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1、大会专题报告S O D 应用研究的热点和问题袁勤生( 华东理工大学生物工程学院上海2 0 0 2 3 7 )由于S O D 能清除超氧阴离子自由基( 0 2 - “ ) ，所以在防御氧中毒、抗辐射以及预防衰老等方面起着十分重要的作用，从而使得对S O D 的研究越来越引起人们的关注和重视。M i c h l s o n 在1 9 7 6 年6 月法国B a w g u l s 欧洲生物学组织召开的“超氧化物和超氧化物歧化酶”的专题研讨会上高度评价M c C o r d 和F r i d o v i c h的创造性工作，认为他们有关氧自由基和自由基生物学的论文以及有关氧代谢方面的研究成果简直可与
2、1 9 5 3 年W a s t o n 和C r i c k 发表的D N A 双螺旋结构学说所引起的轰动相比拟。为此对S O D 作出重大贡献的F r i d o v i c h 成为1 9 8 2 年诺贝尔奖评选的候选人，可见世界对S O D 以及相关领域研究的评价是十分高的。我国S O D 的研究始于2 0 世纪7 0 年代未，S O D 特殊的分子结构及诱人的生物学功能吸引了广大生化界和医药界人士的关注。1 9 8 8 年1 月在宁波召开了我国首届S O D 会议，接着在兰州、上海等地连续召开了5 次学术会议，每次到会人数都逾百人。1 S O D 的药用研究S O D 作为药用酶，国
3、外尚未载入药典，但已在欧美广泛应用，商品名有O r g o t e i n 、O r m c t c i n 、O m t o s e i n 、P a l a s c i n 、P e r o x i n o r m 等。1 9 8 1 年德国以P e r o x i n o r m为商品名由G r u 肌e n t h a l 公司投放市场，属于牛红细胞S O D 。美国O X I S 公司也生产了商品名为O r g o t e i n 的S O D 。除德国和美国外，还有奥地利、哥伦比亚、秘鲁、葡萄牙和西班牙等国也都批准S O D 上市。准备批准上市的国家有澳大利亚、比利时、巴西、法国、
4、希腊、爱尔兰、日本、韩国、荷兰、菲律宾、委内瑞拉等。可见世界各国对S O D 产品已经认同。但遗憾的是，1 9 9 4 年德国P e r o x i n o r m的停产及欧洲疯牛病的流行，使蒸蒸日上的药用S O D 遭到了沉重打击，其研究也受到了影响。但困难是暂时的，由于S O D 的特殊性及潜在的应用前景，世界各国并没有终止研究步伐。据报道，英国皇家制药学会出版的( M a r t i n d l eT h eE x t r aP h a r m a c o p o e i a ) ) 和( ( D r u g e ) ) 也已收载S o D 。自19 6 9 年M c C o r d 和
5、F r i d o 啊c h发现S O D 至2 0 0 8 年5 月，在M e d l i n e 网上收录有关S O D 论文已经超过3 万篇，这还仅仅是药用方面的论文。可见尽管在S O D 的药用研究过程中出现一些困难和挫折，但4 0 年来人们对S O D 的兴趣仍有增无减，其中一个很重要的原因还是其潜在的药用价值和特殊的生物学功能。我国S O D 的药用研究也同样遭遇到十分困难的局面。超氧化物歧化酶( S O D ) 溶液及制剂注射用S O D 经过由湖南长沙生物化学制药厂和华东理1 7大会专题报告工大学、山东医科大学等四个单位组成的攻关协作组耗资近千万，耗时十余年的研究和申报，卫生部
