Polvo de superóxido dismutasa, fórmula molecular NULA, CAS 9054-89-1, es un componente importante del sistema enzimático antioxidante en sistemas biológicos, ampliamente distribuido en microorganismos, plantas y animales. Es una metaloenzima antioxidante que existe en los organismos vivos. Puede catalizar la dismutación de los radicales aniónicos superóxido para producir oxígeno y peróxido de hidrógeno, desempeñando un papel crucial en el equilibrio entre oxidación y antioxidación en el cuerpo. Está estrechamente relacionado con la aparición y desarrollo de muchas enfermedades. Es un tipo de enzima que puede catalizar la dismutación de los radicales anión superóxido (O2-) en H2O2 y O2. Esta enzima está ampliamente distribuida y ha sido aislada de diversos organismos como bacterias, hongos, algas, plantas, protozoos, insectos, peces y mamíferos.
Sus propiedades son muy estables y la SOD de glóbulos rojos bovinos permanece inactiva incluso después de calentarla a 75 grados durante varios minutos. También es relativamente estable ante ácidos y álcalis y puede reaccionar dentro del rango de pH de 5,3-10,5. Tiene efectos antioxidantes y anti-envejecimiento, y su mecanismo de acción es principalmente eliminar los dañinos radicales anión superóxido (O2-) del organismo. La superóxido dismutasa tiene efectos terapéuticos únicos sobre las enfermedades causadas por los radicales superóxido (O2-), como la intoxicación por oxígeno, la inflamación aguda, diversas enfermedades autoinmunes, la enfermedad por radiación y las cataratas seniles. Es un nuevo tipo prometedor de enzima medicinal. La superóxido dismutasa se está estudiando como fármaco antienvejecimiento.
El efecto catalítico de la SOD se logra mediante la ganancia y pérdida alterna de electrones de los iones metálicos Mn+1 (estado oxidado) y Mn (estado reducido). En general, se cree que los radicales aniónicos superóxido primero forman complejos unidos internamente con iones metálicos, y el Mn+1 se reduce a Mn mediante los radicales aniónicos superóxido en el cuerpo, mientras se genera O2. Luego, el Mn se oxida a Mn+1 mediante HO2 ·, mientras se genera H2O2. Y la SOD se oxida a su estado de oxidación inicial. Finalmente, el H2O2 se descompone catalíticamente en agua (H2O) y O2 bajo la acción de la catalasa.
En cuanto a la comida:
Polvo de superóxido dismutasaTiene un alto contenido en verduras y frutas, como plátanos, majuelos, tunas, kiwis, ajos, etc. También se distribuye en otros alimentos como vieiras y pollo. La actividad de la SOD es mayor en la cáscara que en la pulpa, y mayor en las frutas frescas que en las frutas después del almacenamiento. Y se procesa en diversas formas de productos para la salud y aditivos alimentarios para su uso, como leche con SOD, cerveza, gomitas y otros tipos de fortificantes de la nutrición de los alimentos.
En el ámbito de la industria química diaria:
El envejecimiento y el daño de la piel son características importantes del envejecimiento humano, que es causado por la acumulación o eliminación de especies reactivas de oxígeno, lo que genera obstáculos. El exceso de radicales libres en el cuerpo puede causar daño celular y pigmentación. Debido al contacto directo entre la piel humana y el oxígeno, puede provocar envejecimiento y daños en la piel. La suplementación con SOD exógena es beneficiosa para retrasar el envejecimiento de la piel, la antioxidación y la eliminación de la pigmentación. Muchos fabricantes de cosméticos nacionales y extranjeros han añadido una cierta proporción de SOD a sus productos. Como el agua de granada Est é e Lauder de Francia, el agua SKII Fairy de Japón y la miel Da Bao SOD de China.
