Superoxide dismutase là gì?

Superoxide dismutase (SOD) là một enzyme xúc tác luân phiên quá trình phân hủy (hoặc phân chia) gốc superoxide (O2-) thành oxy phân tử thông thường (O2) và hydro peroxide (H2O2). Superoxide được sản xuất như một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa oxy và nếu không được điều hòa sẽ gây ra nhiều loại tổn thương tế bào. Hydrogen peroxide cũng có hại và bị phân hủy bởi các enzyme khác như catalase. Vì vậy, SOD là chất bảo vệ chống oxy hóa quan trọng ở hầu hết các tế bào sống tiếp xúc với oxy.

Cấu trúc phân tử

SOD có nhiều dạng khác nhau, tùy thuộc vào cấu trúc hóa học và vị trí hoạt động trong cơ thể. Có bốn nhóm chính của SOD là:

• Đồng-kẽm-SOD (Cu/Zn-SOD): là dạng phổ biến nhất, có trong tế bào chất của tất cả các loài sinh vật hiếu khí. Trong người, SOD1 là dạng Cu/Zn-SOD.
• Sắt-SOD (Fe-SOD): là dạng có trong ti thể của một số loài vi khuẩn, thực vật và động vật. Trong người, SOD2 là dạng Fe-SOD.
• Mangan-SOD (Mn-SOD): cũng là dạng có trong ti thể của một số loài vi khuẩn, thực vật và động vật. Trong người, SOD2 cũng có thể là dạng Mn-SOD.
• Niken-SOD (Ni-SOD): là dạng hiếm gặp, chỉ có trong một số loài vi khuẩn.

Các dạng SOD khác nhau có cấu trúc phân tử gồm một hoặc hai nhân enzyme và một hoặc hai nguyên tố kim loại.

Dạng bào chế

Viên nén 250mg: Dùng để uống, nhưng không có bằng chứng cho thấy rằng cơ thể có thể hấp thu được sản phẩm này khi uống.

Dạng kem: Dùng để bôi lên da hoặc áp dụng trực tiếp vào mắt để điều trị loét giác mạc.

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

SOD rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, ánh sáng và kim loại nặng. Độ ổn định và điều kiện bảo quản của SOD phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc và thành phần của enzyme.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng SOD từ nguồn thực vật có độ ổn định cao hơn so với SOD từ nguồn động vật hoặc vi khuẩn. Điều này có thể do SOD thực vật có chứa các chất bổ sung như flavonoid, carotenoid và vitamin C, giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa của enzyme. Ngoài ra, SOD thực vật cũng có cấu trúc phức tạp hơn, bao gồm nhiều loại SOD khác nhau có hoạt tính ở các pH khác nhau.

Để bảo quản SOD, nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất cần được kiểm soát. Nhiệt độ cao có thể làm giảm hoạt tính của SOD do phá vỡ liên kết hydro và liên kết disulfide trong phân tử enzyme. Nhiệt độ lý tưởng để bảo quản SOD là từ 4 đến 8 độ C, và tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng. Ngoài ra, pH cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của SOD. Một số loại SOD chỉ hoạt động ở một khoảng pH nhất định, ví dụ như SOD mangan chỉ hoạt động ở pH từ 7,8 đến 9,2, trong khi SOD đồng kẽm hoạt động ở pH từ 4,5 đến 10. Do đó, để bảo quản SOD, nên sử dụng các dung dịch đệm có pH phù hợp với loại enzyme.

Một yếu tố khác có thể gây ảnh hưởng đến độ ổn định của SOD là kim loại nặng. Một số kim loại nặng như chì, thủy ngân và cadimi có thể gắn vào các vị trí hoạt tính của enzyme, làm giảm hoặc ngăn chặn sự phản ứng của SOD với O2-. Do đó, để bảo quản SOD, nên tránh tiếp xúc với các nguồn ô nhiễm kim loại nặng.

Nguồn gốc

Superoxide dismutase là gì? Superoxide dismutase (SOD) là một loại enzyme có khả năng chuyển đổi superoxide, một gốc tự do gây hại cho các tế bào, thành oxy và hydro peroxide. Enzyme SOD được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1938 bởi nhà sinh học McCord và Fridovich, khi họ nghiên cứu về vai trò của các gốc tự do trong quá trình lão hóa.

Họ đã phát triển một phương pháp để đo lượng SOD trong các mô và tế bào bằng cách sử dụng xanh metylen làm chất chỉ thị. Sau đó, họ đã khám phá ra rằng SOD có mặt ở nhiều loài sinh vật, từ vi khuẩn đến động vật, và có ba loại chính: SOD đồng, SOD kẽm và SOD mangan.

