Dysmutaza ponadtlenkowa, w skrócie SOD, to enzym, który rozbraja anionorodnik ponadtlenkowy, najczęstszy rodnik powstający w mitochondriach. Katalizuje reakcję dysmutacji: z dwóch cząsteczek rodnika robi nadtlenek wodoru i zwykły tlen. Człowiek ma trzy postacie tego enzymu, każdą w innym miejscu komórki.
Enzym odkryli McCord i Fridovich w 1969 roku i to odkrycie otworzyło całą dziedzinę badań nad stresem oksydacyjnym. Dziś SOD funkcjonuje w Polsce w trzech zupełnie różnych rolach: jako pojęcie z biochemii, jako badanie laboratoryjne z ceną i wynikiem oraz jako składnik suplementów. Te trzy rzeczy mają ze sobą mniej wspólnego, niż się wydaje.
Jaką reakcję katalizuje dysmutaza ponadtlenkowa
W łańcuchu oddechowym mitochondriów część elektronów ucieka i przyłącza się bezpośrednio do tlenu. Powstaje anionorodnik ponadtlenkowy, cząsteczka z niesparowanym elektronem, agresywna wobec białek, lipidów błonowych i DNA. Nie da się tego uniknąć: to koszt oddychania tlenem.
Dysmutacja polega na tym, że dwie identyczne cząsteczki reagują ze sobą, przy czym jedna się utlenia, a druga redukuje. Enzym łączy dwa anionorodniki z dwoma protonami i otrzymuje nadtlenek wodoru oraz cząsteczkę tlenu. Robi to z szybkością bliską granicy fizycznej: reakcja zachodzi praktycznie za każdym razem, gdy rodnik zderzy się z enzymem.
Droga rodnika w komórce
To ostatnie zdanie jest ważne i rzadko wybrzmiewa. Sama dysmutaza nie unieszkodliwia rodnika do końca, tylko zamienia go na inną reaktywną cząsteczkę. Gdyby podnieść aktywność SOD bez odpowiedniej ilości katalazy, w komórce przybyłoby nadtlenku wodoru. Układ antyoksydacyjny działa jako całość, nie jako pojedynczy enzym. Dotyczy to również części drobnocząsteczkowej: kwas alfa liponowy liczy się w niej głównie dlatego, że odtwarza utlenioną witaminę C i glutation, a nie dlatego, że sam wyłapuje najwięcej rodników.
Trzy postacie SOD w organizmie człowieka
Enzym występuje w trzech odmianach, kodowanych przez trzy różne geny, różniących się metalem w centrum aktywnym i miejscem działania.
| Postać | Metal | Gdzie działa | Rola |
|---|---|---|---|
| SOD1 | Miedź i cynk | Cytozol, przestrzeń międzybłonowa mitochondrium | Najobficiej występująca, chroni wnętrze komórki |
| SOD2 | Mangan | Macierz mitochondrialna | Pracuje w miejscu, gdzie rodników powstaje najwięcej |
| SOD3 | Miedź i cynk | Przestrzeń zewnątrzkomórkowa, ściana naczyń | Chroni tlenek azotu, a przez to rozkurcz naczyń |
Podział ma konsekwencje praktyczne. SOD2 wymaga manganu, SOD1 i SOD3 miedzi i cynku, więc niedobór tych pierwiastków obniża aktywność enzymu niezależnie od genów. SOD3 tłumaczy z kolei, dlaczego stres oksydacyjny w ścianie naczynia przekłada się na ciśnienie tętnicze: nadmiar anionorodnika wyłapuje tlenek azotu, zanim ten zdąży rozkurczyć naczynie.
Co się dzieje, gdy SOD zawodzi
Najmocniejszy dowód na to, że ten enzym jest niezbędny, przyszedł z genetyki. W 1993 roku zespół Rosena opisał w „Nature” mutacje genu SOD1 u rodzin ze stwardnieniem zanikowym bocznym. To była pierwsza zidentyfikowana przyczyna genetyczna rodzinnej postaci tej choroby i do dziś jeden z najlepiej zbadanych modeli choroby neurozwyrodnieniowej.
Warto od razu zaznaczyć, czego to nie znaczy. Uszkodzony SOD1 nie szkodzi przez to, że przestaje rozbrajać rodniki, tylko przez to, że nieprawidłowo zwinięte białko zbija się w agregaty toksyczne dla neuronu ruchowego. To nie jest argument za suplementacją enzymem, tylko dowód na to, jak wrażliwy jest ten układ.
