超氧化物歧化酶.doc

超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶，别名肝蛋白、奥谷蛋白，简称：SOD。SOD是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。超氧化物歧化酶是1938年Marn等人首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。1969年McCord等重新发现这种蛋白，并且发现了它们的生物活性，弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。SOD（超氧化物歧化酶）是国际上公认的具有人体垃圾“清道夫”、“抗衰王”、“美容骄子”之称，是对抗“百病之源”活性氧自由基最有力的物质，是近半个世纪以来社会科学界、医学界、生物界最举世瞩目的价值发现，它的研究与发展代表着生物医药的高科技技术发展的前沿，在科技成果及学术领域占据重要的国际地位。SOD（超氧化物歧化酶）被国家列入生物医药“国家十一五规划”重点项目。2011年是“国家十二五规划”的第一年，SOD行业将再次跻身国家当前优先发展的高科技产业化项目，标志着中国健康产业链SOD新兴行业的崛起, 使全人类迈入健康经济时代。利用超氧化物歧化酶（SOD）产业化建设，一方面可架构生物医药、保健食品、日用美容化妆品、化工化学、农业五大版块经济支柱的绿色产业链循环经济圈发展。另一方面打造SOD科技应用成果转化的孵化器平台引领生化医药美容化妆品食品等行业的新型健康原料的应用，有利于促进再生资源利用，产生巨大的社会效益和经济效益。一、反应机理超氧化物岐化酶,它催化如下的反应：2O2-+2H+H2O2+O2O2-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。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。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。二、SOD（超氧化物歧化酶）的应用1、SOD（超氧化物歧化酶）对抗人体衰老的临床应用人体随着年龄的增加,皮肤会变得粗糙、发皱、变黑和形成老年斑,其中老年斑是皮肤衰老的典型现象,即在老年人的面部、手部皮肤上出现黑褐色斑块或斑点。老年斑主要由黑色素组成,而自由基在黑色素形成、反应和组成中起重要作用。在有空气存在时,光照黑色素可使其耗氧增加,产生O-2 和羟自由基。在衰老的皮肤和脑中存在的另两类色素是脂褐素和蜡样质,也可使皮肤变黑和粗糙。这两种物质均由自由基引起。脂褐素和蜡样质本身也含大量自由基,可以通过多种途径产生O-2 。自由基虽是造成人体衰老的重要原因,但机体并不是易衰老的,机体内也存在着抗衰老的物质。机体内存在着一系列的自由基清除剂(如: SOD、CAT、GSH - PX)和一些抗氧化物(如:维生素A、维生素E、维生素C等) 。其中, SOD是非常重要的,它可以不断地清除由光照黑色素耗氧过多而产生的O-2 ,防止过多的黑色素的形成。它不断地清除由脂褐素和蜡样质产生的O-2 ,避免过多的脂质发生过氧化,而减少脂褐素和蜡样质的形成,防止衰老。美国FDA在科学家大量试验数据和大众的呼吁中，终于在1998年批准使用SOD产品。SOD在美国盛行几十年，未来十年美国国民平均寿命可能达到95岁，现有报导称美国科学家能通过药物提高人的寿命使人的寿命达到100岁。研究表明，其中SOD是一种不可缺少的药物。尽管SOD只能打针，口服无效（因为SOD对PH很敏感，胃呈强酸性），尽管SOD非常娇气，常温下只能存活几天，但是怕麻烦，视时间为金钱的美国人还是掀起了注射SOD的热潮，渴望青春的中年妇女，不愿衰老的老人，免疫力低下，想留住美丽的年轻女士都是SOD的狂热追求者。2、SOD（超氧化物歧化酶）与人体疾病治疗的作用人类机体所处的环境复杂,体内经常不断地产生自由基,特别在病理过程中,产生大量的O-2 ,这些O-2 反过来促进病情加重,因而SOD在清除O-2 中则显得异常重要。肺气肿是由于肺组织的中性白细胞含弹性蛋白酶及弹性蛋白酶抑制剂不平衡所致。