超氧化物歧化酶的生理活性

郝年华+姚满

摘要：氧化还原反应是生命体最重要的代谢途径，它不仅为生物提供能量，同时还决定着生命体的衰老和死亡。为了防止氧自由基对细胞体的破坏，几乎所有细胞都有一套完整的保护体系，来清除细胞新陈代谢产生的各种活性氧。其中，超氧化物歧化酶（SOD） 在保护细胞免受氧自由基的毒害中发挥着重要作用。本文分析了超氧化物歧化酶的生理活性。

关键词：超氧化物歧化酶；；衰老；生理活性

R378

超氧化物歧化酶的来源有很多种，动物、植物和微生物中都提取。其在食品、医药及农业方面表现出很大的应用潜力。

一、SOD的基本概念

1.超氧化物歧化酶的结构及特性。Fe-SOD由3个His、1个Asp和1个H2O形成扭曲的配位四面体。Mn-SOD则是氨基酸残基构成的四面体。Cu/Zn-SOD分子是由非共价键疏水相互作用连接的两个相同的亚基通过缔合形成四方锥结构。

2.超氧化物歧化酶的分布。真菌里一般含Mn-SOD和Cu/Zn-SOD。大多数真核藻类在其叶绿体基质中存在Fe-SOD，类囊体膜上结合着Mn-SOD，而多数藻类中不含Cu/Zn-SOD。大多数原始的无脊椎动物细胞中都存在Cu/Zn-SOD，脊椎动物则一般含有Cu/Zn-SOD和Mn-SOD。人、鼠、猪、牛等红细胞和肝细胞中含Cu/Zn-SOD，且其主要存在于细胞质，同时也存在于线粒体内外膜之间。而从人和动物肝细胞中也纯化了Mn-SOD，其一般存在于线粒体基质中。

二、超氧化物歧化酶的生理活性

1.SOD与抗肿瘤。在人体内SOD可有效的通过清除超氧阴离子自由基最终能达到抑制癌细胞的效果，Mn-SOD表达效果更为突出。人体内SOD的含量随年龄的增长而呈逐渐下降的趋势。它的下降导致机体抗氧化能力减弱，进而抵抗力下降，严重者便可发生肿瘤，所以肿瘤患者人群中一般以老年人偏多。从这个角度来说，检测一个人体内SOD的含量就可以作为判断一个人是否患有癌症及衰老指数的重要指标。SOD可清除超氧阴离子自由基保护细胞免受伤害。当SOD含量的增加抑制因辐射引起的肿瘤的形成，增加成纤维细胞的分化，防止肿瘤的恶化。对于已经受轻微辐射用SOD作为辐照防护剂，其效果要比对辐射病者采取其他方法治疗要好，因此可对有可能受到电离辐射的人员进行注射SOD预防肿瘤的發生。

2.SOD与抗炎。SOD具有极强的抗炎症作用。用SOD治疗胸膜炎，可减少胸腔积液和白细胞的积累。SOD还可以抑制关节炎，减少IgG在肾小球的沉淀，干扰白细胞在肾小球炎症部位的积累。SOD可以抑制黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶引起的急性气管炎导致的器官通透性的改变，减少多形核白细胞在肺部的积累。SOD对特发性直肠炎有治疗和改善作用。注射适量的牛Cu、Zn-SOD能改善关节外形，提高关节活动能力进而有效治疗骨性关节炎。由此可见，SOD用于治疗炎症具有很好的应用前景。类风湿关节炎（RA）是以关节组织慢性炎症病变为主要表现的自身免疫性疾病。在其发病过程中有多种淋巴因子，细胞及体液免疫共同参与其免疫病理损伤。SOD有歧化活性氧、清除过量超氧阴离子自由基、消除炎症、保护关节的作用，RA患者的血清中SOD水平显著低于健康人。

3.超氧化物歧化酶的修饰。虽然超氧化物歧化酶有许多的生理及生物学特性可以为人类加以利用，但是在相关领域实际应用时，由于其有许多缺陷限制了其应用。一是聚乙二醇（PEG）修饰超氧化物歧化酶。将利用三聚氯氰活化法、氰脲酰氯法等活化后的PEG与SOD缩合，修饰SOD。修饰效果最好的是分子量6000的PEG，有较强的酸、碱和酶抗性，并且活性残余率较高，修饰后的SOD各方面的耐受性显著提高，其温度稳定性与天然蛋白相比也有明显的提高。二是脂质体包裹修饰超氧化物歧化酶。利用冷冻干燥法，薄膜分散法，超声波分散法等将SOD包封于类脂质双分子层中，形成微型泡囊体，制备脂质体SOD。将未修饰的SOD和用脂质体包裹的SOD分别作用于肝癌细胞，后者在作用2h后，肝癌细胞中伴随着GSH显著提高，活性氧水平明显降低，说明修饰的SOD有效地降低了细胞内的氧化应激，有明显的抗氧化效果，说明脂质体SOD有稳定性、靶向性、定向性等特点。修饰后的SOD不仅能够保留天然酶的活性，还具有了更加较之天然SOD显著的诸多优势如：半衰期的延长，免疫原性的降低，膜通透能力的增加，理化性质的优化。这些特点将使其的应用领域进一步拓展。

人类的衰老与人体内的ROS的生成密切相关，且已有研究表明，超氧化物歧化酶与人的大脑记忆、表达和调控能力有关。在存在适当的稳定剂及基质的条件下，补充外源的超氧化物歧化酶可以调节人体代谢、提高免疫力，对防止某些疾病、抗辐射治疗对机体的损伤、延缓人体衰老有一定的作用，可以考虑将其作为食品中的保鲜剂、抗氧化剂以及营养强化剂，有着很大的开发潜力。

参考文献：

[1]王素芳.微生物超氧化物歧化酶的研究进展[J]. 药物生物技术，2016.

[2]张欣.酵母SOD 形成的生理学研究[J]. 工业微生物，2014.

[3]王素芳. 微生物超氧化物歧化酶的研究进展[J]. 药物生物技术，2015.