超氧化物歧化酶(SOD)与自由基的生物学关系及医学临床作用

超氧化物歧化酶(SOD)与自由基的生物学关系及医学临床作用
免疫诊断试剂国家工程实验室左有权
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一种广泛存在于需氧或耐氧生物机体内的，且极为重要的金属酶。

它通过催化超氧阴离子自由基发生歧化反应进而减轻或消除机体代谢过程中产生的过多的超氧阴离子自由基，在预防疾病、提高人体免疫力等方面均发挥重要的作用，同时在抗衰老、抗肿瘤、抗炎症等方面发挥着重要的作用。

目前已发现并被应用的主要有三种类型Cu，ZnSOD、Mn-SOD；Fe-SOD。

20世纪九十年代人们从链酶菌属发现了Ni-SOD和Fe、Zn-SOD，在牛肝中又发现Co、Zn-SOD，这些均为稀有SOD。

三类主要的SOD中Cu、Zn-SOD为在人体内起主要作用的物质，由2个亚基组成，每个亚基中都含一个Cu2+和一个Zn2+。

Cu2+在活性中心起催化作用，Zn2+起结构作用，主要存在于真核细胞的胞液和线粒体中，呈蓝绿色，相对分子质量为32000；Mn-SOD和Fe-SOD极为相似，Mn-SOD多见于原核细胞中，相对分子质量为40000左右，由2个亚基组成。

而真核细胞线粒体中则有4个亚基组成。

每个亚基中各含一个Mn2+，Fe-SOD多见于原核细胞及少数植物细胞中，为黄褐色。

相对分子质量为38700左右，它由2个亚基组成，每个亚基中各含一个Fe2+。

氧化还原反应是生命体最重要的代谢途径，它不仅为生物提供能量，同时还决定着生命体的衰老和死亡。

氧对于生命活动极其重要，但氧参与的代谢经常产生一些对细胞有毒害作用的副产物——氧自由基，即通常所说的活性氧(reactive oxygen species，ROS)。

细胞产生的活性氧包括:超氧根阴离子(O
2
-)、氢氧根离子(OH－)、羟自由
基(·OH)、过氧化氢(H
2O
2
)、单线态氧(·O
2
)和过氧化物自由基(ROO·)。

它们都
能通过氧化应激损伤细胞大分子，引起一系列有害的生化反应，造成蛋白质损伤、脂质过氧化、DNA突变和酶失活等。

为了防止氧自由基对细胞体的破坏，几乎所有细胞都有一套完整的保护体系，来清除细胞新陈代谢产生的各种活性氧。

SOD乎存在于所有生物
细胞中，通过把O-.
2转化为H
2
O
2
，H
2
O
2
再被过氧化氢酶和氧化物酶转化为无害的水(H
2
O)，
从而达到清除细胞内氧自由基，保护细胞的目的，因此SOD具有较强抗氧化性、清除自由基金属离子的蛋白质，在保护细胞免受氧自由基的毒害中发挥着重要作用。

1、SOD的基本功能
SOD的主要功能是催化超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧，产生的超氧阴离子自由基是生物体内正常的代谢产物。

但是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，导致细胞损伤甚至死亡。

SOD是生物体内最重要的且最佳的自由基清除剂，维持机体代谢平衡。

另外，SOD对治疗心肌梗死、血管性心脏病、胶原病、新生儿呼吸困难综合征、水肿、肺气肿、氧中毒等疾病有显著疗效，还可治疗银屑病、皮炎、湿疹和瘙痒症等多种皮肤病。

SOD作为超氧阴离子自由基清除剂主要在延缓人体衰老、预防疾病、改善人体免疫力、作为食品及化妆品添加剂方面有极为广泛的应用。

SOD作为第一个以超氧阴离子为其作用底物的酶被发现以来，已充分证明了其在防治与超氧自由基有关疾病方面的有效作用。

当机体超氧阴离子产生过多或SOD浓度偏低时，过量的超氧阴离子就会引起疾病，给以外源性SOD即可有效地予以防治。

2、SOD与抗氧化、抗衰老
自由基是人体氧化过程中的副产物，主要包括超氧阴离子自由基，过氧化氢及羟自由基。

在正常情况下自由基的产生与消除处于平衡状态，随着年龄的增加，这种平衡逐渐被打破，体内自由基的数量增多，多余的自由基与细胞中的生物大分子连续作用损伤细胞，引发一系列疾病。

随着年龄的增加，细胞逐渐老化、皮肤吸水能力逐渐减弱、原生质含量变少，细胞核萎缩、色素含量增多等原因使皮肤变得粗糙、发皱、变黑甚至形成老年斑，即在老年人
的面部、手部皮肤上出现黑褐色斑块或斑点。

