⾃由基的氧化性损伤及抗氧化药研究应⽤现状⾃由基的氧化性损伤及抗氧化药研究应⽤现状
概述
⼀、什么是⾃由基
⼜称游离基，系指外层轨道含有未配对的电⼦、原⼦团或特殊状态的分⼦（氢原⼦是最简单的
的⾃由基），通常在该原⼦、分⼦或原⼦团的右⾯或右上⾓⽤符号(·)表⽰。
上世纪80年代受到⽣物医学领域的重视物质由原⼦构成，原⼦由原⼦核和外周分布的电⼦组成
电⼦轨道存在能量差异，由外层向内层逐渐降低，⽽电⼦分布在不同能级的电⼦轨道上每个轨
道最多只能分布两个⾃旋⽅向相反的电⼦，称配对电⼦。最外层的电⼦称价电⼦价电⼦可与其
他原⼦或分⼦通过电⼦连接成新的化合物，连接的两个电⼦的形态称为键(reactiveoxygenspecies，ROS)：包括超氧阴离⼦（O2-.(·OH)、过氧化氢（H2O2
⼆、⾃由基来源
分外源性、内源性两种。
（⼀）⾃由基的体外来源
1、加热
炸制⾷品可使脂肪裂解，产⽣⾃由基。
2、电离辐射
a射线具有⾼能粒⼦作⽤，r射线具有电磁波作⽤，他们均可使⽣物体组织成分的分⼦激活或离⼦化，导致化学键被断开，⽣成⾃由基，对⽣物体产⽣损伤。
如可见光、紫外线、X射线均可使共价键断裂⽣成⾃由基。⽪肤中的蛋⽩、核酸、⿊⾊素、酪氨
酸、胡萝⼘素、仆啉类化合物，极易吸收光的能量产⽣⾃由基，导致⽪肤癌。
3、环境化学污染
我们所处的环境中，存在各种不利于⽣存的⽓体，其中许多是⾃由基产⽣的前体或⾃由基反应
的诱导物质，如NO、NO2及汽车尾⽓中的碳化氢，氟利昂等经紫外线照射及光解作⽤，可以产
⽣多种碳的⾃由基及卤原⼦。
（⼆）⾃由基的体内来源
红细胞内的氧合⾎红蛋⽩可⾃发转变为⾼铁⾎红蛋⽩，从⽽铁供出电⼦给O2⽣成.O-2（胞质）
细胞内有的酶促反应以O2为受氢体，H2O2可以在Fe2+或Cu+存在下，与O2-.⽣成HO.（线粒
体）
微粒体酶催化药物等⾮营养性物质羟化时，有黄素蛋⽩及细胞⾊素P450及O2参加，反应中有
O2-.⽣成。（线粒体）
体内的醌类化合物，在氧化还原中⽣成半醌⾃由基，后者将单电⼦交给O2成.O2-（线粒体）
吞噬细胞的“呼吸爆发”。
（三）ROS与疾病的关系
1、氧⾃由基过多的有害作⽤，表现在可使许多⽣物⼤分⼦，如核酸、蛋⽩、膜多聚未饱和脂肪酸(PUFA)
2、参与某些疾病的发⽣，肿瘤、糖尿病、动脉粥样硬化、慢性炎症、⼈类免疫缺陷病、缺⾎重灌注损伤、睡眠呼吸暂停综合征等。
（四）⾃由基的损伤作⽤
1、⾃由基对核酸的损伤:
·OH可与核酸的碱基发⽣化学发应，破坏碱基，从⽽产⽣突变，·OH和·H可从核酸的去氧核糖C4部位夺取氢原⼦，使DNA链断裂或碱基缺失。
DNA的双股螺旋同时被交联，细胞分裂时双股螺旋⽆法解开，导致细胞死亡。
2、氧⾃由基对脂类的损伤:
蛋⽩质被破坏，⼀些酶活性降低，影响细胞代谢。
细胞膜的脂质过氧化，可引起膜通透性增强，线粒体膨胀，溶酶体酶的释放从⽽导致细胞膜的结构和功能改变，出现细胞的变性和坏死。
3、氧⾃由基对糖类的损伤:
⾃由基可作⽤于细胞膜上的寡糖链中糖分⼦的羟基碳，使之氧化成为不饱和碳基或⼀聚体，引起细胞的多糖链破坏，造成细胞⾃溶。
第⼀部分氧化性损伤致器官功能障碍
⼀、氧应激与动脉粥样硬化（AS）
动脉粥样硬化是以动脉⾎管壁变硬变厚为特征的多因素性疾病，⾎管病变区含有单核细胞、增⽣的平滑肌细胞及细胞外基质。
动脉粥样硬化是⼀种慢性炎症性疾病，⽽且与某些⾼危险因素有密切关系，如⾼⾎脂、⾼⾎压及糖尿病。
AS主要以内⽪细胞损伤、⾎管平滑肌细胞增殖及内膜下移为特点。
（⼀）动脉粥样硬化⽣成的假说
