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SOD的应用及其现代制成品作者单位院系摘要：超氧化物歧化酶（SOD），是英文SuperoxideDismutase的缩写，是体内对抗自由基的第一道防线。
当我们身体吸入氧气进行新陈代谢，就会产生超氧阴离子自由基，若不予以消除，会在体内产生连锁反应，破坏我们的细胞，是人体老化及疾病的元凶。
正常情况下，体内自由基的产生和清除处于动态平衡。
机体在自由基清除不足和抗氧化能力下降的情况下，生物膜的氧化作用增强，体内氧化物增多。
而SOD对清除体内致病因子－超氧自由基有特效。
SOD复合酶是唯一能清除细胞中自由基的酶，自由基是带有不成对电子、原子或离子，其化学性质活泼，有极高的氧化性能，以夺取核酸、氨基酸等生物分子的电子，使这些物质性质演化成毒性更强的羟自由基，可导致机体的多种疾病。
机体的衰老、病变及辐射伤害都同自由基的形式有关，故SOD有抗衰老、抗辐射、消炎、抑制肿瘤和癌症的功能。
此外，SOD对胃病、气管炎、皮肤病、烧伤、脚气等都有独特疗效，对醒酒、亢奋精神、抗疲劳、恢复体力、减肥也有很好的效果。
关键词：SOD；发展历程；合成；应用；化妆品；保健品；引言有关调查表明，随着经济的高速发展，竞争日趋激烈，生活节奏逐渐加快，人类在追求高品质高质量生活的同时，更加注重自身的健康了，健康长寿已然是一种生活潮流。
然而，对于普通大众来说，去买一些高档的奢侈品，例如鲍参鱼刺，虫草燕窝，又诸如高档商场名贵的化妆品，还是药店的功能保健品·····似乎不太现实。
因而，寻求一种普通大众也能消费得起的且功效显著的替代品，是极其必要的。
早在二十世纪中期，McCord and Fridovich (1969)及Fridovich(1975)分别于牛红血球中发现SOD，并分别发表有关O2․–与SOD的生物学上意义 (McCord and Fridovich, 1970; Fridovich, 1986)一系列论文。
超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）的功能及应用马振华杨红强杨琼１９３８年，ｋｅｉｌｉｎ从牛血中分离出一种Ｃｕ的血铜蛋白。
１９６９年Ｍｃｃｗｒｄ及Ｆｒｉｄｏｖｉｃｈ发现血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白均有Ｏ２－歧化活性，因此，将该酶命名为超氧化物歧化酶。
此后，对超氧化物歧化酶的研究逐步深入。
超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）广泛存在与一切生物机体内，通过催化超氧阴离子自由基（Ｏ－２）发生歧化反应，减轻或消除超氧阴离子自由基（Ｏ－２）对机体的损害。
一、ＳＯＤ的种类超氧化物歧化酶广泛存在于生物界，为止人们已从细菌、真菌、藻类、鱼昆虫、植物和哺乳动物等各种生物体内分离得到了多种ＳＯＤ，按照结合的金属离子的种类不同，可分为三种类型：含Ｃｕ且含Ｚｎ的ＣｕＺｎ－ＳＯＤ、仅含Ｍｎ的Ｍｎ－ＳＯＤ和仅含Ｆｅ的Ｆｅ－ＳＯＤ。
ＣｕＺｎ－ＳＯＤ主要存在于动物、植物的细胞质和植物的叶绿体以及某些原核生物中，Ｍｎ－ＳＯＤ存在于真核生物线粒体、原核生物、原生生物中，Ｆｅ－ＳＯＤ分布于植物叶绿体、原核生物、原生生物中。
通常提取的ＳＯＤ是ＣｕＺｎ－ＳＯＤ，相对分子质量约在３，１０００￣３，３０００，完整的ＳＯＤ分子由２个亚基组成，每个亚基由约１５０个氨基酸残基组成，并含有１个Ｃｕ２＋和１个Ｚｎ２＋（晶体结构模型见图），酶分子中Ｚｎ２＋主要起稳定结构的作用，Ｃｕ２＋则与酶活性直接相关。
