超氧化物歧酶

简介超氧物歧化酶（Superoxide Dismutase简称SOD）是一种新型酶制剂。它在生物界的分布极广，几 乎从动物到植物，甚至从人到单细胞生物，都有它的存在。SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、 人体内的垃圾清道夫。SOD是氧自由基的自然天敌，是机体内氧自由基的头号杀手，是生命健康之 本。全球118位科学家发表联合声明：自由基是百病之源，SOD是健康之本。体内的SOD活性越高， 寿命就越长。SOD类型：超氧化物歧化酶按其所含金属辅基（活性中心）不同可分为三种，第一种是含铜（Cu） 锌（Zn）金属辅基的称（Cu.ZnSOD），最为常见的一种酶，呈绿色，主要存在于机体细胞浆中；第 二种是是含锰（Mn）金属辅基的称（MnSOD），呈紫色，存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内； 第三种是含铁（Fe）金属辅基的称（Fe SOD），呈黄褐色，存在于原核细胞中。耐热SOD是国家“十五”、“ 一五” 863计划重大课题项目（课题编号：2004AA214080、 2007AA100604 ），由中国科学院国家重点实验室采用先进技术，历时八年开发出来的新一代SOD酶产品（专利号：ZL200510005207.9 ）。SOD是Super Oxide Dismutase缩写，中文名称超氧化物歧化酶，是生物体内重要的抗氧化酶, 广泛分布于各种生物体内，如动物，植物，微生物等。SOD具有特殊的生理活性，是生物体内清除 自锂的首要物质。SOD在生物体内的水平高低意味着衰老与死亡的直观指标；现已证实，由氧自由基 引发的疾病多达60多种。它可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损害，并及时修复受损细胞，复 原因自由基造成的对细胞伤害。由于现代生活压力，环境污染，各种辐射和超量运动都会造成氧自由 基大量形成；因此，生物抗氧化机制中SOD的地位越来越重要！SOD是是一种含有金属元素的活性蛋白酶，是目前生物学、医学和生命科学领域中世界级的高、 尖、精课题。超氧化物歧化酶（SOD）目前世界范围内的开发，大都从动物血里提取，不但代价昂贵， 而且动物性SOD的排他性、不易常温保存，有艾滋病等血液病毒的交叉感染及其它潜在危险，故国际卫牛组织呼吁：立刻停止动物性SOD的使用。SOD是中国卫生部批准的具有抗衰老、免疫调节、调节 血脂、抗辐射、美容功能的物质之一，法定编号为ECl.15.1.1； CAS9054891。（一）简介超氧化物岐化酶（SuperoxideDismutase），简称SOD， ECl.15.1.1，它催化如下的反应：2O2-+2H+H2O2+O2;O2-+H+HO2.（过氧羟自由基）、HO2.+HO2. H2O2O2-称为超氧阴离子自由基，是生物体多种生理反应中自然生成的中间产物。它是活性氧的一种， 具有极强的氧化能力，是生物氧毒害的重要因素之一。SOD是机体内天然存在的超氧自由基清除因子，它通过上述反应可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢。尽管过氧化氢仍是对机体有害的活性氧，但体内的过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）会立即将其分解为完全无害的水。这样，三种酶便组成了一个完整的防氧化链条。