Супероксиддисмутаза что это такое
Супероксиддисмутаза (СОД) – её роль и функции в организме
СОД обеспечивает безопасную деятельность нашего тела в кислородной атмосфере, выгодно отличается выраженным антиоксидантным, противовоспалительным, а также общеукрепляющим эффектом. СОД обеспечивает защиту от ионизирующего излучения. Плюс ко всему супероксиддисмутаза препятствует формированию свободных радикалов в наших клетках, а также нейтрализует вредное радиационное и химическое воздействие на пациентов при лечении онкологических заболеваний.
Технология производства СОД
Компания Peptides получает СОД для изготовления своей продукции из источников неживого или нерастительного происхождения, где содержание активного белка минимально, а структура имеет ряд отличий от СОД человека. Для решения поставленной задачи используют уникальную генно-инженерную технологию. Благодаря этому вырабатываемый фермент идентичен человеческому. Это позволяет устранить потенциальные отрицательные аллергические реакции непереносимости изготовляемых средств.
Однако СОД, как и большая часть существующих ферментов, отличается нестабильностью. Поэтому введение рассматриваемого вещества в организм человека сопряжено с многочисленными трудностями, которые связаны с инактивацией СОД в кислотной среде желудка. Чтобы защитить экзогенный фермент, который вводится в наш организм извне, была разработана эффективная технология, обеспечивающая медленное высвобождение вещества из капсулы в течение всего ЖКТ (применена кишечнорастворимая защита).
Как используется СОД в косметологии?
СОД эффективно предупреждает формирование морщин, механизм появления которых состоит в сшивании между собой молекул коллагена в нашей коже. Примечательно, что происходит ускорение этого сшивания при наличии супероксидного радикала, обезвреживаемого СОД, которая имеется у каждого из нас. Но после достижения тридцатилетнего возраста у людей способность к формированию СОД значительно уменьшается, что способствует формированию морщин. С помощью косметических препараторов с содержанием СОД можно компенсировать возрастные изменения, которые происходят в организме человека, и тем самым замедлить появление морщин.
АФК разрушают коллагеновые структуры и способствуют формированию сшивок. Кроме этого они разрушают кератиновые структуры, содействуют накоплению атипичных молекул, а также деполимеризации гликозаминогликанов, в т.ч. гиалуроновой кислоты. В результате уменьшается эластичность и упругость кожи, происходит снижение тургора, появляются проблемы в межклеточной коммуникации, увеличивается сухость и ускоряется формирование морщин. Плюс ко всему негативными последствиями являются разрушение липидных пластов эпидермиса и мембран клеток, рост проницаемости кожи, а также наблюдается более сильная трансэпидермальная потеря влаги. Обращаем внимание, что повышенная проницаемость кожи способствует попаданию в кожу различных бактерий и токсинов, а также раздражающих веществ и аллергенов, которые вызывают разнообразные воспалительные реакции, зуд и прочие нежелательные проявления.
Самыми значимыми процессами, которые вызывают формирование свободных радикалов в нашем теле, выступают воспаление и ультрафиолетовое излучение. СОД — важнейший фермент антиоксидантной защиты человеческого организма от разрушающего действия АФК.
Продукция Peptides, в состав которой входит СОД и её активаторы:
Антиоксидантные ферменты бактерий
АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ
Гемсодержащие антиоксидантные ферменты (АОФ)
Подробнее об антиоксидантных свойствах бифидо- и пропионовокислых бактрий см. перейдя по кнопке-ссылке:
Информация представленная ниже посвящена антиоксидантным ферментам (АОФ), значительный синтез которых обнаружен у ПКБ. Однако и другие бактерии способны продуцир овать некоторые АОФ, например супероксиддисмутазу (СОД), хотя и не так выраженно, как ПКБ. Тем не менее, наиболее известные пробиотики, лакто- и бифидобактерии, являются (как правило) каталаза-отрицательными бактериями, т.е. в отличие от ПКБ не синтезируют антиоксидантный фермент каталазу (CAT). Тем не менее, лакто- и бифидобактерии, как и ПКБ, являются перспективными источниками безопасных пищевых биоантиоксидантов, т.к. синтезируют другие различные антиоксидантные молекулы, делающие указанные микроорганизмы потенциальными терапевтическими агентами для благотворного воздействия на здоровье хозяина путем защиты от оксидативного стресса. Подробнее об этом см. по выше указанной кнопке-ссылке.
