传奇的抗氧化酶-SOD

近年来,随着中国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高,人们对保健知识的需求也与日俱增,近一段时间内,在有关保健知识的传播中,一个新的名词--自由基出现的频率越来越高,保健用品中、化妆品中、烟草中、日常食品中等…..那么,究竟什么是自由基,它与我们人类的健康有什么关系呢?

 

简单的说,在我们这个由原子组成的世界中,有一个特别的法则,这就是,只要有两个以上的原子组合在一起,它的外围电子就一定要配对,如果不配对,它们就要去寻找另一个电子,使自己变成稳定的物质。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基

 

自由基非常活跃,非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样,如果总也找不到理想的伴侣,可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢?又如何对人的身体产生危害的呢?早在上个世纪末90年代初期,中国大陆对自由基的认知来自于北京卷烟厂在出口产品定单中外方产品的要求,外方,尤其是日本提出,吸烟危害人体健康,不仅仅是尼古丁、焦油,还有一种更厉害的物质是自由基。当一个稳定的原子的原有结构被外力打破,而导致这个原子缺少了一个电子时,自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼,很容易与其他物质发生化学反应。当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时,就会恢复平衡,变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的,也可能是有害的。

 

一般情况下,生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动,每一瞬间都在燃烧着能量,而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时,它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制,超过一定的量,生命的正常秩序就会被破坏,疾病可能就会随之而来。所以说自由基是一把双刃剑。认识自由基,了解自由基对人体的作用,对健康十分必要。

 

有些物质暴露在空气中很容易和空气中的氧气发生作用,导致物质发生化学变化,这就是所谓的氧化现象。例如,削好皮的苹果放置在空气中会快速变黄,这就是和氧气发生了氧化作用。人体也在经历类似的自然氧化过程,比如皮肤因每日自然氧化,会出现缺水、黯黄、衰老等问题。日晒、空气污染、辐射等更会导致皮肤产生大量的超氧自由基,其强大的氧化能力会加快皮肤氧化速度,甚至可能造成严重皮肤病变。酶是生物体内活细胞产生的一种生物催化剂,其中抗氧化酶能够起到减缓氧化速度的作用。抗氧化酶能够有效抑制机体氧化作用,防止过氧化对皮肤造成的危害。抗氧化酶是超氧化物歧化酶(SOD)、硫氧还蛋白过氧化物酶(TPx)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和过氧化氢酶(CAT)等的统称。抗氧化酶具有将体内形成过氧化物转换为毒害较低或无害的物质的功效。

 

今天我们重点介绍超氧化物歧化酶

 

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1, SOD),别名肝蛋白、简称:SOD,是生物体内重要的抗氧化酶,广泛分布于各种生物体内,如动物,植物,微生物等。1938年首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶,人们对SOD的研究己有八十年的历史。1969年McCord等重新发现这种蛋白,并且发现了它们的生物活性,弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质,所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。SOD是一种源于生命体的活性物质,能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质,其在生物体内的水平高低意味着衰老与死亡的直观指标,现已证实,由氧自由基引发的疾病多达60多种。它可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损害,并及时修复受损细胞,复原因自由基造成的对细胞伤害。由于现代生活压力,环境污染,各种辐射和超量运动都会造成氧自由基大量形成;因此,生物抗氧化机制中SOD的地位越来越重要!

 

SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫。SOD是氧自由基的自然天敌,是机体内氧自由基的头号杀手,是生命健康之本。对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。

 

 

SOD是一种含有金属元素的活性蛋白酶。SOD是中国卫生部批准的具有药物功能的物质之一,法定编号为ECl.15.1.1;CAS[9054-89-1]。它催化如下的反应:

 

2O2-+2H+→H2O2+O2

 

O2-称为超氧阴离子自由基,是生物体多种生理反应中自然生成的中间产物。它是活性氧的一种,具有极强的氧化能力,是生物氧毒害的重要因素之一。

 

