“皮肤清道夫” 超氧化物歧化酶应用新进展

对于很多消费者来说，提起超氧化物歧化酶这个成分会感觉有些陌生，但是如果提起“SOD”成分，就会想起大宝品牌的知名产品——大宝SOD蜜，对SOD这个成分并不生疏。其实SOD的专业名词就是超氧化物歧化酶。

现今，这个成分在科学研究方面有何新动向？在化妆品的应用方面有何新进展？为此，本期我们邀请到陈刚博士，请他为我们谈谈超氧化物歧化酶的化妆品应用新进展。

陈刚博士

【特邀专家介绍】

陈刚，云锦华彰（北京）生物科技有限公司总裁兼研发总监。副研究员，工学博士，加拿大McGill大学博士后，中国医学科学院、北京协和医学院硕士生导师。曾任全国血液工程创新制品与产业转化研究联盟副秘书长、国际SCI期刊《Artiflcial Cells， Nanomedicine and Biotechnology》副主编、中国血液代替品工程国家项目开发技术负责人，主持了人源性第三代血液代用品的制备工艺和制剂开发、质量标准体系建立及相关方法学研究。长期从事血液代用品、载氧药物、生物大分子研发，具有丰富的科研、产业开发与项目管理经验。

一、何为超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase），通常简称为SOD，是自然界广泛存在于生物体内的一类具有自由基清除和维持体内氧化平衡功能的蛋白酶类物质，是人体抵抗自由基损伤的主要抗氧化酶，也是人类体内重要的抗氧化和抗衰老的酶类物质。

在20世纪上半叶，随着现代生物技术的发展，人们逐渐从动物的血液和其他器官中提取出了一类含有金属离子的蓝绿色蛋白，但当时对这一类蛋白的性质特别是其活性特性还知之甚少，对其生理功能也并不了解。直到1968年，美国科学家从牛的血液中提取出这一类蛋白质并对其特性进行了初步了解和研究，最终将这一蛋白命名为超氧化物歧化酶（SOD）。自此以后，各国科学家从多方面对SOD的特性和生理功能进行了系统性的研究，迄今已取得了很大的进展。

SOD主要有三种类型：第一种是含铜锌金属辅基的，称Cu/Zn-SOD，是最为常见的一种SOD酶，呈绿色，主要存在于机体细胞浆中；第二种是含锰金属辅基的，称Mn-SOD，呈紫色，存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内；第三种是含铁金属辅基的，称Fe-SOD，呈黄褐色，存在于原核细胞中。

自由基学说认为，作为人体生命活动诸多生化反应的中间代谢产物，自由基是许多疾病发生的根本原因，人类生病、衰老、死亡的发生都和活性氧自由基有着密切的关系。SOD作为自由基清除剂，在机体代谢过程中发挥着重要的生理功能。鉴于SOD在人类健康方面的重要作用，经过几十年的研究发现，SOD的生理功能主要包括以下几个方面：

（1）去除体内多余的自由基，抗氧化并延缓衰老，如保护皮肤免受紫外线等损伤，延缓老年斑的出现等；

（2）增强人体对外界环境因素损伤的抵抗能力，如缓解和抑制辐射、毒素、烟尘和雾霾等因素对人体的损害；

（3）提高人体对大负荷运动量的适应能力，缓解和消除疲劳损伤；

（4）对某些疾病的治疗，已有研究证实，SOD对某些疾病如骨髓损伤、关节损伤及自身免疫性疾病有着较好的疗效。

二、超氧化物歧化酶在护肤领域的应用

SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫，是氧自由基的自然天敌，在医药、食品、化妆品领域应用广泛。SOD的诸多功效，使其在健康领域有着广泛的应用前景。近年来，随着我国经济发展和人民生活水平的不断提高，民众对自身健康的重视程度也越来越高。健康产业的蓬勃发展极大地拉近了SOD和消费者的距离，越来越多的SOD相关产品走进了千家万户，成为老百姓日常生活中不可或缺的必需品。研究表明，SOD对皮肤病、烧伤、脚气等都有独特疗效，对醒酒、抗疲劳、恢复体力、减肥也有很好的效果。目前在食品、保健品、医药和化妆品等行业已开始大量使用SOD，其应用主要有以下几个方面：

