超氧化物歧化酶的生理活性

郝年華+姚滿

摘要：氧化還原反應是生命體最重要的代謝途徑，它不僅為生物提供能量，同時還決定著生命體的衰老和死亡。為了防止氧自由基對細胞體的破壞，幾乎所有細胞都有一套完整的保護體系，來清除細胞新陳代謝產生的各種活性氧。其中，超氧化物歧化酶（SOD） 在保護細胞免受氧自由基的毒害中發揮著重要作用。本文分析了超氧化物歧化酶的生理活性。

關鍵詞：超氧化物歧化酶；；衰老；生理活性

R378

超氧化物歧化酶的來源有很多種，動物、植物和微生物中都提取。其在食品、醫藥及農業方面表現出很大的應用潛力。

一、SOD的基本概念

1.超氧化物歧化酶的結構及特性。Fe-SOD由3個His、1個Asp和1個H2O形成扭曲的配位四面體。Mn-SOD則是氨基酸殘基構成的四面體。Cu/Zn-SOD分子是由非共價鍵疏水相互作用連接的兩個相同的亞基通過締合形成四方錐結構。

2.超氧化物歧化酶的分布。真菌里一般含Mn-SOD和Cu/Zn-SOD。大多數真核藻類在其葉綠體基質中存在Fe-SOD，類囊體膜上結合著Mn-SOD，而多數藻類中不含Cu/Zn-SOD。大多數原始的無脊椎動物細胞中都存在Cu/Zn-SOD，脊椎動物則一般含有Cu/Zn-SOD和Mn-SOD。人、鼠、豬、牛等紅細胞和肝細胞中含Cu/Zn-SOD，且其主要存在于細胞質，同時也存在于線粒體內外膜之間。而從人和動物肝細胞中也純化了Mn-SOD，其一般存在于線粒體基質中。

二、超氧化物歧化酶的生理活性

1.SOD與抗腫瘤。在人體內SOD可有效的通過清除超氧陰離子自由基最終能達到抑制癌細胞的效果，Mn-SOD表達效果更為突出。人體內SOD的含量隨年齡的增長而呈逐漸下降的趨勢。它的下降導致機體抗氧化能力減弱，進而抵抗力下降，嚴重者便可發生腫瘤，所以腫瘤患者人群中一般以老年人偏多。從這個角度來說，檢測一個人體內SOD的含量就可以作為判斷一個人是否患有癌癥及衰老指數的重要指標。SOD可清除超氧陰離子自由基保護細胞免受傷害。當SOD含量的增加抑制因輻射引起的腫瘤的形成，增加成纖維細胞的分化，防止腫瘤的惡化。對于已經受輕微輻射用SOD作為輻照防護劑，其效果要比對輻射病者采取其他方法治療要好，因此可對有可能受到電離輻射的人員進行注射SOD預防腫瘤的發生。

2.SOD與抗炎。SOD具有極強的抗炎癥作用。用SOD治療胸膜炎，可減少胸腔積液和白細胞的積累。SOD還可以抑制關節炎，減少IgG在腎小球的沉淀，干擾白細胞在腎小球炎癥部位的積累。SOD可以抑制黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶引起的急性氣管炎導致的器官通透性的改變，減少多形核白細胞在肺部的積累。SOD對特發性直腸炎有治療和改善作用。注射適量的牛Cu、Zn-SOD能改善關節外形，提高關節活動能力進而有效治療骨性關節炎。由此可見，SOD用于治療炎癥具有很好的應用前景。類風濕關節炎（RA）是以關節組織慢性炎癥病變為主要表現的自身免疫性疾病。在其發病過程中有多種淋巴因子，細胞及體液免疫共同參與其免疫病理損傷。SOD有歧化活性氧、清除過量超氧陰離子自由基、消除炎癥、保護關節的作用，RA患者的血清中SOD水平顯著低于健康人。

3.超氧化物歧化酶的修飾。雖然超氧化物歧化酶有許多的生理及生物學特性可以為人類加以利用，但是在相關領域實際應用時，由于其有許多缺陷限制了其應用。一是聚乙二醇（PEG）修飾超氧化物歧化酶。將利用三聚氯氰活化法、氰脲酰氯法等活化后的PEG與SOD縮合，修飾SOD。修飾效果最好的是分子量6000的PEG，有較強的酸、堿和酶抗性，并且活性殘余率較高，修飾后的SOD各方面的耐受性顯著提高，其溫度穩定性與天然蛋白相比也有明顯的提高。二是脂質體包裹修飾超氧化物歧化酶。利用冷凍干燥法，薄膜分散法，超聲波分散法等將SOD包封于類脂質雙分子層中，形成微型泡囊體，制備脂質體SOD。將未修飾的SOD和用脂質體包裹的SOD分別作用于肝癌細胞，后者在作用2h后，肝癌細胞中伴隨著GSH顯著提高，活性氧水平明顯降低，說明修飾的SOD有效地降低了細胞內的氧化應激，有明顯的抗氧化效果，說明脂質體SOD有穩定性、靶向性、定向性等特點。修飾后的SOD不僅能夠保留天然酶的活性，還具有了更加較之天然SOD顯著的諸多優勢如：半衰期的延長，免疫原性的降低，膜通透能力的增加，理化性質的優化。這些特點將使其的應用領域進一步拓展。

人類的衰老與人體內的ROS的生成密切相關，且已有研究表明，超氧化物歧化酶與人的大腦記憶、表達和調控能力有關。在存在適當的穩定劑及基質的條件下，補充外源的超氧化物歧化酶可以調節人體代謝、提高免疫力，對防止某些疾病、抗輻射治療對機體的損傷、延緩人體衰老有一定的作用，可以考慮將其作為食品中的保鮮劑、抗氧化劑以及營養強化劑，有著很大的開發潛力。

參考文獻：

[1]王素芳.微生物超氧化物歧化酶的研究進展[J]. 藥物生物技術，2016.

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[3]王素芳. 微生物超氧化物歧化酶的研究進展[J]. 藥物生物技術，2015.