SOD及其应用文献综述

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文献综述SOD及其应用1前言超氧化物歧化酶(SOD)是一类广泛存在于动物、植物、微生物中的金属酶,是化学生物界研究的热点之一。本文介绍了动物、植物SOD的制备工艺。作为生物体内自由基的清洁剂,SOD对生物体(包括人体)具有重要的功能作用。2SOD制备超氧化歧化酶简称SOD。1938年Keilin从牛血中分离出的一种含Cu的血铜蛋白，1953又从小牛肝、鲸肝分离出肝铜蛋白。1968年发现O2-使细胞色素C的还原受到一种蛋白因子抵制。1969年McCwrd及Fridovich根据血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白皆有O2-歧化活性，故将此酶命名为超氧化物歧化酶。SOD是生物体防御氧化损伤的重要金属酶类,广泛存在于需氧生物,耐氧生物,以及某些厌氧微生物中。2.1从动物血液中提取SOD在自然界中广泛存在,关于SOD的提取纯化工艺亦日臻完善,从动物血液中提取纯化SOD,其基本工艺如下:(以猪血为例)新鲜猪血的预处理,离心除去黄色血浆(用于凝血酶制备),红血球用0.9%氯化钠清洗两次,接着加二倍量的水搅拌溶血0.5h,然后在溶血液中缓慢加入0.25倍体积的95%乙醇和0.15倍体积的氯仿,搅拌15min,离心除去血红蛋白的清液。清液经丙酮沉淀后,离心得沉淀,沉淀溶于水,然后在55～65℃进行热变,15min后离心除去沉淀得清液,清液再加丙酮进行第二次沉淀,沉淀溶于水并透析过夜,透析液离心去沉淀上DEAE-SephadexA-50层析柱,然后用pH7.6,2.5～50mmol.L-1的磷酸钾缓冲液进行梯度洗脱,收集具有SOD活性峰的洗脱液,洗脱液经离心超滤浓缩,冷冻干燥即得淡蓝绿色成品[11]。动物血来源SOD的重要意义在于对人体抗炎有效,而人SOD则有时反而无效。有研究证明,牛SOD在很低的剂量就有抗炎作用,此因注射的SOD中的一部分结合于细胞壁外的半特异性位置,从而防止自由基的进攻,这种异源性SOD可为膜所固定,从而比细胞外的游离酶更有效,同源的人SOD5 不被这些膜受体所识别,故不能发挥其活性[12]。2.2　从植物细胞中提取有关从植物当中提取SOD是近几年刚发展起来的，由于SOD应用的特殊性，其市场需要日益增加，在国内外市场上供不应求，动物血液的原料有限，成本较高，且国际疯牛病的漫延,动物血中提取的SOD使用给人们带来了不少危险因素。从植物特别是人们日常食用的无污染蔬菜、瓜果、野生植物及粮食中提取,使用安全性非常高,可避免可能发生的交叉感染，故近几年从植物中提取SOD也新兴起来。从植物体内提取SOD基本工艺如下:植物细胞的破碎,丙酮粉的制备,丙酮粉的研磨抽提,离心沉淀,盐析沉淀除蛋白杂质,盐析离心,透析浓缩,上柱层析得SOD。3SOD与人体健康O2-称为超氧阴离子自由基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。自由基又称游离基是跃的化学物质，是个有不成对（奇数）电子的原子、原子团、分子和离子。其中最重要的是氧自由基，它可聚集体表、心脏、血管、肝脏和脑细胞中。如果沉积在血管壁上，会使血管发生纤维性病变，导致动脉管硬化，高血压，心肌梗塞；沉积在脑细胞时，会引起老年人神经官能不全，导致记忆、智力障碍以及抑郁症，甚至老年性痴呆等，是造成人类衰老和疾病的元凶，其中以氧自由基对机体的危害最大。3.1SOD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。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O2-和羟自由基。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和一些抗氧化物。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O2-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O2-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,5 防止衰老。3.2SOD在疾病治疗中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O2-，这些O2-反过来促进病情加重,因而SOD在清除O2-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O2-攻击而失活,导致肺气肿[6]。