超氧化物歧化酶(SOD)

1、超氧化物歧化酶（SOD）超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase）簡(jiǎn)稱SOD是一種廣泛存在于自然界的生物酶，按所含金屬種類不同可分為銅鋅SOD鈕SOEft鐵SODE種。現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的SOM多都從血液中提取，屬銅鋅SODCu,Zn-SOD。Cu,Zn-SOD分子由兩個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基含有一個(gè)銅離子和一個(gè)鋅離子，分子量在32000左右。SO此一種生物酶，具化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其毒性進(jìn)行了廣泛的研究。實(shí)驗(yàn)表明，它對(duì)人體無(wú)毒副作用，是一種純天然的生物活性物質(zhì)。SOD）抗氧化作用1969年發(fā)現(xiàn)SOD能催化清除超氧陰離子自由基的反應(yīng)。自由基是具有不配對(duì)價(jià)電子的原子或原子團(tuán),分子或離

2、子構(gòu)成。在正常生理狀況下,生物體內(nèi)不斷地產(chǎn)生自由基,自由基的產(chǎn)生與清除處于平衡狀態(tài)。但在某些病理情況下,自由基產(chǎn)生量多時(shí)，就會(huì)對(duì)DNA蛋白質(zhì)和脂類等生物大分子造成損傷，導(dǎo)致機(jī)體疾病的產(chǎn)生。由于自由基具有高度的化學(xué)活性,是人體生命活動(dòng)中多種生化反應(yīng)的中間代謝產(chǎn)物,自由基攻擊生物大分子導(dǎo)致組織損傷是許多疾病發(fā)生發(fā)展的根源。因而SODE防御生物體免受超氧陰離子自由基損傷，抗輻射，抗月中瘤及延緩機(jī)體衰老等方面具有重要的作用。1、清除機(jī)體代謝過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)量的超氧陰離子自由基延緩由于自由基侵害而出現(xiàn)的衰老現(xiàn)象,即延緩皮膚衰老和脂褐素沉淀的出現(xiàn)。衰老自由基學(xué)說(shuō)認(rèn)為衰老是來(lái)自機(jī)體正常代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的自由基隨

3、機(jī)附帶破壞性的作用結(jié)果,自由基引起機(jī)體衰老的主要機(jī)制可概括為以下三方面。（1）減少生物大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素的堆積；（2）減緩器官組織細(xì)胞的損傷與減少；（3）防止免疫能力的降低。2、提高人體對(duì)自由基損傷而誘發(fā)疾病的抵抗力自由基損傷而誘發(fā)疾病的抵抗力主要包括腫瘤、炎癥、肺氣腫、白內(nèi)障和自身免疫疾病等當(dāng)SO昨?yàn)楣δ苄允称坊霞尤胧称分袝r(shí)，可有效抑制許多疾病的發(fā)生、發(fā)展,對(duì)人體健康有極大作用。3、提高人體對(duì)自由基外界誘發(fā)因子的抵抗力如煙霧、輻射、有毒化學(xué)品和有毒藥品等增強(qiáng)機(jī)體對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力。電離輻射引起生物體內(nèi)生成O2-、O的自由基。OH寸機(jī)體損傷作用大且其產(chǎn)生部位常為其作用部位，故遠(yuǎn)離O產(chǎn)

4、生部位的生物大分子受損的機(jī)會(huì)小。O2-的損傷作用雖遠(yuǎn)小于OH,但可從產(chǎn)生部位擴(kuò)散到其他部位，并在鐵離子鰲合劑存在下與HK應(yīng)生成OH,從而造成DNA生物膜等損傷。煙霧、有毒化學(xué)品和藥品也產(chǎn)生過(guò)量的O2-損傷機(jī)體，SOD同樣可以減少這些損傷。4、清除機(jī)體疲勞,增強(qiáng)對(duì)超負(fù)荷大運(yùn)動(dòng)量的適應(yīng)力在軍事、體育和救災(zāi)等超負(fù)荷大運(yùn)動(dòng)量過(guò)程中,機(jī)體中部分組織細(xì)胞會(huì)交替出現(xiàn)暫時(shí)性缺血及重灌流現(xiàn)象,引起缺血后重灌流損傷,加之乳酸量的增加,導(dǎo)致肌肉的疲勞與損傷。若在運(yùn)動(dòng)前供給SOD,則可保護(hù)肌肉避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象。單次強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)可使體內(nèi)自由基水平明顯升高,過(guò)量的自由基作為引發(fā)劑攻擊細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸造成脂質(zhì)過(guò)氧化,引起