自由基自由基（Free Radical ）是一类非常活跃的化学物质，是个有不成对（奇数）电子的原子、原子 团、分子和离子。其中最重要的是 氧自由基，它可聚集在体表、心脏、血管、肝脏和脑细胞中。如果 它沉积在血管壁上，会使血管发生纤维性病变，导致动脉管硬化，高血压，心肌梗塞；沉积在脑细胞 时，会引起老年人神经官能不全，导致记忆、智力障碍以及抑郁症，甚至老年性痴呆等，是造成人类衰老和疾病的元凶。氧自由基可分为两类：（1）无机氧自由基：超氧自由基、羟基自由基(2) 有机氧自由基：过氧自由基、烷氧自由基、多兀 不饱和脂肪酸自由基RUFA、半醌自由基。另 外，单线态氧102、H202、N02、N0等分子虽然没有奇数电子，但氧化能力强，因此有人把它们和上 述氧自由基放在一起，统称为活性氧。对人体的作用讨氧化物游离基可造成机体的损害，本品由哺乳动物的红细胞、肝和组织中分离提取的一种肽链 大分子的金属酶，能促使过氧化物游离基转化成过氧化氢和氧，从而清除炎症过程中伴随产生的过氧 化物游离基，而有强大的抗炎作用。临床用于类风湿关节炎、骨关节病、放射性膀胱炎。此外，试用 于纤维性海绵体炎，于阴茎硬结区域内注射，1次注射5mg10mg后，多数病人症状即获得明显改善。 可以清除体内过量的自由基，提高人体免疫力，延缓衰老；抗疲劳，调节女性生理周期，推迟更年期。超氧化物歧化酶(SOD)为自由基清除剂，它广泛存在于生物体的各种组织中,能清除自由基02.(超 氧阴离子自由基)，而02具有细胞毒性，可使脂质过氧化，损伤细胞膜，引起炎症，肿瘤和自身免 疫性疾病，并可能促使机体衰老。(1) 抑制心脑血管疾病：机体的衰老与体内氧自由基的产生与积累密切相关，SOD可清除人体内过多的有害的氧自由，是对健康的有益的功效成分。具有调节血脂的保健作用，可预防动脉粥样硬化，预防高血脂引起的心 脑血管疾病。降低脂质讨氧化物的含量。(2) 抗衰老年龄的增长和某些体外因素会造成机体和皮肤组织自由基产生超过机体正常清除自由基的的能 力，从而使皮肤组织造成伤害，导致衰老。由于 SOD能够清除自由基，因而可以延缓衰老。(3) 防治自身免疫性疾病SOD对各类自身免疫性疾病都有一定的疗效。如红斑狼疮、硬皮病、皮肌炎等。对于类风湿关节 炎患者应在急性期病变未形成前使用，疗效较好。(4) 肺气肿肺气肿患者亦可使用SOD，但应在病变初期肺弹性纤维尚未受到损害时使用，疗效较好。(5) 辐射病及辐射防护本品可用来治疗因放疗引起的膀胱炎、皮肌炎、红斑狼疮及白细胞减少等疾病，对有可能受到电 离辐射的人员，也可注射SOD作为预防措施。(6) 老年性白内障对这类疾病应在进入老年期前即开始经常服用抗氧化剂，或者说经常注射SOD。一旦形成白内障，则应该摘除，因为此时使用SOD无效。(7) 抗氧化医学报告指出，抗氧化能力的衰退期已提前至40岁左右，光靠蔬果已经不足以消除人体内外共 同形成的氧化压力。(8) 预防慢性病自由基是科学家最近才发现导致各种慢性病与老化的罪魁祸首，故说它是“万病之源”，是人体 健康的大敌，自由基对身体的伤害是日积月累的，尤其是糖尿病与心血管方面的疾病，林天送博士说： “照顾好您的心血管，就可以活到九十岁。”养成多多摄取抗氧化物的好习惯，保证可以让您远离慢 性疾病的威胁。(10)抗疲劳过多的自由基在体内残存，就犹如毒素蓄积在体内一样，会让人：容易疲劳、厌倦、注意力不集 中、常常昏昏沉沉、打哈欠。SOD对上班族熬夜加班、学生应付考试所产生的疲劳，在提振精神及集 中注意力方面成效显著，有助于工作绩效的提升，及考试成绩的进步。