СУПЕРАНТИОКСИДАНТЫ
Многие заболевания, начиная от нейродегенеративных и заканчивая некоторыми типами рака, связаны с окислительным стрессом, когда процесс синтеза активных форм кислорода выходит из-под контроля. Введение антиоксидантов может способствовать уменьшению токсичного воздействия радикалов.
Антиоксидантная ферментная система
Как и у животных, пробиотики также имеют свои собственные антиоксидантные ферментативные системы. Одним из наиболее известных из этих ферментов является супероксиддисмутаза (СОД или SOD). Супероксид является одним из наиболее распространенных АФК, вырабатываемых митохондриями, в то время как СОД катализирует расщепление супероксида на перекись водорода и воду и, следовательно, является центральным регулятором уровня АФК. Все СОД являются металлопротеинами : бактерии могут использовать Fe-SOD (как ПКБ) и Mn-SOD, но млекопитающие используют как цитоплазматические, так и внеклеточные формы Cu, Zn SOD и митохондриальные Mn-SOD, которые в эволюционном отношении тесно связаны с бактериальными Mn-SOD. В исследовании Kullisaar с коллегами Lactobacillus fermentum E-3 и E-18 смогли экспрессировать Mn-SOD, чтобы противостоять окислительному стрессу [Kullisaar T., et al. Two antioxidative lactobacilli strains as promising probiotics. Int. J. Food Microbial. 2002, 72, 215–224]. Хотя антиоксидантная активность СОД хорошо известна, терапевтическое применение СОД ограничено, главным образом из-за его короткого периода полувыведения из кровообращения, что ограничивает его биодоступность. Для решения этой проблемы были предприняты попытки найти подходящие транспортные средства для СОД. Пробиотические бактерии, способные к локальной доставке СОД, открывают новый подход к заболеваниям, характеризующимся продуцированием АФК.
Лактобациллы, как и бифидобактерии обычно являются CAT-отрицательными [см.: Spyropoulos, B.G., et. al. Antioxidant properties of probiotics and their protective effects in the pathogenesis of radiation-induced enteritis and colitis. Dig. Dis. Sci. 2011, 56, 285–294].
Итак, ранее мы уже отмечали, что в отличие от других пробиотических микроорганизмов у пропионовокислых бактерий установлен значительный (!) синтез гемсодержащих (см. гем ) антиоксидантных ферментов каталазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы (СОД). Стоит сказать, что в отличие от низкомолекулярных антиоксидантов, которые могут связать ограниченное число (как правило, одну) молекул радикалов, антиоксидантные ферменты могут нейтрализовать активные формы кислорода одну за другой, а потому являются своеобразными суперантиоксидантами.
кратко о защите ДНК от свободных радикалов
Некоторые микроорганизмы симбионтной микрофлоры, участвущие в биосинтезе антиоксидантных ферментов, нейтрализуют свободные радикалы и тем самым помогают нам устранить причины р азрушения ДНК, провоцирующие мутагенез и замедлить процессы старения.
Таким образом, система ДНК-репарации направлена не на нейтрализацию свободных радикалов, а на устранение их эффектов на молекуле ДНК. Разумеется, действие антиоксидантных ферментов, связывающих свободные радикалы, препятствует повреждению молекулы ДНК.
ФЕРМЕНТЫ: КАТАЛАЗА, ПЕРОКСИДАЗЫ и СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД)
Каждая клетка человеческого организма обладает собственной антиоксидантной защитой. Основным фактором, ограничивающим разрушающее влияние свободных радикалов в организме, являются 2 антиоксидантные системы: ферментативная (антиоксиданты: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза) и неферментативная (антиоксиданты: аскорбат, токоферол, глутатион и др.).
Синтезируемые пропионовокислыми бактериями антиоксидантные (прокариотические) ферменты, супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза, также как и одноименные (эукариотиические) антиокислительные ферменты человеческого организма, образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления.
РОЛЬ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ (СОД) В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Супероксиддисмутаза или СОД является одним из четырех природных ферментных антиоксидантов, которые вырабатываются естественно в организме человека, и действие которых направлено на то, чтобы уменьшить ущерб, наносимый свободными радикалами. В дополнение к супероксиддисмутазe (СОД) к группе ферментных антиоксидантов относятся каталазa (KAT), пероксидазы (в частности, глутатионпероксидаза (ГП)) и глутатионредуктаза (ГР). Эта группа антиоксидантов отличается от других антиоксидантов, которые классифицируются как неферментные.
ИСТОЧНИКИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
Пагубное действие на организм многих радиационных излучений и многих химических мутагенов связано с возникновением свободных радикалов. (Дубинин, 1976; Petkau, 1987; Порошенко, Абилев, 1988). Потенциальными биологическими мишенями для радикальной атаки служат липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Свободные радикалы часто вовлекаются в активацию многих типов прокарциногенов и промутагенов, превращая их в карциногены и мутагены и связывая эти активированные формы с ДНК (Pryor, 1986). Пероксидный радикал может вызывать повреждения ДНК, а система, продуцирующая супероксидные радикалы, провоцирует возникновение гидроксильных радикалов (и опасный синглетный кислород), образующих радикальные сайты на ДНК. Лучевая болезнь, многие формы рака и ряд других тяжелых заболеваний связаны прямо или косвенно с образованием радикалов. Свободные радикалы содержатся в сигаретном дыме (Pryor, 1985), являющимся опухолеродным агентом.
И в слюне и в человеческой сыворотке содержится супероксиддисмутаза (СОД), пероксидаза и каталаза – антиокислители (ферменты), снижающие уровень H2O2 (перекиси водорода) и O2 и представляющие собой одну из форм естественной защиты организма от действия мутагенных факторов (Nishioka, Nunoshiba, 1986). Клинические исследования показали, что СОД оказывает высокий положительный эффект при лечении сердечных приступов, связанных с повреждением сердечной мышцы (Fass, 1988). СОД имеет перспективы применения не только в медицине, но и в пищевой промышленности, где в сочетании с каталазой и пероксидазой может использоваться для предотвращения окисления липидов и других ценных компонентов пищи (Taylor, Richardson, 1974).
Таблица 1. Классификация и распределение СОД.
СОД (SOD) можно разделить на 2 группы по структуре : Cu/Zn-SOD первая группа, и Mn-SOD и Fe-SOD вторая группа. Естественно возникающие SOD имеют различные ионы активного центра, но каталитически активные места имеют высокую степень структурной идентичности и эволюционной консервации, т.е. ионы активного центра представляют собой тетрагональную пирамиду или тетраэдр, состоящий из 3 или 4 молекул гистидина (His), имидазолила и 1 H 2 O.
Интересное дополнение по поводу бактериальных СОД
Анаэробные, но аэротолерантнные бактерии Propionibacterium freudenreichii sp. shermanii содержат одну супероксиддисмутазу, проявляющую сравнимую активность с железом или марганцем в качестве кофактора металла. Образование супероксиддисмутазы не зависит от добавки железа или марганца в питательную среду. Даже в отсутствие этих металлов белок строится в сопоставимых количествах. Бактерии, выращенные в отсутствие железа и марганца, синтезируют супероксиддисмутазу с очень низкой активностью, в состав которой входит медь. Если среда также не содержала меди, в нее включали кобальт, что приводило к ферментативно неактивной форме. В отсутствие кобальта была создана ферментативно неактивная супероксиддисмутаза с неизвестным содержанием металлов. После аэрации количество супероксиддисмутазной активности непрерывно увеличивалось до 9 ч благодаря синтезу белка de novo. Эта супероксиддисмутаза включила железо в активный центр. Супероксиддисмутаза Propionibacterium shermanii способна образовывать гораздо более широкий спектр комплексов с ионами микроэлементов in vivo, чем это было признано ранее, что позволяет предположить, что первоначальной функцией этих белков было связывание цитоплазматических микроэлементов, присутствующих в избытке.
Также бактерии, которые выработали СОД, проявляющие активность только с железом или марганцем, могут инкорпорировать другой металл in vivo, если нативный металл недоступен. Это было тщательно изучено в Escherichia coli, имеющей конститутивный Fe-SOD и индуцибельный Mn-SOD. Несмотря на высокое структурное сходство и сравнимые каталитические константы, гены Mn- и Fe-SOD по-разному реагируют на сигналы окружающей среды. Транскрипция Mn-SOD регулируется не только кислородом или окислительно-восстановительными препаратами, но и железом сложным образом. Напротив, активность Fe-SOD не отвечает ни на один из этих факторов. Поэтому Fe-SOD обычно считается конститутивным, а Mn-SOD индуцибельным, особенно в отношении окислительного стресса.
