apoptozy.

Osoby z brakującymi allelami typu dzikiego SOD-2 (obojętnie czy będzie to typ homo- czy heterozygotyczny) powinny unikać sytuacji wymagających wysokich nakładów energetycznych (sport, przejadanie się, intensywna lub długotrwała praca, przewlekły stres, środki pobudzające).

Korzyści dla zdrowia

Mutacje w genie SOD2 są związane z chorobami takimi jak: kardiomiopatia i choroba neuronu ruchowego. Niska aktywność tego enzymu jest powiązana z udarem, chorobą Alzheimera i Parkinsona [1].

Badanie na modelu zwierzęcym wykazało, że myszy pozbawione genu SOD2 giną krótko po urodzeniu, w wyniku stresu oksydacyjnego [3].

Jednak myszy z 50% niedoborem SOD2 mają normalną długość życia i minimalne defekty, ale cierpią na zwiększone uszkodzenie DNA i zwiększoną częstość występowania raka [3].

Sugeruje się, że większa produkcja SOD2 wpływa na długość życia, ale nie zostało to udowodnione u ludzi [4].

Z drugiej strony fizjologiczna ilość nadtlenku ma kilka pozytywnych funkcji w organizmie: zwalcza infekcje, zapewnia komunikację między komórkową, tworzenie nowych mitochondriów i niszczenie komórek podobnych do raka [5].

Ogólnie jednak nadtlenek jest postrzegany jako szkodliwy. Jego udział w powstawaniu stresu oksydacyjnego przyczynia się do wielu chorób przewlekłych. Jednak to, czy nadtlenek może bezpośrednio powodować te choroby, pozostaje niejasne [5].

Środki ostrożności

Należy zachować ostrożność podczas przyjmowania suplementów SOD w tracie leczenia farmakologicznego, ponieważ może dochodzić do interakcji między lekami. Dlatego zalecane jest skonsultować się z lekarzem przed suplementacją i poinformować go o wszystkich przyjmowanych lekach i suplementach.

Ograniczone dowody naukowe

Badania wymienione w tym punkcie przeprowadzono głównie na zwierzętach i nie należy ich interpretować jako sprzyjających korzyściom zdrowotnym u ludzi.

Potencjalne skutki zdrowotne aktywacji SOD2 u ludzi są nadal przedmiotem badań.

Istniejące dowody nie potwierdziły, że niski poziom SOD2 powoduje jakiekolwiek zaburzenia, z wyjątkiem niektórych rzadkich zaburzeń genetycznych.

Badanie poziomu SOD

Przy podejrzeniu stresu oksydacyjnego warto zbadać aktywność enzymów dysmutazy ponadtlenkowej, których normy wynoszą:

Jak zwiększyć aktywność SOD?

Badany jest wpływ następujących substancji na zwiększenie aktywności enzymów SOD:

  • Kofaktory niezbędne dla enzymów SOD: mangan, cynk, miedź, [7, 8, 13, 14]
  • Witamina B3 – rybozyd nikotynamidowy (poprzez zwiększenie NAD +),
  • Kwasy omega-3 (SOD1), [11]
  • Galusan epigallokatechiny (EGCG), [12]
  • Fosfor, [15]
  • Kurkumina (SOD1, SOD2), [16, 17]
  • Luteina (SOD2), [18]
  • Acetylocholina / Alpha GPC, [19]
  • Resweratrol (SOD), [20]
  • Miód (SOD), [21]
  • Kwas elagowy,  [22]
  • Koper włoski, [23]
  • Karnityna, [24]
  • Likopen, [25]
  • Kwas jabłkowy, [26]
  • Histydyna, [27]
  • Glicyna. [29]

Jak zmniejszyć wytwarzanie nadtlenku?

Istnieją czynniki, które podobnie jak SOD mogą zmniejszać ilość rodnika ponadtlenkowego i działać jako przeciwutleniacze. Jednak większość z nich ma charakter eksperymentalny i brakuje danych.

  • Koenzym Q10, [30, 31, 32, 33]
  • Pirolochinolinochinon PQQ, [34]
  • Witamina B3 – rybozyd nikotynamidu, [35]
  • Czosnek, [36]
  • Antocyjany z jagód, [37]
  • Inozytol. [38]

Co nasila produkcję nadtlenku?

Szkodliwe czynniki, które mogą zakłócać równowagę przeciwutleniaczy, zwiększają wytwarzanie ponadtlenku.  

Styl życia

Czynniki takich jak palenie, wysoko przetworzona dieta (cukier, tłuszcze trans), przejadanie się, bycie pod dużym stresem i nadmierne spożycie alkoholu mogą osłabić obronę antyoksydacyjną.

Hormony

Również zaburzenia równowagi hormonalnej mogą zwiększać nadtlenek.

  • Hormony tarczycy, [39, 40]
  • Hormon wzrostu (HGH), [41]
  • Prolaktyna. [42]

Bibliografia:

0:00
0:00