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(yīng)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(xì)胞體的破壞，幾乎所有細(xì)胞都有一套完整的保護(hù)體系，來清除細(xì)胞新陳代謝產(chǎn)生的各種活性氧。其中，超氧化物歧化酶（SOD） 在保護(hù)細(xì)胞免受氧自由基的毒害中發(fā)揮著重要作用。本文分析了超氧化物歧化酶的生理活性。

關(guān)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(yī)藥及農(nóng)業(yè)方面表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。

一、SOD的基本概念

1.超氧化物歧化酶的結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)。

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(shù)真核藻類在其葉綠體基質(zhì)中存在Fe-SOD，類囊體膜上結(jié)合著Mn-SOD，而多數(shù)藻類中不含Cu/Zn-SOD。大多數(shù)原始的無脊椎動物細(xì)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(xì)胞和肝細(xì)胞中含Cu/Zn-SOD，且其主要存在于細(xì)胞質(zhì)，同時也存在于線粒體內(nèi)外膜之間。而從人和動物肝細(xì)胞中也純化了Mn-SOD，其一般存在于線粒體基質(zhì)中。

二、超氧化物歧化酶的生理活性

1.SOD與抗腫瘤。在人體內(nèi)SOD可有效的通過清除超氧陰離子自由基最終能達(dá)到抑制癌細(xì)胞的效果，Mn-SOD表達(dá)效果更為突出。人體內(nèi)SOD的含量隨年齡的增長而呈逐漸下降的趨勢。它的下降導(dǎo)致機(jī)體抗氧化能力減弱，進(jìn)而抵抗力下降，嚴(yán)重者便可發(fā)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(nèi)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(shù)的重要指標(biāo)。SOD可清除超氧陰離子自由基保護(hù)細(xì)胞免受傷害。當(dāng)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(xì)胞的分化，防止腫瘤的惡化。對于已經(jīng)受輕微輻射用SOD作為輻照防護(hù)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(jìn)行注射SOD預(yù)防腫瘤的發(fā)生。

2.SOD與抗炎。SOD具有極強(qiáng)的抗炎癥作用。用SOD治療胸膜炎，可減少胸腔積液和白細(xì)胞的積累。SOD還可以抑制關(guān)節(jié)炎，減少IgG在腎小球的沉淀，干擾白細(xì)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(dǎo)致的器官通透性的改變，減少多形核白細(xì)胞在肺部的積累。SOD對特發(fā)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(guān)節(jié)外形，提高關(guān)節(jié)活動能力進(jìn)而有效治療骨性關(guān)節(jié)炎。由此可見，SOD用于治療炎癥具有很好的應(yīng)用前景。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）是以關(guān)節(jié)組織慢性炎癥病變?yōu)橹饕憩F(xiàn)的自身免疫性疾病。在其發(fā)病過程中有多種淋巴因子，細(xì)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(hù)關(guān)節(jié)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(xué)特性可以為人類加以利用，但是在相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用時，由于其有許多缺陷限制了其應(yīng)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(qiáng)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(wěn)定性與天然蛋白相比也有明顯的提高。二是脂質(zhì)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(zhì)雙分子層中，形成微型泡囊體，制備脂質(zhì)體SOD。將未修飾的SOD和用脂質(zhì)體包裹的SOD分別作用于肝癌細(xì)胞，后者在作用2h后，肝癌細(xì)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(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激，有明顯的抗氧化效果，說明脂質(zhì)體SOD有穩(wěn)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(yōu)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(zhì)的優(yōu)化。這些特點將使其的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展。

人類的衰老與人體內(nèi)的ROS的生成密切相關(guān)，且已有研究表明，超氧化物歧化酶與人的大腦記憶、表達(dá)和調(diào)控能力有關(guān)。在存在適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑及基質(zhì)的條件下，補(bǔ)充外源的超氧化物歧化酶可以調(diào)節(jié)人體代謝、提高免疫力，對防止某些疾病、抗輻射治療對機(jī)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(yǎng)強(qiáng)化劑，有著很大的開發(fā)潛力。

參考文獻(xiàn)：

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