纯净的ＣｕＺｎ－ＳＯＤ固体呈蓝绿色，在２５８ｎｍ处有最大光吸收。
ＳＯＤ耐热耐酸，故是一种稳定性较好的酶制剂，其化学本质为蛋白质。
它的功能是催化超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧产生的过氧化氢在生物体内被过氧化氢酶所分解。
超氧阴离子自由基是生物体内正常代谢的产物，但自由基的积累将使细胞膜的脂质发生过氧化作用而引起膜裂变，导致细胞损伤甚至细胞死亡。
ＳＯＤ是生物体内一种重要的而且也是最佳的自由基清除剂。
国内外对其毒性和毒理进行了广泛的研究，实验表明ＳＯＤ对人、畜无毒副作用，是一种纯天然型生物活性物质。
超氧化物歧化酶在医药临床上的研究和应用
陈勉;朱希强
【期刊名称】《食品与药品》
【年(卷),期】2009(011)005
【摘要】超氧化物歧化酶(SOD)是重要的消除体内自由基的金属酶,它的抗氧化功能不足或受损时可诱发或引起多种疾病.补充SOD制剂在临床有重要价值.本文对与人体相关的SOD在医药临床方面的研究和应用作一综述.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】陈勉;朱希强
【作者单位】山东省生物药物研究院,山东,济南,250101;山东省生物药物研究院,山东,济南,250101
【正文语种】中文
【中图分类】Q554
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・生物化工及材料工程研究・超氧化物歧化酶(S OD 的应用研究进展李勇(攀枝花学院生物与化学工程学院,四川,攀枝花617000摘要超氧化物歧化酶(S OD 广泛存在与一切生物机体内,通过催化超氧阴离子自由基(O -2发生歧化反应,减轻或消除超氧阴离子自由基(O -2对机体的损害。
本文介绍了超氧化物歧化酶(S OD 的基本类型和S OD 在医药、食品、农业、化妆品等上的应用。
关键词超氧化物歧化酶S OD 应用作者简介一、超氧化物歧化酶(S OD 概述:超氧化物歧化酶(Super oxide dis mutase,S OD 是一种广泛存在于生物体内,能清除生物体内的超氧阴离子自由基(O -2,维持机体中自由基产生和清除动态平衡的一种金属酶。
具有保护生物体,防止衰老和治疗疾病等作用。
1938年,keilin 从牛血中分离出一种含Cu 的血铜蛋白。
1969年Mcc wrd 及Fridovich 发现血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白均有O 2-歧化活性,因此,将该酶命名为超氧化物歧化酶。
此后,对超氧化物歧化酶的研究逐步深入。
超氧化物歧化酶广泛存在于生物体中,是属于结合酶类。
目前已发现S OD 的三种同工酶,其特征见表一。
表一三种S OD 的特征种类颜色分子量分子构象亚基数分布Cu ./Zn .S OD蓝绿色32000β-折叠2真核细胞Mn .S OD粉红色80000α-螺旋4真核细胞、原核细胞Fe .S OD 黄色40000α-螺旋2原核细胞超氧阴离子自由基(O 2-是机体不同反应产生的重要的自由基,对机体有害,会导致机体的衰老。
超氧化物歧化酶是机体内天然的自由基清除剂,催化超氧阴离子自由基(O 2-发生歧化反应,清除的超氧阴离子自由基(O -2对机体的作用。