Aspecto antiinflamatorio:
Partiendo de que la SOD es un catalizador de dismutación específico que actúa sobre los radicales aniónicos superóxido, la SOD, como producto farmacéutico, tiene importantes efectos terapéuticos en el tratamiento de la inflamación, enfermedades autoinmunes, enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares causadas por la acción de los radicales libres. La SOD puede utilizar sus propiedades antioxidantes para inhibir tipos de inflamación como la artritis, la pleuresía y la bronquitis aguda.
Las especies reactivas de oxígeno, incluidos los radicales superóxido, desempeñan un papel importante en la colitis, y la superóxido dismutasa 1 (SOD1) puede destruir los radicales superóxido en el cuerpo. Un estudio reciente publicado en Redox Biology encontró que la deficiencia de SOD1 puede aumentar el estrés oxidativo en ratones, alterar la barrera epitelial intestinal, reducir la actividad de las enzimas antioxidantes, aumentar la infiltración colónica de células inmunes pro-inflamatorias y empeorar la colitis inducida por DSS en ratones. Restaurar la actividad de SOD puede inhibir la inflamación y la apoptosis mediada por la señalización de p38-MAPK/NF - κ B, aliviando así la colitis.
Clasificación
Según los diferentes cofactores metálicos en la SOD,Polvo de superóxido dismutasase puede dividir aproximadamente en tres categorías: Cu/Zn SOD Mn-SOD, Fe-SOD.
① CÉSPED Cu/Zn:
De color azul-verde, presente principalmente en el citoplasma de las células eucariotas, y se considera la especie más ampliamente distribuida en grupos biológicos relativamente primitivos.
② Mn CÉSPED:
De color rosa, se encuentra principalmente en las mitocondrias de procariotas y eucariotas.
③ Fe CÉSPED:
Es de color marrón amarillento y existe principalmente en células procarióticas. Pueden eliminar eficazmente los radicales aniónicos superóxido (que transportan un electrón desapareado y una carga negativa), evitando su daño excesivo a las células, y tienen funciones como antioxidante, antirradiación y anti-envejecimiento.
Distribución
① La mayoría de las células de invertebrados primitivos contienen Cu/Zn SOD, mientras que los vertebrados generalmente contienen Cu/Zn SOD y Mn SOD. La SOD Cu/Zn se encuentra en los glóbulos rojos y en las células hepáticas de humanos, ratones, cerdos, vacas, etc., y existe principalmente en el citoplasma, así como entre las membranas internas y externas de las mitocondrias.
② El Fe SOD en las células vegetales existe principalmente en los cloroplastos.
③ Los hongos generalmente contienen Mn SOD y Cu/Zn SOD. La mayoría de las algas eucariotas contienen Fe SOD en el estroma del cloroplasto y Mn SOD unida a la membrana tilacoide, mientras que la mayoría de las algas no contienen Cu/Zn SOD.
Mn SOD, que generalmente está presente en la matriz mitocondrial, también se ha purificado a partir de células hepáticas humanas y animales.
estructura
① CÉSPED Cu/Zn:
Su centro activo incluye un ion Cu y un ion Zn. Las investigaciones han demostrado que la presencia de Cu es necesaria para la actividad de Cu/Zn SOD, ya que interactúa directamente con los radicales aniónicos superóxido. Sin embargo, el entorno circundante de Zn está abarrotado y no se expone directamente a la solución de reacción, ni interactúa directamente con los radicales anión superóxido, estabilizando así el entorno alrededor del centro activo. El ion cobre divalente se une a los átomos de nitrógeno de los cuatro residuos de histidina que lo rodean a través de enlaces de coordinación, lo que da como resultado una configuración cuadrada distorsionada casi plana. Hay tres histidinas alrededor del Zn que se coordinan con él a través de un átomo de nitrógeno, y el Cu y el Zn comparten una histidina, formando una estructura de puente de imidazol. Además, el Zn también se coordina con un residuo de ácido aspártico, formando una configuración de coordinación tetraédrica distorsionada.
