SOD的抗氧化作用及应用综述
2013-11-16 23:19阅读：
摘
要：超氧化物歧化酶SOD是生物体内清除超氧阴离子自由基的一种重要酶，它能有效地使机体抗御氧自由基的毒性。本文对SOD的抗氧化作用及应用现状进行了综述。
关键词：SOD 超氧化物歧化酶 抗氧化
自由基
SOD即超氧化物歧化酶,
是人体细胞代谢不可缺少的活性蛋白酶。超氧化物歧化酶是一种金属酶。人们在研究中发现超氧化物歧化酶是机体代谢所产生的有害物质超氧阴离子自由基的天然清除剂。机体在代谢中产生的自由基以氧自由基对机体的危害最大。氧自由基包括超氧阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢及单线态氧等,
这些自由基是机体正常代谢产物,
尽管它们在代谢中连续不断的产生,
但由于机体中存在防御系统,
所以正常情况下危害不大,
其中的超氧阴离子自由基就可以被SOD清除[1]。研究表明,SOD对人体血栓症、动脉硬化症、糖尿病等疾病有一定的预防和辅助治疗作用,并且在抗肿瘤发生、消炎和抗衰老等领域也具有广泛的应用前景。有关植物性食品原料中SOD含量及性质的报道很多,
绝大部分蔬菜、水果都含SOD,
SPAN>其中含量较高的有:
刺梨、香蕉、猕猴桃、菠萝、山楂、大蒜等,
水果果皮中SOD
活性明显高于果肉,
且水果SOD活性在储藏期内均呈下降趋势[2]。
1、ＳＯＤ的基本理化性质
1.1 SOD的提取及结构
有机溶剂分级沉淀法获得Cu、Zn
- SOD在某些有机溶剂中可以保持相对稳定,
但是必须严格控制实验条件,
即反应必须在低温条件下进行,能最大程度的保持酶活性。此时所需的有机溶剂的量相对来说也较少,
从而减轻了有机溶剂对酶蛋白的变性作用。纤维素离子交换层析法及葡聚糖凝胶过滤法是纯化Cu、Zn
-
SOD的传统分离方法。这种方法具备效率高、快速、设备简单、操作方便、条件温和等优点,
但流速过高或过低都会降低层析柱的分辨率[3]。
SOD是一种含金属的酶,
按金属辅基的不同可分成三种。最常见的一种含有铜锌金属辅基(Cu、Zn
- SOD) ,
主要存在于真核细胞的细胞质中,
也存在于高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体膜间隙中。该酶纯品呈蓝绿色,
由2条肽链组成,
每条肽链含有铜、锌原子各一个,活性中心的核心是铜;
第二种含有锰原子(Mn -SOD )
, 主要存在真核细胞的线粒体及原核细胞中,
也存在于植物的叶绿体基质和类囊体膜上(纯品呈粉红色,
由4条或2条肽链组成)
; 第三种是Fe -
SOD, 主要存在于原核细胞中, Fe
-SOD在高等植物中一般仅存在绿体中(纯品呈黄色或黄褐色,
由2条肽链组成)
,
多数情况下一个二聚体中含有一个Fe原子[4]。
1.2 SOD的抗氧化作用
1969年发现SOD
能催化清除超氧阴离子自由基的反应。自由基是具有不配对价电子的原子或原子团,
分子或离子构成。在正常生理状况下,
生物体内不断地产生自由基,
自由基的产生与清除处于平衡状态。但在某些病理情况下,
自由基产生量多时,
就会对DNA、蛋白质和脂类等生物大分子造成损伤,
导致机体疾病的产生。由于自由基具有高度的化学活性,
是人体生命活动中多种生化反应的中间代谢产物,
自由基攻击生物大分子导致组织损伤是许多疾病发生发展的根源。因而SOD在防御生物体免受超氧阴离子自由基损伤,
抗辐射,
抗肿瘤及延缓机体衰老等方面具有重要的作用[5]。
