Антиоксидантная защита и продолжительность жизни: супероксиддисмутаза (СОД2, SOD2)

Автор:

Князев Павел Сергеевич

14.04.2021

4232

СОД2 (SOD2) – важный фермент в первой антиоксидантной защите клеток организма. Ученые считают, что этот фермент может повлиять на здоровье митохондрий и величину клеточного стресса. Что происходит, когда СОД2 активен, и что происходит, когда он блокируется?

Статья основана на выводах 63 научных исследований

В статье цитируются такие авторы, как:

Внимание! Все статьи на сайте носят информационный характер. Перед использованием тех или иных техник или рекомендаций обязательно проконсультируйтесь со своим врачом или профильным специалистом.

Содержание

1 Что такое супероксиддисмутаза 2 (СОД2, SOD2)?
2 СОД2: болезни и смертность
3 СОД2 и долголетие
4 Повышение активности СОД2 не всегда полезно
5 Рекомендации по увеличению продолжительности жизни с помощью супероксиддисмутазы СОД2

Что такое супероксиддисмутаза 2 (СОД2, SOD2)?

Супероксиддисмутазы (СОД, SOD)- это ферменты, которые превращают супероксидный (O2 -) радикал (супероксид) либо в обычный кислород (O2), либо в перекись водорода (H2O2). (1)

Супероксид образуется как побочный продукт кислородного обмена и, если его не регулировать, вызывает многие виды повреждения клеток. Таким образом, СОД (SOD) является важной частью антиоксидантной защиты всех клеток, подвергающихся воздействию кислорода. (1)

Однако супероксид имеет и несколько положительных ролей в организме: подавление инфекций, участие в клеточной связи, создание новых митохондрий и разрушение опухолей. Но увеличение супероксида сверх меры – очень вредно и почти каждое хроническое заболевание имеет слишком много окислительного стресса в качестве сопутствующей патологии.

Перекись водорода (H2O2) тоже вредна, но в меньшей степени. С другой стороны, она может быть разрушена также и другими ферментами, такими как каталаза. (1)

Ученые считают, что ферменты СОД (SOD) играют защитную роль при окислительном стрессе, от ионизирующего излучения и воспалительных цитокинов. (1, 2)

Как работает СОД2 — Функция супероксиддисмутазы марганца (Mn-SOD) или СОД2. (источник)

Семейство супероксиддисмутазы СОД (SOD)

Существует три типа СОД: СОД1 (SOD1), СОД2 (SOD2) и СОД3 (SOD3). (2)

SOD1 – находится в клеточной жидкости, SOD2 – в митохондриях, а SOD3 – вне клеток. (2)

СОД2 (SOD2, также называемый Mn-SOD) часто рассматривается как наиболее важная форма супероксиддисмутазы СОД у людей, особенно в головном мозге. (2, 1) SOD2 уникальна тем, что для её правильной работы необходим марганец (Mn), а две другие СОД1 и СОД3 нуждаются в меди и цинке. (3)

Как работает супероксиддисмутаза СОД2?

СОД2 превращает супероксид, вырабатываемый митохондриями, в менее токсичные перекись водорода и кислород. Это позволяет СОД2 очищать митохондриальные активные формы кислорода (АФК) и обеспечивать некоторую защиту клеток от гибели. (2, 1)

Фермент СОД2 помогает при гипертонии — Нарушение работы митохондрий в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов при **гипертонии** может быть ослаблено усилением действия **СОД2**. (источник)

СОД2: болезни и смертность

СОД2 (SOD2), и её мутация rs4880, в частности, была вовлечена во внушительное количество заболеваний и осложнений. Однако связь не является прямой; аллель “А” чаще встречается у людей с кардиомиопатией, атеросклерозом и раком легких, в то время как аллель “G” чаще встречается у людей с раком молочной железы, раком простаты и колоректальным раком, гипертонией, спорадическим заболеванием двигательных нейронов, болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера. (4)

Перечень некоторых заболеваний и состояний организма с которыми связана неэффективная работа СОД2:

Некроз
Инфаркт миокарда
Дегенерация нервов
Судороги
Жировая болезнь печени
Фиброз
Кардиомиопатия
Рак поджелудочной железы
Дисфункция левого желудочка сердца
Сердечная недостаточность
Резистентность к инсулину
Рак простаты
Метастазирование злокачественных опухолей
Аденокарцинома
Предраковые состояния тканей
Плоскоклеточный рак кожи
Сердечно-сосудистые заболевания
Диабетическая нефропатия
Рак пищевода
Ожирение
Заболевание почек (2)
и много других…

