人体健康的卫士——超氧化物歧化酶（SOD），本文主要内容关键词为：卫士论文,人体健康论文,超氧化物论文,SOD论文,歧化酶论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、超氧化物歧化酶概述
超氧化物歧化酶（Super oxide dismutase，简称SOD）是广泛存在于生物体内的一种金属酶，按照SOD活性中心所含的金属离子不同可分为三类：含Cu且含Zn的CuZn-SOD、仅含Mn的Mn-SOD和仅含Fe的Fe-SOD。CuZn-SOD主要存在于动物、植物的细胞质和植物的叶绿体以及某些原核生物中，Mn-SOD存在于真核生物线粒体、原核生物、原生生物中，Fe-SOD分布于植物叶绿体、原核生物、原生生物中。通常提取的SOD是CuZn-SOD，相对分子质量约在3，1000～3，3000，完整的SOD分子由2个亚基组成，每个亚基由约150个氨基酸残基组成，并含有1个Cu[2+]和1个Zn[2+]（晶体结构模型见图1）。
图1 CuZn-SOD晶体结构模型
酶分子中Zn[2+]主要起稳定结构的作用，Cu[2+]则与酶活性直接相关。纯净的CuZn-SOD固体呈蓝绿色，在258nm处有最大光吸收。SOD耐热耐酸，故是一种稳定性较好的酶制剂，其化学本质为蛋白质。它的功能是催化超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧：
2O[，2][-]+2H[+]→H[，2]O[，2]+O[，2]
产生的过氧化氢在生物体内被过氧化氢酶所分解。超氧阴离子自由基是生物体内正常代谢的产物，但自由基的积累将使细胞膜的脂质发生过氧化作用而引起膜裂变，导致细胞损伤甚至细胞死亡。SOD是生物体内一种重要的而且也是最佳的自由基清除剂。国内外对其毒性和毒理进行了广泛的研究，实验表明SOD对人、畜无毒副作用，是一种纯天然型生物活性物质。
二、该领域国内外水平和动态
1968年美国巴尔的摩老年人研究中心首次发现了超氧化物歧化酶，这一发现揭示的意义不亚于青链霉素的发现。几十年来国内外有关SOD的发现、提取直到在食品、饮料、医药、保健及日常化工用品中的开发应用一直是世人关注的热门话题。1982年Mvarklend在哺乳动物细胞外液中首先发现CuZn-SOD。
SOD作为第一个以自由基为其作用底物的酶被定义以来，已经充分证明了其在防治与自由基有关的疾病方面的有效作用。在美国等国家都已作为药品应用，目前，SOD主要用于治疗类风湿关节炎、皮炎、湿疹、瘙痒症、肺气肿、老年白内障和氧中毒等。我国的药用SOD已处于待生产阶段。
自1994年以来，SOD的研究和应用的广度和深度居各种活性酶首位，医学、化妆品和保健食品都有许多专利和文献报道，对SOD的应用的广泛研究，使其同人类的生存与生活密切相关，已经形成前所未有令人鼓舞的形势。目前，人们已经陆续开展SOD基因工程研究，并成功的绘制表达出CuZn-SOD的基因编码（见图2）。SOD广泛存在于动物、植物、藻类以及某些原核生物体内。从生产角度讲，应选择CuZn-SOD含量高的生物组织或器官作为生产原料。动物血液中CuZn-SOD含量较高，且动物血资源丰富、廉价，因此，国内外对从动物血液中提取SOD已经做了大量研究，而且已经大规模的应用于实际生产实践。植物中的SOD纯属植物天然蛋白，不含对人体有害物质，用植物作为提取SOD的来源，资源充足，成本低廉，并且无三废，不污染环境，但其缺点是提取率较低，国内外对从植物中提取SOD的研究兴趣很大，已经趋向于用植物提取SOD。
图2 CuZn-SOD活性中心基因结构
三、超氧化物歧化酶的应用
医学研究表明，人体内的超氧阴离子自由基如得不到及时清除，能引起机体衰老、自身免疫能力下降及产生一系列病变。目前人们已开始研究它在治疗放射病以及抗炎症和抗衰老等方面的临床应用。现在SOD主要应用在以下一些方面。