5、膜流動(dòng)性下降,脆性增強(qiáng)。過(guò)氧化脂質(zhì)的一個(gè)特征是生成丙二醛,形成磷脂之間的交聯(lián),也可與血紅蛋白形成褐色產(chǎn)物。機(jī)體經(jīng)劇烈運(yùn)動(dòng)后,ATP含量有所降低肌酸激酶活力暫時(shí)下降,AMP含量升高，在腺喋吟轉(zhuǎn)氨酶的作用下促使IMm曾高，然后在核甘酸酶和核甘酶的作用下,生成次黃嘌呤,運(yùn)動(dòng)后過(guò)量的次黃嘌呤在次黃嘌呤氧化酶的作用下,形成過(guò)量的O2-。因此補(bǔ)充外源SODg夠有效抑制運(yùn)動(dòng)引起的細(xì)胞損傷。SOD）作用機(jī)理超氧陰離子（O2-）是生物體內(nèi)主要的自由基,很多情況下O2-對(duì)機(jī)體是有害的，它也是導(dǎo)致衰老的原因之一。而SOD是一類重要的消除氧自由基的抗氧化酶它能催化O-使其發(fā)生歧化反應(yīng)，生成Q和代Q;H2O2又在過(guò)氧化

6、氫酶（CAT）的作用下，生成無(wú)毒的HO和O,從而起到抗衰老作用。醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為，SOD發(fā)揮作用時(shí),首先是金屬離子與O2-形成內(nèi)界絡(luò)合物,再發(fā)生后續(xù)反應(yīng)。因此,SOD的催化作用是通過(guò)其所含金屬的氧化和還原過(guò)程的電子得失來(lái)實(shí)現(xiàn)。SOD勺應(yīng)用由于SO支一種特殊的生物酶，因此具有許多特殊的功能，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用主要集中在以下幾方面：1、作為藥用酶原料研究表明，機(jī)體內(nèi)由各種原因產(chǎn)生的過(guò)量自由基，尤其是超氧陰離子自由基（O2-），它與很多疾病如炎癥、放射病、自身免疫性疾病、腫瘤及衰老等有關(guān)，而SOD1體內(nèi)氧自由基的專一消除劑，因此，它在治療自身免疫性疾病（如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肺氣腫、紅斑狼瘡等）、放射治療、心

7、血管疾病、延緩機(jī)體衰老等方面有明顯的作用。作為藥用酶，牛血SODS美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)家已經(jīng)有產(chǎn)品，商品名分別為Orgotein、Ormetein、Ontosein、Palosein和Paroxinorm等。在我國(guó)，豬血來(lái)源肌注SODfi已經(jīng)通過(guò)衛(wèi)生部的新藥評(píng)審。2、作為化妝品的添加劑根據(jù)衰老自由基學(xué)說(shuō)，老化是由自由基的產(chǎn)生和清除功能發(fā)生障礙造成的結(jié)果。在正常情況下，自由基的產(chǎn)生與清除處于平衡狀態(tài)，但隨著機(jī)體的衰老和外界因素的影響，這種平衡往往會(huì)被打破，多余的自由基就能通過(guò)多種渠道損傷機(jī)體。例如氧自由基能引起脂質(zhì)過(guò)氧化。過(guò)氧化脂質(zhì)會(huì)同蛋白質(zhì)交聯(lián)，產(chǎn)生不溶性蛋白質(zhì)。這種變化以結(jié)締組織中膠原蛋

8、白最為明顯，它能導(dǎo)致膠原變韌、長(zhǎng)度縮短，使皮膚失去膨脹力，產(chǎn)生皺紋。此外，過(guò)氧化脂質(zhì)在氧化酶的作用下能分解產(chǎn)生丙二醛等化學(xué)物質(zhì)，在體內(nèi)迅速同磷脂酰乙醇胺交聯(lián)生成黃色色素，然后再與蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等結(jié)合生成無(wú)生理活性的棕褐色的色素，即所謂老年斑。經(jīng)臨床驗(yàn)證和長(zhǎng)期使用表明，超氧化物歧化酶（SOD混氧自由基的克星，它不僅能抗皺、祛斑、去色素，還有抗炎、防曬、延緩皮膚衰老等作用。我國(guó)還將SOD添加到牙膏中，使牙膏具有更強(qiáng)烈的消炎作用，用來(lái)治療牙周炎等口腔炎癥。3. 作為功能食品的強(qiáng)化劑當(dāng)SODt證實(shí)口服有效后，世界各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)SODH服產(chǎn)品。SOD呆健品之所以能在眾多的保健品中異軍突起，獨(dú)占鰲頭，主

9、要是因?yàn)樗哂幸韵聨讉€(gè)功效：（ 1）增強(qiáng)免疫功能抗疲勞SODT明顯增強(qiáng)免疫功能的功效。實(shí)驗(yàn)表明，SOD有改善缺氧和增強(qiáng)耐疲勞的能力，具有抗疲勞的效果。（ 2）延年益壽抗衰老服用天然超氧化物歧化酶（SOD）可以顯著提高腺細(xì)胞中的SO*量，具有確切的抗衰老作用。（ 3）治病防病有功效SO此氧自由基的克星，它能治療由氧自由基引起的多種疾病。實(shí)驗(yàn)表明，它對(duì)胃腸道功能失調(diào)、食欲不振、失眠、記憶力衰退、改善心血管功能，均有明顯的防治作用。有人把它的功能歸之為“一清四抗”一清即有效清除體內(nèi)多余的氧自由基（體內(nèi)垃圾），“四抗”即抗衰老、抗疾病?？馆椛浜涂蛊?。目前國(guó)內(nèi)外正廣泛應(yīng)用在奶制品、糖果、果汁、飲料、啤

