全 文 ：武汉植物学研究 1999, 17( 1) : 87～90
Journal of Wuhan Botanical Research
用 ESR技术研究含硒蛋白抗羟基
自由基作用的活性

南　蓬1　龚复俊1　陈春英2　吴晓军1　袁　萍1
( 1 中国科学院武汉植物研究所　武汉　430074)　( 2 华中理工大学化学系　武汉　430074)
提　要　用 ESR 技术研究含硒蛋白抗羟基自由基作用的活性。与 SOD、茶多酚相比较, 含
硒蛋白对羟基自由基的清除也有显著作用。找到了一种有实用价值、天然无毒、抗羟基自由
基的新资源。
关键词　含硒蛋白, 羟基自由基, ESR
羟基自由基( HO·)是目前所知化学性质最活泼的一种活性氧自由基, 在体内一旦生成, 反应强,
速度快, 极具破坏性, 能造成生物分子、细胞器官、组织的损伤。许多疾病的发生与转移, 机体的衰老等
都与自由基有关〔1, 2〕,如动脉粥样硬化、肿瘤、白内障、克山病、老年性退化症等〔3～5〕。医学研究表明,抗自
由基物资能够拮抗或抑制体内过量的自由基,增强体内抗自由基酶系统的活力,从而预防相关疾病的发
生, 维护人体健康。目前研究较多的 SOD、茶多酚、维生素 E 等具有良好的清除自由基的效果,但是这些
物资在资源和价格等诸方面有其不足之处,从而使开发和利用受到限制。为寻找天然的无毒高效自由基
清除剂, 我们利用 ESR技术研究了含硒蛋白清除羟基自由基的活性 ,并与 SOD、茶多酚进行比较, 观察
其清除羟基自由基的作用。
1　材料和方法
1. 1　材料
含硒蛋白(含硒量14. 266 mg / L )系从湖北省恩施地区富硒大豆(含硒量11. 769 mg / L )中分离。SOD
(超氧化物歧化酶)为 SIGM 公司产品。茶多酚由湖北省五峰县多酚厂提供(含量86% )。DMPO( 5, 5-
Dim ethyl-1-Py rr oline-N-Ox ide)由华中理工大学化学系提供。
1. 2　反应体系的 ESR研究
实验操作: 取 50
L 蒸馏水,加入 40
L 磷酸缓冲液( pH= 7. 4)、20
L ( 0. 5 mmo l/ L ) DMPO、20
L
H2O2 ( 3% )、20
L FeSO 4( 0. 1 mo l/ L )混合均匀后, 放置15 min。用微量取样注射器取出混合液, 注入
PVC 毛细管中, 进行 ESR 检测,得出羟基自由基信号的谱图。
分别取 SOD、茶多酚、含硒蛋白三种样品不同浓度的溶液各 50
L, 加入 40
L 磷酸缓冲液( pH=
7. 4 )、20
L ( 0. 5 mmo l/ L ) DM PO , 20
L H2O 2 ( 3% )、20
L FeSO 4 ( 0. 1 mo l/ L ) , 混合均匀后, 放置
15 min。用微量取样注射器取出混合液,注入 PVC 毛细管中, 进行 ESR 检测,得出三种样品不同浓度的


收稿日: 1997-10-24,修回日: 1998-03-16。第一作者:女, 32岁,助研,从事资源植物化学研究。
中国科学院“八五”重点项目。
溶液对羟基自由基信号的谱图。
测试仪器: 日本 JEOL 公司 JES-FEIXG ESR 电子自旋波谱仪
测试条件: 磁场强度 3300+ 250 G ,响应时间 0. 1 s,调制幅度 1. 6 G, 放大倍数 100+ 3. 2, 扫描时间
4 min,微波频率 9. 44 GHz, 微波功率 5 mW, 调制频率 100 KHz, X 波段。
图 1　自旋加合物 DMPO-
OH的 ESR 谱图
Fig. 1　The ESR diagram
of DMPO- OH
2　结果与讨论
( 1) 在室温下磷酸缓冲液体系中, H2O2 在 Fe2+ 的作用下, 通过
Fenton〔6〕反应产生羟基自由基, F e2+ + H2O 2= Fe2+ + OH- + HO·。羟
基自由基与自旋捕获剂 DMPO 作用生成比较稳定的自旋加合物 DM-
