Polvere di superossido dismutasi, formula molecolare NULL, CAS 9054-89-1, è un componente importante del sistema enzimatico antiossidante nei sistemi biologici, ampiamente distribuito in microrganismi, piante e animali. È un metalloenzima antiossidante che esiste negli organismi viventi. Può catalizzare la dismutazione dei radicali anionici superossido per produrre ossigeno e perossido di idrogeno, svolgendo un ruolo cruciale nell'equilibrio tra ossidazione e antiossidazione nel corpo. È strettamente correlato alla comparsa e allo sviluppo di molte malattie. È un tipo di enzima in grado di catalizzare la dismutazione dei radicali anionici superossido (O2-) in H2O2 e O2. Questo enzima è ampiamente distribuito ed è stato isolato da vari organismi come batteri, funghi, alghe, piante, protozoi, insetti, pesci e mammiferi.
Le sue proprietà sono molto stabili e la SOD dei globuli rossi bovini rimane inattiva anche dopo il riscaldamento a 75 gradi per diversi minuti. È anche relativamente stabile agli acidi e agli alcali e può reagire nell'intervallo di pH compreso tra 5,3-10,5. Ha effetti antiossidanti e anti-invecchiamento e il suo meccanismo d'azione è principalmente quello di eliminare i dannosi radicali anionici superossido (O2-) nel corpo. La superossido dismutasi ha effetti terapeutici unici sulle malattie causate dai radicali superossido (O2-), come l'avvelenamento da ossigeno, l'infiammazione acuta, varie malattie autoimmuni, la malattia da radiazioni e la cataratta senile. È un nuovo tipo promettente di enzima medicinale. La superossido dismutasi è in fase di studio come farmaco antietà.
L'effetto catalitico della SOD si ottiene attraverso l'alternanza di guadagno e perdita di elettroni di ioni metallici Mn+1 (stato ossidato) e Mn (stato ridotto). Si ritiene generalmente che i radicali anionici superossido formino prima complessi legati all'interno con ioni metallici e che Mn+1 venga ridotto a Mn dai radicali anionici superossido nel corpo, generando O2. Mn viene quindi ossidato a Mn+1 da HO2 ·, generando H2O2. E la SOD viene ossidata al suo stato di ossidazione iniziale. Infine, l'H2O2 viene decomposto cataliticamente in acqua (H2O) e O2 sotto l'azione della catalasi
In termini di cibo:
Polvere di superossido dismutasiha un alto contenuto in frutta e verdura, come banane, biancospini, fichi d'india, kiwi, aglio, ecc. È distribuito anche in altri alimenti come capesante e pollo. L'attività della SOD è maggiore nella buccia che nella polpa, e maggiore nella frutta fresca che in quella conservata. Inoltre, viene trasformato in varie forme di prodotti sanitari e additivi alimentari da utilizzare, come latte aggiunto SOD, birra, caramelle gommose e altri tipi di fortificanti nutrizionali.
Nel campo dell’industria chimica quotidiana:
L'invecchiamento e i danni cutanei sono caratteristiche importanti dell'invecchiamento umano, causato dall'accumulo o dall'eliminazione delle specie reattive dell'ossigeno, con conseguenti ostacoli. I radicali liberi in eccesso nel corpo possono causare danni cellulari e pigmentazione. A causa del contatto diretto tra la pelle umana e l'ossigeno, può causare invecchiamento e danni alla pelle. L'integrazione di SOD esogena è utile per ritardare l'invecchiamento cutaneo, l'antiossidazione e la rimozione della pigmentazione. Molti produttori di cosmetici nazionali ed esteri hanno aggiunto una certa percentuale di SOD ai loro prodotti. Come l'Acqua di Melograno Est é e Lauder dalla Francia, l'Acqua di Fata SKII dal Giappone e il Miele Da Bao SOD dalla Cina.