（11）消除副作用：接受化疗的癌症病患体内的抗氧化能力会大大地降低，万一低到某个程度，自由基就会损害细胞、 黏膜、五脏六腑、脑、中枢神经等所以癌症患者应及时补充抗氧化剂来维持好体力。日本厚生省与美国癌症中心（NCI）均建议使用抗氧化剂来预防癌症或治疗因氧自由基破坏细胞所引起的病变，降低 抗癌药物所引起的如呕吐、食欲不振、掉发等副作用。（12 ）避免二次伤害：手术会引起大量自由基，故建议手术前后口服抗氧化剂来迅速恢复体力，加速伤口复原。（13 ）化解女性的危机：妇女的氧化危机有三：A. 皮肤出现斑点皱纹：因为氧自由基无法有效被清除，破坏胶原蛋白、弹力纤维蛋白，使皮肤保湿及维持弹性的功能丧失，皱纹横生，加速黑色素的沉淀；B. 血液循环不良、经期不顺、黑眼圈、肤色灰暗无光泽；C. 更年期障碍：因为动情激素的缺乏、体内的抗氧化能力降低，常有以下症状出现：阵发性朝热、 失眠、夜间流汗、头痛、情绪不稳、心神不宁。（14 ）有效降低血脂、胆固醇、血压；（15 ）抗辐射；（16）增强肝肾功能；（17 ）对糖尿病有明显的恢复作用。基本原理SOD属于金属蛋白酶，按照结合金属离子种类不同，该酶有以下三种：含铜与锌超氧化物歧化酶 （Cu-ZnSOD ）、含锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD ）和含铁超氧化物歧化酶（Fe-SOD ）。三种SOD 都催化超氧化物阴离子自由基，将之歧化为过氧化氢与 氧气。2O-.+2H+H2O+O2人体内的自由基目前，人们认为自由基（也称游离基）与绝大部分疾病以及人体的衰老有关。所谓的自由基就是 当机体进行代谢时，能夺去氧的一个电子，这样这个氧原子就变成自由基。自由基很不稳定，它要在 身体组织细胞的分子中再夺取电子来使自己配对，当细胞分子推陈出新动一个电子后，它也变成自由 基，又要去抢夺细胞膜或或细胞核分子中的电子，这样又称会产生新的自由基。如，超氧化物阴离子 自由基、羟自由基、氢自由基和甲基自由基，等等。在细胞由于自由基非常活泼，化学反应性极强， 参与一系列的连锁反应，能引起细胞生物膜上的脂质过氧化，破坏了膜的结构和功能。它能引起蛋白 质变性和交联，使体内的许多酶及激素失去生物活性，机体的免疫能力、神经反射能力、运动能力等 系统活力降低，同时还能破坏核酸结构和导致整个机体代谢失常等，最终使机体发生病变。因此，自 由基作为人体垃圾，能够促使某些疾病的发生和机体的衰老。虽然自由基会对机体产生诸多危害，但是在一般的条件下人体细胞内也存在着清除自由基、抑制 自由基反应的体系，它们有的属于抗氧化酶类，有的属于抗氧化剂。像SOD就是一种主要的抗氧化酶， 能清除超氧化物自由基，在防御氧的毒性、抑制老年疾病以及预防衰老等方面起着重要作用。SOD能专一地清除体内有害的自由基，以解除自由基氧化体内的某些组成成分而造成的机体损害。 如氧中毒、急性炎症、水肿、自身免疫性疾病、辐射病等疾病都与活性氧的毒性有关。实验证明:SOD 能够清除自由基，因此可消除上述疾病的病因。 此解毒反应过程是两步：第一步是：作为有害物质的超氧阴离子在SOD的作用下和氢离子反应，生成另一种物质一一过氧 化氢；第二步是，过氧化氢又在过氧化氢酶的作用下和氢离反应，最终生成了一种对人体无害的物质 水。第二步是：人体清除第一步反应所生成的过氧化氢酶或谷胱甘肽过氧化氢酶体，因而作为治疗手 段的药用SOD若与过氧化氢酶或谷胱甘肽过氧化氢酶合并使用，其治疗效果将更好。