SOD（超氧化物歧化酶）应用价值前景预测可行性学术报告

　　                                      左有权

　　                  （植物蛋白（SOD）联合研发中心  413100）

　　摘要  本文对SOD学术及研究进行了阐述，特别是植物SOD的最近研究进展及SOD应用价值前景预测的可行性学术作一综述

　　关键词  SOD  超氧化物歧化酶 抗衰老  临床应用  纳米技术  

　　SOD (superoxide dismutase (SOD) application value outlook feasibility academic report  

　　                              Youquan-zuo

　　              (vegetable protein (SOD) joint research center 423100)

Abstract： This paper SOD academic and research were introduced, especially the study of plant SOD recent research progress and application value outlook of SOD the feasibility of academic are reviewed in this paper 

Key Words: SOD；clinic；application； anti-aging；Clinical practice；nanotechnology   

　　 概述

　　SOD（超氧化物歧化酶）是国际上公认的具有人体垃圾“清道夫”、“抗衰王”、“美容骄子”之称，是对抗“百病之源”活性氧自由基最有力的物质，是近半个世纪以来社会科学界、医学界、生物界最举世瞩目的价值发现，它的研究与发展代表着生物医药的高科技技术发展的前沿，在科技成果及学术领域占据重要的国际地位。SOD（超氧化物歧化酶）被国家列入生物医药“国家十一五规划”重点项目。2011年是“国家十二五规划”的第一年，SOD行业将再次跻身国家当前优先发展的高科技产业化项目，标志着中国健康产业链SOD新兴行业的崛起, 使全人类迈入健康经济时代。利用超氧化物歧化酶（SOD）产业化建设，一方面可架构生物医药、保健食品、日用美容化妆品、化工化学、农业五大版块经济支柱的绿色产业链循环经济圈发展。另一方面打造SOD科技应用成果转化的孵化器平台引领生化医药美容化妆品食品等行业的新型健康原料的应用，有利于促进再生资源利用，产生巨大的社会效益和经济效益。

　　SOD（超氧化物歧化酶）是21世纪追求健康，挑战衰老，战胜疾病的“长寿金钥匙，抗衰王”， 是未来唯一能改善并提高国民寿命的生物药用酶(临床医药、医药美容、第三代保健食品)，未来（5-10）年内生物医药及食品化妆品领域发展的主流。SOD是21世纪巨大商机和热门行业，最具投资价值潜力的项目。继改革开放“下海”产业、城市化进程（房地产）、网络及知识经济产业之后的第四次产业变革之路，迎接跨时代新财富第五波的到来，将造就一批新的财富弄朝儿。

　　一、SOD（超氧化物歧化酶）学术与研究

　　美国著名的生物化学家Michelson教授在欧洲分子生物学学会于1976年6月在法国班生诺斯组织召开的首届SOD超氧化物歧化酶的学术研讨会和1989年美国召开的第五届国际ＳＯＤ学术会上，与会代表一致认为深入进行ＳＯＤ的科学及应用研究，不仅具有重大的理论和实践意义，而且也具有重大的经济价值和广阔的应用前景。我国ＳＯＤ研究从70年代末80年代初开始的，虽然起步较晚，但发展速度令人惊讶。80年代以来我国也掀起了一股ＳＯＤ研究热潮，并于1988年、1990年分别在宁波，兰州召开过两次全国性的学术讨论会。上海，汕头等地也先后召开过多次ＳＯＤ专题讨论会。21世纪初SOD在中国的发展又历经了近十年低迷，至此2010年全国SOD产业联盟的成立，标志着SOD行业进入新的里程碑，再次掀起东方SOD研究热。2005—2010年期间SOD被国家例入重点科普知识教材，科研院校重点研究课题，并由CCTV—4摄制科学知识教育专题片进行SOD科学健康知识推广，全国SOD产业联盟主席，知名酶专家，中国SOD研究领域开创者之一的原华东理工大学生物工程学院院长袁勤生教授主编制的中国第一部SOD学著作《超氧化物歧化酶》诞生，近两年来召开了第六届全国SOD学术研讨会，全国SOD生产应用研讨会以及以企业组织为代表的SOD高端学术会议营销会议多次。全国科学家专家教授以及专业研究人员被这块巨大的磁铁所吸引，所诱惑，他们纷纷再次投入了ＳＯＤ研究的行列，研究成果呈直线上升，简直到了一发而不可收拾的地步。