SOD có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các tế bào khỏi sự tấn công của các gốc tự do, đặc biệt là trong những điều kiện stress oxy hóa như nhiễm trùng, viêm, bức xạ hay ô nhiễm. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng SOD có thể có lợi cho sức khỏe con người, như giảm nguy cơ bệnh tim, ung thư, tiểu đường hay Parkinson.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Superoxide dismutase (SOD) là một loại enzyme có khả năng chống oxy hóa và chống viêm mạnh mẽ. SOD có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do oxy hóa, những phân tử có thể gây tổn thương cho các tế bào và mô. SOD hoạt động bằng cách phân giải các gốc tự do oxy hóa thành các chất không độc hại, như oxy và hydro peroxide. SOD được tìm thấy trong tất cả các tế bào sống và có nhiều loại khác nhau, nhưng chúng đều có cùng cơ chế hoạt động.

SOD được dùng để điều trị nhiều bệnh lý liên quan đến oxy hóa và viêm, như viêm xương khớp, bệnh gút, ung thư, viêm bàng quang, loét giác mạc, ngộ độc paraquat và các vấn đề về phổi ở trẻ sơ sinh. SOD cũng có thể giúp cải thiện mức chịu đựng đối với xạ trị, cải thiện tỷ lệ đào thải trong cấy ghép thận và giảm thiểu tổn thương tim do các cơn đau tim. Ngoài ra, SOD còn được dùng để làm đẹp da, loại bỏ nếp nhăn, tái tạo mô và tăng cường tuổi thọ.

SOD có thể được dùng qua đường uống, tiêm hoặc bôi trực tiếp lên da hoặc mắt. Tuy nhiên, hiệu quả của SOD khi uống có thể không cao do khó hấp thu vào máu. Liều dùng của SOD phụ thuộc vào tuổi, tình trạng sức khỏe và mục đích sử dụng của từng người.

Ứng dụng trong y học

Superoxide dismutase (SOD) là một enzyme có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi các tác động gây hại của các gốc tự do, đặc biệt là ion superoxide (O2−). Trong y học, SOD đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ khả năng chống oxy hóa và bảo vệ các tế bào.

Bệnh tim mạch: Các bệnh về tim mạch thường liên quan đến tác động của gốc tự do, gây hại cho các tế bào tim và mạch máu. SOD giúp ngăn chặn và giảm thiểu hư tổn do gốc tự do, đồng thời cải thiện chức năng tim và mạch máu. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung SOD có thể giúp giảm nguy cơ bệnh tim và giảm tỷ lệ tử vong do các nguyên nhân tim mạch.

Bệnh lý liên quan đến viêm: Viêm là một phản ứng bảo vệ tự nhiên của cơ thể, nhưng khi diễn ra quá mức hoặc kéo dài, nó có thể gây hại. SOD có khả năng giảm thiểu quá trình viêm bằng cách tiêu diệt các gốc tự do liên quan. Vì vậy, SOD thường được sử dụng trong điều trị các bệnh viêm mãn tính như viêm khớp dạng thấp, viêm đường hô hấp và bệnh tiểu đường.

Lão hóa: Gốc tự do là một trong những nguyên nhân gây lão hóa. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tăng cường hoạt động của SOD có thể làm chậm quá trình lão hóa, giúp da và các cơ quan bên trong giữ được sự tươi trẻ và khỏe mạnh. Một số sản phẩm chăm sóc da cũng đã tích hợp SOD như một thành phần chống oxy hóa để ngăn ngừa lão hóa.

Bệnh Alzheimer và Parkinson: Cả hai bệnh này đều liên quan đến sự hư hại của các tế bào thần kinh do tác động của gốc tự do. SOD đã được nghiên cứu như một phương pháp điều trị tiềm năng, giúp bảo vệ các tế bào thần kinh khỏi hư tổn và làm chậm quá trình tiến triển của bệnh.

Hư tổn cơ bắp và sức đề kháng của cơ thể: Trong thể thao và vận động, cơ bắp thường phải chịu sự căng thẳng và hư tổn. SOD có thể giúp giảm thiểu hư tổn và tăng cường sức đề kháng của cơ thể, giúp vận động viên phục hồi nhanh chóng sau khi tập luyện.

Bức xạ và hóa trị liệu: Bức xạ và hóa trị liệu là phương pháp điều trị phổ biến cho bệnh nhân ung thư, nhưng cả hai đều gây ra nhiều tác dụng phụ do hư tổn tế bào. SOD đã được nghiên cứu như một phương pháp giảm thiểu tác động tiêu cực của điều trị, giúp bảo vệ các tế bào khỏe mạnh.