S OD 催化O 2-的反应如下:2O -2+2H +S OD H 2O 2+O 22H 2O 2CAT 2H 2O +O 2(CAT 为过氧化物酶H 2O 2+2GSH GSHPXGSSG +2H 2O (GSHPX 为谷胱甘肽过氧化物酶二、S OD 在医学上的应用1S OD 在抗衰老中的作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。
细胞外超氧化物歧化酶细胞外超氧化物歧化酶（extracellular superoxide dismutase，EC-SOD）是一种与抗氧化相关的酶，它的存在对于细胞的正常代谢和功能都至关重要。
EC-SOD主要作用在细胞外液和组织间隙中，它能够将过多产生的超氧自由基分解为氧气和过氧化氢，从而保护细胞免受氧化应激的损害。
EC-SOD的发现是在20世纪70年代，当时研究人员在实验中发现了一种具有超氧化物歧化活性的酶，并将其与细胞外液相关联。
此后的研究表明，EC-SOD在人类和其他生物种类中都有表达，且其存在至关重要。
EC-SOD的功能十分复杂，它能够在多个方面保护细胞免受氧化应激的损害。
首先，EC-SOD能够直接清除超氧自由基，使其不会对细胞的膜、核酸和蛋白质等部分造成影响。
其次，EC-SOD能够与其他抗氧化酶协同作用，形成一个抗氧化防线，共同保护细胞免受氧化应激。
最后，EC-SOD还能够参与细胞的信号传导，从而调控一系列生理过程，保持细胞的正常功能。
尽管EC-SOD在细胞保护中的作用十分重要，但其表达量和活性在某些情况下会受到一系列因素的影响。
例如，炎症、缺氧和缺乏营养等状况都可能导致EC-SOD的表达受到抑制。
此外，某些疾病也可能影响EC-SOD的正常功能，例如心脏病、癌症和糖尿病等。
EC-SOD的研究不仅对于理解细胞保护机制有着重要的意义，还具有一定的临床应用价值。
例如，研究人员通过调控EC-SOD的表达，已经成功治疗了多种与氧化应激有关的疾病，例如心肌梗死、帕金森病和糖尿病等。
此外，研究人员也正在研究利用EC-SOD作为药物传递系统的潜力，将其应用于治疗其他疾病。
总之，EC-SOD是一种与细胞保护相关的酶，在细胞的代谢和功能中发挥着十分重要的作用。
随着对EC-SOD的研究不断深入，相信我们会对其更深入的了解，并利用它治疗更多的疾病。
超氧化物歧化酶（SOD）是一种重要的抗氧化酶，具有清除细胞内超氧阴离子自由基的作用，有助于维护细胞稳态。
SOD脂质体是一种将SOD载入脂质体内的载体，可以改善SOD的稳定性和生物利用率，具有广泛的应用前景。
以下是SOD脂质体的研究内容：
制备方法。
SOD脂质体的制备方法包括薄膜水合法、双乳化法、超声波法、反转乳化法等。
其中，薄膜水合法是一种较为常用的制备方法，其原理是将脂质和SOD溶液混合，通过薄膜水合作用将SOD包裹在脂质体内。
特性研究。
SOD脂质体的特性研究包括尺寸分布、稳定性、药效学评价等方面。
SOD脂质体的尺寸一般在100nm以下，稳定性较好，药效学评价显示其具有较高的抗氧化活性和生物利用率。
应用研究。
SOD脂质体在医学和保健食品领域具有广泛的应用前景。
研究表明，SOD脂质体对多种疾病具有预防和治疗作用，如癌症、心血管疾病、糖尿病等。
此外，SOD脂质体还可以作为一种保健食品成分，有助于改善机体免疫力和抗氧化能力。
需要注意的是，SOD脂质体的研究需要结合多种技术手段，如荧光分析、透射电镜、动态光散射等。
同时，在SOD脂质体的应用过程中，需要充分考虑其稳定性和生物相容性，避免对人体健康产生负面影响。