Со времени открытия СОД у анаэробных бактерий в сопоставимых количествах с аэробными организмами (у анаэробных Methanobacterium bryantii СОД достигает до 0,4%], а у P. shermanii до более чем 1% цитоплазматических белков) возникли сомнения по поводу ферментативной функции СОД и возникли вопросы о другой «активности». Наблюдение, что СОД P. shermanii включает множество металлов in vivo, предполагает гипотезу, что этот белок первоначально функционировал, чтобы сформировать комплексы с избытком следовых металлов, которые были токсичны для организмов. Это все еще может быть причиной, по которой СОД синтезируется анаэробными бактериями. С увеличением концентрации кислорода в окружающей среде дисмутация супероксидных радикалов, вероятно, стала основной функцией в аэробных организмах.
Признаки дефицита СОД в организме:
Существенная роль отводится супероксидным радикалам в развитии воспалительных и других хронических заболеваний. Результатом исследования этих процессов явилось использование СОД в качестве противовоспалительного средства (орготеин, пероксинорм), а также применение в составе др. антиоксидантных препаратов (см. рис.):
Эти дополнительные свободные радикалы наносят ущерб окружающей ткани и на протяжении многих лет вызывают её постепенные физиологические изменения, в результате которых появляются видимые признаки старения. Для оказания помощи в нейтрализации активных форм кислорода в клетках, человеческий организм разработал ферментативную антиоксидантную систему, состоящую из четырех ферментов, перечисленных выше.
Прим.: Исследования, проведенные на дрозофилах (плодовые мушки), показали, что повышение уровня супероксиддисмутазы СОД может замедлить процесс старения. Когда генетические характеристики плодовых мух были изменены и уровни СОД повышены, средняя продолжительность жизни мух увеличилась до 40%.
Итак, СОД является эндогенным акцептором свободных кислородных радикалов, избыточное накопление которых в клетке имеет значение в развитии целого ряда кислород зависимых патологических процессов (гипоксия, воспаление, интоксикация и др.) СОД удаляет супероксидные радикалы и предотвращает образование других, более опасных для организма свободных радикалов: гидроксильного радикала и синглетного кислорода. Кроме того, СОД предотвращает накопление в очаге воспаления нейтрофилов, которые секретируют значительные количества лизосомальных ферментов, разрушающих близлежащие ткани. Очевидно, что лекарственные препараты на основе СОД являются наиболее перспективными среди противовоспалительных препаратов.
Кроме общебиологического значения данного фермента, связанного с основополагающей ролью эндогенного антиоксиданта, пристальное внимание к данному белку привлечено в связи с его высокой лекарственной эффективностью. СОД воздействует на ключевые этапы заболеваний различной природы (вирусные и бактериальные инфекции, аутоиммунные заболевания, болезни ЦНС, радиационные поражения и др.), что определяет перспективность применения препаратов на основе СОД в ревматологии, кардиологии, офтальмологии, гастроэнтерологии и т.д.
РАБОТА ФЕРМЕНТНОЙ ЗАЩИТЫ
Итак, передовой линией защиты от токсического действия производных O2 являются ферменты: супероксиддисмутаза, захватывающая молекулы O2 – , каталаза и пероксидаза, улавливающие H2O2. Они сводят до минимума концентрацию в клетке O2 – и H2O2 и не дают им возможности взаимодействовать с образованием гидроксильного радикала ОН*, превосходящего супероксидный радикал O2 – по окислительной активности и токсичности.
Источником возникновения О Н * могут служить также реакции одноэлектронного окисления перекиси водорода, катализируемые железосодержащими соединениями, всегда имеющимися в клетках:
Иными словами, избыточное накопление перекиси водорода Н2О2 очень токсично, особенно для нефагоцитирующих клеток. Накопление пероксидов и генерация свободных радикалов может приводить к повреждению мембран (рак, атеросклероз).
Т.е. для предотвращения повреждающего действия пероксидов служат две ферментативные системы:
Простетической группой пероксидаз (т.е. небелковым и не производным от аминокислот компонентом, ковалентно связанным с белком) является протогем, т.е. п ероксидазы — сложные белки-гемопротеиды, активным центром которых является железо гема. Ферменты этого типа широко представлены у растений, а также встречаются в молоке, лейкоцитах, тромбоцитах и тканях, продуцирующих эйкозаноиды.
Пероксидазы найдены в тканях человека и животных, в бактериях и растениях. Субстратами пероксидаз служат полифенолы, ароматические амины, аскорбиновая кислота и т. д., а донаторами кислорода, наряду с Н2O2, могут быть органические перекиси.
Эта реакция напоминает пероксидазную, только вместо RH2 используется Н2О2. Каталазу находят в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках, т.е. в клетках, где происходит интенсивное окисление с образованием Н2О2.
