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(shí)還決定著生命體的衰老和死亡。為了防止氧自由基對(duì)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(lái)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(lái)源有很多種，動(dòng)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(gè)His、1個(gè)Asp和1個(gè)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(jià)鍵疏水相互作用連接的兩個(gè)相同的亞基通過(guò)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(wú)脊椎動(dòng)物細(xì)胞中都存在Cu/Zn-SOD，脊椎動(dòng)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(shí)也存在于線粒體內(nèi)外膜之間。而從人和動(dòng)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(guò)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(zhǎng)而呈逐漸下降的趨勢(shì)。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(gè)角度來(lái)說(shuō)，檢測(cè)一個(gè)人體內(nèi)SOD的含量就可以作為判斷一個(gè)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(duì)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(duì)輻射病者采取其他方法治療要好，因此可對(duì)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I(mǎi)gG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(duì)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(dòng)能力進(jìn)而有效治療骨性關(guān)節(jié)炎。由此可見(jiàn)，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(guò)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?yè)p傷。SOD有歧化活性氧、清除過(guò)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(shí)，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(shuō)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(shuō)明脂質(zhì)體SOD有穩(wěn)定性、靶向性、定向性等特點(diǎn)。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(shì)如：半衰期的延長(zhǎng)，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(diǎn)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(duì)防止某些疾病、抗輻射治療對(duì)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(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，有著很大的開(kāi)發(fā)潛力。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]張欣.酵母SOD 形成的生理學(xué)研究[J]. 工業(yè)微生物，2014.

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