Мутации в гене СОД2 были связаны с идиопатической кардиомиопатией (ИДК) и спорадическим заболеванием двигательных нейронов. Низкая активность фермента выявлялась при инсульте, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, а также была связана с рядом заболеваний при старении. (1)

Мыши, лишенные фермента СОД2, умирают вскоре после рождения из-за массивного окислительного стресса. (3)

Тем не менее, мыши с 50% дефицитом СОД2 имеют нормальную продолжительность жизни и минимальные дефекты, но страдают повышенным повреждением ДНК и увеличенной частотой возникновения раковых опухолей. (3)

СОД2 при хронической болезни почек — Схема связи между окислительным стрессом и хроническим воспалительным процессом при ХБП (хронической болезни почек). Хроническое воспаление и окислительный стресс через механизм положительной обратной связи – подпитывают друг друга, приводя к тяжелым осложнениям ХБП. (источник)

СОД2 и долголетие

Предполагалось, что у мух и дрожжей более высокая выработка СОД2 увеличивает продолжительность жизни на 20%, но это не было доказано у людей. Мы не можем применить результаты, полученные на простых организмах, таких как плодовые мушки, к людям, поэтому нам еще предстоит увидеть, в какой степени этот фермент влияет на продолжительность жизни человека. (4)

До сих пор два варианта (мутации) гена SOD2 (СОД2) были напрямую связаны с долголетием. Наиболее интенсивно изучался вариант rs4880, но результаты оказались сложными и несколько противоречивыми.

Одно исследование с участием датчан, родившихся в 1905 году, показало, что аллель “G” в мутации rs4880 чаще встречается у очень пожилых людей. Однако другое исследование показало, что аллель “А” гораздо чаще встречается у очень пожилых ашкеназских евреев. (9, 10)

Некоторые ученые предположили, что тот или иной аллель гена СОД2 может быть более благоприятным для долголетия в зависимости от других генетических факторов и факторов окружающей среды. (11)

Старение и дегенерация нейронов

Ученые совершенно уверены, что СОД2 играет важную роль в поддержании функции нейронов как в головном мозге, так и в нервах в остальной части тела. На самом деле СОД2, по-видимому, непропорционально важен для нейронов по сравнению с другими типами клеток организма человека. (12)

В течение жизни антиоксидантные механизмы нашего организма снижаются в своей эффективности, что приводит к постепенному уменьшению функций нейронов. Более высокая активность SOD2, по-видимому, дольше поддерживает функции нейронов; некоторые ученые утверждают, что более высокая активность SOD2 задерживает во времени начало нейродегенеративных заболеваний. (12)

Противоречивые результаты

Такая сложная взаимосвязь с долголетием также имеет смысл в контексте других явно противоречивых исследований мутации rs4880 и измерений активности СОД2 при окислительном стрессе. Некоторые клеточные исследования показали, что rs4880-G СОД2 легче пересекает митохондриальную мембрану, что приводит к более высокой активности ферментов в митохондриях. Однако исследование на людях показало, что люди с rs4880-A (аллель “А” мутации rs4880) имели более высокую активность СОД2 и лучшую защиту от окислительного стресса. (13)

Учитывая все эти, казалось бы, противоречивые свидетельства, полезно взглянуть на отношения вариантов гена СОД2 с опасными заболеваниями. Аллель “G” (rs4880-G) ассоциирован с большим количеством и худшими прогнозами при заболеваниях, включая рак, гипертонию и нейродегенеративные расстройства. (14)

Аллель G также был связан с потерей слуха от шума, токсичностью для уха от лечения цисплатином, бесплодием и более тяжелым поражением легких после воздействия фталата. (15, 16, 17)

Эти отношения еще больше поддерживают растущее единодушие в том, что аллель “G” варианта rs4880 гена СОД2 обеспечивает меньшую защиту от окислительного стресса, чем аллель “A”.

Второй SNP (однонуклеотидный полиморфизм)

В то время как rs4880 получает большую часть внимания в исследованиях СОД2, второй SNP – rs2758331, также был связан с продолжительностью жизни. В одном исследовании исключительно долгоживущих людей в Новой Англии аллель “С” rs2758331 был значительно более распространен у самых старых людей, чем в общей популяции жителей. (18)

Этот SNP rs2758331 далеко не так хорошо изучен, как rs4880, и до сих пор только одно исследование изучило его влияние на продолжительность жизни. Кроме того, в то время как аллель “А” rs2758331 был связан с раком предстательной железы (тем самым поддерживая идею о благоприятном аллеле “С”), аллель “С” был связан с высоким риском повреждения печени после воздействия бисфенола А (BPA). (19, 20)

Необходимы дополнительные исследования, чтобы разобраться с влиянием rs2758331 на активность СОД2 и продолжительность жизни.