Поскольку перекись водорода H2O2, также является радикалом и оказывает повреждающее действие, в клетке происходит ее постоянная инактивация ферментом каталазой. Каталаза катализирует расщепление перекиси водорода H2O2 до молекул воды и кислорода и может разложить 44 000 молекул H2O2 в секунду.
Биологическое значение Каталазы заключается именно в разложении перекиси водорода, которая образуется в клетках при воздействии ряда флавопротеиновых оксидаз, чем обеспечивается действенная защита клеточных структур от разрушения, которое осуществляет перекись водорода. Если вследствие генетических причин возникает дефицит Каталазы развивается акаталазия. Это наследственная болезнь, клиническими проявлениями которой являются изъязвления слизистой носа и полости рта, а в некоторых случаях явно выраженные выпадение зубов и атрофические изменения альвеолярных перегородок.
Таким образом, ферменты каталаза и пероксидаза в сочетании с СОД создают клеткам антиокислительную защиту
Каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза (СОД), система ДНК-репарации, а также различные субстраты, участвующие в нейтрализации свободных радикалов, составляют антиоксидантную ферментную систему микроорганизмов
На основании изложенного можно сделать вывод, что антиоксидантная ферментная система дружественных нам бактерий также играет огромную роль в защите клеток нашего организма от постоянных и многочисленных атак свободными радикалами кислорода. Антиоксидантные ферменты (АОФ) микроорганизмов, препятствуя запуску процессов цепного окисления, предотвращают в т.ч. и процессы разрушения ДНК свободными радикалами, которые в свою очередь провоцируют процессы мутации (мутагенез).
ОТСУТСТВИЕ КАТАЛАЗЫ У МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ
Отсутствие каталазы у молочнокислых бактерий связано с тем, что они не могут синтезировать гем — простетическую группу фермента, но способны к синтезу апофермента. При добавлении гемовых групп извне молочнокислые бактерии образуют гемсодержащую каталазу. У ряда молочнокислых бактерий обнаружена каталаза, не содержащая гемовой группы, названная поэтому псевдокаталазой. Выделенный фермент состоит из шести идентичных полипептидных цепей, соединенных между собой нековалентными силами. Каждая субъединица содержит 1 атом марганца.
Прим.: Перекись водорода, возникающая в результате взаимодействия клеток с O2, устраняется и неферментативными путями. Известно, что ионы Fe 2+ в водном растворе ускоряют восстановление H2O2 до H2O. В клетке всегда содержится некоторое количество ионов железа. Разрушение H2O2 может происходить и за счет выделяющихся в культуральную среду восстановленных веществ.
Резкое возрастание масштабов взаимодействия прокариот с O2 при функционировании метаболизма аэробного типа делает неэффективными неферментативные пути устранения H2O2. Для разложения перекиси водорода, образующейся в больших количествах, необходимы ферменты, повышающие скорость разложения H2O2 на несколько порядков. Это обеспечивается каталазой и пероксидазой. Таким образом, в условиях активного взаимодействия клеток с O2, делающего возможным аэробную жизнь, система ферментной защиты от его токсических эффектов сформирована с участием супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы в качестве необходимых компонентов.
Основные позитивные воздействия СОД (Супероксиддисмутазы) на системы человеческого организма
Антиоксидантное; регенерирующее; ранозаживляющее; противоаллергическое; противовоспалительное; антиатерогенное; противоожоговое; геропротекторное; радиопротекторное; кардиопротекторное; онкопротекторное; антитоксическое; антивирусное; поддержка функции половых желез.
Защита от преждевременного старения: длительность жизни человека тесно связана с концентрацией СОД в теле и органах.
Защита кожного покрова:
Сохранение волос:
Использование СОД полезно при:
профилактике старения организма; профилактике рака; воспалительных процессах (альтернатива кортикостероидам); снижении АД; снижении уровня липидов и сахара в крови; миокардиальной ишемии; сахарном диабете; эмфиземе легких; респираторных инфекциях; пневмонии; гепатопатии; нефропатии; цистите; воспалении толстого кишечника; проктите; ожогах; дерматомиозитах; механических травмах глаз; ожогах роговиц; дистрофии роговицы различного генеза; инфекционных кератитах (в составе комплексной терапии); первичной глаукоме (в составе комплексной терапии); предотвращении повреждений при радиационной терапии; остеоартрите; ревматическом артрите; бурсите; красной волчанке; обработке сигарет для уменьшения содержания нефтяных смол и никотина.
Будьте здоровы!
ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