一、化学结构与理化性质
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD),又称过氧化物歧化酶,分子量约为32 000,CAS号为9054-89-1。SOD属于金属酶,按照结合金属离子种类不同,SOD可分为4种类型:Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD和Ni-SOD,其中Cu/Zn-SOD研究的最多。
SOD的等电点偏酸性,为酸性蛋白质,它对热、pH和蛋白水解酶的稳定性比一般的酶要高[1]。结构已研究较多的牛血红细胞Cu/Zn-SOD中,已知310个氨基酸残基,其中30%是极性氨基酸,仅有3%左右的芳香族氢基酸残基,因此决定其在水中有较好的溶解性能。
二、主要来源与生产制备方法
主要来源 SOD广泛存在于动物、植物和微生物体内,人们发现所有需氧细胞中都存在SOD。
生产制备方法 目前已从多种动物血液、组织及多种植物组织中分离纯化SOD。
(1) 动物来源 SOD的分离纯化:自从SOD发现以来,人们已经建立了多种从动物血液中提取SOD的方法。典型的制备工艺是先溶血,再采用热变性和有机溶剂处理,最后用柱层析纯化制得SOD成品。
(2)植物来源SOD的分离纯化:从植物,特别是人们日常经常食用的蔬菜、瓜果、野生植物及粮食中提取SOD,使用安全性高,避免了可能发生的交叉感染。从植物中提取SOD的主要工艺流程为:植物打浆、超滤分离、有机溶剂去杂、柱层析精制、超滤浓缩、冷冻干燥,最后得到产品。
(3)微生物来源SOD的分离纯化:从微生物中提取SOD的工艺相对来说比较简单,主要有以下几步:菌体培养、细胞研磨与释放、磷酸盐缓冲液抽提、离心取上清液即得粗酶液。粗酶液的精制与上述方法相同。
三、生理功能及作用
抗衰老 年龄的增长和某些体外因素会导致机体和皮肤组织自由基产生超过机体正常清除自由基的能力,从而对皮肤组织造成伤害,导致衰老。由于SOD能够清除自由基,因而可以延缓衰老。
清除自由基 机体的衰老与体内氧自由基的产生与积累密切相关,SOD可清除人体内过多的有害的氧自由,降低脂质过氧化物的含量。具有调节血脂的保健作用,可预防动脉粥样硬化。预防高血脂引起的心脑血管疾病。
抗辐射作用 小鼠经口灌胃给药,剂量分别为1500U/kg、6000U/kg和24000U/kg,用深部X线治疗机对小鼠进行全身照射,剂量为1.0Gy。照射后24h,通过检测各组小鼠骨髓细胞的微核率和染色体畸变率探讨CuZn-SOD的防护作用。结果发现,3种不同浓度的超氧化物歧化酶均使小鼠的骨髓嗜多染红细胞的微核率及骨髓细胞染色体畸变率显著降低。
四、安全性研究
人群资料 作为化妆品添加剂,大量毒理试验表明,SOD无毒副作用,即使在脸上一次涂数万单位也不会出现任何副作用。对于新生儿突发性呼吸窘迫综合征的患儿,牛血浆SOD 0.25mg/kg是皮下注射的安全剂量,人重组Cu/Zn-SOD通过气管插管治疗新生儿突发性呼吸窘迫综合征的患儿最高剂量5mg/kg未见不良反应[6]。健康男性中静脉注射人重组SOD(NK341)1750~35000U/kg也未见不良反应。口服SOD较安全,因为SOD几乎不被消化道吸收。
代谢情况 PEG修饰的SOD与天然的SOD相比,PEG-SOD衍生物在耐热、耐酸、耐碱以及抗酶解方面都有显著提高。在家兔体内能透过小肠黏膜进入到血液中,大部分在血浆中,少量存在红细胞中,代谢物主要通过粪便排泄。小鼠腹腔注射SOD后1~3h,组织中的SOD活性以胆囊和胃为最高,然后依次为肌肉、肺、肝、脑和肾,而心脏和睾丸最低。由粪、尿排泄的SOD活性甚小。
急性毒性 尚未查到有效资料。
遗传毒性 尚未查到有效资料。