　　截至2010年5月, 国际性综合生物医学信息书目数据库，当前国际上最权威的生物医学文献数据库Medline网上收录有关SOD论文近3万多篇,这仅是药用方面的论文, 仅化学文摘(ＣＡ)1979—1989年的十年间收载的有关ＳＯＤ论文高达2000多篇。不难看出人们对SOD的兴趣,30年有增无减,这是为什么? SOD的应用范围很广,其中一个很重要的原因就是其潜在的药用价值.作为药用酶, SOD作为药用酶,国外尚未加载药典,但已在欧美广泛应用,商品各有Orgotein,Ormetein,HM-1,Ontosein,Palosein,Peroxinorn等,美国皇家制药学会出版的[2]和[3]已收藏.我国肌注猪红细胞SOD已通过新药评审(国家二类新药),但现有的研究成果与其巨大的药用潜势相比还只是群山中的小山峰,尽管前进道路艰难险阻,但各国科学家仍在不懈努力,以发掘SOD临床应用的各种可能性。

　　二、SOD（超氧化物歧化酶）的临床应用

　　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。

　　三、SOD（超氧化物歧化酶）应用存在的问题及解决对策可行性分析

　　SOD（超氧化物歧化酶）相应的理论研究和临床应用需深入开拓

　　我国SOD的应用研究虽有创新，但不少工作试验根据还不充实，相应的理论研究至今仍是空白的。例如，虽然实验表明口服SOD有效，但口服后红细胞升高的SOD活性是被吸收的外源性SOD，还是口服后通过未知的体液调节因子使红细胞内源性SOD活性升高？如果SOD确能通过胃肠道吸收，其吸收途径如何？SOD在日化工业上的应用主要是稳定性问题，但SOD稳定性与基质的关系及SOD的皮肤吸收途径等一系列理论问题尚未研究。这势必影响SOD的化学修饰，据报导修饰后能明显提高半衰期，但SOD的半衰期与修饰的关系以及修饰后酶的代谢途径应深入研究。

　　目前国际上对SOD（超氧化物歧化酶）的临床应用中对静脉注射, SOD在体内半衰期研究需要进一步提高，SOD（超氧化物歧化酶）作为直接口服是否会在胃肠道中被破坏而失去疗效,口服后能否被吸收等问题还有待解决。SOD（超氧化物歧化酶）有着极强的生物活性导致其成分十分的不稳定，自SOD被科学界发现至今，如何提高外援SOD食品在人体内吸收率的问题一直困扰着广大学者。

　　尽管ＳＯＤ已在食品工业中得到广泛应用，但需要解决好以下问题。目前市场上经口服摄取的SOD（超氧化物歧化酶）食品，必须和人体特有的复杂机制相调和，才能够被胃肠消化吸收。内服的食物，须具备以下基本条件：分子较小，在胃酸的强酸之下（PH1）仍能保持稳定，在肠内的碱性环境下（PH8）仍能保持稳定，具有抗氧化作用，能敏锐地捕捉自由基，才能在体内发挥SOD作用。目前由于SOD的来源不同，检测手段各异，造成SOD活性不具可比性。首先，口服有效性，这已被一系列实验所证明，吸收机理的最新研究表明，口服ＳＯＤ后可能通过降解的外源ＳＯＤ诱发内源ＳＯＤ产生和完整生物大分子进入等途径使血红细胞中的活性升高。但能诱导内源ＳＯＤ合成的外源ＳＯＤ降解片段结构及完整ＳＯＤ跨膜机理仍不清楚。