SOD能清除和减少人体内过多的自由基而延缓衰老。

它可以不断地清除由光照黑色素耗氧过多而产生的氧自由基，防止过多的黑色素的形成。

同时也可不断地清除由脂褐素和蜡样质产生的氧自由基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，进而起到防止衰老的作用。

其中人胎盘中存在的一种免疫调节因子可以提高SOD的活性，降低脂质过氧化物(LPO)的含量。

LPO自由基引发的脂类过氧化反应的产物可导致代谢产物堆积而破坏细胞膜结构。

机体中SOD的活性升高可以减轻组织细胞过氧化性损伤，降低脂类过氧化物的形成，可以加强分解体内过多的脂质过氧化物，进而保护机体延缓皮肤衰老。

赵旭传等临床文献中探讨荨麻疹患者血清中SOD、MDA的变化及其与荨麻疹的相关性，发现急、慢性荨麻疹患者血清中的SOD活性与正常组相比，正常者最高，急性患者最低，推出患荨麻疹者抗氧化能力低，急性患者更低。

3、SOD与抗肿瘤
在人体内SOD可有效的通过清除超氧阴离子自由基最终能到抑制癌细胞的效果Mn-SOD表达效果更为突出。

左有权等人利用辣木叶提取Mn-SOD进行分子改造修饰、微球包裹等生物技术方法，获得高活性Mn-SOD。

通过医学临床Bravard等观察到Mn-SOD基因表达量伴随细胞的癌变过程呈正相关下降的普遍现象。

可见,Mn-SOD在原核生物中扮演着非常重要的作用。

Mn-SOD最有应用前景的功能是可以有效抑制肿瘤生长。

越来越多的实验表明Mn-SOD基因可能是一种非特异性的肿瘤抑制基因,在抑制肿瘤的发生发展中起非常重要的作用。

Mn-SOD已逐渐被公认为是一种新型肿瘤抑制因子,很可能在不久的将来应用于恶性肿瘤的治疗。

尤其对治疗关节炎和类风湿关节炎有明显疗效，可见是一种新型抗肿瘤抗炎症药物。

锰超氧化物歧化酶
人体内SOD的含量随年龄的增长而呈逐渐下降的趋势。

它的下降导致机体抗氧化能力减弱，进而抵抗力下降，严重者便可发生肿瘤，所以肿瘤患者人群中一般以老年人偏多。

从这个角度来说，检测一个人体内SOD的含量就可以作为判断一个人是否患有癌症及衰老指数的重要指标。

采用邻苯三酚自氧法从不同年龄组健康成人的耳血中检测SOD的含量，肿瘤患者的SOD的含量与正常人差异有统计学意义。

此法取血方便、简单易行，可有效地应用于临床检测。

注射Cu、Zn-SOD可有效地降低由于大剂量照射(5000～8000rad)而引起的对骨盆肿瘤患者的副作用。

有报道表明，局部使用SOD能够治疗由放疗引起的皮肤放射纤维化。

给予接受化疗剂治疗的患者注射Cu，Zn-SOD，可使白细胞计数维持在可以耐受的水平，并且可增加给药次数和化疗剂的剂量而不引起骨髓抑制。

SOD可清除超氧阴离子自由基保护细胞免受伤害。

当SOD含量的增加抑制因辐射引起的肿瘤的形成，增加成纤维细胞的分化，防止肿瘤的恶化。

对于已经受轻微辐射用SOD作为辐照防护剂，其效果要比对辐射病者采取其他方法治疗要好，因此可对有可能受到电离辐射的人员进行注射SOD预防肿瘤的发生。

4、SOD与抗炎
SOD具有极强的抗炎症作用。

用SOD治疗胸膜炎，可减少胸腔积液和白细胞的积累。

SOD 还可以抑制关节炎，减少IgG在肾小球的沉淀，干扰白细胞在肾小球炎症部位的积累。

SOD 可以抑制黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶引起的急性气管炎导致的器官通透性的改变，减少多形核白细胞在肺部的积累。

SOD对特发性直肠炎有治疗和改善作用。

注射适量的Cu、Zn-SOD能改善关节外形，提高关节活动能力进而有效治疗骨性关节炎。

由此可见，SOD用于治疗炎症具有很好的应用前景。

类风湿关节炎(RA)是以关节组织慢性炎症病变为主要表现的自身免疫性疾病。

在其发病过程中有多种淋巴因子，细胞及体液免疫共同参与其免疫病理损伤。

SOD有歧化活性氧、清除过量超氧阴离子自由基、消除炎症、保护关节的作用，RA患者的血清中SOD水平显著低于健康人。

SOD作为药用酶,具有很好的清除超氧化阴离子的活性,有广阔的应用前景,预计将在医疗、预防保健、食品、美容等方面发挥极大地作用,引起了国内外医药界和生物界的极大关注。