超氧化物歧化酶( superoxide dismutase，SOD) 是一種廣泛存在於需氧或耐氧生物機體內的，且極爲重要的金屬酶。它通過催化超氧陰離子自由基發生歧化反應進而減輕或消除機體代謝過程中產生的過多的超氧陰離子自由基，在預防疾病、提高人體免疫力等方面均發揮重要的作用，同時在抗衰老、抗腫瘤、抗炎症等方面發揮着重要的作用。目前已發現並被應用的主要有三種類型Cu，ZnSOD、Mn-SOD；Fe-SOD。20世紀九十年代人們從鏈酶菌屬發現了 Ni-SOD和Fe、Zn-SOD，在牛肝中又發現Co、Zn-SOD，這些均 爲稀有SOD。三類主要的SOD中Cu、Zn-SOD爲在人體內起主要作用的物質，由2個亞基組成，每個亞基中都含一個Cu2+和一個Zn2+。Cu2+在活性中心起催化作用，Zn2+起結構作用，主要存在於真核細胞的胞液和線粒體中，呈藍綠色，相對分子質量爲32000；Mn-SOD和Fe-SOD極爲相似，Mn-SOD多見於原核細胞中，相對分子質量爲40000左右，由2個亞基組成。而真核細胞線粒體中則有4個亞基組成。每個亞基中各含一個Mn2+，Fe-SOD多見於原 核細胞及少數植物細胞中，爲黃褐色。相對分子質量爲38700左右，它由2個亞基組成，每個亞基中各含一個Fe2+。
氧化還原反應是生命體最重要的代謝途徑，它不僅爲生物提供能量，同時還決定着生命體的衰老和死亡。氧對於生命活動極其重要，但氧參與的代謝經常產生一些對細胞有毒害作用的副產物——氧自由基，即通常所說的活性氧( reactive oxygen species，ROS) 。細胞產生的活性氧包括: 超氧根陰離子( O2- ) 、氫氧根離子( OH－) 、羥自由基(·OH) 、過氧化氫( H2O2 ) 、單線態氧(·O2 )和過氧化物自由基( ROO·) 。它們都能通過氧化應激損傷細胞大分子，引起一系列有害的生化反應，造成蛋白質損傷、脂質過氧化、DNA 突變和酶失活等。爲了防止氧自由基對細胞體的破壞，幾乎所有細胞都有一套完整的保護體系，來清除細胞新陳代謝產生的各種活性氧。SOD乎存在於所有生物細胞中，通過把 O-.2轉化爲H2O2，H2O2再被過氧化氫酶和氧化物酶轉化爲無害的水( H2O)，從而達到清除細胞內氧自由基，保護細胞的目的，因此SOD具有較強抗氧化性、清除自由基金屬離子的蛋白質，在保護細胞免受氧自由基的毒害中發揮着重要作用。
1、SOD的基本功能
SOD的主要功能是催化超氧陰離子自由基歧化爲過氧化氫和氧，產生的超氧陰離子自由基是生物體內正常的代謝產物。但是自由基的積累將使細胞膜的脂質發生過氧化作用而引起膜裂變，導致細胞損傷甚至死亡。SOD是生物體內最重要的且最佳的自由基清除劑，維持機體代謝平衡。另外，SOD對治療心肌梗死、血管性心臟病、膠原病、新生兒呼吸困難綜合徵、水腫、肺氣腫、氧中毒等疾病有顯著療效，還可治療銀屑病、皮炎、溼疹和瘙癢症等多種皮膚病。SOD作爲超氧陰離子自由基清除劑主要在延緩人體衰老、預防疾病、改善人體免疫力、作爲食品及化妝品添加劑方面 有極爲廣泛的應用。SOD作爲第一個以超氧陰離子爲其作用底物的酶被發現以來，已充分證明了其在防治與超氧自由基有關疾病方面的有效作用。當機體超氧陰離子產生過多或SOD濃度偏低時，過量的超氧陰離子就會引起疾病，給以外源性SOD即可有效地予以防治。
2、SOD與抗氧化、抗衰老
自由基是人體氧化過程中的副產物，主要包括超氧陰離子自由基，過氧化氫及羥自由基。在正常情況下自由基的產生與消除處於平衡狀態，隨着年齡的增加，這種平衡逐漸被打破，體內自由基的數量增多，多餘的自由基與細胞中的生物大分子連續作用損傷細胞，引發一系列疾病。隨着年齡的增加，細胞逐漸老化、皮膚吸水能力逐漸減弱、原生質含量變少，細胞核萎縮、色素含量增多等原因使皮膚變得粗糙、發皺、變黑甚至形成老年斑，即在老年人的面部、手部皮膚上出現黑褐色斑塊或斑點。SOD能清除和減少人體內過多的自由基而延緩衰老。它可以不斷地清除由光照黑色素耗氧過多而產生的氧自由基，防止過多的黑色素的形成。