1.利用抗氧化特性，延缓皮肤衰老，有效祛斑和抗皱

超氧化物歧化酶具有清除氧自由基的功能。SOD抗氧化最重要的应用目的就是延缓皮肤老化。自由基可加快皮肤组织中弹力纤维的断裂和皮肤结绵组织的破坏，使皮肤组织弹性下降，同时使皮肤组织中的皮脂腺变形性损伤，使皮脂分泌减少，滋润作用减弱，皱纹增加。SOD对人体内的自由基进行清除，抑制氧化作用，让目标物质不再受到自由基的攻击，阻断了硬弹性蛋白酶的产生，并抑制其活性，从内部改善皮肤的健康状况。SOD是清除自由基最强有效的抗氧化剂，其抗自由基氧化能力是VC的20倍、VE的50倍，它清除自由基的专一性、高效性更是其他抗氧化剂无法比拟的。长期使用含有SOD化妆品，可以供给皮肤表层营养素，恢复肌肤细胞功能，并细化皮肤组织，减少皱纹，起到抗皱作用，同时淡化各种色斑，延缓皮肤衰老。

2.基于抗炎效应，减轻皮肤炎症，实现控油和祛痘

超氧化物歧化酶具有消炎作用，且是纯天然的，无毒副作用。皮肤在炎症过程中，一方面炎症因子直接或间接造成組织和细胞的破坏，另一方面通过炎症充血和渗出反应，导致皮肤出现发红、肿胀、疼痛等症状。SOD可以调节炎症反应，降低炎症介质的产生，从而减少炎症引起的皮肤问题。体内激素分泌过多可能引起粉刺及皮肤油脂旺盛，SOD可通过对自由基的特异性清除作用，有效控制和调节体内激素的分泌和排泄，限制过多的油性皮脂分泌和积累，减少了粉刺的发生，抑制皮肤炎症反应。

3.利用抗辐射作用，对抗紫外线损伤，实现防晒与晒后修复

辐射在我们的生活中无处不在。电离辐射对机体损伤分为直接作用和间接作用，直接作用是指造成DNA双链断裂等损伤，间接作用主要是通过促进活性氧（ROS）簇如羟自由基和超氧阴离子的生成对机体造成损伤。ROS的连锁反应导致生物分子的氧化损伤，引发放射早期效应和组织纤维化等放射后效应，因此，阻断ROS的产生或清除已产生的ROS是防治放射损伤的有效策略。生活中紫外线通过损害细胞外基质并诱导细胞死亡，在皮肤中引起氧化应激，导致皮肤稳态下降，是皮肤老化和许多其他皮肤炎性疾病包括皮肤癌等的致病因素。许多研究结果均表明，SOD有保护皮肤不受离子辐射危害以及保护抗氧化酶活性的作用。SOD对波长为258～320nm的紫外光有一定的吸收作用，可通过抑制黑色素细胞增殖和ROS产生来抑制黑色素生成，预防光照引起氧自由基损害所造成的皮肤变黑，同时修复因紫外线受损的细胞。因此，SOD可应用于防晒化妆品等产品中，以抵抗光辐射对皮肤的伤害。如今，添加有SOD的防晒化妆品或隔离产品广受消费者的喜爱。

4.利用生物活性，保护肌肤屏障，有效保湿与修护

SOD可以改善细胞的通透性，促进肌肤对水分的吸收，维持水合状态，调整肌肤的水油平衡，使皮肤更加滋润，保持弹性，SOD还可跟水解胶原、玻尿酸等成分联用，在皮肤表面形成对抗自由基的保护膜，同时能修复断裂的皮肤弹性纤维，加快肌肤新陈代谢，保持皮肤光泽水嫩。三、超氧化物歧化酶的制备技术及品质进展

SOD在自然界中广泛分布，几乎所有的生物种类中都含有SOD，但是并不是所有的原料都适合提取SOD。涉及原料成本、收率、工艺复杂程度以及SOD活性等多方面因素，目前提取SOD的原料主要包括天然來源以及人工合成来源等。

1.SOD的来源

（1）天然来源

天然来源的SOD主要通过提取等方式从动物组织和植物组织中获取。人们最早从牛红细胞中发现SOD，并且相当长一段时间人们都是利用廉价、来源广泛的动物血液提取SOD。从动物组织中提取SOD具有工艺简单、成本低等优势，是目前获取天然SOD的主要方式之一。