② Mn CÉSPED:
Compuesto por 203 residuos de aminoácidos. El centro activo es Mn (III) y la estructura de coordinación es una bipirámide triangular de cinco coordenadas, donde un ligando axial es una molécula de agua y el otro ligando axial es el cofactor de la proteína His-28. En el plano ecuatorial, los cofactores proteicos son His-83, Asp-166 e His-170. El sitio activo de una enzima está ubicado en un ambiente compuesto principalmente de residuos hidrofóbicos, con dos cadenas de subunidades que forman un canal que sirve como vía necesaria para que los sustratos u otros ligandos internos se acerquen a los iones Mn (III).
La superóxido dismutasa (SOD) es un tipo de metaloenzima ampliamente presente en organismos vivos, que puede catalizar eficientemente la dismutación de radicales aniónicos superóxido (O₂⁻·) en peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y oxígeno (O₂). Es un componente central del sistema de defensa antioxidante en los organismos vivos. Con el estudio en profundidad-de su mecanismo funcional, la SOD ha demostrado un amplio valor de aplicación en campos como la medicina, la alimentación, la cosmética, la agricultura y la industria.
Campo médico: terapia antioxidante e intervención en enfermedades.
1. Tratamiento antienvejecimiento y enfermedades crónicas.
La SOD ralentiza el proceso de envejecimiento celular al eliminar el exceso de radicales aniónicos superóxido en el cuerpo, inhibiendo la peroxidación de lípidos, la oxidación de proteínas y el daño del ADN. Los estudios clínicos han demostrado que los suplementos de SOD pueden mejorar la función inmune de las personas mayores, reducir el nivel de factores inflamatorios y tener posibles efectos terapéuticos en enfermedades-relacionadas con la edad, como la aterosclerosis y la enfermedad de Parkinson. Por ejemplo, la combinación depolvo de superóxido dismutasay la vitamina E puede reducir significativamente el área de la placa aterosclerótica y su mecanismo está relacionado con la inhibición de la modificación oxidativa de las lipoproteínas de baja-densidad.
2. Inflamación y regulación de enfermedades autoinmunes.
En enfermedades inflamatorias crónicas como la artritis reumatoide y la enfermedad inflamatoria intestinal, la SOD reduce el daño oxidativo de los tejidos al inhibir los aniones superóxido producidos por el estallido respiratorio de los neutrófilos. Los experimentos con animales han demostrado que la inyección local de SOD puede reducir la tasa de inflamación de las articulaciones y la expresión de factores inflamatorios (como TNF - e IL-6) en ratas modelo con artritis, lo que proporciona una base para el desarrollo de nuevos fármacos antiinflamatorios.
3. Protección contra daños por radiación
La SOD tiene un efecto protector sobre el daño celular inducido por la radiación ionizante (como los rayos X-y los rayos gamma). Su mecanismo incluye eliminar los radicales libres generados por la radiación, estabilizar la estructura de la membrana celular e inhibir las roturas de la doble cadena del ADN. Los estudios preclínicos han confirmado que el tratamiento previo con SOD puede mejorar significativamente la tasa de supervivencia de los ratones expuestos a la radiación y aliviar los efectos secundarios como la supresión de la médula ósea, proporcionando una nueva estrategia para la terapia adyuvante de la radioterapia tumoral.
4. Enfermedad ocular
En enfermedades oftálmicas como el glaucoma y las cataratas, la SOD protege las células ganglionares de la retina y las células epiteliales del cristalino al inhibir la respuesta al estrés oxidativo intraocular. Por ejemplo, las gotas para los ojos de SOD pueden reducir la presión intraocular en ratas modelo de glaucoma y disminuir la pérdida del espesor de la capa de fibras nerviosas de la retina, lo que proporciona dirección para el desarrollo de fármacos neuroprotectores contra el glaucoma.