10、酒和保健膠囊（片劑）等中間。作為保健食品的特殊添加劑，SODT著廣泛的應(yīng)用前景。SOD0備工藝目前國(guó)內(nèi)已開發(fā)的SODT品絕大分都是CuZnSOD它們最早是從動(dòng)物的血、肝中分離提取的，主要有以下幾個(gè)步驟：溶血液的制備、選擇性熱變性、超濾濃縮、丙酮沉淀、柱層析、冷凍干燥。但是由于這種方法不可避免地發(fā)生一些交叉感染，過(guò)敏性反應(yīng)等現(xiàn)象，開發(fā)研究從植物中提取SO就顯得尤為重要。我國(guó)近年來(lái)在植物SODJ研究領(lǐng)域有大量相關(guān)報(bào)道。許平、袁藝、趙文芝、余旭亞等分別從大蒜、桑葉、沙棘、仙人掌中提取SO旁進(jìn)行了相關(guān)研究。其提取方法主要有分步鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、層析柱法等。除了從動(dòng)植物中提取SODE選育SO血產(chǎn)菌

11、株進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)也是比較有價(jià)值的一種方法。1997年王歲樓等人自然篩選出1株SOD!產(chǎn)菌株1216,酶活可達(dá)60OU/g濕菌體，并對(duì)其形成SODJ生理?xiàng)l件作了初步研究，為SODJ工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。吳思芳等人研究了從啤酒廢酵母生產(chǎn)、提取、純化SO西方法和條件，得到比活為3048U/mgSOD!,指出開展啤酒廢酵母生產(chǎn)SODJ綜合利用具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。由于天然SO榮源有限，且具有異體蛋白免疫原性，外源SODP易被人體接受等缺陷，使之在應(yīng)用方面受到很大限制。SODS因工程是廣開酶源，降低成本和獲得無(wú)抗原性的人源SODJ有效途徑。近年來(lái)，美、日、英、德相繼開發(fā)了微生物SODS因工程產(chǎn)品，并

12、進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)。我國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所和海軍總醫(yī)院分子生物學(xué)研究室已成功將人血CuZn-SODS隆到大腸桿菌中,表達(dá)率高達(dá)50%。施惠娟等分別以人胎肝組織及人肝細(xì)胞株（L02）總RNA；模板，以RT一PC祛獲得hCuZnSOD口hMnSODcDNA勾建表達(dá)質(zhì)粒pETSOD并導(dǎo)入E.coli細(xì)胞中使之表達(dá)。分別獲得了38%和50%的高表達(dá)率，且表達(dá)的SODI酶活性。鑒于重組的人SODE體內(nèi)半衰期仍很短，施惠娟等又通過(guò)基因工程的方法將hCuZn一SODcDM因改造得到了更加穩(wěn)定的酶。以上說(shuō)明了我國(guó)人源SODE微生物細(xì)胞中的克隆和表達(dá)已達(dá)到了國(guó)際水平。目前，國(guó)內(nèi)外在基因工程生產(chǎn)SODf面均取得

13、了可喜的成果。SO面沿研究與天然SOD1比，SODJ模擬物有著更顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先是獲取和制備比天然SO要簡(jiǎn)單得多。天然SODJ從人或其它生物中提取，這就決定了天然SODJ提取必然困難重重，而且產(chǎn)量不高。而模擬SODT以用化學(xué)方法來(lái)人工合成，其物質(zhì)和能量消耗低，且產(chǎn)量不會(huì)受到限制。其次，天然SO蚱為一種生物大分子，在進(jìn)入體內(nèi)時(shí)存在著諸如進(jìn)入細(xì)胞能力弱、細(xì)胞滲透性差、在血中半衰期短（在人體中SO貝是在很短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，其半衰期為分鐘級(jí)）、不能口服、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。另外，對(duì)于非人體SOEE存在著造成免疫損傷的可能。所以人們把目光投向了SOD1擬物，尤其是低分子量模擬物上。目前，生物無(wú)機(jī)化學(xué)家們合成和表征了一系列含銅、錳、鐵等金屬離子的小分子配合物來(lái)模擬SOD期待將來(lái)能用小分子模擬化合物代替SO眥用于臨床。其中研究最多的含銅絡(luò)合物是3，5一二異丙基水楊酸銅Cu（3，5一DIPS），這是一種低分子量的親脂性絡(luò)合物，具有天然CuZn-SO群活性，可以起到抗炎及減輕由鏈月尿菌素誘