　　ＳＯＤ在食品中的稳定性。现在国内市场上ＳＯＤ口服产品以液体产品，如口服液、饮料为多，ＳＯＤ在溶液中不很稳定，如不采取有效措施，就会逐渐失去活性。可添加适当的稳定剂，如海藻糖、维生素类等抗氧剂。选好合适的保护剂是开发ＳＯＤ口服液的关键之一，如可添加胃肠道消化酶的抑制剂等。对ＳＯＤ进行化学修饰也是一种解决办法。所用修饰剂和其它试剂都应无毒、无副作用。若修饰剂兼有辅助性的有益生物活性，则更为理想，玻璃酸、肝素类化合物、硫酸软骨素、脂肪酸等用作修饰剂即属此情况。已有月桂酸、玻璃酸等修饰的ＳＯＤ应用于酒类中的报导。修饰酶的性质、毒副作用及代谢途径都需进行详尽研究，才能投入使用。研制ＳＯＤ明胶微球、脂质体也可大大提高其稳定性。鉴于ＳＯＤ在固态时较为稳定的特点，制成片剂、胶囊、颗粒剂等固体剂型更易贮藏。建议国内从事SOD研究与产品开发的企业和研究机构重新重组行业，期待SOD产品的国家行业标准及国际通行检测标准以科学、简便、实用原则规范化。

　　我国植物SOD最新生产研究动态，以全国首家工业化植物（SOD）原料生厂商湖南洪元植物叶蛋白开发有限公司为例。该公司一直致力于植物SOD产品研究和开发近17年，特别是在SOD产品开发与工艺技术方面取得重大突破，该公司获得二项国家发明专利，植物叶蛋白（LPC）和SOD（超氧化物歧化酶）的工业化生产技术。近十年来先后与湖南农业大学食品学院、北京联合大学生化学院、湖南大学化学化工学院、湖南中医研究所展开广泛合作流，为进一步深入SOD产品技术方面的合作，公司2010年与中国科学院拟签订合作联合成立SOD联合研发中心。该公司近十年攻关了SOD提取及应用多个难题，2003年在高活性植物SOD工艺制备上取得重大突破，高效SOD提取技术达到工业化生产条件，并已运行投产。2006年在专家的帮助下，在产品创新方面提高产品质量，优化了产品结构，解决了SOD活性稳定的问题由原来在常温下只能存活3个月，提升到36个月，并通过第三方产品认证。2007年解决了植物SOD产品水溶性问题。2008年对几乎失活的植物SOD利用生物技术进行活性还原，活性还原成活率达80%以上，填补了国内空白。2009年标准活性SOD3000IU/mg蛋白已批量出口东南亚及美北国等国家。2010年在SOD临床应用方面重大创新解决SOD人体吸收和半衰期的问题，研究开发了SOD脂质体。运用尖端生化科学技术通过对植物酶活性中心进行包衣技术处理，开发了包衣SOD粉（coated powde—rate SOD ，CP+RSOD，）包衣SOD液（coated powde—juice ，CP+JSOD）等高活性高稳定能量精粹产品，彻底攻克人体SOD吸收难关。CP-SOD对热及PH值超强稳定，解决了SOD酵素在胃肠易分解失效的难题；CP-SOD补充剂在胃部停留更短，使有效成分直达肠道，通过血液，运送全身，人体吸收更加迅速，服用后即可直达人体特定器官扑捉活性氧自由基。发挥极强的抗氧化能力。CP+RSOD，CP+JSOD产品是该公司2011年重点推出的上市产品。

　　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。

　　参考文献

　　[1]、袁勤生  华东理工大学生物工程学院  《超氧化物歧化酶》一书 2009

　　[2]、秦和沅  洪元植物叶蛋白开发有限公司  植物食用叶蛋白及SOD生产方法 2003

　　[3PerlA , Perl2Treves R , Galili S , et al. Enhanced oxidative stress defence in transgenic potato exp ressing tomato Cu ,Zn superoxide dismutases[ J ] . Theor. App l. Genet. , 1993 , 85 : 568 - 576

　　[4]、左有权  植物食用酶制剂精确流速自动化分离分级提取SOD的可行性研究 2010-9-20

　　[5 ]Van Camp W, Cap ian K, WanMontaguM, et al. Enhancement of oxidative stress tolerance in transgenic tobacco p lantsoverp ro ducing Fe superoxide dismutase in chlorop lasts [ J ] . Plant Physiol. , 1996 , 12 : 1703 - 1714.

　　[6 ] T. Ookawara, H. Ohno. Superoxide dismutase gene exp ression in skeletalmuscle: fiber - spe2cific effect of age. Mechanisms of Ageing and Development, 116 (2000) 33 - 45.

　　[7]崔慧斐,张天民. 超氧化物歧化酶在食品和化妆品中的应用及其发酵法生产进展[ J ] . 药物生物技术, 2000, 7.