Aspetto antinfiammatorio:
Sulla base del fatto che la SOD è uno specifico catalizzatore di dismutazione che agisce sui radicali anionici superossido, la SOD, come prodotto farmaceutico, ha effetti terapeutici significativi nel trattamento dell'infiammazione, delle malattie autoimmuni, delle malattie cardiovascolari e cerebrovascolari causate dall'azione dei radicali liberi. La SOD può utilizzare le sue proprietà antiossidanti per inibire tipi di infiammazione come l'artrite, la pleurite e la bronchite acuta.
Le specie reattive dell'ossigeno, compresi i radicali superossido, svolgono un ruolo importante nella colite e la superossido dismutasi 1 (SOD1) può distruggere i radicali superossido nel corpo. Un recente studio pubblicato su Redox Biology ha scoperto che la carenza di SOD1 può aumentare lo stress ossidativo nei topi, distruggere la barriera epiteliale intestinale, ridurre l'attività degli enzimi antiossidanti, aumentare l'infiltrazione nel colon di cellule immunitarie pro-infiammatorie e peggiorare la colite indotta da DSS nei topi. Il ripristino dell'attività SOD può inibire l'infiammazione e l'apoptosi mediate dalla segnalazione p38-MAPK/NF - κ B, alleviando così la colite.
Classificazione
Secondo i diversi cofattori metallici nella SOD,Polvere di superossido dismutasipossono essere suddivisi grosso modo in tre categorie: Cu/Zn SOD Mn-SOD, Fe-SOD.
① SOD Cu/Zn:
Di colore blu-verde, è presente principalmente nel citoplasma delle cellule eucariotiche ed è considerata la specie più ampiamente distribuita in gruppi biologici relativamente primitivi.
② Mn SOD:
Di colore rosa, si trova principalmente nei mitocondri dei procarioti e degli eucarioti.
③Fe SOD:
È di colore giallo-marrone ed esiste principalmente nelle cellule procariotiche. Possono eliminare efficacemente i radicali anionici superossido (che trasportano un elettrone spaiato e una carica negativa), evitando il loro eccessivo danno alle cellule, e hanno funzioni come antiossidanti, anti-radiazioni e anti-invecchiamento.
Distribuzione
① La maggior parte delle cellule degli invertebrati primitivi contengono Cu/Zn SOD, mentre i vertebrati generalmente contengono Cu/Zn SOD e Mn SOD. La SOD Cu/Zn si trova nei globuli rossi e nelle cellule del fegato di esseri umani, topi, maiali, mucche, ecc. Ed è presente principalmente nel citoplasma, nonché tra le membrane interne ed esterne dei mitocondri.
② Fe SOD nelle cellule vegetali esiste principalmente nei cloroplasti.
③ I funghi generalmente contengono Mn SOD e Cu/Zn SOD. La maggior parte delle alghe eucariotiche contengono Fe SOD nello stroma dei cloroplasti e Mn SOD legato alla membrana tilacoide, mentre la maggior parte delle alghe non contiene Cu/Zn SOD.
Anche la Mn SOD, che è generalmente presente nella matrice mitocondriale, è stata purificata da cellule epatiche umane e animali.
struttura
① SOD Cu/Zn:
Il suo centro attivo comprende uno ione Cu e uno ione Zn. La ricerca ha dimostrato che la presenza di Cu è necessaria per l'attività della SOD Cu/Zn, poiché interagisce direttamente con i radicali anionici superossido. Tuttavia, l'ambiente circostante di Zn è affollato e non si espone direttamente alla soluzione di reazione, né interagisce direttamente con i radicali anionici superossido, stabilizzando così l'ambiente attorno al centro attivo. Lo ione rame bivalente si lega agli atomi di azoto sui quattro residui di istidina attorno ad esso attraverso legami di coordinazione, risultando in una configurazione quadrata quasi planare distorta. Ci sono tre istidine attorno allo Zn che si coordinano con esso attraverso un atomo di azoto, e un'istidina è condivisa da Cu e Zn, formando una struttura a ponte imidazolico. Inoltre, Zn si coordina anche con un residuo di acido aspartico, formando una configurazione di coordinazione tetraedrica distorta.