PO- OH,在 ESR 谱图中出现很强的 DMPO- OH 的特征波谱——四
重分裂谱线〔7〕( 强度比为 1∶2∶2∶1) (见图 1)。
( 2) 在上述体系中分别加入 50
L 不同浓度的样品时, DMPO-
OH 信号的线型, 线宽均未受到影响,但信号的强度明显不同。表明清
除羟基自由基的效果随浓度的增加而增强, 即可以得到 DMPO- OH
信号随样品浓度的增加呈动态衰减的 ESR 谱图(见图 2～4)。
图 2　合硒蛋白清除羟基自由基的 ESR 谱图
Fig. 2　Th e ESR d iagram of the hydr ox yl
　　　rad ical scaveng ing ef fect of
　　　selen onic protein
图 3　SOD 清除羟基
自由基的 ESR 图谱
Fig. 3　The ESR diagram
of the h yd roxyl radical
scaveng ing ef fect
of SOD
　　图 4　茶多酚清除羟基
　　　自由基的 ESR 图谱
Fig. 4　T he ESR diagr am of
　　th e hydroxyl radical
　　scavenging ef fect of
　　polyphends of tea
　　( 3) 以图 1 谱图作为羟基自由基的标准谱图, 计算图2～4 的结果,得出表 1～3。比较表1,表 2,表
3 数据, 发现 SOD 清除羟基自由基的能力最强,在 220 m g/ L 浓度时, 其清除羟基自由基的效果达到
100% ;茶多酚次之, 在 210 mg / L 时其清除率为 81. 6% ; 含硒蛋白在 800 mg / L 浓度时, 清除效果达到
88 武汉 植物 学研 究　　　　　　　　　　　　　　　第 17卷　　
50% 以上, 而在 1 500～1 760 mg / L 时, 清除率在 90% 以上 (见图 5)。在清除羟基自由基活性方面,
SOD 最强, 但在资源和价格方面, 含硒蛋白却大大优于 SOD。综合评估, 我们认为后者是目前发掘出
的有实用价值的比较理想的清除羟基自由基物质。
清除率( % )
Percentage of scaven ging ef fect
- - - SOD;
—·— 茶多酚( Polyph ends of tea) ;
——含硒蛋白( Selen on ic protein)
浓度 C oncent rat ion(×102 mg/ L)
图 5　3 种不同浓度的样品清除基自由基线
Fig. 5　T he cu rve of the hydrox y radical
　　　s cavenging effect of th ree s am ples
of dif f erent d ens ity
( 4) 硒化合物作为自由基的清除剂, 国内外已有不少研究报道〔8〕。我们曾对富硒大豆中硒蛋白的赋
存状态进行了研究, 发现含硒大豆蛋白中,硒主要是以硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸的形式存在〔9〕。Shi-
mau 和 T apple认为〔10〕,硒代氨基酸作为自由基清除剂 ,在水化自由基( HO·, H·)破坏生命物资之前,
将其清除或转变为稳定的化合物,反应机理可能是:
硒代氨基酸比硫氨基酸反应更快, 因为硒原子
4p 电子电离能小于硫原子 3p 电子电离能, 更容易离子化而形成正离子自由基, 如 CH3- S···e- R;  自
由基中间产物具有更大的稳定性, 由于在空的 4f 轨道存在,经提氢而形成的硒中心自由基( CH2= S···e
- R) ,比相应的硫自由基更稳定。
表 1　含硒蛋白对羟基自由基的清除效果*
Table 1　Hydroxyl r adical scaveng ing effect o f selenonic pro tein
项　　目　　　
Item　　　
样品 号　　Sample No.