Industria alimentaria: antioxidantes y conservantes naturales
1. Aditivo alimentario
La SOD, como antioxidante natural, puede reemplazar los conservantes sintetizados químicamente como el BHA y el BHT, extendiendo la vida útil de los alimentos. Elimina los radicales libres generados durante el procesamiento de los alimentos, inhibe la oxidación del aceite, el enranciamiento y la desnaturalización de las proteínas. Por ejemplo, agregar SOD a los productos cárnicos puede reducir la producción de sabor halal y mantener la estabilidad del color de la carne; La aplicación en productos lácteos puede prevenir la degradación de nutrientes como la vitamina A y C.
2. Desarrollo de alimentos funcionales
Polvo de superóxido dismutasase usa ampliamente en alimentos saludables para complementar la capacidad antioxidante del cuerpo en forma de cápsulas, líquidos orales y otras formas. Los estudios clínicos han demostrado que la ingesta diaria de 100-200 mg de SOD puede mejorar significativamente la capacidad antioxidante total del plasma, reducir los niveles de marcadores de estrés oxidativo (como MDA) y tener un efecto positivo en la mejora del estado de salud y la resistencia al ejercicio.
Campo de la cosmética: anti-envejecimiento y protección de la piel
1. Antiarrugas y blanqueador
La SOD mejora la elasticidad de la piel y la profundidad de las arrugas al inhibir la expresión de metaloproteinasas de matriz (MMP) inducidas por la radiación ultravioleta, lo que reduce la degradación del colágeno. Al mismo tiempo, puede bloquear la actividad de la enzima clave para la síntesis de melanina (tirosinasa) e inhibir la pigmentación. Por ejemplo, la esencia que contiene SOD puede reducir el índice de melanina de la piel del ratón después de la radiación ultravioleta en un 30% y aumentar el contenido de colágeno.
2. Reparar la función de barrera
La SOD puede promover la proliferación de queratinocitos y la síntesis de lípidos, acelerando la reparación de la barrera cutánea. En el modelo de dermatitis atópica, la crema SOD puede reducir significativamente la pérdida transcutánea de agua (TEWL) y aliviar los síntomas de picazón, con efectos comparables a los glucocorticoides pero con menos efectos secundarios.
Campo agrícola: resistencia al estrés, aumento del rendimiento y control biológico.
1. Mejora de la resistencia al estrés de las plantas.
La sobreexpresión del gen SOD puede mejorar la tolerancia de las plantas al estrés abiótico como la sequía, la salinidad y las bajas temperaturas. Por ejemplo, después del aumento de la actividad de SOD en el tabaco modificado genéticamente, su eficiencia fotosintética disminuyó en un 40% en condiciones de sequía y la pérdida de rendimiento disminuyó en un 25%.
2. Desarrollo de pesticidas biológicos
La SOD puede inhibir el daño de las células vegetales causado por aniones superóxido producidos por bacterias patógenas y se utiliza como agente de control biológico para la protección de cultivos. Por ejemplo, la combinación de SOD y quitinasa puede reducir significativamente la tasa de incidencia del moho gris del tomate, que es mejor que los fungicidas químicos.
La superóxido dismutasa se ha convertido en un tema candente en la investigación interdisciplinaria debido a su eficaz capacidad de eliminación de radicales libres. Con el desarrollo de la ingeniería genética, la nanotecnología y la biología sintética, se mejorará aún más la estabilidad, la focalización y la eficiencia catalítica de la SOD. Se seguirán publicando sus posibles aplicaciones en medicina de precisión, agricultura ecológica y protección ambiental inteligente, lo que brindará un apoyo importante para la salud humana y el desarrollo sostenible.
Método de medición
Los principales métodos para determinar la actividad de la superóxido dismutasa incluyen el método directo, el método de autooxidación de pirogalol, el método de reducción del citocromo C, el método de quimioluminiscencia y el método de cinética de fluorescencia. En los últimos años, se han establecido muchos métodos nuevos, como el método inmunológico, el método de difusión por filtración en gel simple, el método del electrodo polarográfico de oxígeno, el método de microensayo, etc.