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。红斑性狼疮患者血清中有一种能使染色体破坏的介裂因子,这种因子的存在与O2-出现息息相关,类风湿关节炎病人血液中SOD活性比正常人低得多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O2-,O2-攻击机体而加剧病变[9][10]。3.3药物SOD是一种新型的抗炎症药,尤其对关节炎和类风湿关节炎有明显疗效,根据SOD作用机制和毒性试验,它对治疗因O2-引起的各种疾病都有一定的疗效[1]，为此,SOD可作为抗衰老、抗炎症、自身免疫疾病患者广泛应用的医药品.此外,SOD对治疗贝切特氏症、心肌梗塞等血虚性心脏病、胶原病、新生儿呼吸困难综合症、防御放射性伤害等也可望有效.近年来美、日、德、英国等对SOD作为药品开发应用进行了一系列研究和临床试验[7]。3.4生化试剂国外已有数家公司如Sigma公司等出售SOD试剂[2]国内也有厂家批量生产SOD试剂,如中科院上海生化所东风试剂厂、天津血液研究所、南京建成生物工程研究所等.此外,SOD有可能作为某些疾病的探针,如郭彦等人认为脑瘤组织线粒体Mn-SOD降低是转化细胞的可靠生化指标之一,并可作为评估脑瘤分化程度的参考[3]3.5临床5 SOD不但可用于疾病的治疗,也可用于临床检查,如用SOD作为矽肺诊断的指标。矽肺是由于粉尘中的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矽肺。通过测定SOD的含量来作为一个矽肺诊断指标[8]。3.6SOD在保健方面作用研究表明,不饱和脂肪酸的凝固点低于饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸发生过氧化后,由于不饱和键减少,凝固点就会升高,膜的流动性就会变小,使膜丧失了正常的生理功能,使机体逐渐趋于衰老。老化红细胞膜脂流动性下降,可能是由于SOD降低导致膜脂质过氧化程度加大所致。[4]虽然衰老时机体内脂质过氧化程度由不同的自由基引发,但由于这类引发自由基的来源很可能是由超氧阴离子自由基作为原初引发自由基而产生,所以超氧阴离子自由基是各种自由基的引发剂。并且这种自由基也是体内最通常的一种自由基,因而清除这种自由基的累积,对防衰老和抗衰老有一定意义[5]4结论在SOD理论研究方面,不少问题还未研究或者有待深入,如对SOD进行化学修饰后,修饰酶的代谢过程及具体的毒副作用等方面都要深入研究。在SOD的应用研究方面,也有一些问题急待解决。如:在临床应用方面,要进一步阐明SOD在体内的抗氧化过程,要延长SOD在体内的半衰期,减少其对机体的毒副作用等。随着研究的深入和人民生活水平的日益提高,SOD将会有更广泛的应用。5参考文献[1]方允中,李文杰.自由基与酶[M].北京:科学出版社,1989.[2]陶明煊.蓝绿藻同工酶类型与极大螺旋藻Fe-SOD的研究[D].南京:南京师范大学生物系,1997.[3]王爱国,罗广华,邵从本,郭俊彦.植物的氧化代谢及活性氧对细胞的伤害[A].中国科学院华南植物研究所集刊[C]广州:华南理工大学出版社,1989.11-22.[4]DobretsouGE,etal.FeBSlett1977，84:125[5]李文杰,超氧化物歧化酶在治疗超氧阴离子自由基引起的疗病及抗衰第上的应用.中华药学杂志,1989,24(7):397-4015 [6]孟羽，SOD抗氧化作用及其在食品工业中的应用中国食品添加剂，西安，2008.8.30[7]肖良,丁书茂,鲁志松等.肿瘤预防杂志[J].2004,11(11):P1130-1132.[8]朱莉,廖展如,龙云飞,等.无机化学学报[J],2004,20(4):399-404.[9]黎瑞珍,杨庆建等.超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定及其应用研究.琼州大学学报,2004,11(5):34～36[10]李敏康,钱冬明,宋宏新.SOD提取条件的研究[J].陕西科技大学学报,2007,(5):50～52[11]袁勤生等。猪血超氧化物歧化酶的纯化及其性质研究[J].生物化学与生物物理学报1987,19(1):22～25[12]刘栋,张秀珍,叶民,张天民。动物血来源超氧化物歧化酶的制备及其制剂[J]中国药学杂志1998,33(120):708～7105