6、新药评审中心才在1 9 9 7 年5 月的一次评审会上，全票通过了作为二类新药进行试生产，并于2 0 0 1 年下达了新药试行质量标准。这是我国药用研究S O D 的最新成果。除上述单位外，还有苏州医学院等单位也在积极从事这方面的研究。S O D 的功能是清除0 2 一，作为药用酶，它仅能治疗被0 厂伤害的有关疾病。以前，S O D 在临床应用上主要集中在炎症、自身免疫性疾病，尤其是类风湿性关节炎、肺气肿、红斑狼疮、氧中毒和老年性白内障、衰老及多种皮肤病。最近有关文献报道主要集中在以下几方面：( 1 ) 家族性肌萎缩侧索硬化症( F A L S )家族性意味着遗传性。1 9 9 1 年美国麻省
7、理工学院B r o w n 实验室证实F A L S 是由C u ，Z n S O D 基因突变所致，其发病率约为5 。这是迄今为止发现的唯一由S O D 基因突变产生的疾病。( 2 ) 肿瘤在多种环境因素作用下，细胞的多种基因发生变异，通过多阶段演化最终成为肿瘤细胞。变异的基因包括原癌基因、抑癌基因、D N A 修复酶基因和端粒酶基因等。对S O D 与肿瘤的关系，国内外有争论，但活性氧( R O S )与肿瘤的关系是肯定的。大量研究表明肿瘤的发生与活性氧有着密切的关系，从这个意义上说，S O D 与遏制肿瘤的发生也有关系。但致癌是一个漫长的过程，从致癌物暴露到出现临床可检验的肿瘤一般需要1
8、 0 - - 3 0 年的时间。同时这也暗示了应用S O D 预防肿瘤发生需要较长时间给药才可能有效。( 3 ) 动脉粥样硬化已经证明，高胆固醇血症、高血压、糖尿病和吸烟均能使血管壁的0 2 一生成增加，在大中动脉弯曲和分支处，血液涡流剪切力也能使血管内皮老化，0 2 一增多，造成N O 和S O D 的减少。氧化应激会使内皮细胞损伤、血细胞渗出增加，使纤维帽的平滑肌细胞死亡，纤维帽变薄，最后导致动脉粥样硬化斑块破裂。动脉粥样硬化的发展与氧化应激的关系密切，因此小分子抗氧剂具有抗动脉粥样硬化的作用。而用S O D 防治动脉粥样硬化已引起国内外的广泛关注。由于血管内皮能够结合E C S O D
9、且能使之进入细胞内，加上E C S O D 半衰期长，因而E C S O D 非常有希望用于动脉粥样硬化的治疗。( 4 ) 糖尿病糖尿病是多因素疾病，活性氧就与其发病有关。研究表明，四氧嘧啶诱导啮齿类动物患上糖尿病，是由活性氧破坏胰岛p 细胞所致。人胰岛细胞由于S O D 和过氧化氢酶的含量高，很难用于四氧嘧啶诱导糖尿病。母亲遗传的糖尿病，其子代往往是由线粒体基因T m a L 舶缺陷而诱发的，该缺陷导致呼吸链复合物I 不足，可能使0 2 一生成量增多。活性氧也会使型糖尿病患者的B 细胞分泌胰岛素的功能不断下降。在I I型糖尿病患者的尿液和血液中，氧化应激的标志物丙二醛和羰基化蛋白质水平增1
10、8大会专题报告高，红细胞的G S H 水平下降。我国糖尿病的发病率正在逐渐接近发达国家的水平( 1 0 ) ，上海2 0 岁以上人群为1 0 ，5 0 岁以上人群为2 0 ，而糖尿病患者血糖能控制在接近正常水平的不足1 3 。高血糖使线粒体产生过量0 2 一，活化葡萄糖代谢支路，从而发生并发症。据报道，在胰岛素制剂加入一定量的S O D 有很好的防治效果。另外，E C S O D 的血管保护作用已经引起人们的广泛注意。因此，E C S O D 可用于治疗糖尿病的并发症。( 5 ) 慢性梗阻性肺疾病慢性梗阻性肺疾病( c h r o n i co b s t r u c t i v ep u l
11、 m o n a r yd i s e a s e ，C O P D ) 是以慢性支气管炎、肺气肿导致气流梗阻为特征的一类疾病。其气流梗阻一般呈进行性发展，可伴随气道高反应性，病程基本不可逆转，多与肺对有害颗粒和有害气体的异常反应有关。C O P D 患者有高水平的氧化应激。吸烟是C O P D 的主要致病因子，烟雾含有大量的自由基，其中半醌自由基可把氧气还原成超氧阴离子。慢性炎症是C O P D 的特征。正常人肺组织中富含E C S O D ，故用E C S O D 治疗C O P D 针对性强，其效果会比其他抗氧剂好。( 6 ) 治疗缺血再灌流综合症近年来有关缺血再灌流的研究工作十分活跃j
