Каталаза – ензимът, който помага на клетките да се защитават

Всеки ден в човешкия организъм протичат милиони химични реакции, които осигуряват енергията, необходима за живота. Заедно с тези процеси се образуват и вещества, които в по-високи количества могат да увредят клетките. Организмът разполага със собствени механизми за контрол върху тях, като едно от най-важните места заема ензимът каталаза.

Каталазата е част от естествената антиоксидантна защита на организма и работи съвместно с редица други ензими и защитни молекули.

През последните години интересът към този ензим нарасна значително. Появиха се публикации, свързващи го със стареенето, имунитета, различни заболявания и дори с COVID-19. Част от тези твърдения се основават на научни изследвания, а други значително преувеличават реалните данни.

Съдържание

Какво е каталаза?

Каталаза е ензим, който се съдържа в почти всички клетки, изложени на кислород. Най-висока активност има в тъкани с интензивен обмен на вещества, където непрекъснато се образуват реактивни кислородни съединения. Основната функция на ензима е да разгражда водородния пероксид до вода и кислород.

Реакцията протича изключително бързо и предотвратява натрупването на водороден пероксид в концентрации, които могат да увредят клетъчните структури.

 

Освен основната си защитна функция каталазата притежава и пероксидазна активност – участва в реакции, при които водородният пероксид служи за окисляване на други молекули. Този механизъм има значение за метаболизма на някои съединения, особено в органи с висока каталазна активност, като черния дроб и бъбреците, както и в клетките като еритроцитите.

Макар често да се среща определението „антиоксидант“ за каталазата, по-точно е да се каже, че тя е антиоксидантен ензим. За разлика от витамините и други антиоксиданти, ензимите ускоряват химични реакции и многократно могат да изпълняват своята защитна функция.

Каталазата се намира основно в клетъчни структури, наречени пероксизоми. Там се извършва безопасното разграждане на потенциално вредните кислородни съединения, които възникват по време на нормалния клетъчен метаболизъм.

 

Защо водородният пероксид се образува в клетките?

 

Източник depositphotos.com

Образуването на водороден пероксид е напълно естествена част от метаболизъм на кислорода. При процесите на производство на енергия в клетките част от кислорода може да се превърне в реактивни кислородни форми.

В ниски концентрации тези вещества дори изпълняват полезни функции. Те участват в клетъчната комуникация, регулират различни ензими и подпомагат работата на имунната система.

Например белите кръвни клетки образуват контролирани количества реактивни кислородни молекули, които унищожават бактерии и други микроорганизми.

Именно затова пълното им елиминиране не би било полезно за организма. Проблем възниква тогава, когато производството им надвиши възможностите на антиоксидантните защитните механизми и се наруши клетъчният баланс.

 

Как каталазата помага на клетките?

Една молекула каталаза може да разгради огромен брой молекули водороден пероксид само за секунда. Благодарение на тази ефективност ензимът е важен компонент на антиоксидантната защита на клетките. Връзката между водороден пероксид и каталаза е добре изучена в биохимията.

Без този ензим в клетките биха се натрупвали вещества, способни да увреждат белтъци, липиди и ДНК. Каталазата работи съвместно със супероксиддисмутаза, глутатион пероксидаза и други антиоксидантни системи. Именно тяхното взаимодействие осигурява нормалното функциониране на клетките.

Изследванията показват, че освен основната си роля в разграждането на водородния пероксид, каталазата може да участва и в регулирането на клетъчния отговор към оксидативен стрес. Тези открития разширяват разбирането за ролята на ензима в поддържането на нормалната клетъчна функция.

 

Каталаза и оксидативен стрес

Когато количеството реактивни кислородни видове стане по-голямо от възможностите на защитните системи, се развива окислителен стрес. Това състояние се свързва с увреждане на клетъчните мембрани, белтъците и генетичния материал.

Продължителният оксидативен стрес се изследва като фактор при стареенето и развитието на различни хронични заболявания. Тук каталазата има важна защитна роля. Като ограничава натрупването на водороден пероксид, ензимът намалява риска от образуването на още по-реактивни свободни радикали, които могат да увредят клетъчните структури.

Научните публикации разглеждат и връзката между каталаза и инфекции. По време на инфекциозен процес имунната система произвежда повече реактивни кислородни видове, за да се справи с причинителя. В същото време организмът трябва да предпази собствените си клетки от прекомерно окислително увреждане, което прави антиоксидантните ензими, включително каталазата, важна част от клетъчната защита.

 

Каталаза, антиоксиданти и стареене: Кое е факт и кое – преувеличение?

Темата за стареенето често се свързва с намаляване на активността на антиоксидантните ензими. Това поражда множество твърдения, че повишаването на каталазата може значително да забави процесите на стареене. Научните данни показват по-умерена картина.