超氧化物歧化酶的研究与应用 霍荣辉 运城学院，运城，2006142121 摘要：超氧化物歧化酶(superoxide dismutase， 简称SOD)，是一类广泛存在于生物体内的金属酶，能够催化超氧阴离子自由基(O2-)发生歧化反应，平衡机体内的氧自由基，己成为化学及生物化学研究领域中热门的研究课题。作为生物体内超氧阴离子自由基的清洁剂，SOD在防辐射、抗衰老、消炎、抑制肿瘤和癌症、自身免疫治疗等方面显示出独特的功能，在医学、食品、化妆品等领域得到越来越多的应用。目前，世界各地学者对SOD的研究方兴未艾，深入研究SOD不仅有着重大的理论意义，也有着重大的实际应用价值。现从分类、分布、结构、性质、催化机理、制备、应用等方面探讨了超氧化物歧化酶的基础研究进展。
关键字：超氧化物歧化酶；SOD；自由基；应用；研究 1 SOD概述：
超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)是一种广泛存在于生物体内，能清除生物体内的超氧阴离子自由基(O2-)维持机体中自由基产生和清除动态平衡的一种金属酶。具有保护生物体，防止衰老和治疗疾病等作用。 1938年Mann和Keilin[1]首次从牛红细胞中分离出一种蓝色的含铜蛋白质(Hemocuprein)，1969年Mccord及Fridovich[2]发现该蛋白有催化O2，发生歧化反应的功能，故将此酶命名为超氧化物歧化酶(SuperoxideDismutase，SOD，EC1.15.1.1)。现已发现了3种类型的SOD：Cu/Zn SOD、Mn-SOD、Fe-SOD[3]。 2 SOD的分布、分类及理化性质
2.1 SOD的分布与分类 SOD是一类清除自由基的蛋白酶，对需氧生物的生存起着重要的作用，是生物体防御氧毒性的关键。迄今为止，科学家已从细菌、真菌、原生动物、藻类、昆虫、鱼类、植物和哺乳动物等生物体内都分离得到了SOD。基于金属辅基不同，这些SOD至少可以分为Cu/ Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD三种类型。 表1 SOD的分类及分布
种 类 颜 色 分子量 分子构象 亚基数 分 布 Cu /Zn SOD Mn SOD Fe SOD 蓝绿色 粉红色 黄色 32000 80000 40000 β- 折叠 α- 螺旋 α- 螺旋 2 4 2
真核细胞 真核细胞、原核细胞 原核细胞 注: Fe- SOD 也可能存在于真核藻类及植物叶绿体基质中
[4]
2.2 SOD的催化机理 超氧化物歧化酶作用的底物是超氧阴离子自由基(O2-)，它既带一个负电荷，又只有一个未成对的电子。在不同条件下，O2-既可作还原剂变成O2，又可作氧化剂变成H2O2，H2O2又在过氧氢酶(Catalase，CAT)的作用下，生成H2O和O2，由此可见，有毒性的O2-在H2O2又在过氧氢酶(Catalase，CAT)的作用下，生成H2O和O2，由此可见，有毒性的O2-在SOD和CAT共同作用下，变成了无毒的H2O 和O2 。超氧化物歧化酶是机体内天然的自由基清除剂，催化超氧阴离子自由基(O2-)发生歧化反应，清除的超氧阴离子自由基(O2-)对机体的作用。SOD催化O2-的反应如下： 2O2-+2H+ SOD H2O2+O2 2H2O2 CAT 2H2O+O2(CAT为过氧化物酶) H2O2+2GSH GSHPX GSSG+2H2O(GSHPX为谷胱甘肽过氧化物酶)
3 SOD的结构和活性影响因素
