超氧化物歧化酶(SOD)的應(yīng)用研究進(jìn)展
李 勇
(攀枝花學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院,四川,攀枝花 617000)
摘 要 超氧化物歧化酶(SOD)廣泛存在與一切生物機(jī)體內(nèi),通過催化超氧陰離子自由基(O-2)發(fā)生歧化反 應(yīng),減輕或消除超氧陰離子自由基(O-2)對(duì)機(jī)體的損害。本文介紹了超氧化物歧化酶(SOD)的基本類型和 SOD在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、化妝品等上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 超氧化物歧化酶SOD應(yīng)用
一、超氧化物歧化酶(SOD)概述:
超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)是一種廣泛存在于生物體內(nèi),能清除生物體內(nèi)的超氧陰 離子自由基(O-2),維持機(jī)體中自由基產(chǎn)生和清除動(dòng)態(tài)平衡的一種金屬酶。具有保護(hù)生物體,防止衰老和 治療疾病等作用。
1938年, keilin從牛血中分離出一種含Cu的血銅蛋白。1969年Mccwrd及Fridovich發(fā)現(xiàn)血銅蛋白、 肝銅蛋白、腦銅蛋白均有O2-歧化活性,因此,將該酶命名為超氧化物歧化酶。此后,對(duì)超氧化物歧化酶 的研究逐步深入。 超氧化物歧化酶廣泛存在于生物體中,是屬于結(jié)合酶類。目前已發(fā)現(xiàn)SOD的三種同工酶,其特征見 表一。
二、SOD在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
1 SOD在抗衰老中的作用
人體隨著年齡的增加,皮膚會(huì)變得粗糙、發(fā)皺、變黑和形成老年斑,其中老年斑是皮膚衰老的典型現(xiàn) 象,即在老年人的面部、手部皮膚上出現(xiàn)黑褐色斑塊或斑點(diǎn)。老年斑主要由黑色素組成,而自由基在黑色 素形成、反應(yīng)和組成中起重要作用。在有空氣存在時(shí),光照黑色素可使其耗氧增加,產(chǎn)生O-2和羥自由基。 反應(yīng)如下: 黑色素 HV 黑色素自由基 O2 黑色素HV O-2
在衰老的皮膚和腦中存在的另兩類色素是脂褐素和蠟樣質(zhì),也可使皮膚變黑和粗糙。這兩種物質(zhì)均 由自由基引起。脂褐素和蠟樣質(zhì)本身也含大量自由基,可以通過多種途徑產(chǎn)生O-2。 自由基雖是造成人體衰老的重要原因,但機(jī)體并不是易衰老的,機(jī)體內(nèi)也存在著抗衰老的物質(zhì)。機(jī) 體內(nèi)存在著一系列的自由基清除劑(如: SOD、CAT、GSH-PX)和一些抗氧化物(如:維生素A、維生素E、 維生素C等)。其中, SOD是非常重要的,它可以不斷地清除由光照黑色素耗氧過多而產(chǎn)生的O-2,防止 過多的黑色素的形成。它不斷地清除由脂褐素和蠟樣質(zhì)產(chǎn)生的O-2,避免過多的脂質(zhì)發(fā)生過氧化,而減少 脂褐素和蠟樣質(zhì)的形成,防止衰老。
2 SOD在疾病治療中的作用
人類機(jī)體所處的環(huán)境復(fù)雜,體內(nèi)經(jīng)常不斷地產(chǎn)生自由基,特別在病理過程中,產(chǎn)生大量的O-2,這些 O-2反過來(lái)促進(jìn)病情加重,因而SOD在清除O-2中則顯得異常重要。 肺氣腫是由于肺組織的中性白細(xì)胞含彈性蛋白酶及彈性蛋白酶抑制劑不平衡所致。彈性蛋白酶抑 制劑有α-蛋白酶抑制劑及支氣管粘膜蛋白抑制劑兩種,均可受O-2攻擊而失活,導(dǎo)致肺氣腫。 環(huán)境污染物(如:O3、氮、硫等)能提高肺的巨噬細(xì)胞的活力而不斷釋放O-2,吸煙也會(huì)使自由基大量 進(jìn)入肺內(nèi)。在肺中,O-2產(chǎn)生破壞性極強(qiáng)的·OH等,O-2和·OH攻擊彈性蛋白酶抑制劑,使其失活,而造 成肺氣腫。
類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、全身性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病是由于機(jī)體喪失阻止自身組分的抗體形成,而產(chǎn) 生自體抗體。這些抗體與正常的機(jī)體級(jí)組分結(jié)合,引起吞噬細(xì)胞吞噬而表現(xiàn)出病理狀態(tài)。吞噬細(xì)胞在吞 噬過程中產(chǎn)生大量的O-2,O-2攻擊機(jī)體而加劇病變。 機(jī)體受原子彈、氫彈的輻射沖擊,從事放射輻射工作而防護(hù)不良的工作人員,受電離輻射后,形成各 種不同產(chǎn)物,且產(chǎn)物又發(fā)生連鎖反應(yīng),生成許多自由基而攻擊人體,導(dǎo)致輻射病。 (人體內(nèi))H2O x-射線γ-射線 x-射線γ-射線O-2+·OH +·H SOD的增加能抑制因輻射而引起的腫瘤的形成,并增加成纖維細(xì)胞的分化能力,有效地防止腫瘤的 惡性發(fā)展。