SOD作为超氧阴离子的整合剂，它既是目前临床上常用的治疗药物，可以制成 SOD胶囊。例如赛 凡SOD胶囊，能有效的俘获自由基，抵御自由基对机体蛋白质的破坏，从而导致老年 常发的三高并 发症。人体的“爱国者导弹螺旋藻蛋白质同时含有多种重要的酶，其中最为重要的是超 SOD。每10克新鲜螺旋藻中，含有 10000至37500单位的活性SOD。当代医学对于人的老龄研究发现，人的生命阶段在过了青少年以后，一些过氧化物等人体“垃 圾”，会因来不及清除而积聚在体内。其中的过氧化阴离子自由基会像“飞毛腿导弹”一样，直接攻 杀损害人体的蛋白质、核酸、细胞膜和细胞器，从而使人体的实质性组织器官等发生衰老破坏。 因此, 对于人类和一切生物来说，没有“爱国者导弹” SOD的存在，生命就不存在。大量现代医学研究证明， SOD是人体内的一种最重要的细胞保护酶，既能防辐射损伤，又能有效地抵抗过氧化阴离子自由基， 从而延缓衰老，调节机体代谢能力，提高人体自身的免疫功能。测定超氧化物歧化酶（SOD）的催化底物是O2，一般多以一定时间内产物生成量或底物的消耗量作为 酶活性单位。由于O2自身很不稳定，且不易制备，测定SOD的方法除少数采用直接法外，一般多为 间接法。1直接法 原理是根据O2或产生O2的物质本身的性质测定O2的歧化量，从而确定SOD的活性。 经典的直接法包括：脉冲辐射分解法、电子顺磁共振波法（EPR）、核磁共振法。由于所需的仪器设备价格昂贵，一般较少应用。2. 一般化学法这些方法的共同特点是要有一个O2的产生体系和一个被O2还原或氧化的可检 测体系。在SOD存在下，一部分O2被SOD歧化，因而O2还原或氧化检测体系的反应受到抑制。根 据反应受抑制程度，测定SOD的活性。一般化学法有邻苯三酚自氧化法、细胞色素C还原法、羟胺法、 黄嘌吟氧化酶-NBT法、肾上腺素法、没食子酸法、6-羟多巴胺法、亚硝酸盐形成法和碱性二甲亚砜 法。常用的有：（1）邻苯三酚自氧化法：即改良Marklund法。原理是基于经典的分光光度法，在碱性条件下， 邻苯三酚自氧化成红桔酚，用紫外-可见光谱跟踪波长为325nm、420nm或650nm（经典为420nm），同 时产生O2，SOD催化O2发生歧化反应从而抑制邻苯三酚的自氧化，样品对邻苯三酚自氧化速率的 抑制率，可反映样品中的SOD含量。本法具有特异性强，所需样本量少（仅50ul），操作快速简单， 重复性好，灵敏度高，试剂简单等优点。（2）细胞色素C还原法（McCord法）：原理是黄嘌吟-黄嘌吟氧化酶体系中产生的O2使一定量的 氧化型细胞色素C还原为还原型细胞色素C，后者在550nm有最大光吸收。在SOD存在时，由于一部 分O2被SOD催化而歧化，O2还原细胞色素C的反应速度则相应减少，即其反应受到抑制。将抑制 反应的百分数与SOD浓度作图可得到抑制曲线，由此计算样品中SOD活性。本法是间接法中的经典方 法，但本法灵敏度较低。3化学发光法原理是黄嘌吟氧化酶在有氧条件下，催化底物黄嘌吟或次黄嘌吟发生氧化反应生成 尿酸，同时产生O2。后者可与化学发光剂鲁米诺反应，使其产生激发。SOD能清除O2从而抑制鲁米诺的化学发光。本法可应用于SOD的微量测定，不仅灵敏度高，简便易行，而且特异性与准确性至 少与细胞色素C还原法类似。4免疫学方法上述方法测定的是SOD活性，免疫学方法则可测定样品中SOD的质量，因此特异性 较好，是较理想的测定SOD方法，免疫法有放射免疫法、化学发光免疫分析法、 ELISA法等。但其缺 陷是只能测定抗体相应的抗原，对于检测不同种类的 SOD，则须制备相应的特异性抗体，手续繁琐。