3.1 SOD的结构 超氧化物歧化酶(SOD)从结构上可分为两族：Cu/Zn-SOD为第一族，Mn-SOD和Fe-SOD为第二族。天然存在的SOD，虽然活性中心离子不同，但催化活性部位却具有高度的结构同一性和进化的保守性，即活性中心金属离子都是与3或4个组氨酸(His)、咪唑基(Mn-SOD含1个天门冬氨酸羧基配位)和1个H2O分子呈畸变的四方锥或扭曲的四面体配位。CuZn-SOD作为SOD结构上的第一族，是人们对于SOD结构研究的突破口，也是人们了解最多的一种SOD。比较不同来源的Cu/Zn-SOD的氨基酸序列可以发现，它们的同源性都很高[6]。有些氨基酸还很保守，在所有序列中都不变，这暗示着这些氨基酸与活性中心有关。Cu/Zn-SOD每个分子由两个亚基通过疏水作用和氢键力缔合成二聚体,肽链内部由半胱氨酸C55
和C144的巯基构成的二硫桥对亚基缔合起重要作用。Richardson用0.2nmX-射线衍
射晶体结构分析得到Cu/Zn-SOD三维结构，指出SOD的活性部位是以Cu为中心的一个“疏水口袋”(见图1)[5]。 图1 天然Cu/Zn-SOD活性中心结构 Cu和Zn处在疏水口袋底部，相距约0.63nm。Cu(Ⅱ)与四个组氨酸残基咪唑环上N原子配位形成变形的平面四方形结构，其轴向位置上还结合着一个水分子，Zn(Ⅱ)则与三个组氨酸和一个天冬氨酸配位形成畸变的四面体结构，Cu(Ⅱ)与Zn(Ⅱ)之间通过共同连接一分子组氨酸而形成“咪唑桥”结构。 Mn-SOD和Fe-SOD同属于SOD结构上的第二族，Mn-SOD是由203个氨基酸残基构成的四聚体，Mn(Ⅲ)是处于三角双锥配位环境中，其中一轴向配位为水分子，另一轴向被蛋白质辅基的配位His-28占据，另3个配基His-83、His-170和Asp-166位于赤道平面。Fe-SOD的结构比较简单且与Mn-SOD类似，且活性中心是由3个His，1个Asp和1个H2O扭曲四面体配位而成[7]。
3.2 SOD的活性影响因素 SOD的催化活性主要与SOD活性中心的氨基酸残基、金属离子及其配位环境、“咪唑桥”的变化有关。SOD活性中心的精氨酸和组氨酸对SOD的催化活性具有极其重要的意义。这两个氨基酸离中心金属离子非常近,而且均带有正电荷,能诱导底物O2-.，进入活性中心，并可在催化过程中提供H+以加快歧化反应速度。如这两个氨基酸残基被破坏或修饰，SOD将会失活。SOD中心金属离子的作用也不相同。对于Cu/Zn SOD，Zn(Ⅱ)的作用一是调节咪唑基与Cu的相互作用，二是稳定活性中心的结构。若除去酶分子中Zn (Ⅱ)而保留原有环境中时Cu(Ⅱ)，SOD仍有相当高的活性。Cu(Ⅱ)与酶催化作用有关,起着传递电子的作用。若除去Cu(Ⅱ)，则SOD将会失活，重新加入Cu(Ⅱ)后SOD的酶活性恢复。另一方面，Cu(Ⅱ)所处的环境对活性有重要影响。若以其它金属离子代替Cu(Ⅱ)，同时用Cu(Ⅱ)代替Zn(Ⅱ)，则酶失去全部活性。另外，只有结合态的Cu(Ⅱ)才直接与活性有关，但在一定浓度范围内，增加游离的Cu(Ⅱ) 的浓度可显著提高SOD活性[8]。 对“咪唑桥”配合物进行催化的研究表明，在催化过程中，“咪唑桥”在与铜相连的一侧的N原子迅速地发生了质子化和去质子化的变化[9]，对酶的催化活性有重要影响。