Повышение активности СОД2 не всегда полезно

Казалось бы, связь должна быть простой: повышенная активность СОД2 означает снижение окислительного стресса, который, в свою очередь, должен защищать от болезни. Но ученые не согласны с такой постановкой взаимосвязи, ведь существует явное противоречие; некоторые исследования показали, что временное увеличение окислительного стресса благотворно влияет на здоровье. (5)

Таким образом, некоторые ученые предположили, что небольшое и ограниченное по времени снижение активности CОД2 может быть действительно полезным при части заболеваний и состояний организма. Изучение этих процессов – продолжаются. (5, 6)

В одном исследовании на клетках повышенное производство СОД2 было связано с повышенной инвазивностью опухолевых метастазов – предположительно потому, что супероксид необходим для уничтожения рака. (8)

Кроме того, ученые изучают, не перепроизводят ли некоторые раковые клетки СОД2, чтобы стать более инвазивными – по крайней мере, в пробирках. Но это еще не рассматривалось с участием людей. (6)

Дополнительно существует информация о том, что сильное увеличение экспрессии СОД2 может способствовать окислительному стрессу, указывая на то, что СОД2 может играть прооксидантную роль. (7) В таких случаях СОД2, которая обычно связывает марганец, может включать железо и генерировать альтернативную изоформу с пероксидазой.

СОД2 и окислительный стресс — Чрезмерное увеличение активности гена СОД2 может способствовать окислительному стрессу, когда СОД2 может включать в себя железо. (источник)

Рекомендации по увеличению продолжительности жизни с помощью супероксиддисмутазы СОД2

Чтобы избежать каких-либо побочных эффектов или неожиданных взаимодействий, всегда обсуждайте со своим врачом любые существенные изменения своего рациона питания, образа жизни или приема пищевых добавок. Ни одна из рекомендаций в этом разделе никогда не должна использоваться вместо того, что рекомендует или предписывает ваш врач.

Хороший сон

Некоторые ученые утверждают, что одна из основных биологических функций сна заключается в том, чтобы дать время для работы антиоксидантных механизмов организма для освобождения от активных форм кислорода, накопленных в часы бодрствования. В животных моделях повышенный окислительный стресс вызывает сон, а сон снижает окислительный стресс. Учитывайте это, когда чувствуете дневную сонливость. (21)

У людей апноэ во сне существует связь между окислительным стрессом и повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. (22)

Сон снижает окислительный стресс — Сон действует, как антиоксидант. И, наоборот, избыточная экспрессия антиоксидантов в нейронах снижает сон, что наводит на мысль о роли АФК (активных форм кислорода) в регуляции сна. Нейрональная сверхэкспрессия антиоксидантных генов SOD1 и SOD2 снижала сон на 10%. (источник)

Марганец в продуктах питания

СОД2 требует наличие марганца в организме для своего функционирования, поэтому важно убедиться, что вы получаете достаточное количество марганца в своей диете. Более высокие, чем в среднем, уровни марганца были обнаружены в волосах людей, доживших до 100 лет. Однако как дефицит, так и избыток марганца связаны с окислительным стрессом и дегенеративными заболеваниями. Поэтому не рекомендуем специально принимать добавки с марганцем, если только ваш врач не рекомендует их прием. (23, 24)

Ежедневное рекомендуемое потребление марганца составляет 2,3 мг для мужчин и 1,8 мг для женщин, с увеличением до 2,0 мг во время беременности и 2,6 мг во время грудного вскармливания. Самые богатые источники марганца – цельные зерна, орехи, семена и моллюски (например, устрицы и мидии).

За исключением строгих диетических ограничений, у большинства людей не должно быть проблем с получением достаточного количества марганца с помощью питания.

Марганец в продуктах питания — Продукты питания богатые марганцем

Куркумин

В исследованиях на мухах, мышах и клетках – куркумин повышал активность СОД2 и снижал маркеры окислительного стресса и биомаркеры старения. (25, 26)

Метаанализ из 3-х исследований на людях показал, что куркумин напрямую не увеличивает концентрацию СОД. Однако добавление куркумина значительно снижало уровень малонового диальдегида (МДА), маркера окислительного стресса. (27)

Таким образом, если анализ вашей ДНК указывает на низкую активность СОД2, то дополнительный куркумин может помочь уменьшить окислительный стресс, даже если он не увеличивает СОД2 напрямую.