② Mn SOD:
Composto da 203 residui aminoacidici. Il centro attivo è Mn (III) e la struttura di coordinazione è una bipiramide triangolare a cinque coordinate, con un ligando assiale che è una molecola d'acqua e l'altro ligando assiale che è il cofattore proteico His-28. Sul piano equatoriale, i cofattori proteici sono His-83, Asp-166 e His-170. Il sito attivo di un enzima si trova in un ambiente composto principalmente da residui idrofobici, con due catene di subunità che formano un canale che funge da percorso necessario affinché i substrati o altri ligandi interni si avvicinino agli ioni Mn (III).
La superossido dismutasi (SOD) è un tipo di metalloenzima ampiamente presente negli organismi viventi, che può catalizzare in modo efficiente la dismutazione dei radicali anionici superossido (O₂⁻·) in perossido di idrogeno (H₂O₂) e ossigeno (O₂). È un componente fondamentale del sistema di difesa antiossidante negli organismi viventi. Con lo-studio approfondito del suo meccanismo funzionale, SOD ha mostrato un ampio valore applicativo in campi quali la medicina, l'alimentazione, i cosmetici, l'agricoltura e l'industria.
Campo medico: terapia antiossidante e intervento sulle malattie
1. Trattamento antietà e malattie croniche
La SOD rallenta il processo di invecchiamento cellulare eliminando i radicali anionici superossido in eccesso nel corpo, inibendo la perossidazione lipidica, l'ossidazione delle proteine e il danno al DNA. Studi clinici hanno dimostrato che gli integratori di SOD possono migliorare la funzione immunitaria degli anziani, ridurre il livello dei fattori infiammatori e avere potenziali effetti terapeutici sulle malattie legate all'età-come l'aterosclerosi e il morbo di Parkinson. Ad esempio, la combinazione dipolvere di superossido dismutasie la vitamina E può ridurre significativamente l'area della placca aterosclerotica e il suo meccanismo è correlato all'inibizione della modificazione ossidativa delle lipoproteine a bassa-densità.
2. Infiammazione e regolazione delle malattie autoimmuni
Nelle malattie infiammatorie croniche come l’artrite reumatoide e la malattia infiammatoria intestinale, la SOD riduce il danno ossidativo dei tessuti inibendo gli anioni superossido prodotti dal burst respiratorio dei neutrofili. Esperimenti sugli animali hanno dimostrato che l'iniezione locale di SOD può ridurre il tasso di gonfiore articolare e l'espressione di fattori infiammatori (come TNF - e IL-6) nei ratti modello di artrite, fornendo una base per lo sviluppo di nuovi farmaci antinfiammatori.
3. Protezione dai danni da radiazioni
La SOD ha un effetto protettivo sul danno cellulare indotto dalle radiazioni ionizzanti (come raggi X-, raggi gamma). Il suo meccanismo comprende l'eliminazione dei radicali liberi generati dalle radiazioni, la stabilizzazione della struttura della membrana cellulare e l'inibizione delle rotture del doppio filamento del DNA. Studi preclinici hanno confermato che il pretrattamento SOD può migliorare significativamente il tasso di sopravvivenza dei topi esposti alle radiazioni e alleviare gli effetti collaterali come la soppressione del midollo osseo, fornendo una nuova strategia per la terapia adiuvante della radioterapia tumorale.
4. Malattia degli occhi
Nelle malattie oftalmiche come il glaucoma e la cataratta, la SOD protegge le cellule gangliari della retina e le cellule epiteliali del cristallino inibendo la risposta allo stress ossidativo intraoculare. Ad esempio, i colliri SOD possono ridurre la pressione intraoculare nei ratti modello di glaucoma e diminuire la perdita di spessore dello strato di fibre nervose retiniche, fornendo indicazioni per lo sviluppo di farmaci anti-glaucoma neuroprotettivi.
Industria alimentare: antiossidanti e conservanti naturali
1. Additivo alimentare
Il SOD, in quanto antiossidante naturale, può sostituire i conservanti sintetizzati chimicamente come BHA e BHT, prolungando la durata di conservazione degli alimenti. Elimina i radicali liberi generati durante la lavorazione degli alimenti, inibisce l'ossidazione dell'olio, l'irrancidimento e la denaturazione delle proteine. Ad esempio, l’aggiunta di SOD ai prodotti a base di carne può ridurre la produzione di sapore halal e mantenere la stabilità del colore della carne; L’applicazione nei prodotti lattiero-caseari può prevenire la degradazione di nutrienti come la vitamina A e C.