3.3 SOD的活性检测 SOD的活性测定方法一般分直接测定法和间接测定法。 3.3.1 直接法 直接测定法的原理是直接测定SOD催化反应的底物反应速度或产物生成速度。常见的直接测定方法有EPR法、脉冲辐解法、超氧化钾法等。直接法需专用的仪器，故此类方法一般实验室较难应用。 应用脉冲射解技术进行毫微秒级快速动力学跟踪，及快速冰冻结合电子自旋共振(ESR)波谱观察，来直接获取SOD和O2-的动力学信息，如极谱氧电极法。 3.3.2 间接法 间接测定法是通过某种能产生O2-的系统，使O2-进行另一个便于检测的反应，测定特征波长下的光吸收变化速率，计算SOD对这个反应的抑制程度从而间接定量SOD活性。常见的间接测定方法有黄嘌呤氧化酶-细胞色素C法、邻苯三酚自氧化法、微量邻苯三酚自氧化法、黄嘌呤氧化酶-NBT法、NBT光还原法等。 由产生超氧自由基的系统和检测O2-的系统所组成，如NBT还原法、黄膘呤氧化酶法和邻苯三酚自氧化法等各种间接法都存在不同程度的问题，应用时应有所考虑。 4 SOD的分离与提取
4.1 动物SOD的分离提取 动物SOD是最早为人民所认知的，它的分离提取技术也较为成熟。人民相继从牛、猪、羊、马等动物红细胞、肌肉、肝脏组织中分离和纯化出SOD。SOD常用纯化制备方法有离子交换法、疏水色谱法、凝胶过滤法和金属螯合亲和层析法等。以牛血SOD提取方法为例，主要有以下几个步骤：溶血液制备、选择性热变性、超滤浓缩、丙酮沉淀、柱层析、冷冻干燥。
4.2 植物SOD的分离提取 由于疯牛病的影响，欧盟规定从1997年月1月开始，不准使用牛血SOD作为食品添剂，植物SOD的开发研究开始彰显其重要性。我国近年来在植物SOD的研究领域有大量相关进展报道。许平[10]袁艺[11]、赵文芝[12]、余旭亚[13]等分别从大蒜、桑叶、沙棘、仙人掌中提取出SOD并进行相关研究，由于SOD活性测定方法并不统一，因此未能进行横向比较。SOD的提取方法主要有分步盐析法、有机溶剂沉淀法、层析柱法等。
4.3 微生物SOD的分离提取 4.3.1 酵母SOD的提取 有下列几种方法破壁制备SOD粗酶液：超声波处理法（JC-2型超声波处理仪处理5min）、细胞自溶法（提取5h）、酶裂解法（2%蜗牛酶液，30℃保温7.5h）、氯仿-乙醇法。将酵母菌种进行摇瓶培养，经离心收集后的菌体悬浮在磷酸盐缓冲液中，超声破壁。离心出去残渣，得粗酶提取液。将此液按5：3的比例加入乙醇、氯仿，搅拌2h，离心初杂蛋白，上清液加入0.75倍冷丙酮，得白色沉淀，将沉淀溶解于0.025mol·L-1pH 7.6磷酸盐缓冲液，透析过夜，除去小分子物质，离心后上DEAE-32柱，然后2.2~50mmol·L-1pH7.6磷酸盐缓冲液进行梯度洗脱，收集具有SCD活性的洗脱液[14]。 4.3.2 细菌SOD的提纯 菌体用超声波破菌、3000r·min-1离心除去核酸碎片，上清液用纸浆过滤，活性部分用15%饱和度(NH4)2SO4盐析、离心收集酶蛋白，用缓冲液溶解，超滤除去小分子物质，上DE-32柱(1.5×9.0cm)，用0～0.2 mol·L-1NaCl缓冲液梯度洗脱，得到分离的SOD，冷冻干燥，备用[15]。
5 SOD的研究动态
5.1 结构性能改造 由于受到①半衰期短；②相对分子质量大，不易透过细胞膜；③口服时易受胃蛋白酶分解；④体内特异性等因素的限制，SOD很难作为药用酶广泛应用于临床中。对SOD进行化学修饰,既能保留天然酶的活性,又能提高其稳定性。SOD化学修饰的方法主要有：①对SOD的氨基酸残基进行化学修饰，主要是对非活性部位进行修饰,目的是提高其稳定性同时保留较高的生物活性；②用水溶性大分子(如聚乙二醇、聚蔗糖、右旋糖酐和聚烯属烃基氧化物等)对SOD进行共价修饰以提高酶学特性；③对SOD进行酶切改造，降低相对分子质量、减小抗原性。研究表明：经过化学修饰后的SOD基本上保持了天然酶的活性,在耐热、耐酸碱和抗胃蛋白酶分解等方面均有很大提高。