亚慢性毒性 尚未查到有效资料。
慢性毒性与致癌性 尚未查到有效资料。
生殖与发育毒性 尚未查到有效资料。
其他 尚未查到有效资料。
五、常见使用方法与调查/推荐摄入量
常见使用方法
食品 目前已有添加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、酸牛奶、冷饮等。各种剂型的SOD或复合型食品现已有胶囊、片剂、口服液、脂质体、颗粒剂等形式的SOD保健食品问世。用作抗氧剂与其他抗氧剂一样,SOD可作为罐头食品、果汁、啤酒等抗氧剂、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。
保健食品 目前SOD作为保健食品的功效因子。该类保健食品主要申报抗衰老、抗辐射、抗疲劳和保健强身等功能。
其他 国内外已经将SOD广泛应用于化妆品,标签声称表明,用于抗皱、祛斑、去色素等作用,还有抗炎、防晒、延缓皮肤衰老等作用。
在医药方面的应用:①可治疗放射损伤: SOD可作为•O2-的清除剂,在放疗中补充外源性的SOD使体内或局部SOD浓度增加,对放射性损伤具有很好的治疗和预防效果。②治疗氧中毒:当人体短时间吸入大量氧时,体内产生大量的•O2-O2自由基,体内固有的抗氧化剂和SOD、过氧化氢酶系统不能有效地将•O2-O2完全除去,可造成细胞及膜性细胞器膜脂的过氧化反应等,从而导致细胞结构和功能的损伤。Freeman等用脂质体包裹法,使SOD缓慢释入细胞内,从而使试验动物免受高压氧中毒。③治疗其他方面的疾病:动物试验已证实SOD和其他氧自由基清除剂能抑制自身免疫性疾病的慢性发病过程。应用SOD治疗红斑狼疮和类风湿性关节炎有很好的效果。SOD是一种新型抗炎药物,尤其对治疗关节炎和类风湿关节炎有明显疗效。用SOD治疗炎症的优点是不损伤软骨,而类固醇类和非类固醇类药物都可能破坏软骨组织[16]。
调查/推荐摄入量
调查摄入量 尚未查到有效资料。
推荐摄入量 无权威推荐量。其他参考包括肌注治疗慢性风湿性关节炎,每次8mg,3~4次/周。关节腔内注射治疗骨关节炎,每次2mg,每2周1次。深部皮下注射治疗放射性膀胱炎,每次4mg。
六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况
中国 我国颁布了保健食品中SOD的分析方法,GB/T5009.171-2003。涉及SOD功效保健食品批准文号:抗衰老:97-748,98-81。免疫调节:97-221,97-598。调节血脂:97-9,97-267。美容:97-795。抗辐射:97-697等。
美国 FDA认为其是GRAS,不需要重新审批备案的,在1994年10月前即作为膳食补充剂成分,广泛应用。美国注册专利号为(CN1 152337A):用于预防和治疗大脑局部出血、溃疡、炎症、心律失常、水肿、中毒、风湿、类风湿、风湿性关节炎、放射性损伤和药物中毒等症。
欧盟 尚未查到有效资料。
澳/新 尚未查到有效资料。
其他 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,防止半身遂的治疗药物。
七、注意事项和禁忌
不适宜人群 儿童不宜使用。
禁忌 氯仿-乙醇可以使Mn-SOD活性丧失,但不影响Cu/Zn-SOD的活性。β-巯基乙醇可以使Cu/Zn-SOD失活,但不影响Mn-SOD的活性。金属鳌合剂EDTA很容易同金属离子结合,使酶失活。尿素对SOD的影响也很大,一般6mmol/L的脲就可以使SOD开始变性失活。当pH为3.6时,Cu/Zn-SOD中95%的Zn2+离子要脱落,在pH大于12.2时,酶的构象会发生变化而失活。
与药物相互作用 未查见相关文献资料。
其他 未查见相关文献资料。