El principio es determinar la actividad dePolvo de superóxido dismutasamidiendo la cantidad de O2- dismutación en función de las propiedades del O2- o de la sustancia que produce O2-. Los métodos directos clásicos incluyen la descomposición por radiación pulsada, la resonancia paramagnética electrónica (EPR) y la resonancia magnética nuclear (RMN). Debido al alto costo de los instrumentos y equipos necesarios, generalmente se utilizan con menos frecuencia.
El principio se basa en la espectrofotometría clásica. En condiciones alcalinas, el florofenol se autooxida a fenol rojo anaranjado. La espectroscopia visible UV se utiliza para rastrear longitudes de onda de 325 nm, 420 nm o 650 nm (420 nm clásico), mientras se genera O2-. La SOD cataliza la reacción de dismutación del O2- para inhibir la autooxidación del florofenol. La tasa de inhibición de la muestra sobre la tasa de autooxidación del florofenol puede reflejar el contenido de SOD en la muestra. Este método tiene las ventajas de una gran especificidad, un tamaño de muestra pequeño requerido (sólo 50 μl), un funcionamiento rápido y sencillo, una buena repetibilidad, una alta sensibilidad y reactivos sencillos.
El principio es que el O2 producido en el sistema xantina xantina oxidasa reduce una cierta cantidad de citocromo C oxidado a citocromo C reducido, que tiene la máxima absorción de luz a 550 nm. En presencia de SOD, debido a la dismutación de una porción de O2 catalizada por SOD, la velocidad de reacción de reducción de O2 del citocromo C se reduce correspondientemente, es decir, se inhibe su reacción. La curva de inhibición se puede obtener trazando el porcentaje de reacción de inhibición frente a la concentración de SOD, a partir de la cual se puede calcular la actividad de SOD en la muestra. Este método es un método indirecto clásico, pero su sensibilidad es relativamente baja.
El principio es que la xantina oxidasa cataliza la reacción de oxidación de los sustratos xantina o hipoxantina en condiciones aeróbicas para producir ácido úrico, al mismo tiempo que produce O2-. Este último puede reaccionar con el agente quimioluminiscente luminol para excitarlo. La SOD puede eliminar el O2- y así inhibir la quimioluminiscencia del luminol. Este método se puede aplicar a la microdeterminación de SOD, con alta sensibilidad, simplicidad y precisión al menos similar al método de reducción del citocromo C.
Miden la actividad de SOD, mientras que los métodos inmunológicos pueden determinar la masa de SOD en la muestra, por lo que tienen buena especificidad y son métodos ideales para medir SOD. Los métodos inmunológicos incluyen radioinmunoensayo, inmunoensayo de quimioluminiscencia, ELISA, etc. Pero su inconveniente es que sólo puede detectar el antígeno correspondiente del anticuerpo, y para detectar diferentes tipos de SOD, es necesario preparar los anticuerpos específicos correspondientes, lo cual es engorroso.
preguntas frecuentes
¿Qué hace la superóxido dismutasa?
La superóxido dismutasa (SOD) es una enzima que se encuentra en todas las células vivas. Una enzima es una sustancia que acelera ciertas reacciones químicas en el cuerpo. Superóxido dismutasaayuda a descomponer moléculas de oxígeno potencialmente dañinas en las células.
¿Qué alimentos tienen un alto contenido de superóxido dismutasa?
El consumo de fuentes naturales de SOD, comorepollo, coles de Bruselas, pasto de trigo, cebada y brócoliha sido alentado [15]. El uso de SOD como fármaco puede resultar ventajoso en términos de cantidad y duración del efecto farmacológico, en comparación con otros antioxidantes.
¿Cómo aumentar la SOD en el cuerpo?
Su cuerpo produce la enzima antioxidante de forma natural, pero usted puedecomer fuentes de alimentos frescos de SODpara aumentar sus niveles sin tener que depender de suplementos. Si agregar alimentos antioxidantes a su dieta no es suficiente y está usando SOD para combatir una condición de salud particular, hay suplementos y dosis intravenosas disponibles.
¿Qué es la SOD en el cuidado de la piel?
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