С възрастта действително могат да настъпят промени в антиоксидантните системи, но стареенето зависи от множество фактори. Генетика, хранене, движение, сън, хормонални промени и фактори на околната среда действат едновременно и взаимно си влияят.

По време на пандемията от Covid-19 се появиха публикации, разглеждащи връзката между оксидативния стрес, каталазата и тежестта на възпалителен отговор. Някои експериментални модели предполагат, че антиоксидантните ензими могат да участват в ограничаването на прекомерното възпаление. Това не означава, че каталазата представлява утвърдено лечение или профилактика на COVID-19.

Изследвани бяха и механизмите, свързани с оксидативния стрес, прекомерното отделяне на цитокини и нарушения имунен отговор при тежки случаи на инфекция с SARS-CoV-2. Тези научни наблюдения не променят утвърдените медицински подходи при COVID-19.

 

Можем ли да „повишим каталазата“ с храна или добавки?

 

Източник depositphotos.com

Все по-често се срещат реклами на продукти с каталаза, които обещават по-добра защита на клетките, забавяне на стареенето или повишаване на жизнеността. На този етап научните доказателства не потвърждават подобни твърдения.

Каталазата е белтък. След прием през устата тя преминава през храносмилателната система, където ензимите разграждат белтъците до аминокиселини. Поради тази причина не е доказано, че каталазаta в хранителниte добавки достига непроменена до клетките и повишава активността на собствената каталаза в организма.

Понякога се използва и терминът „каталаза терапия“. Засега подобни подходи се проучват основно в лабораторни условия и при експериментални модели. Те не са част от рутинната медицинска практика. Често се среща и изразът „веган каталаза“.

Този маркетингов термин обикновено обозначава добавки, произведени без съставки от животински произход, а не различен вид ензим или доказано по-висока ефективност.

 

Защо тялото не разчита само на антиоксиданти от храната?

Организмът разполага със собствена антиоксидантна система, изградена от няколко ензима и различни защитни молекули. Те действат непрекъснато във всяка клетка и реагират според моментните нужди. Антиоксидантите, които постъпват с храната, също имат значение, но не могат да заместят действието на собствените ензими.

Именно затова разнообразното хранене подпомага естествените защитни механизми, без да ги заменя.

Изследва се и връзката между каталаза и диабет, тъй като при хронично повишени нива на кръвната захар оксидативният стрес може да бъде по-изразен. Засега няма доказателства, че повишаването на активността на каталазата чрез хранителни добавки предотвратява или лекува диабет.

Подобен е интересът към връзката между каталаза в черния дроб и каталаза и бъбреци. И двата органа съдържат висока концентрация на този ензим, тъй като участват активно в обмяната на веществата и защитата срещу оксидативни увреждания.

 

Какво всъщност означава „защита на клетките“?

Изразът „защита на клетките“ често се използва в реклами и популярни публикации, но рядко се обяснява какво всъщност означава. Клетките непрекъснато са изложени на въздействието на реактивни кислородни съединения, ултравиолетова радиация, замърсяване, инфекции и естествени процеси на обмяната.

Защитата им представлява сложна система от ензими, механизми за възстановяване на ДНК, контрол върху възпалението и елиминиране на увредените клетки. В този процес участва и каталаза чрез ограничаване на натрупването на водороден пероксид.  Това е само една част от цялостната защитна мрежа на организма.

Научните публикации разглеждат и ролята на каталазата в имунния отговор. По време на инфекции имунната система трябва едновременно да унищожи причинителите и да предпази собствените тъкани от прекомерно увреждане. Антиоксидантните ензими подпомагат поддържането на този баланс.

Съществуват и редки наследствени заболявания, свързани с този ензим. Акаталазия представлява едно от тези генетични нарушения, при което активността на каталазата е силно намалена или липсва. Дефицит на каталаза е рядко състояние и при част от засегнатите хора протича без ясно изразени оплаквания. Когато са налице симптоми на акаталазия, те най-често включват язви и увреждания в устната кухина, свързани с натрупването на водороден пероксид.

Интересът към ензима се разширява и извън медицината. Например каталаза за кожа се среща като съставка в някои козметични продукти. Целта е ограничаване на оксидативния стрес в кожата, но клиничните доказателства за изразен ефект остават ограничени.

 

Заключение

Каталаза е един от най-важните ензими в естествената антиоксидантна защита на организма. Основната й задача е безопасното разграждане на водородния пероксид, който се образува по време на нормалния клетъчен метаболизъм. Научните данни показват, че този ензим има съществена роля за поддържането на клетъчното равновесие и ограничаването на оксидативните увреждания.

В същото време липсват убедителни доказателства, че хранителни добавки или други продукти могат значително да повишат неговата активност при здрави хора. Най-добрата стратегия за поддържане на естествените защитни механизми остава балансираният начин на живот, разнообразното хранене, достатъчната физическа активност, качественият сън и контролът върху рисковите фактори, които увеличават оксидативния стрес.

 

Често задавани въпроси