Dược động học

Hấp thu

SOD khi được uống dưới dạng viên hoặc dạng nước sẽ phải đối mặt với môi trường acid trong dạ dày và enzym tiêu hóa trong ruột non, điều này có thể làm giảm hiệu quả hấp thụ. Vì vậy, nhiều biểu hiện của SOD trên thị trường được thiết kế dưới dạng viên bao phim hoặc dạng nano để tăng cường khả năng hấp thụ.

Phân bố

Do SOD là một phân tử protein lớn, việc nó vượt qua hàng rào não máu để vào não là khá hạn chế. Tuy nhiên, SOD có thể phân phối đến các mô và cơ quan khác trong cơ thể thông qua dòng máu.

Chuyển hóa

Như mọi protein, SOD cũng có thể bị phân giải thành các amino acid thành phần bởi các enzym protease trong cơ thể. Một số dạng biến đổi của SOD có thể được thiết kế để gia tăng độ ổn định và giảm sự phân giải của enzyme.

Thải trừ

Sau khi hoạt động và/hoặc bị phân giải, SOD và các sản phẩm phân giải của nó sẽ được loại bỏ khỏi cơ thể chủ yếu thông qua thận và hệ tiết niệu.

Phương pháp sản xuất

Để sản xuất SOD trong công nghiệp, người ta thường sử dụng các phương pháp sinh học, như kỹ thuật di truyền, nuôi cấy tế bào hoặc lên men vi sinh vật. Các phương pháp này có ưu điểm là có hiệu suất cao, chi phí thấp và ít gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, các phương pháp này cũng có nhược điểm là khó kiểm soát chất lượng, độ tinh khiết và hoạt tính của SOD. Do đó, cần phải tìm kiếm các phương pháp mới để cải thiện quy trình sản xuất SOD trong công nghiệp dược phẩm.

Độc tính ở người

Trong các nghiên cứu in vitro, SOD thường không gây ra độc tính cho các tế bào. Thậm chí, SOD có thể giúp bảo vệ tế bào khỏi các tác nhân gây hại, như tác động của gốc tự do.

Tuy nhiên, superoxide dismutase cũng có thể gây ra một số tác dụng phụ không mong muốn, như phát ban, đỏ da, đau rát, nhiễm độc gan và thận. Ngoài ra, superoxide dismutase có nguồn gốc từ động vật có thể bị nhiễm khuẩn hoặc bị bệnh, gây nguy cơ lây nhiễm cho người sử dụng.

Tính an toàn

Phụ nữ mang thai và cho con bú: Tính an toàn của SOD chưa được xác định rõ ràng cho phụ nữ mang thai hoặc cho con bú. Mặc dù không có bằng chứng cụ thể cho thấy SOD gây hại cho thai nhi hoặc trẻ sơ sinh, việc sử dụng bất kỳ chất bổ sung hoặc dược phẩm nào trong thời gian này nên được thực hiện dưới sự giám sát của bác sĩ.

Trẻ em: Đối với trẻ em, hệ thống miễn dịch và cơ chế chống oxy hóa đang phát triển. SOD, dù là một enzyme tự nhiên, nên được sử dụng dưới sự giám sát của bác sĩ khi dùng cho trẻ em, và chỉ nên được dùng khi có chỉ định rõ ràng.

Người có bệnh lý tiền sử hoặc dị ứng: Một số người có thể phản ứng dị ứng với SOD hoặc các thành phần kèm theo trong sản phẩm chứa SOD. Những người có tiền sử dị ứng hoặc các bệnh lý miễn dịch cần được cảnh báo và theo dõi chặt chẽ khi sử dụng SOD.

Tương tác với thuốc khác

Chất chống oxy hóa khác: Vì SOD là một chất chống oxy hóa, việc kết hợp nó với các chất chống oxy hóa khác như vitamin C, vitamin E, hoặc các chất bổ sung chống oxy hóa có thể làm gia tăng hiệu ứng chống oxy hóa. Mặc dù điều này có thể có lợi trong một số trường hợp, nhưng việc chống oxy hóa quá mức cũng có thể gây ra tác dụng không mong muốn.

Thuốc kháng viêm: Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng SOD có thể tăng cường hiệu ứng của các thuốc kháng viêm không steroid (NSAIDs) như ibuprofen. Việc kết hợp SOD và NSAIDs có thể dẫn đến việc tăng hiệu quả nhưng cũng có thể tăng nguy cơ tác dụng phụ.

Thuốc điều trị ung thư: Một số thuốc điều trị ung thư hoạt động bằng cách tạo ra các gốc tự do để gây hại cho tế bào ung thư. Trong trường hợp này, việc sử dụng SOD có thể làm giảm hiệu quả của thuốc điều trị ung thư do nó giảm bớt tác động có hại từ gốc tự do.