SOD是机体内天然存在的超氧自由基清除因子,它通过上述反应可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢。尽管过氧化氢仍是对机体有害的活性氧,但体内的过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)会立即将其分解为完全无害的水。这样,三种酶便组成了一个完整的防氧化链条。

 

SOD类型:超氧化物歧化酶按其所含金属辅基不同可分为三种,第一种是含铜(Cu)锌(Zn)金属辅基的称(Cu.Zn-SOD),最为常见的一种酶,呈绿色,主要存在于机体细胞浆中;第二种是是含锰(Mn)金属辅基的称(Mn-SOD),呈紫色,存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内;第三种是含铁(Fe)金属辅基的称(Fe-SOD),呈黄褐色,存在于原核细胞中。

 

世界各国对"超氧化物歧化酶"的作用认定:

 

美国注册专利号为(CN1152337A):用于预防和治疗大脑局部出血、溃疡、消除炎症、心率失常、浮肿、中毒、风湿、类风湿、风湿性关节炎、放射性损伤、药物中毒等症。

法国注册专利号为(CN1167441A):用于预防和治疗特异性脑损伤、非特异性脑损伤而引起的脑功能识别障碍。

欧洲注册专利号为(499621):用于预防和治疗癌症及术后放、化疗带来的脑损伤,抑制癌细胞再形成或扩散。

日本注册专利号为(4327541,4312533):用于治疗器官移植后的抗免疫反应具有奇效。用于治疗大脑局部出血导致神经坏死,防止半身不遂的治疗药物。

美国休斯顿得克萨斯大学的安德森,癌症中心的华人博士黄鹏和他的同事们发现超氧化物歧化酶(SOD)可以选择性地杀灭白血病细胞,而不损害正常组织细胞。

国内也有对"超氧化物歧化酶"的作用认定:

台北医院用"超氧化物歧化酶(SOD)"治疗烧伤、烫伤、比较实验获得成功,报道说:用"超氧化物歧化酶(SOD)"涂抹患处愈合是常规疗法的3倍,而且疤痕明显减轻。

 

应用领域

 

药物类

主要集中在炎症病患者,尤其治疗类风湿关节炎、慢性多发性关节炎、心肌梗塞、心血管病、肿瘤患者以及放射性治疗炎症病患者;

生化制药

作为一种生化酶制剂,广泛应用于临床和科研上,可抗衰老,抗肿瘤、调节人体内分泌系统,提高免疫力;

 

应用前景

 

SOD作为一种人体内最重要的酶之一,它所起的作用是不可小视的。临床上可用SOD 治疗和预防下列疾病:急性炎症和水肿、氧中毒预防(预防措施,进入高压氧舱的工作人员,可预先注射SOD)、氧中毒治疗、自身免疫性疾病( 早期治疗)、肺气肿、辐射病及辐射防护、老年性白内障、抗衰老。

SOD是生物体内氧自由基的天然清除剂,具有广泛的医用价值,可作为药品、食品及日化产品的添加剂。SOD 被批准用于临床使用,它对一些由于年龄、疾病或伤害造成的组织硬化以及纤维化显示出强大的再生修复能力。SOD已被成功地应用于放疗后的辅助治疗、控制心脏病人的进展、用于治疗严重的风湿性关节炎。在丹麦,有人通过注射SOD 治疗风湿性关节炎。

超氧化物歧化酶广泛应用于化妆品添加剂方面,如利用超氧化物歧化酶制造的SOD面膜、SOD 蜜、SOD蛇粉等化妆品,目前已有不下数百种产品。

SOD 被作为一种补充食物,人们想尽各种可行的办法使SOD在人体内维持较高的水平,即在消耗食物的同时,提供合适的营养供肝脏合成SOD,或者直接将外源SOD 包裹在食物蛋白质中,经消化系统而不被消化,进入身体其它位置。

