SOD的应用及存在的问题
SOD的应用及存在的问题
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。研究表明，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。研究还表明，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，目前在化妆品、食品、保健品、医药、酒类、饮料等行业也已开始使用SOD，其发展前景十分广阔。SOD对放疗、化疗患者白细胞有明显的保护作用，SOD能够十分有效地维持白细胞的数量，从而可以加速治疗进程。SOD不同于其他细胞因子（如CSF类），后者不能在化疗中配合使用。由于体内的SOD随着年龄的增加而渐减，再加上环境的恶化，大量的自由基超过身体所能应付的程度，健康就会亮起红灯，皮肤会变得粗糙、松驰、满是斑点，人就显得没有元气，因此借助外来的补充是必需的。当今，以SOD为主要成份的产品风靡世界，引发了美容化妆品的革命，国外许多饮料、糖果、糕点都添加SOD。人们为求永葆青春、健美、延年益寿，非常乐于使用昂贵的SOD针剂。
SOD的分类与基本特性
（1）分类和分布
SOD是一类金属酶，依据金属辅基的成分不同主要分成三类，第一类含铜和
锌，称为CU、Zn-SOD，是最常见的一种，呈蓝绿色，主要存在于真核细胞的细胞浆内。第二类含锰，称为Mn-SOD，呈粉红色，主要存在于原核细胞体、真核细胞的细胞浆和线粒体内。第三类含铁，称为Fe-SOD，呈黄褐色，主要存在于原核细胞中。另外，在牛肝中还发现一种CO、Zn-SOD。
（2）SOD稳定性及影响因素
ｐＨ、热、蛋白酶的影响SOD在ｐＨ53-96间催化性能良好，在ｐＨ45-ｐＨ11间能稳定存在。ｐＨ36时，Ｃｕ、Ｚｎ-ＳＯＤ中95%的Ｚｎ要脱落，在ｐＨ12.2时，SOD的构象会发生不可逆的转变而使酶失活。ＳＯＤ对热的稳定性与溶液中离子强度有关。当离子强度很低时，即使加热到95℃，其活性损失也很少。SOD在模拟胃酸和模拟胃肠道蛋白酶、胰蛋白酶环境中的稳定性研究表明，SOD在动物胃肠道中具一定的稳定性，在胃酸的环境中，37℃保温150ｍｉｎ，活性仍残存81%，在胃蛋白酶和胰蛋白酶环境中，保温210ｍｉｎ活性残存率分别为82%和84%。SOD活性受饮料的色泽、成分、酸碱度、乙醇含量等多种因素的影响，只有在无色、近中性、无乙醇饮料中SOD活性较稳定。另外还发现有机溶剂和Ｃｌ对SOD的活性具抑制作用。
（3）SOD的安全性
大量试验和临床应用表明，无论何种给药方式，除罕见的超敏反应外，SOD 对人体无毒性。虽然SOD是Ｍｒ在30000以上的蛋白质，但却未发现具有抗原性，其原因也正在进一步研究中。
SOD的生理功能
正常情况下，体内超氧阴离子自由基(Ｏ-2.)的产生与清除是平衡的，当(Ｏ-2.)产生过多时，会对机体产生毒害作用。SOD是体内的一个抗氧化酶，特异性催化下列反应2Ｏ-2.+2Ｈ+ＳＯＤＨ2Ｏ2+Ｏ2即将超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧气，起到消除超氧阴离子自由基的作用。因而SOD具抗衰老、提高机体对多种疾病的抵抗力、增强机体对外界环境的适应力、减轻肿瘤患者在放疗、
化疗过程中的严重毒副作用等生理功能。
1、SOD（超氧化物歧化酶）对抗人体衰老的临床应用