弹性蛋白酶抑制剂有 - 蛋白酶抑制剂及支气管粘膜蛋白抑制剂两种,均可受O-2 攻击而失活,导致肺气肿。环境污染物(如:O3、氮、硫等)能提高肺的巨噬细胞的活力而不断释放O-2 ,吸烟也会使自由基大量进入肺内。在肺中,O-2 产生破坏性极强的OH等,O-2 和OH攻击弹性蛋白酶抑制剂,使其失活,而造成肺气肿。类风湿关节炎、全身性红斑狼疮等自身免疫性疾病是由于机体丧失阻止自身组分的抗体形成,而产生自体抗体。这些抗体与正常的机体级组分结合,引起吞噬细胞吞噬而表现出病理状态。吞噬细胞在吞噬过程中产生大量的O-2 ,O-2 攻击机体而加剧病变。机体受原子弹、氢弹的辐射冲击,从事放射辐射工作而防护不良的工作人员,受电离辐射后,形成各种不同产物,且产物又发生连锁反应,生成许多自由基而攻击人体,导致辐射病。SOD的增加能抑制因辐射而引起的肿瘤的形成,并增加成纤维细胞的分化能力, 有效地防止肿瘤的恶性发展。另外,某些药物中毒、氧中毒、大气污染综合症和老年性白内障等疾病的发生均与O2 - 相关联。机体内的O-2 可以引起各种疾病, SOD作为O-2 的天然清除剂,在正常情况下,O-2 与SOD保持动态平衡,但在病理状态下,产生过量的O-2 ,机体本身产生的SOD 能完全清除这些过多的O-2 ,这些过多的O-2 则对机体产生危害。SOD可以催化O-2 进行歧化反应,减轻O-2 对上述疾病的作用。机体内含有SOD,并且机体组织中的SOD还会随着年龄的增加而增加,如J. Hollander研究发现随着人年龄的增加,腓肠肌中SOD的活性也在增加。但是,机体自身产生的SOD是有限的,因此在疾病治疗中可以通过注射或口服SOD药物增加机体中的SOD,达到治疗疾病的作用。目前,许多研究者根据SOD的无致敏性和无抗原性的特点,采用SOD制剂来治疗疾病。如直接注射SOD制剂于发炎的关节部位来缓解类风湿关节炎;口服SOD治疗药物和抗生素中毒已经取得较好的效果; SOD还可促进骨折后细胞分裂、增殖、促进骨折后骨的生长,缩短骨折愈合时间 。SOD不但可用于疾病的治疗,也可用于临床检查,如用SOD作为硅肺诊断的指标。硅肺是由于粉尘中的SiO2引起自由基反应启动膜的脂质过氧化反应而导致膜损伤,引起肺泡巨噬细胞破坏与分解而造成硅肺。通过测定SOD的含量来作为一个硅肺诊断指标。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。3、SOD（超氧化物歧化酶）在化妆品中的应用SOD（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生产的SOD面膜、SOD蜜等护肤品和SOD精粉、SOD原液、SOD胶囊等口服化妆品，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。研究证明, SOD添加于化妆品中可起到四方面的作用:一是有明显的防晒效果,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(特别是紫外线)的损伤,从而起到防晒效果;二是SOD为抗氧酶,能有效防止皮肤衰老、祛斑、抗皱;三是有明显的抗炎效果,对防治皮肤病有一定效果;四是SOD具有一定的防治斑痕形成的作用。SOD在化妆品中妆品应用广泛, SOD也被用于化妆品中,如我国的大宝SOD蜜,用于防止皮肤衰老,另一些含SOD量高的药物如人参、三七、黄芪等也受到重视。4、SOD（超氧化物歧化酶）在农业上的应用SOD在转基因植物中的过量表达能不同程度地提高植物对逆境的抵抗能力,Mn-SOD基因的过量表达在一定程度上可以提高植物转基因植物对氧胁迫的耐受性。通过基因工程手段,增加植物内的SOD的表达,可以大大增强植物的抗逆性。目前有研究者对存在于线粒体中的Mn -SOD进行科学试验，将MnSOD导入烟草、苜蓿的叶绿体后,其转基因植株可以增加对臭氧及干旱胁迫的抗性。Fe -SOD 基因转化烟草叶绿体, Fe- SOD 的过量表达能够增强叶绿体质膜和光合系统对MV (甲基紫精) 和高盐过氧化胁迫的抗性。5、SOD（超氧化物歧化酶）在食品工业中的应用SOD（超氧化物歧化酶）在食品工业中的应用也比较广泛。