另外,某些藥物中毒、氧中毒、大氣污染綜合癥和老年性白內(nèi)障等疾病的發(fā)生均與O2-相關(guān)聯(lián)。 機(jī)體內(nèi)的O-2可以引起各種疾病, SOD作為O-2的天然清除劑,在正常情況下,O-2與SOD保持動(dòng)態(tài) 平衡,但在病理狀態(tài)下,產(chǎn)生過量的O-2,機(jī)體本身產(chǎn)生的SOD能完全清除這些過多的O-2,這些過多的 O-2則對(duì)機(jī)體產(chǎn)生危害。SOD可以催化O-2進(jìn)行歧化反應(yīng),減輕O-2對(duì)上述疾病的作用。 機(jī)體內(nèi)含有SOD,并且機(jī)體組織中的SOD還會(huì)隨著年齡的增加而增加,如J. Hollander研究[5]發(fā)現(xiàn) 隨著人年齡的增加,腓腸肌中SOD的活性也在增加。但是,機(jī)體自身產(chǎn)生的SOD是有限的,因此在疾病 治療中可以通過注射或口服SOD藥物增加機(jī)體中的SOD,達(dá)到治療疾病的作用。
目前,許多研究者根據(jù)SOD的無(wú)致敏性和無(wú)抗原性的特點(diǎn),采用SOD制劑來(lái)治療疾病。如直接注射 SOD制劑于發(fā)炎的關(guān)節(jié)部位來(lái)緩解類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎;口服SOD治療藥物和抗生素中毒已經(jīng)取得較好的效 果; SOD還可促進(jìn)骨折后細(xì)胞分裂、增殖、促進(jìn)骨折后骨的生長(zhǎng),縮短骨折愈合時(shí)間[2]。 SOD不但可用于疾病的治療,也可用于臨床檢查,如用SOD作為矽肺診斷的指標(biāo)。矽肺是由于粉塵 中的SiO2引起自由基反應(yīng)啟動(dòng)膜的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)而導(dǎo)致膜損傷,引起肺泡巨噬細(xì)胞破壞與分解而造成 矽肺。通過測(cè)定SOD的含量來(lái)作為一個(gè)矽肺診斷指標(biāo)。
三、SOD的其他應(yīng)用
1 SOD在化妝品中的應(yīng)用
研究證明[6], SOD添加于化妝品中可起到4方面的作用:一是有明顯的防曬效果,光照使皮膚變黑的 主要原因是氧自由基損害, SOD可有效防止皮膚受電離輻射(特別是紫外線)的損傷,從而起到防曬效 果;二是SOD為抗氧酶,能有效防止皮膚衰老、祛斑、抗皺;三是有明顯的抗炎效果,對(duì)防治皮膚病有一定 效果;四是SOD具有一定的防治斑痕形成的作用。 SOD在化妝品中妝品應(yīng)用廣泛, SOD也被用于化妝品中,如我國(guó)的大寶SOD蜜,用于防止皮膚衰老, 另一些含SOD量高的藥物如人參、三七、黃芪等也受到重視。
2 SOD在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用
SOD在轉(zhuǎn)基因植物中的過量表達(dá)能不同程度地提高植物對(duì)逆境的抵抗能力,MnSOD基因的過量表 達(dá)在一定程度上可以提高植物轉(zhuǎn)基因植物對(duì)氧脅迫的耐受性。通過基因工程手段,增加植物內(nèi)的SOD 的表達(dá),可以大大增強(qiáng)植物的抗逆性。如[3]將存在于線粒體中的Mn - SOD導(dǎo)入煙草、苜蓿的葉綠體 后,其轉(zhuǎn)基因植株可以增加對(duì)臭氧及干旱脅迫的抗性。擬蘭芥[4]的Fe - SOD基因轉(zhuǎn)化煙草葉綠體, Fe - SOD的過量表達(dá)能夠增強(qiáng)葉綠體質(zhì)膜和光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)V(甲基紫精)和高鹽過氧化脅迫的抗性。
3 SOD在食品工業(yè)中的應(yīng)用
SOD在食品工業(yè)中的應(yīng)用也比較廣泛。在食品中加入SOD可以增強(qiáng)抗衰老、抗炎、抗輻射、抗疲勞 等保健作用。SOD還可以在罐頭食品、果汁、啤酒等食品中作為抗氧化劑,防止過氧化化物酶引起的食品 變質(zhì)和腐敗現(xiàn)象;還可以作為水果和蔬菜的保鮮劑。
四、SOD的前景
雖然對(duì)SOD的研究廣泛,但是SOD的臨床應(yīng)用仍有一定的困難,如靜脈注射, SOD在體內(nèi)半衰期僅 為6分鐘,口服是否會(huì)在胃腸道中被破壞而失去療效,口服后能否被吸收等問題還有待解決。但可以設(shè) 想,隨著對(duì)SOD研究的日益深入, SOD作為一種新型酶制劑,在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、保健品、食品等方面必將得到 廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):略
來(lái)源：中國(guó)化學(xué)試劑網(wǎng)