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。老年斑主要由黑色素组成,而自由基在黑色素形成、反应和组成中起重要作用。在有空气存在时,光照黑色素可使其耗氧增加,产生O-2和羟自由基。在衰老的皮肤和脑中存在的另两类色素是脂褐素和蜡样质,也可使皮肤变黑和粗糙。这两种物质均由自由基引起。脂褐素和蜡样质本身也含大量自由基,可以通过多种途径产生O-2。自由基虽是造成人体衰老的重要原因,但机体并不是易衰老的,机体内也存在着抗衰老的物质。机体内存在着一系列的自由基清除剂(如:SOD、CAT、GSH-PX)和一些抗氧化物(如:维生素A、维生素E、维生素C等)。其中,SOD是非常重要的,它可以不断地清除由光照黑色素耗氧过多而产生的O-2,防止过多的黑色素的形成。它不断地清除由脂褐素和蜡样质产生的O-2,避免过多的脂质发生过氧化,而减少脂褐素和蜡样质的形成,防止衰老。美国FDA在科学家大量试验数据和大众的呼吁中，终于在1998年批准使用SOD产品。SOD在美国盛行几十年，未来十年美国国民平均寿命可能达到95岁，现有报导称美国科学家能通过药物提高人的寿命使人的寿命达到100岁。研究表明，其中SOD是一种不可缺少的药物。尽管SOD只能打针，口服无效（因为SOD对PH很敏感，胃呈强酸性），尽管SOD非常娇气，常温下只能存活几天，但是怕麻烦，视时间为金钱的美国人还是掀起了注射SOD的热潮，渴望青春的中年妇女，不愿衰老的老人，免疫力低下，想留住美丽的年轻女士……都是SOD的狂热追求者。
2、SOD（超氧化物歧化酶）与人体疾病治疗的作用
人类机体所处的环境复杂,体内经常不断地产生自由基,特别在病理过程中,产生大量的O-2,这些O-2反过来促进病情加重,因而SOD在清除O-2中则显得异常重要。肺气肿是由于肺组织的中性白细胞含弹性蛋白酶及弹性蛋白酶抑制剂不平衡所致。弹性蛋白酶抑制剂有α-蛋白酶抑制剂及支气管粘膜蛋白抑制剂两种,均可受O-2攻击而失活,导致肺气肿。环境污染物(如:O3、氮、硫等)能提高肺的
巨噬细胞的活力而不断释放O-2,吸烟也会使自由基大量进入肺内。在肺中,O-2产生破坏性极强的·OH等,O-2和·OH攻击弹性蛋白酶抑制剂,使其失活,而造成肺气肿。类风湿关节炎、全身性红斑狼疮等自身免疫性疾病是由于机体丧失阻止自身组分的抗体形成,而产生自体抗体。这些抗体与正常的机体级组分结合,引起吞噬细胞吞噬而表现出病理状态。吞噬细胞在吞噬过程中产生大量的O-2,O-2攻击机体而加剧病变。机体受原子弹、氢弹的辐射冲击,从事放射辐射工作而防护不良的工作人员,受电离辐射后,形成各种不同产物,且产物又发生连锁反应,生成许多自由基而攻击人体,导致辐射病。SOD的增加能抑制因辐射而引起的肿瘤的形成,并增加成纤维细胞的分化能力,有效地防止肿瘤的恶性发展。
另外,某些药物中毒、氧中毒、大气污染综合症和老年性白内障等疾病的发生均与O2-相关联。机体内的O-2可以引起各种疾病,SOD作为O-2的天然清除剂,在正常情况下,O-2与SOD保持动态平衡,但在病理状态下,产生过量的O-2,机体本身产生的SOD能完全清除这些过多的O-2,这些过多的O-2则对机体产生危害。SOD可以催化O-2进行歧化反应,减轻O-2对上述疾病的作用。机体内含有SOD,并且机体组织中的SOD还会随着年龄的增加而增加,如J.Hollander研究发现随着人年龄的增加,腓肠肌中SOD的活性也在增加。但是,机体自身产生的SOD是有限的,因此在疾病治疗中可以通过注射或口服SOD药物增加机体中的SOD,达到治疗疾病的作用。目前,许多研究者根据SOD的无致敏性和无抗原性的特点,采用SOD制剂来治疗疾病。如直接注射SOD制剂于发炎的关节部位来缓解类风湿关节炎;口服SOD治疗药物和抗生素中毒已经取得较好的效果;SOD还可促进骨折后细胞分裂、增殖、促进骨折后骨的生长,缩短骨折愈合时间。SOD不但可用于疾病的治疗,也可用于临床检查,如用SOD作为硅肺诊断的指标。硅肺是由于粉尘中的SiO2引起自由基反应启动膜的脂质过氧化反应而导致膜损伤,引起肺泡巨噬细胞破坏与分解而造成硅肺。通过测定SOD的含量来作为一个硅肺诊断指标。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。
3、SOD（超氧化物歧化酶）在化妆品中的应用