Poza genetyką aktywność SOD zmienia się w wielu stanach: w przewlekłym zapaleniu, w cukrzycy, w chorobach nerek, przy intensywnym wysiłku i po ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe. Kierunek zmian bywa różny, bo organizm reaguje na stres oksydacyjny również zwiększeniem produkcji enzymu.
Badanie aktywności dysmutazy ponadtlenkowej: co pokazuje wynik
W polskich laboratoriach można zamówić oznaczenie aktywności SOD z krwi, zwykle z krwinek czerwonych. Badanie jest odpłatne, nie wymaga skierowania i bywa oferowane w pakietach „antyoksydacyjnych”. Zanim je zamówisz, warto wiedzieć, co da się z niego wyczytać.
Oznaczenie SOD z krwi
Co wynik może pokazać
- Aktywność enzymu w erytrocytach w dniu pobrania.
- Zmianę w czasie, gdy powtórzysz badanie tą samą metodą.
- Punkt wyjścia w badaniu naukowym nad stresem oksydacyjnym.
Czego wynik nie pokazuje
- Aktywności SOD w mózgu, mięśniu czy w ścianie naczynia.
- Czy stres oksydacyjny jest przyczyną twoich objawów.
- Czy suplement cokolwiek zmieni, bo takiego związku nie wykazano.
Największym ograniczeniem jest to, że wynik z erytrocytów nie mówi nic o tkance, która cię interesuje. Enzym działa lokalnie, a krwinka czerwona jest komórką bardzo szczególną, bez jądra i bez mitochondriów. Drugie ograniczenie to metoda: różne pracownie używają różnych odczynników, więc wyniki nie są porównywalne między laboratoriami.
Jeżeli podejrzewasz u siebie nasilony stres oksydacyjny, sensowniej zacząć od rzeczy, które mają ustalone normy i zmieniają decyzje: morfologia, CRP, glukoza na czczo, lipidogram, ferrytyna. Oznaczenie SOD dołóż wtedy, gdy prowadzisz konkretną obserwację w czasie, a nie zamiast podstaw.
Dlaczego SOD w kapsułce nie działa tak, jak brzmi
Dysmutaza ponadtlenkowa jest białkiem o masie kilkudziesięciu kilodaltonów. Połknięta trafia do żołądka, gdzie pepsyna i kwas solny rozkładają ją tak samo jak każde inne białko z posiłku. Do jelita cienkiego docierają aminokwasy i krótkie peptydy, a nie czynny enzym. Nie istnieje też transporter, który przeniósłby całe białko przez nabłonek jelita do krwi. Na tę samą przeszkodę natrafia doustny NAD+, który rozpada się w świetle jelita, i z tego samego powodu producenci sięgają po prekursory zamiast po samą cząsteczkę.
Producenci znają ten problem i próbują go obejść dwiema drogami. Pierwsza to otoczka: enzym z soku z melona łączy się z gliadyną, białkiem pszenicy, co ma chronić go przed strawieniem. Carillon i współpracownicy zaproponowali w 2013 roku inne wyjaśnienie ewentualnego działania: preparat nie dostarczałby enzymu do krwi, tylko pobudzał własną odpowiedź antyoksydacyjną organizmu przez kontakt ze ścianą jelita. To hipoteza, nie fakt, i sami autorzy tak ją opisują.
Druga droga to sięgnięcie po surowiec, w którym enzymu jest dużo z natury. Tu polski rynek poszedł własną ścieżką.
SOD z melona i TetraSOD z mikroalgi: dwa różne surowce
W polskich sklepach preparat z dysmutazą to najczęściej TetraSOD, czyli liofilizowana biomasa morskiej mikroalgi Tetraselmis chuii. Francuska i włoska półka wygląda inaczej: tam dominuje koncentrat soku z melona Cucumis melo. Warto rozumieć różnicę, bo dane za nimi stojące też są różne.
SOD z melona
Koncentrat soku z Cucumis melo, zwykle w otoczce gliadynowej. Badania na ludziach istnieją, ale są małe i dotyczą samopoczucia, nie twardych punktów końcowych.
TetraSOD
Biomasa mikroalgi Tetraselmis chuii. Dopuszczona jako nowa żywność, przebadana pod kątem bezpieczeństwa w 90-dniowym badaniu na szczurach.
Enzym izolowany
SOD wyodrębniona z wątroby wołowej lub produkowana biotechnologicznie. Podawana dawniej we wstrzyknięciach, dziś praktycznie nieobecna w suplementach.
Dla TetraSOD najlepiej udokumentowana jest właśnie strona bezpieczeństwa. W badaniu 90-dniowym na szczurach, prowadzonym według wytycznej OECD 408, nie stwierdzono działań niepożądanych przy najwyższej badanej dawce 2500 mg na kilogram masy ciała dziennie. To dane toksykologiczne, na modelu zwierzęcym, i nie mówią nic o skuteczności.
Co pokazały badania z udziałem ludzi
Badanie, które przywołuje się najczęściej, przeprowadzono we Francji w 2009 roku. Siedemdziesiąt zdrowych osób w wieku od 30 do 55 lat, zgłaszających codzienne zmęczenie i napięcie, przyjmowało przez cztery tygodnie koncentrat z melona dostarczający 140 jednostek SOD dziennie albo placebo. Oceniano cztery skale psychometryczne.
tyle liczyło badanie pilotażowe, które jest głównym argumentem klinicznym dla SOD z melona. Poprawa dotyczyła skal odczuwanego stresu i zmęczenia, nie parametrów biochemicznych
Milesi M. i wsp., Nutrition Journal 2009, badanie pilotażowe z placebo
Autorzy sami nazwali je pilotażowym i sformułowali wniosek warunkowo. Cztery skale kwestionariuszowe są punktem końcowym miękkim, a cztery tygodnie to krótko. Nie ma dużego badania, które by ten wynik potwierdziło.
Szeroki przegląd zastosowań SOD u człowieka, opublikowany w „Molecules” w 2021 roku, kończy się zdaniem, które warto zapamiętać: dowody kliniczne skuteczności są ograniczone, a sama skuteczność pozostaje daleka od wykazania. To najuczciwsze podsumowanie stanu wiedzy, jakie dziś istnieje.
Prawo i etykieta: co wolno napisać o SOD
Dysmutaza ponadtlenkowa nie ma w Unii Europejskiej żadnego dopuszczonego oświadczenia zdrowotnego. Producent nie może więc napisać, że preparat zwalcza stres oksydacyjny ani że spowalnia starzenie. Może natomiast podać oświadczenia dla pierwiastków wchodzących w skład enzymu: miedź, cynk, mangan i selen mają dopuszczone zdanie o ochronie komórek przed stresem oksydacyjnym.
Dlatego etykieta preparatu z SOD często wymienia cynk albo miedź drobnym drukiem. Oświadczenie odnosi się do pierwiastka, nie do enzymu.
Osobno reguluje się sam surowiec. Suszona mikroalga Tetraselmis chuii jest dopuszczona jako nowa żywność w suplementach do 250 mg na dobę, a na opakowaniu musi znaleźć się informacja o znikomej zawartości jodu. Jeśli kupujesz TetraSOD, te dwie rzeczy sprawdzisz na etykiecie w kilka sekund.
Praktyczny wniosek: układ antyoksydacyjny odbudowuje się od strony surowców i obciążeń, a nie przez połknięcie samego enzymu. Cynk, miedź, mangan i selen z jedzenia, sen, ruch i ograniczenie przewlekłego stanu zapalnego robią tu więcej, dokładnie tak jak w danych o latach przeżytych w zdrowiu, gdzie wygrywają rzeczy tanie i powtarzalne. Gdy to właśnie stan zapalny i ból stawów wypychają cię z aktywności, warto zająć się nim wprost, na przykład sięgając po kurkuminę o potwierdzonej przyswajalności, a przy chorobie zwyrodnieniowej po formułę pomyślaną pod stawy.
Co robi dysmutaza ponadtlenkowa?
Rozbraja anionorodnik ponadtlenkowy, najczęstszy rodnik powstający przy oddychaniu komórkowym. Zamienia go w nadtlenek wodoru i tlen, a nadtlenek rozkładają dalej katalaza i peroksydaza glutationowa. Bez tego pierwszego kroku rodnik uszkadzałby białka, lipidy błon i DNA.
Jaką reakcję katalizuje dysmutaza ponadtlenkowa?