2. Sviluppo alimentare funzionale
Polvere di superossido dismutasiè ampiamente utilizzato negli alimenti salutari per integrare la capacità antiossidante del corpo sotto forma di capsule, liquidi orali e altre forme. Studi clinici hanno dimostrato che l'assunzione giornaliera di 100-200 mg di SOD può aumentare significativamente la capacità antiossidante totale del plasma, ridurre i livelli di marcatori di stress ossidativo (come MDA) e avere un effetto positivo sul miglioramento dello stato di sub-salute e sul miglioramento della resistenza all'esercizio.
Settore cosmetico: anti-età e protezione della pelle
1. Antirughe e sbiancante
La SOD migliora l'elasticità della pelle e la profondità delle rughe inibendo l'espressione delle metalloproteinasi della matrice (MMP) indotte dalle radiazioni ultraviolette, riducendo la degradazione del collagene. Allo stesso tempo, può bloccare l’attività dell’enzima chiave per la sintesi della melanina (tirosinasi) e inibire la pigmentazione. Ad esempio, l'essenza contenente SOD può ridurre del 30% l'indice di melanina della pelle di topo dopo la radiazione ultravioletta e aumentare il contenuto di collagene.
2. Riparare la funzione barriera
La SOD può favorire la proliferazione dei cheratinociti e la sintesi dei lipidi, accelerando la riparazione della barriera cutanea. Nel modello della dermatite atopica, la crema SOD può ridurre significativamente la perdita di acqua transcutanea (TEWL) e alleviare i sintomi del prurito, con effetti paragonabili ai glucocorticoidi ma con minori effetti collaterali.
Ambito agricolo: resistenza agli stress, aumento della resa e controllo biologico
1. Miglioramento della resistenza allo stress delle piante
La sovraespressione del gene SOD può migliorare la tolleranza delle piante agli stress abiotici come siccità, salinità e basse temperature. Ad esempio, dopo l’aumento dell’attività SOD nel tabacco geneticamente modificato, la sua efficienza fotosintetica è diminuita del 40% in condizioni di siccità e la perdita di rendimento è diminuita del 25%.
2. Sviluppo di pesticidi biologici
La SOD può inibire il danno delle cellule vegetali causato dagli anioni superossido prodotti da batteri patogeni e viene utilizzata come agente di controllo biologico per la protezione delle colture. Ad esempio, la combinazione di SOD e chitinasi può ridurre significativamente il tasso di incidenza della muffa grigia del pomodoro, il che è migliore dei fungicidi chimici.
La superossido dismutasi è diventata un tema caldo nella ricerca interdisciplinare grazie alla sua efficiente capacità di eliminare i radicali liberi. Con lo sviluppo dell’ingegneria genetica, della nanotecnologia e della biologia sintetica, la stabilità, il targeting e l’efficienza catalitica della SOD saranno ulteriormente migliorati. Le sue potenziali applicazioni nella medicina di precisione, nell’agricoltura verde e nella protezione ambientale intelligente continueranno a essere rilasciate, fornendo un importante supporto alla salute umana e allo sviluppo sostenibile.
Metodo di misurazione
I metodi principali per determinare l'attività della superossido dismutasi comprendono il metodo diretto, il metodo di autoossidazione del pirogallolo, il metodo di riduzione del citocromo C, il metodo della chemiluminescenza e il metodo della cinetica di fluorescenza. Negli ultimi anni sono stati stabiliti molti nuovi metodi, come il metodo immunologico, il metodo di diffusione con filtrazione su gel semplice, il metodo con elettrodo di ossigeno polarografico, il metodo di microanalisi, ecc.