植物组织中含有的SOD是植物代谢过程中ROS清除机制中的重要环节，对生物大分子的保护起到重要作用，包括细胞质中的Cu/Zn-SOD、线粒体中Mn-SOD以及叶绿素中的Fe-SOD和Cu/Zn-SOD。迄今为止，科技工作者已经实现了从多种天然动植物组织包括牛血、猪血、鸭血、猪肝、人血等动物组织及小白菜、玉米、水果等多种植物组织中SOD的有效提取技术。

（2）人工合成来源

近年来，随着技术的发展，利用基因工程技术对SOD进行大规模生产已经越来越成为SOD制备生产的主要方式。和动植物提取相比，构建基因工程菌利用细胞培养技术实现SOD的生产具有生产周期短、原料可控和利用规模化优势实现成本控制等优点。人们在获取SOD原料的时候可通过基因编辑的方式将SOD编码基因整合到大肠杆菌或者酵母菌中进行表达，极大方便了技术人员在SOD蛋白分子之前添加特异性识别位点His标签。通过选择与His标签特异性结合的亲和色谱填料（Ni2+亲和填料），仅需要一步亲和层析即可获得纯度> 95%的SOD，极大地简化了SOD的生产工艺流程。因此，利用基因工程技术以微生物作为载体对SOD进行生产已经成为行业发展的必然趋势。

2.SOD的品质提升

在早期的产业化开发中，从动植物组织中提取的SOD往往伴随着有大量的杂质，从而导致产品的纯度和比活都偏低，这也极大地限制了其产业化应用。随着生物工程与技术的发展，特别是新型提取／萃取及分离技术的出现和应用，从天然动植物组织中提取得到的SOD的品质也在不断地提升。

基因工程技术对SOD产业化的助力在提升SOD品质方面也有着显著的表现。随着SOD制备技术的不断深入，纯化的SOD纯度和比活都在不断地提高。特别是在利用基因工程技术生产SOD的过程中，通过在基因工程菌种设计中对克隆序列加入纯化标签等方式，在纯化过程中利用亲和层析等分离技术得到高纯度的SOD产品已经在产业制备中得到了实现。新技术的应用以及研发投入的加大，通过大肠杆菌或酵母表达载体生产得到的SOD产品的比活经常能达到10000U／mg以上的水平，比如云锦华彰（北京）生物科技有限公司利用毕赤酵母表达体系生产的重组SOD产品，比活甚至能达到15000U/mg以上。目前，生物纯化技术的发展日新月异，越来越多新的技术手段应用到产业领域，相信在不久的将来，SOD的品质还将得到进一步的提升。

四、超氧化物歧化酶未来应用的展望

SOD在皮肤养护方面的效用已被人们广泛认同。因此，化妆品是SOD最主要的应用市场，其需求量占全部需求量的50%以上。一些新的SOD剂型也不断地被应用于化妆品。通过接入导引基团提高SOD的经皮吸收能力可以更好地发挥SOD对皮肤养护的效果。通过化学改性提高SOD稳定性，降低产品贮存过程中SOD活性损失，提高化妆品中SOD的功能长效性，有利于延长化妆品的品质和货架期。

当前地球环境日益恶化的情况下，大气和水源被严重污染，造成大量氧自由基的产生，而这种失衡的过量氧自由基造成皮肤早衰并布满色斑，促使人们更加关注皮肤的日常养护，这都给SOD在化妆品行业中应用提供了巨大的功能价值，在皮肤抗衰中的应用具有潜在优势和广阔的发展前景。

因为SOD具有抗炎作用，可以解决口腔的炎症问题。据研究统计，含SOD的牙膏对牙龈炎引起的出血、红肿等症状的改善总有效率可达91%。

随着SOD提取技术的不断进步，未来SOD的应用将是各领域里的蓝海，目前许多日化和医美行业的公司都在争相布局该赛道的产品。比如防治黑色素的形成，美白和增强创伤愈合能力等。

随着科技的不断进步，SOD在化妆品方面的应用将越来越成熟，在日化方面也会扩大使用范围。当今，评价监测技术的不断提升，使企业研发者可以更准确地测定SOD的活性大小，并提高化妆品基质对SOD的活性和稳定性的影响。展望未来，SOD在化妆品中的应用前景将更为广阔。