同時也可不斷地清除由脂褐素和蠟樣質產生的氧自由基避免過多的脂質發生過氧化，而減少脂褐素和蠟樣質的形成，進而起到防止衰老的作用。其中人胎盤中存在的一種免疫調節因子可以提高SOD的活性，降低脂質過氧化物(LPO)的含量。LPO自由基引發的脂類過氧化反應的產物可導致代謝產物堆積而破壞細胞膜結構。機體中SOD的活性升高可以減輕組織細胞過氧化性損傷，降低脂類過氧化物的形成，可以加強分解體內過多的脂質過氧化物，進而保護機體延緩皮膚衰老。趙旭傳等臨牀文獻中探討蕁麻疹患者血清中SOD、MDA的變化及其與蕁麻疹的相關性，發現急、慢性蕁麻疹患者血清中的SOD活性與正常組相比，正常者最高，急性患者最低，推出患蕁麻疹者抗氧化能力低，急性患者更低。
3、 SOD與抗腫瘤
在人體內SOD可有效的通過清除超氧陰離子自由基最終能到抑制癌細胞的效果Mn-SOD表達效果更爲突出。左有權等人利用辣木葉提取Mn-SOD 進行分子改造修飾、微球包裹等生物技術方法，獲得高活性Mn-SOD。通過醫學臨牀Bravard等觀察到Mn-SOD基因表達量伴隨細胞的癌變過程呈正相關下降的普遍現象。可見, Mn-SOD在原核生物中扮演着非常重要的作用。Mn-SOD最有應用前景的功能是可以有效抑制腫瘤生長。越來越多的實驗表明Mn-SOD基因可能是一種非特異性的腫瘤抑制基因, 在抑制腫瘤的發生發展中起非常重要的作用。Mn-SOD已逐漸被公認爲是一種新型腫瘤抑制因子, 很可能在不久的將來應用於惡性腫瘤的治療。尤其對治療關節炎和類風溼關節炎有明顯療效，可見是一種新型抗腫瘤抗炎症藥物。
人體內SOD的含量隨年齡的增長而呈逐漸下降的趨勢。它的下降導致機體抗氧化能力減弱，進而抵抗力下降，嚴重者便可發生腫瘤，所以腫瘤患者人羣中一般以老年人偏多。從這個角度來說，檢測一個人體內SOD的含量就可以作爲判斷一個人是否患有癌症及衰老指數的重要指標。採用鄰苯三酚自氧法從不同年齡組健康成人的耳血中檢測SOD的含量，腫瘤患者的SOD的含量與正常人差異有統計學意義。此法取血方便、簡單易行，可有效地應用於臨牀檢測。 注射Cu、Zn-SOD可有效地降低由於大劑量照射(5000～ 8000rad)而引起的對骨盆腫瘤患者的副作用。有報道表明，局部使用SOD能夠治療由放療引起的皮膚放射纖維化。給予接受化療劑治療的患者注射Cu，Zn-SOD，可使白細胞計數維持在可以耐受的水平，並且可增加給藥次數和化療劑的劑量而不引起骨髓抑制。SOD可清除超氧陰離子自由基保護細胞免受傷害。當SOD 含量的增加抑制因輻射引起的腫瘤的形成，增加成纖維細胞的分化，防止腫瘤的惡化。對於已經受輕微輻射用SOD作爲輻照防護劑，其效果要比對輻射病者採取其他方法治療要好，因此可對有可能受到電離輻射的人員進行注射SOD預防腫瘤的發生。
4、SOD與抗炎症
SOD具有極強的抗炎症作用。用SOD治療胸膜炎，可減少胸腔積液和白細胞的積累。SOD還可以抑制關節炎，減少IgG在腎小球的沉澱，干擾白細胞在腎小球炎症部位的積累。SOD可以抑制黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶引起的急性氣管炎導致的器官通透性的改變，減少多形核白細胞在肺部的積累。SOD對特發性直腸炎有治療和改善作用。注射適量的Cu、Zn-SOD能改善關節外形，提高關節活動能力進而有效治療骨性關節炎。由此可見，SOD用於治療炎症具有很好的應用前景。類風溼關節炎(RA)是以關節組織慢性炎症病變爲主要表現的自身免疫性疾病。在其發病過程中有多種淋巴因子，細胞及體液免疫共同參與其免疫病理損傷。SOD有歧化活性氧、清除過量超氧陰離子自由基、消除炎症、保護關節的作用，RA患者的血清中SOD水平顯著低於健康人。
SOD作爲藥用酶, 具有很好的清除超氧化陰離子的活性, 有廣闊的應用前景, 預計將在醫療、預防保健、食品、美容等方面發揮極大地作用, 引起了國內外醫藥界和生物界的極大關注。
作者： 免疫診斷試劑國家工程實驗室 左有權