5. 电泳法电泳染色定位法的基本原理是根据光化学法与NBT还原法。电泳则采取垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳。既可采用SOD活性正染色（呈现棕色区带）也可采取SOD活性负染色（呈现无色透明区带）。 根据凝胶上电泳分离的SOD区带的着色深浅与面积大小，对样品进行半定量分析，也可制作校正曲线 计算样品中的SOD含量。染色定位法常用于鉴定SOD，很少为了定量，主要原因是它不及化学法简便， 但鉴定SOD却较化学法为优。用电泳法可鉴定SOD是否掺有杂质蛋白，有无同工酶，且可半定量地确 定SOD的活性大小。6. 平行放在距20 W荧光灯管3 cm处的光照台上，光照8 min后，立即在200A分光光度计的460nm波长下比色。用测得的结果计算样品中的SOD含量超氧化物歧化酶（富贵娅娣SOD）应用前景展望 SOD作为一种人体内最重要的酶之一，它所起的作用是不可小视的。临床上可用SOD治疗和预防下列疾病：急性炎症和水肿、氧中毒预防（预防措施，进入高压氧舱的工作人员，可预先 注射SOD）、氧中毒治疗、自身免疫性疾病（早期治疗）、肺气肿、辐射病及辐射防护、老年性白内障、抗衰老。SOD是生物体内氧自由基的天然清除剂，具有广泛的医用价值，可作为药品、食品及日化产品的 添加剂。SOD被批准用于临床使用，它对一些由于年龄、疾病或伤害造成的组织硬化以及纤维化显示 出强大的再生修复能力。SOD已被成功地应用于放疗后的辅助治疗、控制心脏病人的进展、用于治疗 严重的风湿性关节炎。在丹麦，有人通过注射 SOD治疗风湿性关节炎。SOD最有益的应用莫过于抗衰老，它可能是真正令我们延长寿命的有力发现。科学工作者将产生 人类SOD的基因片段SOD插入果蝇的运动神经细胞，SOD使果蝇产生了比一般水平更多的果蝇SOD， 更重要的是，它们平均寿命增加了 40%。超氧化物歧化酶广泛应用于化妆品添加剂方面，如利用超氧化物歧化酶制造的SOD面膜、SOD蜜、 SOD蛇粉等化妆品，目前已有不下数百种产品。SOD在皮肤表层可能抑制氧自由基的强氧化作用，达 到护肤的目的。SOD被作为一种补充食物，通过动物研究发现，口服 SOD在它发挥作用之前就已被消化系统破 坏了。人们想尽各种可行的办法使SOD在人体内维持较高的水平，即在消耗食物的同时，提供合适的 营养供肝脏合成SOD，或者直接将外源SOD包裹在食物蛋白质中，经消化系统而不被消化，进入身体 其它位置。SOD在医学应用领域的拓展，取决于对其作用机制和生成机制的更深入研究，期待发现SOD的促生成因子。由于SOD的来源不同，检测手段各异，造成SOD活性不具可比性。期待国际通行检测标准 以科学、简便、实用原则规范化。由于动物血SOD在欧盟受阻，大力开发植物和微生物SOD成为很有 前景的产业方向。耐热SOD耐高温超氧化物歧化酶（SOD ）是国家“十五”、“十一五” 863计划重大课题项目（课题编号： 2004AA214080，2007AA100604 ），由中国科学院国家重点实验室采用先进技术，历时八年开发出来的 新一代SOD酶产品。产品特点：1. 生物发酵提取，无血液病毒及交叉感染危险；2. 耐热性强，90C环境120分钟酶活几乎没有损失，100C环境60分钟酶活保持90%以上；3. 稳定性高，在pH4.0 11.0范围内酶活稳定，在常温下保存两年酶活维持在 95%以上； 这样的SOD酶制剂在世界上独一无二；4. 分子量小，容易被吸收;5. 生物利用度高。