1.2.1 清除机体代谢过程中产生过量的超氧阴离子自由基
延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象,
即延缓皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现。衰老自由基学说认为衰老是来自机体正常代谢过程中所产生的自由基随机附带破坏性的作用结果,
自由基引起机体衰老的主要机制可概括为以下三方面。
（1）减少生物大分子的交联聚合和脂褐素的堆积；
（2）减缓器官组织细胞的损伤与减少；
（3）防止免疫能力的降低。
1.2.2 提高人体对自由基损伤而诱发疾病的抵
抗力自由基损伤而诱发疾病的抵抗力主要包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等当SOD作为功能性食品基料加入食品中时,
可有效抑制许多疾病的发生、发展,
对人体健康有极大作用。
1.2.3 提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力
如烟雾、辐射、有毒化学品和有毒药品等增强机体对外界环境的适应能力。电离辐射引起生物体内生成O2
-
、·OH等自由基。·OH对机体损伤作用大且其产生部位常为其作用部位,
故远离·OH产生部位的生物大分子受损的机会小。O2
-的损伤作用虽远小于·OH,
但可从产生部位扩散到其他部位,
并在铁离子鳌合剂存在下与H反应生成·OH,
从而造成DNA、生物膜等损伤。烟雾、有毒化学品和药品也产生过量的O2-
损伤机体,
SOD同样可以减少这些损伤。
1.2.4 清除机体疲劳,
增强对超负荷大运动量的适应力
在军事、体育和救灾等超负荷大运动量过程中,
机体中部分组织细胞会交替出现暂时性缺血及重灌流现象,
引起缺血后重灌流损伤,
加之乳酸量的增加,
导致肌肉的疲劳与损伤。若在运动前供给SOD,
则可保护肌肉避免出现上述现象。单次强烈运动可使体内自由基水平明显升高,
过量的自由基作为引发剂攻击细胞膜中的不饱和脂肪酸造成脂质过氧化,
引起膜流动性下降,
脆性增强。过氧化脂质的一个特征是生成丙二醛,
形成磷脂之间的交联,
也可与血红蛋白形成褐色产物。机体经剧烈运动后, ATP
含量有所降低肌酸激酶活力暂时下降,
AMP含量升高,
在腺嘌呤转氨酶的作用下促使IMP增高,
然后在核苷酸酶和核苷酶的作用下,
生成次黄嘌呤,
运动后过量的次黄嘌呤在次黄嘌呤氧化酶的作用下,
形成过量的O2-
。因此补充外源SOD能够有效抑制运动引起的细胞损伤[6]
。
2、SOD的应用[7]
SOD作为第一个以超氧阴离子自由基为其作用底物的酶被发现以来，已充分证明了其在防治与超氧自由基有关的疾病的作用是有效的。当机体超氧阴离子自由基产生过多或SOD
浓度偏低时，过量的超氧阴离子就会引起疾病，补充外源性SOD可有效地予以防治。
2.1 SOD在临床上的应用
1995年报道，美国生产的牛血SOD冻干注射剂（商品名奥固肽，Orgotein)
已被美国FDA指定为治疗与SOD突变有关的家族性肌萎缩性侧索硬化药物，临床有效，无副作用。文献报道Orgotein已由美国进口我国，4mg/支，临床主要用于类风湿关节炎，放射性膀胱炎，也用于骨关节炎。在台湾有人将0.1%的Orgotein凝胶局部应用于二至三度烧伤，
每日使用两次，
连续7。结果显示SOD凝胶能非常显著地加速创伤表皮的再生和创伤的愈合。