1 2 3 4 5 6
含硒蛋白浓度( mg/ L)
Concent rat ion of selenon ic protein
0　 188 376 756 1504 3 008
硒浓度(
g/ L)
Concent rat ion of selenium
0　 296 593 1 185 2372 4 743
Yn 12. 5 12. 5 9. 3 7. 8 1. 1 0　
Y= Y 1- Y n 0 0 3. 2 4. 7 11. 4 12. 5
清除率 ( % )
Per cen tage of s cavengin g ef fect
0 0 25. 6 37. 6 91. 2 100
　　　* 　Y1 为自旋加合物DMPO- OH 在 ESR 图谱中所产生的信号强度; Yn 为不同浓度的样品
在 ESR 图谱中所产生的信号强度。
表 2　SOD 对羟基自由基的清除效果
T able 2　Hydroxy l r adical scaveng ing effect o f SOD
项　　目
　Item
样品 号　Sample No.
1 2 3
SOD 浓度( mg/ L)
Concent rat ion of SOD
0 55 220
Yn 12. 5 6. 6 0
Y= Y 1- Y n 0 5. 9 12. 5
清除率 ( %)
Percentage of s cavenging effect
0 59 100
89　第 1期　　　　　　　　南　蓬等:用 ESR技术研究含硒蛋白抗羟基自由基作用的活性
表 3　茶多酚对羟基自由基的清除效果
T able 3　Hydroxy l radical scaveng ing effect of polyphends of t ea
项　　目　　　
Item　　　
样品 号　　Sample No.
1 2 3 4 5 6 7
茶多酚浓度( mg/ L)
Concent rat ion of polyphends of tea
42　 84　 210　 421　 842　 1685 3 370
Yn 12. 5 9. 6 2. 3 1. 7 1. 5 1. 4 1. 0
Y = Y 1- Y n 0 2. 9 10. 2 10. 8 11. 0 11. 4 11. 5
清除率 ( % )
Per cen tage of s cavenging ef fect
0 23. 2 81. 6 86. 4 88. 0 88. 8 92. 0
参　考　文　献
1　Davis Conferences. Oxygen radical s an d human dis ease. A nn I nt Med , 1987, 107: 526
2　陈瑗,周玫.自由基医学.北京:人民军医出版社, 1991.
3　Hull D S . Inves t opthalml .V is Sc i, 1984, 11: 1 246
4　Zigm an S .C om pound. Pharnacd. T ox icol , 1984, 1: 59
5　Johnson J E Jr . Fr ee Radical s, Aging and Degenerat ive Diseas es . New York : Alam R. Liss , Inc, 1988.
6　Accst S D, S vin gen B A. T he role of iron in enzymat ic lipid peroxidat ion . In : Pr yor W A ed. Free Radicals in Biolo-
gy. Vol. V. New York: Academic Pres s, 1982. 1～28
7　Finkels tein E, Rosen G M , Rauckman E J et al. K inet ics of th e react ion of superoxide and hyroxyl radicals w ith ni-
t rones . J A m Ch em Soc, 1980, 102: 4 994～4 999
8　鲍俊华,苏嫦,徐辉碧.硒化合物对羟基自由基作用的研究.无机化学学报, 1992, 8( 2) : 107～109
9　南蓬,龚复俊,王国亮.湖北省豆类植物种子硒含量的测定及赋存状态的研究. 天然产物研究与开发, 1997, 9( 3) :
40～43
10　Shim azu F, T apple A L. Selen on ic acid as radiat ion protectors in v i tro. Rad iat ion Re s, 1964, 23: 210～217
INVESTIGATION WITH ESR ON THE HYDROXYL
RADICAL SCAVENGING EFFECT OF
SELENONIC PROTEIN
Nan Peng1　Gong Fujun1　Chen Chunying2　Wu Xiao jun1　Yuan Ping 1
( 1　Wuhan Insti tut e of Botany , T he Chinese Academy of S ci ences　Wuhan　430074)
( 2　H uaz hong Univ ersity of S ci ence and Te chnology Dep ar tment of Chemist ry　Wuhan　430074)
Abstract　T he effect o f selenonic pr otein were studied on the hydroxy l radical scaveng ing w ith ESR ,
compared w ith SOD and polyhends o f tea. Selenonic pro tein also have a strong effect scavenging to hy-
droxy l r adical. A new , v aluable, natur al, no poisonous r esour ce have been found.
Key words　Selenonic pro tein, Hydroxyl r adical, ESR
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