12、在缺血情况下，腺嘌呤成分会进行分解，产生次黄嘌呤，黄嘌呤脱氢酶在一种钙依赖性蛋白酶的作用下转化为黄嘌呤氧化酶。在再灌流时，血中供氧增加，次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的作用下转化为尿酸并产生大量0 2 一，过量的自由基会导致组织损伤。这种缺血再灌流现象见于心脏、小肠、肾、肝等器官的保护和移植过程，也见于断肢再植、整形、美容等手术过程，因此这方面的研究有重要的理论意义和实用价值。矍此外，S O D 还用于治疗心血管疾病。在美国几乎所有生物技术研究中心都把开发S O D 用于心血管疾病列为重点。西欧、日本等国也在积极研究和开发此产品。2 S o D 的应用研究S O D 的应用研究除药用外，主要在食品和化
13、妆品方面。我国在这方面的研究虽有特色，但不成熟，且有争论，主要是由于相应理论研究还没跟上。S O D 在食品工业上的应用首先碰到的是口服有效性问题。S O D 是生物大分子，是否可以口服，经过胃肠道会不会失活，以及能否被机体吸收? 这不仅仅是应用问题，更主要的是理论问题。关于S O D 口服的报道甚少，华东理工大学等单位虽然进行了大量的研究，但所获得的都是一些间接证据，研究工作尚需继续深入。关于S O D 在化妆品上的应用，同样存在一些理论问题。有些人担心，S O D是活性酶，相对分子量比较大，能否透皮吸收? 又如S O D 是异种蛋白质，会不会产生过敏? 上海第二军医大学的吴德林教授用1 2
14、 5 I 标记S O D 做涂皮试验，解放军2 5 3 医院的刘士山教授用豚鼠做涂皮试验，都证实了外源S O D 不仅能渗过1 9大会专题报告皮肤进入体内，而且无任何不良反应。虽然这些研究有一定的说服力，但其吸收机制及作用机制仍需深入研究。我国S O D 的应用研究虽然成果不少，但研究却不够深入，例如S O D 的稳定性、S O D 的类型、生物利用度、结构与功能等的研究有待深入。3 S o D 的活性检测目前，国际上供应S O D 的几家公司，如美国的S i g m a 公司和原联邦德国的S e r u s 公司，他们测活主要以M c C o r d 的黄嘌呤氧化酶细胞色素C 为依据；瑞士的
15、F l u k a 公司则以M a r k l u n d 的连苯三酚自氧化法( 4 2 0 n m ) 为标准。国内测活方法很多，如微量连苯三酚法( 3 2 5 n m 法) 、黄嘌呤氧化酶N B T 法、化学发光法、肾上腺素法和极谱氧电极法等，但由于测定方法不一，所测结果不一，即使是同一种测活方法，测活条件稍有改变，其测得结果也不一致，因此测定结果很难比较。这是造成我国S O D 活性测定十分混乱的主要原因。1 9 9 1 年5 月1 啦1 5 日，中国药学会在广东汕头大学召开“全国S O D 活性检测与质量标准学术研讨会”，会议中心议题为：交流和统一S O D 测活方法；讨论和制订S O
16、 D 的质量标准。会议在代表们的充分讨论基础上，提出了关于S O D 活性测定中采用参照品的意见。会议委托华东化工学院( 现华东理工大学) 提供参照品( 标准品) ，并由中科院上海生物化学研究所( 现中科院上海生物化学与细胞生物学研究所) 、中国军事医学科学院放射医学研究所、汕头大学等1 0 多个单位进行验证，最后由华东化工学院汇总测试结果，总结出我国有关测活方法的相互换算结果。S O D 测活方法很多，由于各单位测定条件、测定对象以及各种测定方法活性单位定义不一等原因，造成所测得的结果差异很大。但只要是根据相应文献资料严格控制实验条件，各种测定结果在一定范围内还是可以换算的。现以黄嘌呤氧化酶细胞色素C 法测定为基准，得出其他测定方法相应的换算值列于表一1 。表- 1S O D 测活方法的活性计算2 0大会专题报告S O D 的测定采用参照品的方法，不但可以弄清楚各种测定方法之间的相互关系，而且可以将各种新的S O D 检测方法测定出未知样品的S O D 活性单位换算为通用方法的活性单位。举例来说，用某种新的S O D 测定