我国的医学工作者在研究超氧化物歧化酶与一些疾病的产生、防治方面作了大量的努力和研究，取得了长足的进步。蔡艳俊等研究发现急性乙型肝炎、慢性活动性肝炎患者SOD与正常人相比有明显升高。这是由于急肝与慢活肝有明显的炎症反应，
可产生大量的超氧自由基，
诱导SOD的生成。炎症重时，SOD高，轻时则SOD下降，肝炎恢复期SOD趋于正常。如在急性炎症期使用SOD治疗，可去除超氧化自由基，防止在细胞外形成过多的趋化物，
减少炎症的渗出和聚集，防止其他化学性质更为活泼的活性氧形成，对消退炎症，
恢复肝功能起到一定作用。梁永生，李福山作了急性白血病化疗前后超氧化物歧化酶的测定和化疗预后的临床分析。急性白血病病例SOD值均低于正常值，经化疗后完全缓解的患者SOD明显增高，但均未达到正常水平。通过对急性白血病化疗前后的血清SOD及骨髓SOD的检测，发现化疗前血清SOD及骨髓SOD越高者化疗效果越好。因此SOD检测对急性白血病的预后有重要的临床意义，可作为白血病治疗预后的指标之一。有报道2型糖尿病患者、食管癌者、恶性肿瘤患者的血SOD均低于正常水平，几乎任何癌症的EFCuZnSOD活性低于正常组织，MnSOD则明显低于正常组织，因此SOD活性低下可以看作是某些疾病的特征之一。临床表明，给予外源SOD
有助于减轻、延缓及预防某些疾病。目前药用酶已用于骨性关节炎、类风湿性关节炎、局部回肠炎以及红斑狼疮等疾病的治疗，尤其对治疗关节炎及类风湿关节炎有明显疗效。此外，在治疗心肌缺血症及缺血再灌注综合症及某些心血管疾病方面可望有效（美国有专利用于制造缺血再灌注的SOD药剂。
2.2 SOD在食品工业上的应用
与其他抗氧剂一样，SOD可作为罐头食品、果汁、啤酒等的抗氧剂，防止过氧化酶引起的食品变质及腐败现象。此外，还可作为水果、蔬菜良好的保鲜剂。可以制成保健食品，如大蒜饮料、刺梨SOD汁、牛奶、啤酒、白酒、矿泉水、冷饮等保健食品。歧化酶SOD酒生产工艺，采用白酒作基酒，溶加真空冷冻干燥制得的CuZnSOD精品，使每升酒中含酶活5000个单位以上的低度酒，再加维生素C生产出的歧化酶酒具有酶活力稳定的特点，功能效应明显，能防病治病。专利报道在癌症化疗中提高血象增强免疫抑制肿瘤的口服液，每千克含灵芝多糖5-20克，混合中药提取液60-100克，
SOD800-16000活性单位，余量为水；具有中西药结合的特点，疗效独特，兼具有提高血象、增强免疫、抑制肿瘤三大功效，应用范围广。
2.3 SOD在化妆品中的应用
作为化妆品的添加剂是SOD的另一个重要应用。据悉欧美、日本等国的高级化妆品中均加入一定量的SOD。研究证实，SOD作为化妆品的添加剂可起到四个方面的作用：一是能有效防止皮肤衰老、雀斑、抗皱。二是明显的防晒效果，光照使皮肤变黑的主要原因是氧自由基损害，SOD可有效防止皮肤受电离辐射的损伤，从而起防晒效果。三是有明显的抗炎效果。四是SOD具有一定的防治斑痕妆形成的作用。目前，市场上SOD的主要品种有SOD试剂、SOD丙酮粉、液体SOD、SOD
复合酶和SOD冻干粉。
目前,
人们对SOD分子已进行了化学修饰、脂质化改造等,
运用基因工程法制备SOD、人工有机合成SOD模拟酶的研究,
均取得了可喜的成果。随着SOD被广泛应用于护肤籍、洗面奶、香皂等领域,
以及活性氧、疾病诊断和抗辐射等方面的研究,
SOD将成为广大药厂和日用化工厂的重要原料。因此合成具有精确活性中心结构、热力学稳定的、动力学惰性的模拟物将是未来研究的重点[8]。
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