SOD在医学应用领域的拓展,取决于对其作用机制和生成机制的更深入研究,期待发现SOD的促生成因子。由于SOD的来源不同,检测手段各异,造成SOD活性不具可比性。期待国际通行检测标准以科学、简便、实用原则规范化。由于动物血SOD在欧盟受阻,大力开发植物和微生物SOD成为很有前景的产业方向。

 

临床意义

 

在国外,SOD常用于对缺血、出血性心、脑等重要脏器病伤(或手术治疗后)引发的继发性(自由基)过氧化损伤及其自由基清除药物治疗效果的监测,以指导临床制定相应的自由基清除干预对策及最佳治疗时间窗的确立,它对自由基继发损伤病情的诊断、自由基清除治疗疗效跟踪和预后判断与评估等具有重要参考价值。

 

比较一致的意见是:SOD测定虽然是一种非特异的辅助诊断指标,但对机体自由基代谢紊乱、自由基清除干预对策、以及对于同一病患者病程转归(自由基损伤的加剧或降低、自由基清除剂药物或手术治疗效果)的判断,实时动态监测具有重要参考价值。

 

1、SOD水平降低

(1)生理性降低:

①机体抗氧化营养素摄入不足 如VitE、VitA、VitC、β-胡萝卜素、硒、铜、锌、锰等缺乏,硒是GSHPx 的组成部分,铜锌是Cu/Zn-SOD的成分,锰是Mn-SOD的成分。

②一般老年人清除酶活力降低,老年人新陈代谢功能下降,酶诱导生成减少,不能维持自由基的低浓度动态平衡。

(2)病理性降低:

①脑部神经疾病脑血管病:急性脑梗死、脑出血、蛛网膜下腔出血、HIE(Hypoxic-Ischemic Encephalopathy, 缺氧缺血性脑病)、外伤:颅脑损伤

②缺血性心脏病心肌缺血(冠状动脉粥样硬化性心脏病)、急性心肌梗塞

③医学手术救治治疗后继发损伤

缺血-再灌注损伤(IRI)

全身循环障碍待恢复血液供应后造成再灌注损伤:休克微循环痉挛解除、心脏骤停后心脑肺复苏、体外循环的建立与撤除(如:心脏外科体外循环术后重新恢复血流供应后可能造成心肌缺血-再灌注损伤等)

某一组织器官缺血后血流恢复或某一血管再通后造成再灌注损伤:如动脉搭桥术、经皮腔内冠脉血管成形术(PTCA)、溶栓疗法、器官移植、断肢再植、冠状动脉痉挛解除等

高压氧(HBO)治疗后过度氧化损伤

放射治疗后过氧化损伤:放射性脑病

 

2、SOD水平增高

(1)生理性增高:

长时间外源性增加过多的SOD,机体将不能维持一定量的自由基水平,免疫细胞使用自由基作为一个方法执行其免疫功能,过低的自由基会引起生理生化过程失常,破坏正常的生理功能,如:机体解毒、吞噬功能下降、凝血过程受阻及胶原蛋白、前列腺素、环核苷酸合成受损等,并引起严重的毒副作用。

(2)病理性增高:

国内外研究表明,在急性病患发生初期,当机体自由基产生大幅过多激增时,机体会很快引起氧化应激,并影响到蛋白质表达等调节、应答机制。在自由基的诱导及机体代偿应激下,细胞或机体会诱导性地增强抗氧化能力,一般会出现一过性SOD水平增高现象。但随着高浓度自由基对SOD的大量消耗,以及机体的失代偿,SOD的生物合成能力会很快回落到低水平,并与较高浓度的自由基保持新的动态平衡。

 

3、临床监测

2012年,为了完善检验项目,更好地为临床服务,禅城区中心医院检验科生化室日前开展了超氧化物歧化酶(SOD)的检测。

可以预见SOD作为最重要的抗氧化酶将在人们的生活中发挥越来越重要的作用。

 

艾美捷科技有限公司

每日生物评论

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: