超氧化物歧化酶: 益處並應用

超氧化物歧化酶 (Superoxide Dismutase / 和 簡稱 SOD) 是一種存在於所有活細胞中的抗氧化酶,可保護細胞免受高反應性、細胞損傷性超氧自由基(O2−)的侵害。

超氧自由基是很常見的自由基,可以造成各種細胞損傷,而超氧化物歧化酶是一種催化超氧自由基轉化為分子氧和過氧化氫的酵素,稱為過氧化氫酶。

超氧化物歧化酶是自由基解毒的關鍵酵素。有助於分解細胞中潛在有害的氧分子。它可以去除來自細胞外來源的超氧陰離子,包括電離輻射和氧化損傷,以及透過電子傳遞鏈作為O2 代謝副產物主要在粒線體內產生的超氧陰離子,並防止羥基自由基的形成。這可能會防止組織受損。

研究表明,SOD酶可以維持體內生物氧化劑的產生和清除之間的動態平衡,防止自由基的毒性作用,並被證明具有抗腫瘤、抗輻射和抗衰老等功效。

一些超氧化物歧化酶產品是由牛製成的。 其他的則由瓜類製成或在實驗室中製造。

機制

超氧化物歧化酶 (SOD) 是一種抗氧化酶,可利用其活性位點的過渡金屬離子去除氧自由基。 它將 O2•− 轉化為 H2O2,同時釋放分子氧。 SOD 存在於植物、動物和微生物中,需要鐵、錳、銅和鋅等輔助因子才能發揮最佳催化活性。 這些輔助因子在整個催化過程中向 O2•− 提供電子。

SOD 透過平衡氧化劑水平來幫助保護細胞免受氧自由基的傷害。 它催化 O2•− 形成 H2O2,調節體內訊號傳導。 H2O2 在發炎和血管生成等過程中充當第二信使。 它還使用 AQP 跨細胞膜傳輸氧化還原訊號。

稱為 SOD 的酵素透過產生電場並降低搜尋複雜性來增強反應中酵素與底物的接觸。 帶有帶電殘基的環將 O2•− 引導至 Cu/Zn-SOD 的活性位點。 透過增加正電荷或可及性,SOD 的效率得到提高。 與自發性排列相比,SOD催化使反應速率提高10,000倍。

耗氧代謝反應是超氧化物產生的主因。 這可能發生在各種細胞位點,包括粒線體電子呼吸鏈、NADPH 氧化酶NOX、環氧合酶、脂氧合酶、黃嘌呤氧化酶XO、細胞色素P450 氧化還原酶/細胞色素P450 還原酶和各種細胞膜。 這些反應將氧氣轉化為超氧化物。

過氧化氫酶、SOD 和 GSH-Px 是人體除氧系統的一部分,有助於去除和減少有害化合物。 SOD 還具有與細胞表面結合的能力,並因其抗氧化特性而被用於各種醫療和護膚產品中。

健康益處

減少炎症

超氧化物歧化酶充當抗炎劑。 超氧化物歧化酶研究顯示,超氧化物歧化酶作為人類治療劑治療急性和慢性發炎取得了令人鼓舞的結果。

當測量慢性發炎患者的 SOD 水平時,他們的酶活性明顯低於健康個體。 研究人員提出了針對超氧化物歧化酶抗氧化途徑的新治療可能性,從而可以限制促發炎反應。

緩解關節炎症狀

一項動物研究發現,SOD 水平降低與骨關節炎的早期階段有關。 在人類和小鼠模型中,該酵素在骨關節炎軟骨中均被下調。

研究人員表示,這可能是由於氧化壓力升高和 SOD 水平降低所致。

幫助對抗癌症

研究表明,細胞外超氧化物歧化酶表現低與癌症患者存活率降低有顯著相關性。 這表明低 SOD 水平會促進有利於癌症進展的內部環境。

研究表明,高水平的 SOD 可以抑制腫瘤的生長和轉移,表明其作為腫瘤抑制因子的作用。

研究表明,基於膳食補充劑的超氧化物歧化酶用於預防癌症為基於抗氧化劑的癌症預防提供了另一個機會。 研究人員表示,新的機制研究表明,SOD 不僅能抑制致癌活性,還能抑制早期腫瘤發生過程中隨後的代謝變化。

促進皮膚健康

超氧化物歧化酶霜和其他個人護理產品用於減少自由基對皮膚的損害並減少老化跡象。 SOD 的抗氧化作用可促進皮膚的健康和外觀,通常用於預防皺紋、細紋和老年斑。

用於皮膚護理的超氧化物歧化酶也有助於傷口癒合、軟化疤痕組織並保護皮膚免受紫外線傷害。

可能有助於胃腸道疾病

SODs在胃腸道疾病中的調節作用的研究受到關注。

敲除小鼠體內的 SOD基因會導致體重減輕、細胞屏障破壞和抗氧化活性降低。 SOD酵素可預防小鼠結腸炎並影響盲腸菌叢。 結腸炎小鼠的多種免疫細胞層面發生改變。 SOD下調導緻小鼠肝損傷和纖維化。 注射 SOD酵素可預防結腸炎。 SOD可作為預防結腸炎的診斷標記。

老化管理

老化過程的特徵是粒線體功能障礙、氧化壓力、功能下降和細胞凋亡,並伴隨胃腸道菌叢的變化。

一項研究發現,與年輕皮膚組織相比,老化皮膚組織中的細胞外超氧化物歧化酶表達水平較低,而銅鋅超氧化物歧化酶和含錳超氧化物歧化酶則保持不變。 銅/鋅超氧化物歧化酶缺陷小鼠表現出與正常肌肉老化相似的肌肉萎縮和無力,這可以透過 細胞外超氧化物歧化酶表現來預防。重組細胞外超氧化物歧化酶治療降低了氧化劑水平,同時增加了膠原蛋白的分泌。研究結果證實了 SOD 在抗衰老方面的重要性。

超氧化物歧化酶的應用

保健品的應用

SOD廣泛存在於動物、植物和微生物中。 作為超氧陰離子自由基的特異性清除劑和人體多種功能的優質調節劑,已廣泛應用於保健品。

研究證實了口服SOD的有效性,因此SOD可以直接作為食品添加劑,並開發出許多富含超氧化物歧化酶的功能性食品。

成人最常使用超氧化物歧化酶,每日口服劑量為 140 IU,持續長達 4 個月。

超氧化物歧化酶補充劑用於促進身體防禦自由基和炎症,它們可以口服或註射來對抗某些疾病合適的超氧化物歧化酶劑量取決於您的健康狀況、年齡和性別。

過去,超氧化物歧化酶補充劑缺乏健康益處,因為其他酵素和酸會在消化過程中使酵素失去活性。 然而,科學家們透過將酵素與來自小麥和其他植物的保護性蛋白質結合,開發出了生物可利用的補充劑。 這些蛋白質使超氧化物歧化酶能夠無損地通過腸道,從而被吸收到血液中。

食品應用

SOD作為一種抗氧化劑,在食品生產和運輸過程中會產生大量的O2•−。 這些 O2•− 分子與抗壞血酸和生育酚等營養物質發生反應,但 SOD 會抵消這個過程。 因此,SOD 被認為是一種食品防腐劑,因為它能夠防止過氧化引起的品質下降。

在中國已實施SOD保健品功能性食品標準要求,建立SOD食品市場機制,鼓勵食品業開發合理的SOD應用。

化妝品的應用

皮膚直接接觸氧氣會導致皮膚老化和損傷。 SOD 以其清除自由基、防止皮膚老化和促進膠原蛋白穩定性的能力而聞名。 也可用作外塗劑,治療皮膚紅腫,輔助防曬。

超氧化物歧化酶(SOD)作為添加劑已廣泛應用於日化產品,例如SOD牙膏等產品。 

研究表明超氧化物歧化酶作為化妝品是安全的,沒有副作用。動物研究表明,SOD可以滲透並被皮膚吸收。 

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