1.作为药用酶原料
研究表明，机体内由于各种原因而产生的过量自由基，尤其是超氧阴离子自由基，它与很多疾病如炎症、放射病、自身免疫性疾病、肿瘤及衰老有关。而SOD是专一超氧阴离子自由基清除剂，因此，它可应用于治疗自身免疫性疾病（如类风湿关节炎、肺气肿、红斑狼疮等），商品名有Orgotein、Ormetein、Ontosein paiosein和Paroxinom等。在我国业已被卫生部新药审批委员会批准上临床。
2.作为化妆品的添加剂
根据衰老的自由基学说，老化是自由基产生和消除功能发生障碍的结果。在正常情况下产生与消除处于平衡状态，但随着机体的衰老或某些外界因素的影响，这种平衡往往被打破，多余的自由基就能够通过多种渠道损害机体，例如氧自由基能引起脂质过氧化，过氧化脂质会与蛋白质交联，产生不溶性蛋白质，这种变化以结缔组织中胶原蛋白最明显，它能导致胶原变韧、长度缩短、使皮肤失去膨胀力即所谓皱纹；此外，过氧化脂质在氧化酶的作用下能分解成丙二醛等物质，并与磷脂酰乙醇胺交连生成黄色色素，然后再与蛋白质、核酸等物质形成紫褐质即所谓老年斑。其实紫褐质不仅出现在面部，亦出现在体内其他部位如脑、心、肝等。而SOD是超氧化自由基清除剂，通过适当途径对机体不断补充外源SOD能有效防止或延缓上述过程的发生。
国内外已将SOD广泛应用于化妆品，经临床验证和长期使用表明，不仅有抗皱、祛斑、去色素等作用，还有抗炎、防晒、延缓皮肤衰老的作用。
有人担心SOD是生物大分子，皮肤不能吸收，上海第二军医大学用[425]I标记SOD做外涂试验，结果表明SOD能透过皮肤而进入体内。有人担心SOD是活性物质，活性不易保存。其实这种担心是不必要的，因为SOD是稳定性较高的酶制剂，只要基质选择合适，加入一定量的稳定剂，活性完全可保存。有人担心SOD是异蛋白质，易引起皮肤过敏，这种担心也是不必要的。国内外大量毒性和毒理实验表明，SOD无毒副作用。即使在脸上一次涂数万单位也不会出现任何副作用，故作为皮肤化妆品添加剂，SOD十分安全可靠。
3.作为牙膏添加剂
上海牙膏厂生产的SOD美加净牙膏经上海牙病中心防治所，上海中医学院附属曙光医学院和华东医学院等市口腔医疗单位临床观察和实验室医学研究证明：正是SOD对过剩超氧阴离子自由基的清除作用，大大增加了吞噬细胞的防御作用；改善了氧自由基代谢状况，使之降低至生理浓度，从而保护了口腔正常组织细胞，并增强对炎症的抑制作用，使牙周部位免受新的致炎因素刺激，从而使症状得以控制，达到治疗和预防牙周病的目的。
4.作为食品添加剂
当被证实SOD口服有效后，世界各国争相开发SOD作为食品添加剂，应用在两个方面：一是作为抗氧剂，与其他抗氧剂一样，SOD可作为罐头食品、果汁等的抗氧剂，防止过氧化酶引起的食品变质及腐烂现象，此外还可作为水果、蔬菜的良好保鲜剂；二是作为食品营养强化剂，SOD抗病抗衰老特性可大大提高食品的利用度，尤其作为抗衰老的纯天然添加剂已被国内外广泛应用。SOD作为添加剂，目前主要应用在蛋黄酱（mayonnalse）、牛奶（milk）、可溶性咖啡（soluble coffee）、啤酒（beer）、口香糖（chewing gum）等。
四、超氧化物歧化酶的提取工艺简介
SOD广泛存在于动物、植物、藻类以及某些原核生物体内。将细胞组织破碎，使SOD释放出来。经过试验，下列方法破碎植物细胞比较有效：超声波处理方法、冻融处理方法和溶菌酶处理方法。
在适当的低温下，采用水或低盐缓冲液，从组织匀浆中抽提CuZn-SOD，得到CuZn-SOD抽提液。将杂蛋白从CuZn-SOD抽提液中去除并保持CuZn-SOD的活性。在抽提过程中必须注意考虑抽提液的pH、温度、盐等条件。
抽提液中结合SOD的浓度非常低，通常在进行纯化前先加以浓缩。常用的浓缩方法有：蒸发、超过滤、凝胶过滤、冰冻浓缩等。
CuZn-SOD抽提浓缩液经过纯化技术（如柱层析法、分子筛法等）得到高活性的CuZn—SOD精品。