在食品中加入SOD可以增强抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健作用。其主要表现在四个方面：（1）、作为保健食品的功效因子或食品营养强化剂该保健品具有良好的抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健强身的效果。目前已有添加有的蛋黄酱、牛奶、可溶性咖啡、啤酒、白酒、果汁饮料、矿泉水、奶糖、酸牛乳、冷饮类等类型的保健食品面市。国内早在2003年由湖南沅江洪元植物叶蛋白开发有限公司与湖南农业大学食品学院合作开发的利用串叶松香草生产的SOD饮料和SOD口服液已投入生产和市场试销。（2）、制成多种剂型的或复合型食品，已有胶囊剂、片剂、口服液、脂质体、颗粒剂等形式的保健食品。（3）、用作抗氧剂，与其它抗氧剂一样，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。（4）、以富含的原料加工制成保健食品，如以中草药合成或高等植物提取的SOD等。三、SOD（超氧化物歧化酶）应用存在的问题及解决对策可行性分析SOD（超氧化物歧化酶）相应的理论研究和临床应用需深入开拓我国SOD的应用研究虽有创新，但不少工作试验根据还不充实，相应的理论研究至今仍是空白的。例如，虽然实验表明口服SOD有效，但口服后红细胞升高的SOD活性是被吸收的外源性SOD，还是口服后通过未知的体液调节因子使红细胞内源性SOD活性升高？如果SOD确能通过胃肠道吸收，其吸收途径如何？SOD在日化工业上的应用主要是稳定性问题，但SOD稳定性与基质的关系及SOD的皮肤吸收途径等一系列理论问题尚未研究。这势必影响SOD的化学修饰，据报导修饰后能明显提高半衰期，但SOD的半衰期与修饰的关系以及修饰后酶的代谢途径应深入研究。目前国际上对SOD（超氧化物歧化酶）的临床应用中对静脉注射, SOD在体内半衰期研究需要进一步提高，SOD（超氧化物歧化酶）作为直接口服是否会在胃肠道中被破坏而失去疗效,口服后能否被吸收等问题还有待解决。SOD（超氧化物歧化酶）有着极强的生物活性导致其成分十分的不稳定，自SOD被科学界发现至今，如何提高外援SOD食品在人体内吸收率的问题一直困扰着广大学者。尽管已在食品工业中得到广泛应用，但需要解决好以下问题。目前市场上经口服摄取的SOD（超氧化物歧化酶）食品，必须和人体特有的复杂机制相调和，才能够被胃肠消化吸收。内服的食物，须具备以下基本条件：分子较小，在胃酸的强酸之下（PH1）仍能保持稳定，在肠内的碱性环境下（PH8）仍能保持稳定，具有抗氧化作用，能敏锐地捕捉自由基，才能在体内发挥SOD作用。目前由于SOD的来源不同，检测手段各异，造成SOD活性不具可比性。首先，口服有效性，这已被一系列实验所证明，吸收机理的最新研究表明，口服后可能通过降解的外源诱发内源产生和完整生物大分子进入等途径使血红细胞中的活性升高。但能诱导内源合成的外源降解片段结构及完整跨膜机理仍不清楚。在食品中的稳定性。现在国内市场上口服产品以液体产品，如口服液、饮料为多，在溶液中不很稳定，如不采取有效措施，就会逐渐失去活性。可添加适当的稳定剂，如海藻糖、维生素类等抗氧剂。选好合适的保护剂是开发口服液的关键之一，如可添加胃肠道消化酶的抑制剂等。对进行化学修饰也是一种解决办法。所用修饰剂和其它试剂都应无毒、无副作用。若修饰剂兼有辅助性的有益生物活性，则更为理想，玻璃酸、肝素类化合物、硫酸软骨素、脂肪酸等用作修饰剂即属此情况。已有月桂酸、玻璃酸等修饰的应用于酒类中的报导。修饰酶的性质、毒副作用及代谢途径都需进行详尽研究，才能投入使用。研制明胶微球、脂质体也可大大提高其稳定性。鉴于在固态时较为稳定的特点，制成片剂、胶囊、颗粒剂等固体剂型更易贮藏。建议国内从事SOD研究与产品开发的企业和研究机构重新重组行业，期待SOD产品的国家行业标准及国际通行检测标准以科学、简便、实用原则规范化。最新生产研究动态，以全国首家工业化植物（SOD）原料生厂商湖南洪元植物叶蛋白开发有限公司为例。该公司一直致力于植物SOD产品研究和开发近17年，特别是在SOD产品开发与工艺技术方面取得重大突破，该公司获得二项国家发明专利，植物叶蛋白（LPC）和SOD（超氧化物歧化酶）的工业化生产技术。该公司近十年攻关了SOD提取及应用多个难题，20