Lưu ý khi sử dụng Superoxide dismutase

Không sử dụng Superoxide dismutase nếu bạn bị dị ứng với bất kỳ thành phần nào của nó.

Không sử dụng Superoxide dismutase nếu bạn đang mang thai, cho con bú hoặc có kế hoạch mang thai trong tương lai gần.

Không sử dụng Superoxide dismutase nếu bạn đang điều trị bằng các loại thuốc khác, đặc biệt là các thuốc có chứa đồng, kẽm hoặc sắt.

Không sử dụng Superoxide dismutase quá liều hoặc quá thời gian theo chỉ định của bác sĩ. Việc này có thể gây ra các tác dụng phụ như buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, đau đầu, mệt mỏi hoặc phản ứng viêm da.

Nếu bạn gặp phải bất kỳ triệu chứng nào bất thường khi sử dụng Superoxide dismutase, hãy ngừng sử dụng ngay và tham khảo ý kiến bác sĩ.

Một vài nghiên cứu của Superoxide dismutase trong Y học

Mối liên quan giữa superoxide dismutase tuần hoàn và chứng ngưng thở khi ngủ do tắc nghẽn: một phân tích tổng hợp

Mục đích: Mặc dù đã có báo cáo rằng superoxide dismutase (SOD) có liên quan đến chứng ngưng thở khi ngủ do tắc nghẽn (OSA), nhưng kết quả vẫn còn gây tranh cãi. Ngoài ra, tác dụng của việc điều trị áp lực đường thở dương liên tục (CPAP) đối với mức SOD cũng không nhất quán. Mục đích chính của phân tích tổng hợp hiện tại là xác định mối quan hệ giữa mức SOD và OSA.

Phương pháp: Các nghiên cứu trong phân tích tổng hợp này được chọn từ cơ sở dữ liệu PubMed, Embase, Thư viện Cochrane và Scopus. Hai nhà nghiên cứu đã xem xét độc lập các nghiên cứu. Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng Stata 15.1. Hiệu quả tổng thể được đo bằng chênh lệch trung bình chuẩn hóa (SMD) với khoảng tin cậy (CI) 95%. Mô hình tác động ngẫu nhiên hoặc mô hình tác động cố định đã được sử dụng, tùy thuộc vào tính không đồng nhất của các nghiên cứu.

Kết quả: Tổng cộng có 14 nghiên cứu được đưa vào, bao gồm 1240 bệnh nhân và 457 đối chứng. Kết quả cho thấy nồng độ SOD tuần hoàn của bệnh nhân mắc OSA thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (SMD = – 1,645, KTC 95% = – 2,279 đến – 1,011, P < 0,001). Chúng tôi cũng nghiên cứu những thay đổi về nồng độ SOD ở bệnh nhân mắc OSA sau khi điều trị bằng CPAP. Không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy ở mức SOD sau khi điều trị bằng CPAP (SMD = – 0,028, KTC 95% = – 0,218 đến 0,162, P = 0,772).

Kết luận: Kết quả cho thấy bệnh nhân mắc OSA đã giảm mức độ SOD và có liên quan đến mức độ nghiêm trọng của bệnh. Kết quả cũng chỉ ra rằng mức SOD lưu hành có thể là một dấu hiệu đáng tin cậy để phát hiện stress oxy hóa toàn thân ở bệnh nhân mắc OSA. Tuy nhiên, nồng độ SOD không bị ảnh hưởng bởi điều trị CPAP ngắn hạn (4-12 tuần). Do đó, cần có thêm các thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng được thiết kế tốt, quy mô lớn với liệu pháp CPAP dài hơn (tốt nhất là hơn 6 tháng) và tuân thủ điều trị tốt để điều tra vấn đề này.

Tài liệu tham khảo

1. Drugbank, Superoxide dismutase, truy cập ngày 19 tháng 10 năm 2023.
2. Tian, Z., Sun, H., Kang, J., Mu, Z., Liang, J., & Li, M. (2022). Association between the circulating superoxide dismutase and obstructive sleep apnea: a meta-analysis. European archives of oto-rhino-laryngology : official journal of the European Federation of Oto-Rhino-Laryngological Societies (EUFOS) : affiliated with the German Society for Oto-Rhino-Laryngology – Head and Neck Surgery, 279(4), 1663–1673. https://doi.org/10.1007/s00405-021-07064-1
3. Pubchem, Superoxide dismutase 1, truy cập ngày 19 tháng 10 năm 2023.
4. Pubchem, Superoxide dismutase 2, truy cập ngày 19 tháng 10 năm 2023.
5. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội