“皮膚清道夫”　超氧化物歧化酶應用新進展

對于很多消費者來說，提起超氧化物歧化酶這個成分會感覺有些陌生，但是如果提起“SOD”成分，就會想起大寶品牌的知名產品——大寶SOD蜜，對SOD這個成分并不生疏。其實SOD的專業名詞就是超氧化物歧化酶。

現今，這個成分在科學研究方面有何新動向？在化妝品的應用方面有何新進展？為此，本期我們邀請到陳剛博士，請他為我們談談超氧化物歧化酶的化妝品應用新進展。

陳剛博士

【特邀專家介紹】

陳剛，云錦華彰（北京）生物科技有限公司總裁兼研發總監。副研究員，工學博士，加拿大McGill大學博士后，中國醫學科學院、北京協和醫學院碩士生導師。曾任全國血液工程創新制品與產業轉化研究聯盟副秘書長、國際SCI期刊《Artiflcial Cells， Nanomedicine and Biotechnology》副主編、中國血液代替品工程國家項目開發技術負責人，主持了人源性第三代血液代用品的制備工藝和制劑開發、質量標準體系建立及相關方法學研究。長期從事血液代用品、載氧藥物、生物大分子研發，具有豐富的科研、產業開發與項目管理經驗。

一、何為超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase），通常簡稱為SOD，是自然界廣泛存在于生物體內的一類具有自由基清除和維持體內氧化平衡功能的蛋白酶類物質，是人體抵抗自由基損傷的主要抗氧化酶，也是人類體內重要的抗氧化和抗衰老的酶類物質。

在20世紀上半葉，隨著現代生物技術的發展，人們逐漸從動物的血液和其他器官中提取出了一類含有金屬離子的藍綠色蛋白，但當時對這一類蛋白的性質特別是其活性特性還知之甚少，對其生理功能也并不了解。直到1968年，美國科學家從牛的血液中提取出這一類蛋白質并對其特性進行了初步了解和研究，最終將這一蛋白命名為超氧化物歧化酶（SOD）。自此以后，各國科學家從多方面對SOD的特性和生理功能進行了系統性的研究，迄今已取得了很大的進展。

SOD主要有三種類型：第一種是含銅鋅金屬輔基的，稱Cu/Zn-SOD，是最為常見的一種SOD酶，呈綠色，主要存在于機體細胞漿中；第二種是含錳金屬輔基的，稱Mn-SOD，呈紫色，存在于真核細胞的線粒體和原核細胞內；第三種是含鐵金屬輔基的，稱Fe-SOD，呈黃褐色，存在于原核細胞中。

自由基學說認為，作為人體生命活動諸多生化反應的中間代謝產物，自由基是許多疾病發生的根本原因，人類生病、衰老、死亡的發生都和活性氧自由基有著密切的關系。SOD作為自由基清除劑，在機體代謝過程中發揮著重要的生理功能。鑒于SOD在人類健康方面的重要作用，經過幾十年的研究發現，SOD的生理功能主要包括以下幾個方面：

（1）去除體內多余的自由基，抗氧化并延緩衰老，如保護皮膚免受紫外線等損傷，延緩老年斑的出現等；

（2）增強人體對外界環境因素損傷的抵抗能力，如緩解和抑制輻射、毒素、煙塵和霧霾等因素對人體的損害；

（3）提高人體對大負荷運動量的適應能力，緩解和消除疲勞損傷；

（4）對某些疾病的治療，已有研究證實，SOD對某些疾病如骨髓損傷、關節損傷及自身免疫性疾病有著較好的療效。

二、超氧化物歧化酶在護膚領域的應用

SOD被視為生命科技中最具神奇魔力的酶、人體內的垃圾清道夫，是氧自由基的自然天敵，在醫藥、食品、化妝品領域應用廣泛。SOD的諸多功效，使其在健康領域有著廣泛的應用前景。近年來，隨著我國經濟發展和人民生活水平的不斷提高，民眾對自身健康的重視程度也越來越高。健康產業的蓬勃發展極大地拉近了SOD和消費者的距離，越來越多的SOD相關產品走進了千家萬戶，成為老百姓日常生活中不可或缺的必需品。研究表明，SOD對皮膚病、燒傷、腳氣等都有獨特療效，對醒酒、抗疲勞、恢復體力、減肥也有很好的效果。目前在食品、保健品、醫藥和化妝品等行業已開始大量使用SOD，其應用主要有以下幾個方面：

