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SOD與抗氧化機制

SOD、西蘭花芽與蘿蔔硫素

介紹SOD如何處理活性氧,以及蘿蔔硫素相關的細胞防禦基因研究,並涵蓋酶製劑、人體研究及西蘭花芽中的生成過程。

Wellbeing 200 Co., Ltd.發佈 更新 閱讀時間約 5 分鐘
西蘭花芽旁、代表摺疊蛋白質的綠色紙雕
連結西蘭花芽與抗氧化酶的插畫。

01

SOD:人體製造的抗氧化酶

SOD是超氧化物歧化酶的縮寫。這種蛋白質酶加快超氧化物(O₂•⁻)轉化成過氧化氫(H₂O₂)和氧氣(O₂)的反應。超氧化物是活性氧的一種。

人體亦會製造SOD。SOD1主要在細胞質、SOD2在線粒體、SOD3在細胞外發揮作用。

細胞剖面圖標示細胞質內的SOD1、線粒體內的SOD2及細胞外的SOD3

按主要作用位置呈現各類SOD。

  1. SOD1 · 細胞質

    主要在細胞質處理超氧化物。

  2. SOD2 · 線粒體

    在線粒體基質發揮作用。

  3. SOD3 · 細胞外

    參與細胞外的抗氧化反應。

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人體3種SOD及其主要作用位置
種類主要位置特點
SOD1 · Cu/Zn-SOD細胞質等含銅和鋅,協助處理細胞內的超氧化物。
SOD2 · Mn-SOD線粒體基質利用錳,作用於線粒體內。
SOD3 · EC-SOD細胞外分泌至細胞外的銅鋅SOD。

02

接續SOD反應的酶

過氧化氫酶、穀胱甘肽過氧化物酶(GPX)和過氧化物還原酶(PRX)會處理SOD產生的過氧化氫。

反應中使用的穀胱甘肽及硫氧還蛋白,透過NADPH提供的電子,由還原酶再生。SOD是整套防禦系統的一部分,這套系統亦涉及過氧化物處理和抗氧化物再生。

2階段示意圖:SOD先將超氧化物轉化成過氧化氫,再由CAT、GPX和PRX處理

其他酶會處理SOD產生的過氧化氫。

  1. 超氧化物

    SOD催化反應的起始分子。

  2. 過氧化氫

    SOD反應與氧氣一同生成的物質,進入下一處理階段。

  3. 過氧化物處理

    CAT、GPX和PRX協助把過氧化氫轉化成水。

03

攝取SOD成分與細胞防禦研究

口服SOD材料含有來自植物等來源的酶蛋白。消化會影響蛋白質,因此研究會測量材料中的酶活性,以及保護酶的製劑。一個例子是結合甜瓜來源SOD與小麥蛋白醇溶蛋白的製劑。

蘿蔔硫素參與調節細胞防禦基因。細胞及動物研究測量體內SOD的表達;部分人體研究則測量血液中的SOD活性。

並列展示口服SOD蛋白質與消化過程,以及細胞根據基因資訊製造酶的示意圖

口服酶蛋白與細胞防禦基因反應,是不同的研究對象。

  1. 口服SOD材料

    研究酶活性,以及在消化過程中保護蛋白質的製劑。

  2. 體內防禦反應

    蘿蔔硫素研究在指定條件下測量基因反應,以及SOD表達或活性的變化。

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比較口服SOD材料與蘿蔔硫素相關的體內防禦研究
比較項目口服SOD材料蘿蔔硫素
攝取成分含SOD酶的材料或製劑蘿蔔硫素,或可生成蘿蔔硫素的前體與酶組合
研究重點保護消化過程中的酶活性,並測量體內反應KEAP1–Nrf2訊號及防禦基因反應
與體內SOD的關係材料中的SOD活性與攝取後體內的酶活性分別評估。細胞及動物研究測量SOD表達;人體研究測量血液SOD活性。
其他防禦指標部分酶保護製劑研究同時測量SOD、過氧化氫酶及GPX。亦研究穀胱甘肽合成與再生、硫氧還蛋白系統及NQO1等。

04

蘿蔔硫素為何受到防禦訊號研究關注

蘿蔔硫素是由西蘭花芽中的蘿蔔硫苷生成的異硫氰酸酯類小分子。

在細胞內,KEAP1調節Nrf2的降解。蘿蔔硫素與KEAP1的感應位點反應時,Nrf2降解可能減少;Nrf2因而累積,並在細胞核調節防禦基因。這就是蘿蔔硫素研究常探討的KEAP1–Nrf2路徑。

研究此路徑時,會測量多種參與抗氧化物合成、再生及反應性物質代謝的酶。

05

基因表達與酶活性是不同指標

基因表達顯示製造酶的資訊讀取了多少;蛋白質含量顯示有多少酶存在;酶活性則顯示酶推動反應的能力。以下研究測量了不同階段。

區分基因、RNA、酶蛋白及酶反應各階段的示意圖

基因表達、蛋白質含量及酶活性測量不同的項目。

  1. 基因表達

    製造酶的資訊被讀取的程度。

  2. 蛋白質含量

    已製造並存在的酶蛋白數量。

  3. 酶活性

    酶推動反應的能力。

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蘿蔔硫素及西蘭花芽研究的對象與結果
研究與條件測量指標觀察結果
Bose等人 · 2020年/年輕及年老雄性小鼠,進食含蘿蔔硫素飼料12星期心臟及骨骼肌的基因表達年老小鼠的Sod1、Sod2、Cat等多種轉錄產物,比對照飼料組多。
Zeng等人 · 2024年/持續用藥的精神分裂症患者,沒有對照組的24星期研究,45人完成血液SOD活性血液SOD活性比研究開始時增加。
Riedl等人 · 2009年/健康成人攝取西蘭花芽勻漿3天鼻腔沖洗液細胞中的防禦基因表達GSTM1、GSTP1、NQO1及HO-1的RNA增加。
Wise等人 · 2016年/89名COPD患者,每日攝取25或150 μmol蘿蔔硫素,持續4星期,設安慰劑對照氣道細胞的Nrf2目標基因及臨床指標目標基因表達、發炎及肺功能的組間差異沒有統計顯著性。