Il principio è determinare l'attività diPolvere di superossido dismutasimisurando la quantità di dismutazione di O2- in base alle proprietà di O2- o della sostanza che produce O2-. I metodi diretti classici includono la decomposizione della radiazione pulsata, la risonanza paramagnetica elettronica (EPR) e la risonanza magnetica nucleare (NMR). A causa del costo elevato degli strumenti e delle attrezzature necessarie, questi sono generalmente meno comunemente utilizzati.
Il principio si basa sulla spettrofotometria classica. In condizioni alcaline, il florofenolo si autoossida in fenolo rosso-arancio. La spettroscopia UV visibile viene utilizzata per tracciare lunghezze d'onda di 325 nm, 420 nm o 650 nm (420 nm classici), generando O2-. La SOD catalizza la reazione di dismutazione dell'O2- per inibire l'autoossidazione del clorofenolo. Il tasso di inibizione del campione sul tasso di autoossidazione del clorofenolo può riflettere il contenuto di SOD nel campione. Questo metodo presenta i vantaggi di una forte specificità, di una piccola dimensione del campione richiesta (solo 50 μl), di un funzionamento semplice e veloce, di una buona ripetibilità, di un'elevata sensibilità e di reagenti semplici.
Il principio è che l'O2 prodotto nel sistema xantina-xantina-ossidasi riduce una certa quantità di citocromo C ossidato in citocromo C ridotto, che ha il massimo assorbimento della luce a 550 nm. In presenza di SOD, a causa della dismutazione di una porzione di O2- catalizzata dalla SOD, la velocità di reazione di riduzione di O2- del citocromo C è corrispondentemente ridotta, cioè la sua reazione è inibita. La curva di inibizione può essere ottenuta tracciando la percentuale della reazione di inibizione rispetto alla concentrazione di SOD, da cui è possibile calcolare l'attività della SOD nel campione. Questo metodo è un metodo indiretto classico, ma la sua sensibilità è relativamente bassa.
Il principio è che la xantina ossidasi catalizza la reazione di ossidazione dei substrati xantina o ipoxantina in condizioni aerobiche per produrre acido urico, producendo anche O2-. Quest'ultimo può reagire con l'agente chemiluminescente luminol per eccitarlo. La SOD può eliminare l'O2- e quindi inibire la chemiluminescenza del luminolo. Questo metodo può essere applicato alla microdeterminazione della SOD, con elevata sensibilità, semplicità e accuratezza almeno simili al metodo di riduzione del citocromo C.
Misurano l'attività della SOD, mentre i metodi immunologici possono determinare la massa della SOD nel campione, quindi hanno una buona specificità e sono metodi ideali per misurare la SOD. I metodi immunologici includono test radioimmunologici, test immunologici a chemiluminescenza, ELISA, ecc. Ma il loro svantaggio è che può rilevare solo l'antigene corrispondente dell'anticorpo e per rilevare diversi tipi di SOD è necessario preparare anticorpi specifici corrispondenti, il che è complicato.
domande frequenti
Cosa fa la superossido dismutasi?
La superossido dismutasi (SOD) è un enzima presente in tutte le cellule viventi. Un enzima è una sostanza che accelera alcune reazioni chimiche nel corpo. Superossido dismutasiaiuta ad abbattere le molecole di ossigeno potenzialmente dannose nelle cellule.
Quali alimenti sono ricchi di superossido dismutasi?
Il consumo di fonti naturali di SOD, comecavoli, cavoletti di Bruxelles, erba di grano, erba d'orzo e broccoliè stato incoraggiato [15]. L'utilizzo della SOD come farmaco può risultare vantaggioso in termini di quantità e durata dell'effetto farmacologico, rispetto ad altri antiossidanti.
Come aumentare la SOD nel corpo?
Il tuo corpo produce l'enzima antiossidante in modo naturale, ma tu puoimangiare cibi freschi fonti di SODper aumentare i tuoi livelli senza dover fare affidamento sugli integratori. Se aggiungere cibi antiossidanti alla tua dieta non è sufficiente e stai utilizzando SOD per combattere una particolare condizione di salute, sono disponibili integratori e dosi IV.
Cos'è la SOD nella cura della pelle?
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