SOD（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生产的SOD面膜、SOD蜜等护肤品和SOD精粉、SOD原液、SOD胶囊等口服化妆品，目前已有不下数百种产品。SOD在皮肤表层可能抑制氧自由基的强氧化作用，达到护肤的目的。研究证明,SOD添加于化妆品中可起到四方面的作用:一是有明显的防晒效果,光照使皮肤变黑的主要原因是氧自由基损害,SOD可有效防止皮肤受电离辐射(特别是紫外线)的损伤,从而起到防晒效果;二是SOD为抗氧酶,能有效防止皮肤衰老、祛斑、抗皱;三是有明显的抗炎效果,对防治皮肤病有一定效果;四是SOD具有一定的防治斑痕形成的作用。SOD在化妆品中妆品应用广泛,SOD也被用于化妆品中,如我国的大宝SOD蜜,用于防止皮肤衰老,另一些含SOD量高的药物如人参、三七、黄芪等也受到重视。
4、SOD（超氧化物歧化酶）在农业上的应用
SOD在转基因植物中的过量表达能不同程度地提高植物对逆境的抵抗能力,Mn-SOD基因的过量表达在一定程度上可以提高植物转基因植物对氧胁迫的耐受性。通过基因工程手段,增加植物内的SOD的表达,可以大大增强植物的抗逆性。目前有研究者对存在于线粒体中的
Mn-SOD进行科学试验，将Mn–SOD导入烟草、苜蓿的叶绿体后,其转基因植株可以增加对臭氧及干旱胁迫的抗性。Fe-SOD基因转化烟草叶绿体,Fe-SOD的过量表达能够增强叶绿体质膜和光合系统Ⅱ对MV(甲基紫精)和高盐过氧化胁迫的抗性。
5、SOD（超氧化物歧化酶）在食品工业中的应用
SOD（超氧化物歧化酶）在食品工业中的应用也比较广泛。在食品中加入SOD 可以增强抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健作用。其主要表现在四个方面：
（1）、作为保健食品的功效因子或食品营养强化剂
该保健品具有良好的抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健强身的效果。目前已有添加有ＳＯＤ的蛋黄酱、牛奶、可溶性咖啡、啤酒、白酒、果汁饮料、矿泉水、奶糖、酸牛乳、冷饮类等类型的保健食品面市。国内早在2003年由湖南沅江洪元植物叶蛋白开发有限公司与湖南农业大学食品学院合作开发的利用串叶松香草生产的SOD饮料和SOD口服液已投入生产和市场试销。
（2）、制成多种剂型的ＳＯＤ或复合型食品，已有ＳＯＤ胶囊剂、片剂、口服液、脂质体、颗粒剂等形式的ＳＯＤ保健食品。
（3）、用作抗氧剂，与其它抗氧剂一样，ＳＯＤ可作为罐头食品、果汁、啤酒等的抗氧剂，防止过氧化酶引起的食品变质及腐败现象。此外，还可作为水果、蔬菜良好的保鲜剂。
（4）、以富含ＳＯＤ的原料加工制成保健食品，如以中草药合成或高等植物提取的SOD等。
6、我公司生产SOD情况
我公司与中科院微生物所联合构建了高效表达的重组人源铜锌SOD菌株，该菌株经过了改良，能高效表达SOD。同时优化了细胞高密度发酵工艺，能大量高效表达高比活的SOD，酶活可达3000U-5000U每毫升发酵液，纯度为90％以上。正常投产后，生产能力可达300公斤/年。
综述，伴随着中国消费者对健康与疾病认知与意识，越来越多的消费者对安全、健康、有效的保健方法更加关注。高科技发展是永无止境，同样SOD行业的发展也不会停止。未来的发展趋势是纳米生物技术的应用与开发，现纳米技术已经广泛应用于各行各业，SOD行业未来发展将伴随着纳米技术成长，用纳米技术加工SOD中草药的合成能使某些中草药中的有效成分产生意想不到的治疗效果，纳米技术使SOD产品应用问题得到圆满解决。从2011年国家第十二五规划开始，草本植物类SOD产品和纳米SOD产品还是值得期待，将会有很大的发展潜力。SOD
产业给传统的一些相关行业带来焕然一新的改革和不一样的业绩，斐然成为人们广泛关注的焦点之一。呼吁广大的科研工作者，在未来的SOD实验应用中除研究外，更应对相关市场进行研究，阐明机制。只有这样才能使我国现有SOD的应用持久深入，才有可能进而提高到国际先进水平。成为全球SOD发展史上最光辉的一页。