06

口服SOD研究中的製劑與測量結果

製劑在口服SOD研究中同樣重要。Vouldoukis等人的28天小鼠實驗發現,與未受保護的甜瓜SOD萃取物相比,結合醇溶蛋白的甜瓜SOD製劑改變了血液中的SOD、過氧化氫酶及GPX活性。

Muth等人比較20名健康成人服用SOD–醇溶蛋白製劑或安慰劑的結果。暴露於高壓氧後,服用組的部分DNA損傷及脂質氧化指標較低,但SOD和過氧化氫酶活性沒有顯著變化。

07

西蘭花芽生成蘿蔔硫素的過程

西蘭花芽中的蘿蔔硫苷是蘿蔔硫素的前體,芥子酶則協助轉化。芽菜組織破裂後,兩者在潮濕環境接觸,便會促進蘿蔔硫素生成。

一項2026年、涉及16名成人的交叉試驗研究了這種差異。所有人均攝取來自西蘭花種子萃取物的蘿蔔硫苷50 mg及維他命C 100 mg;研究人員比較加入與不加入芥末種子來源芥子酶的條件。

以蘿蔔硫苷的摩爾攝取量為基準,24小時尿液中蘿蔔硫素及其代謝物的平均回收率,在加入芥子酶時為39.8%,未加入時為18.6%。研究透過尿液代謝物測量這些製劑的轉化與生物利用情況。

西蘭花芽的前體與酶接觸,轉化成較小生成物的示意圖

由左至右:前體、與酶接觸、轉化後的生成物。蘿蔔硫苷生成蘿蔔硫素的概念圖。

  1. 01

    蘿蔔硫苷 · 前體

    芽菜中含有的蘿蔔硫素前體。

  2. 02

    芥子酶 · 轉化酶

    在潮濕環境分解前體,協助轉化。

  3. 03

    蘿蔔硫素 · 生成物

    在KEAP1–Nrf2路徑等細胞反應中受到研究的分子。

參考文獻

來源核對日期:2026年10月19日

  1. UniProt · Human SOD1 reaction and location ↗

    含銅和鋅的SOD1、超氧化物歧化反應及其在細胞內的作用位置。

  2. UniProt · Mitochondrial SOD2 ↗

    錳依賴型SOD2及其在線粒體基質的作用。

  3. UniProt · Extracellular SOD3 ↗

    分泌至細胞外的銅鋅SOD特點。

  4. UniProt · Catalase and hydrogen peroxide breakdown ↗

    將過氧化氫轉化成水和氧氣的酶反應。

  5. Vouldoukis et al. (2004) · Protected plant SOD formulation in mice ↗

    為期28天的小鼠攝取實驗,比較未受保護的甜瓜SOD萃取物與結合醇溶蛋白的製劑。DOI: 10.1002/ptr.1542。

  6. Muth et al. (2004) · Human trial of an SOD–gliadin formulation ↗

    在20名健康成人暴露於高壓氧後,測量DNA損傷、脂質氧化及抗氧化酶活性的隨機雙盲安慰劑對照試驗。DOI: 10.1080/10715760412331273197。

  7. Zhang et al. (2004) · Keap1 Is a Redox-Regulated Substrate Adaptor Protein for a Cul3-Dependent Ubiquitin Ligase Complex ↗

    細胞研究檢視KEAP1與CUL3對Nrf2的降解標記,以及蘿蔔硫素的調節作用。

  8. Bose et al. (2020) · Sulforaphane diet and antioxidant gene expression in mice ↗

    讓雄性小鼠進食含蘿蔔硫素飼料12星期,測量心臟和骨骼肌中Sod1、Sod2、Cat等轉錄產物。DOI: 10.1111/acel.13261。

  9. Zeng et al. (2024) · Add on sulforaphane and blood SOD activity ↗

    以持續用藥的精神分裂症患者進行單組研究。招募66人,其中45人完成24星期。研究於2023年網上發表,刊於2024年期刊卷期。DOI: 10.1007/s00406-023-01679-7。

  10. Riedl et al. (2009) · Broccoli sprouts and defense genes in the human upper airway ↗

    攝取西蘭花芽勻漿3天後,測量鼻腔沖洗液細胞中GSTM1、GSTP1、NQO1及HO-1的RNA。DOI: 10.1016/j.clim.2008.10.007。

  11. Wise et al. (2016) · Sulforaphane intake and NRF2 response in COPD ↗

    以89名COPD患者進行4星期安慰劑對照試驗,評估氣道細胞中的NRF2目標基因、發炎及肺功能。

  12. Mastaloudis et al. (2026) · Myrosinase and sulforaphane bioavailability ↗

    以16名成人進行隨機雙盲交叉試驗。比較蘿蔔硫苷50 mg及維他命C 100 mg加入與不加入芥末種子來源芥子酶的條件。原料企業的利益關係已披露。

  13. Malhotra et al. (2010) · Global Mapping of Binding Sites for Nrf2 Identifies Novel Targets in Cell Survival Response through ChIP-Seq Profiling and Network Analysis ↗

    研究小鼠胚胎成纖維細胞中Nrf2的DNA結合,以及穀胱甘肽、硫氧還蛋白還原酶、硫過氧化物還原酶等防禦基因的表達。

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