1.利用抗氧化特性，延緩皮膚衰老，有效祛斑和抗皺

超氧化物歧化酶具有清除氧自由基的功能。SOD抗氧化最重要的應用目的就是延緩皮膚老化。自由基可加快皮膚組織中彈力纖維的斷裂和皮膚結綿組織的破壞，使皮膚組織彈性下降，同時使皮膚組織中的皮脂腺變形性損傷，使皮脂分泌減少，滋潤作用減弱，皺紋增加。SOD對人體內的自由基進行清除，抑制氧化作用，讓目標物質不再受到自由基的攻擊，阻斷了硬彈性蛋白酶的產生，并抑制其活性，從內部改善皮膚的健康狀況。SOD是清除自由基最強有效的抗氧化劑，其抗自由基氧化能力是VC的20倍、VE的50倍，它清除自由基的專一性、高效性更是其他抗氧化劑無法比擬的。長期使用含有SOD化妝品，可以供給皮膚表層營養素，恢復肌膚細胞功能，并細化皮膚組織，減少皺紋，起到抗皺作用，同時淡化各種色斑，延緩皮膚衰老。

2.基于抗炎效應，減輕皮膚炎癥，實現控油和祛痘

超氧化物歧化酶具有消炎作用，且是純天然的，無毒副作用。皮膚在炎癥過程中，一方面炎癥因子直接或間接造成組織和細胞的破壞，另一方面通過炎癥充血和滲出反應，導致皮膚出現發紅、腫脹、疼痛等癥狀。SOD可以調節炎癥反應，降低炎癥介質的產生，從而減少炎癥引起的皮膚問題。體內激素分泌過多可能引起粉刺及皮膚油脂旺盛，SOD可通過對自由基的特異性清除作用，有效控制和調節體內激素的分泌和排泄，限制過多的油性皮脂分泌和積累，減少了粉刺的發生，抑制皮膚炎癥反應。

3.利用抗輻射作用，對抗紫外線損傷，實現防曬與曬后修復

輻射在我們的生活中無處不在。電離輻射對機體損傷分為直接作用和間接作用，直接作用是指造成DNA雙鏈斷裂等損傷，間接作用主要是通過促進活性氧（ROS）簇如羥自由基和超氧陰離子的生成對機體造成損傷。ROS的連鎖反應導致生物分子的氧化損傷，引發放射早期效應和組織纖維化等放射后效應，因此，阻斷ROS的產生或清除已產生的ROS是防治放射損傷的有效策略。生活中紫外線通過損害細胞外基質并誘導細胞死亡，在皮膚中引起氧化應激，導致皮膚穩態下降，是皮膚老化和許多其他皮膚炎性疾病包括皮膚癌等的致病因素。許多研究結果均表明，SOD有保護皮膚不受離子輻射危害以及保護抗氧化酶活性的作用。SOD對波長為258～320nm的紫外光有一定的吸收作用，可通過抑制黑色素細胞增殖和ROS產生來抑制黑色素生成，預防光照引起氧自由基損害所造成的皮膚變黑，同時修復因紫外線受損的細胞。因此，SOD可應用于防曬化妝品等產品中，以抵抗光輻射對皮膚的傷害。如今，添加有SOD的防曬化妝品或隔離產品廣受消費者的喜愛。

4.利用生物活性，保護肌膚屏障，有效保濕與修護

SOD可以改善細胞的通透性，促進肌膚對水分的吸收，維持水合狀態，調整肌膚的水油平衡，使皮膚更加滋潤，保持彈性，SOD還可跟水解膠原、玻尿酸等成分聯用，在皮膚表面形成對抗自由基的保護膜，同時能修復斷裂的皮膚彈性纖維，加快肌膚新陳代謝，保持皮膚光澤水嫩。三、超氧化物歧化酶的制備技術及品質進展

SOD在自然界中廣泛分布，幾乎所有的生物種類中都含有SOD，但是并不是所有的原料都適合提取SOD。涉及原料成本、收率、工藝復雜程度以及SOD活性等多方面因素，目前提取SOD的原料主要包括天然來源以及人工合成來源等。

1.SOD的來源

（1）天然來源

天然來源的SOD主要通過提取等方式從動物組織和植物組織中獲取。人們最早從牛紅細胞中發現SOD，并且相當長一段時間人們都是利用廉價、來源廣泛的動物血液提取SOD。從動物組織中提取SOD具有工藝簡單、成本低等優勢，是目前獲取天然SOD的主要方式之一。

植物組織中含有的SOD是植物代謝過程中ROS清除機制中的重要環節，對生物大分子的保護起到重要作用，包括細胞質中的Cu/Zn-SOD、線粒體中Mn-SOD以及葉綠素中的Fe-SOD和Cu/Zn-SOD。迄今為止，科技工作者已經實現了從多種天然動植物組織包括牛血、豬血、鴨血、豬肝、人血等動物組織及小白菜、玉米、水果等多種植物組織中SOD的有效提取技術。

（2）人工合成來源

近年來，隨著技術的發展，利用基因工程技術對SOD進行大規模生產已經越來越成為SOD制備生產的主要方式。和動植物提取相比，構建基因工程菌利用細胞培養技術實現SOD的生產具有生產周期短、原料可控和利用規模化優勢實現成本控制等優點。人們在獲取SOD原料的時候可通過基因編輯的方式將SOD編碼基因整合到大腸桿菌或者酵母菌中進行表達，極大方便了技術人員在SOD蛋白分子之前添加特異性識別位點His標簽。通過選擇與His標簽特異性結合的親和色譜填料（Ni2+親和填料），僅需要一步親和層析即可獲得純度> 95%的SOD，極大地簡化了SOD的生產工藝流程。因此，利用基因工程技術以微生物作為載體對SOD進行生產已經成為行業發展的必然趨勢。

2.SOD的品質提升

在早期的產業化開發中，從動植物組織中提取的SOD往往伴隨著有大量的雜質，從而導致產品的純度和比活都偏低，這也極大地限制了其產業化應用。隨著生物工程與技術的發展，特別是新型提取／萃取及分離技術的出現和應用，從天然動植物組織中提取得到的SOD的品質也在不斷地提升。

基因工程技術對SOD產業化的助力在提升SOD品質方面也有著顯著的表現。隨著SOD制備技術的不斷深入，純化的SOD純度和比活都在不斷地提高。特別是在利用基因工程技術生產SOD的過程中，通過在基因工程菌種設計中對克隆序列加入純化標簽等方式，在純化過程中利用親和層析等分離技術得到高純度的SOD產品已經在產業制備中得到了實現。新技術的應用以及研發投入的加大，通過大腸桿菌或酵母表達載體生產得到的SOD產品的比活經常能達到10000U／mg以上的水平，比如云錦華彰（北京）生物科技有限公司利用畢赤酵母表達體系生產的重組SOD產品，比活甚至能達到15000U/mg以上。目前，生物純化技術的發展日新月異，越來越多新的技術手段應用到產業領域，相信在不久的將來，SOD的品質還將得到進一步的提升。

四、超氧化物歧化酶未來應用的展望

SOD在皮膚養護方面的效用已被人們廣泛認同。因此，化妝品是SOD最主要的應用市場，其需求量占全部需求量的50%以上。一些新的SOD劑型也不斷地被應用于化妝品。通過接入導引基團提高SOD的經皮吸收能力可以更好地發揮SOD對皮膚養護的效果。通過化學改性提高SOD穩定性，降低產品貯存過程中SOD活性損失，提高化妝品中SOD的功能長效性，有利于延長化妝品的品質和貨架期。

當前地球環境日益惡化的情況下，大氣和水源被嚴重污染，造成大量氧自由基的產生，而這種失衡的過量氧自由基造成皮膚早衰并布滿色斑，促使人們更加關注皮膚的日常養護，這都給SOD在化妝品行業中應用提供了巨大的功能價值，在皮膚抗衰中的應用具有潛在優勢和廣闊的發展前景。

因為SOD具有抗炎作用，可以解決口腔的炎癥問題。據研究統計，含SOD的牙膏對牙齦炎引起的出血、紅腫等癥狀的改善總有效率可達91%。

隨著SOD提取技術的不斷進步，未來SOD的應用將是各領域里的藍海，目前許多日化和醫美行業的公司都在爭相布局該賽道的產品。比如防治黑色素的形成，美白和增強創傷愈合能力等。

隨著科技的不斷進步，SOD在化妝品方面的應用將越來越成熟，在日化方面也會擴大使用范圍。當今，評價監測技術的不斷提升，使企業研發者可以更準確地測定SOD的活性大小，并提高化妝品基質對SOD的活性和穩定性的影響。展望未來，SOD在化妝品中的應用前景將更為廣闊。