Reakcję dysmutacji: dwie cząsteczki anionorodnika ponadtlenkowego reagują ze sobą w obecności dwóch protonów, jedna się utlenia, druga redukuje, a produktami są nadtlenek wodoru i cząsteczka tlenu. Enzym prowadzi ją z szybkością bliską granicy wyznaczonej przez dyfuzję.
Ile jest rodzajów SOD u człowieka?
Trzy. SOD1 z miedzią i cynkiem działa w cytozolu i przestrzeni międzybłonowej mitochondrium, SOD2 z manganem w macierzy mitochondrialnej, SOD3 z miedzią i cynkiem w przestrzeni zewnątrzkomórkowej, głównie w ścianie naczyń.
Czy warto zrobić badanie dysmutazy ponadtlenkowej?
Ma sens wtedy, gdy prowadzisz obserwację w czasie tą samą metodą w tym samym laboratorium. Pojedynczy wynik z krwinek czerwonych nie mówi o aktywności enzymu w innych tkankach, a zakresy referencyjne różnią się między pracowniami, bo zależą od użytej metody.
Czy dysmutaza ponadtlenkowa w tabletce działa?
Sam enzym jest białkiem i zostaje strawiony w żołądku, więc nie dociera do krwi w postaci czynnej. Preparaty próbują to obchodzić otoczką gliadynową albo surowcem algowym, a proponowany mechanizm polega raczej na pobudzeniu własnej odpowiedzi antyoksydacyjnej niż na dostarczeniu enzymu. Dowody kliniczne są ograniczone.
Czym różni się TetraSOD od SOD z melona?
Surowcem. TetraSOD to liofilizowana biomasa morskiej mikroalgi Tetraselmis chuii, dopuszczona w Unii jako nowa żywność do 250 mg na dobę. SOD z melona to koncentrat soku z Cucumis melo, zwykle w otoczce z gliadyny, popularniejszy na rynku francuskim i to on ma jedyne badanie kliniczne z placebo.
Co obniża aktywność dysmutazy ponadtlenkowej?
Niedobór pierwiastków wchodzących w skład centrum aktywnego, czyli miedzi, cynku i manganu, oraz stany zwiększonego stresu oksydacyjnego, w których enzym jest szybciej zużywany. Wpływ ma także wariant genetyczny, palenie tytoniu i ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe.
Źródła
McCord J.M., Fridovich I. Superoxide Dismutase: An Enzymic Function for Erythrocuprein (Hemocuprein). Journal of Biological Chemistry, 1969. DOI: 10.1016/s0021-9258(18)63504-5
Rosen D.R., Siddique T., Patterson D., Figlewicz D.A., Sapp P., Hentati A., Donaldson D., Goto J. i wsp. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature, 1993. DOI: 10.1038/362059a0
Rosa A.C., Corsi D., Cavi N., Bruni N., Dosio F. Superoxide Dismutase Administration: A Review of Proposed Human Uses. Molecules, 2021. DOI: 10.3390/molecules26071844
Carillon J., Rouanet J.M., Cristol J.P., Brion R. Superoxide Dismutase Administration, A Potential Therapy Against Oxidative Stress Related Diseases: Several Routes of Supplementation and Proposal of an Original Mechanism of Action. Pharmaceutical Research, 2013. DOI: 10.1007/s11095-013-1113-5
Milesi M.A., Lacan D., Brosse H., Desor D., Notin C. Effect of an oral supplementation with a proprietary melon juice concentrate (Extramel) on stress and fatigue in healthy people: a pilot, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Nutrition Journal, 2009. DOI: 10.1186/1475-2891-8-40
Vouldoukis I., Lacan D., Kamate C., Coste P., Calenda A., Mazier D., Conti M., Dugas B. Antioxidant and anti-inflammatory properties of a Cucumis melo LC. extract rich in superoxide dismutase activity. Journal of Ethnopharmacology, 2004. DOI: 10.1016/j.jep.2004.04.023
Mantecón L., Moyano R., Cameán A.M., Jos A. Safety assessment of a lyophilized biomass of Tetraselmis chuii (TetraSOD) in a 90 day feeding study. Food and Chemical Toxicology, 2019. DOI: 10.1016/j.fct.2019.110810
Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2017/2470 ustanawiające unijny wykaz nowej żywności, wpis dotyczący suszonych mikroalg Tetraselmis chuii.