1、致突变学说
2、脂源性学说
3、脂蛋⽩氧化应激修饰损伤学说
4、受体缺失学说
5、细胞因⼦学说
6、病毒学说(LDL)、特别是经过氧化修饰的LDL(OX-LDL)。动脉壁中的内⽪细胞、⾎管平滑肌细胞和单核细胞都可氧化LDL；⾎浆中铜、铁等⾦属离⼦过⾼时，也可能使LDL氧化形成OX-LDL。
OX-LDL作⽤：
使内⽪细胞变性、坏死、脱落；
促进⾎管平滑肌细胞增殖：
促进⾎⼩板粘附和聚集以及⾎栓形成；
巨噬细胞吞噬，形成泡沫细胞，成为AS早期损伤
吸引循环中的单核细胞滞留于动脉壁，转变成组织巨噬细胞，参与粥样硬化斑块的形成
刺激单核巨噬细胞导致内⽪舒缩功能受损
促进⾎管平滑肌细胞合成胶原等结缔组织以及促进细胞钙化
⼆、氧应激与阿尔茨海默病
AD是以认知功能不断减退和⼤量神经元丧失为特征的神经退⾏性疾病。AD在65岁以上⼈中的发病率为5%，80岁以上为20%，在西⽅是仅次于⼼脏病、癌症、中风的第4位死亡原因。
AD的发⽣除Aβ前体蛋⽩(APP)、早⽼素1（PS1）和早⽼素2（PS2）基因突变有关外，氧应激是AD发⽣发展的主要诱因。
研究表明，⽼年期痴呆患者脑内过度氧化的标志物，如脂质过氧化物、蛋⽩质及核酸氧化物的改变都很明显；脑组织内丙⼆醛(MDA)含量选择性升⾼；⾃由基形成的另外⼀种重要因素—单胺氧化酶B(MAO-B)的活性，在痴呆患者脑组织及⾎⼩板内都显著升⾼，且与AD症状的严重程度密切相关
（⼀）ROS在AD中的病理作⽤
研究证实，AD患者伴有显著的⾃由基活性的增加和抗氧化反应的降低
脑各区神经元中细胞⾊素氧化酶的活性低下，从⽽增加了脑细胞中活性氧的⽣成；
病灶处神经元中Fe2+增多，这是由于患者⼤脑⽪层和海马回中铝增多，铝能与转铁蛋⽩结合，穿过⾎脑屏障，⽣成羟⾃由基和诱发脂质过氧化
抗氧化能⼒下降，表现为⾕胱⽢肽合成酶活性低下，⾎浆中维⽣素A，E和β-胡萝⼘素都减少。
ROSβ-淀粉样蛋⽩(Aβ)对神经细胞的毒性损害：实验证明，⽆论在Aβ形成过程以及Aβ的神经细胞毒性都有ROS参与
Aβ由Aβ前体蛋⽩(APP)经分泌蛋⽩酶⽔解⽽来。
APP基因位于21号染⾊体。APP⼤约含600个氨基酸，分别经γ、α分泌蛋⽩酶的降解⽽为42或43个氨基酸组成的Aβ多肽。
Aβ呈液相状态，进⼊神经细胞质，凝聚成纤维状⽽沉积于⽼年斑块。Aβ纤维和Aβ斑块能直接地或间接地引起神经细胞毒性
Aβ能降低Na+-K+-ATP酶的活性，从⽽改变膜的极性和流动性，并通过⼲扰L-型电压依赖性的Ca2+通道来破坏细胞内钙的动态平衡。在此过程中ROS发挥了重要作⽤，因为ROS能降低
Na+-K+-ATP酶的活性，⽽氧化还原电位的异常将导致细胞内钙稳态的破坏。
另外，Aβ能引起蛋⽩质过氧化和脂质过氧化，破坏SOD，从⽽降低细胞抵御氧化应激的能⼒。
病理学特点：
病变脑及神经元中含有以淀粉样蛋⽩（Aβ）为主要成分的神经原纤维缠结（NFTs）。
Aβ神经毒性的产⽣是包含多个途径的复杂过程，氧化应激、炎症反应、钙超载等都参与其中并相互影响，共同导致AD的主要病理改变。因此，通过阻断Aβ产⽣神经毒性的关键环节，可以达到延缓或阻⽌AD发展的作⽤。
reactive是什么药（⼆）清除⾃由基与AD的
清除⾃由基，减弱氧化应激：Aβ引起的⾃由基紊乱是氧化应激与AD之间的重要环节，因此抗氧
化剂和⾃由基清除剂具有潜在的缓解AD发展的作⽤。维⽣素E、维⽣素C、辅酶Q、褪⿊素等都能清除⾃由基，可能成为AD的辅助药物。
银杏叶提取物EGb761也能清除Aβ诱导的⾃由基，对AD患者的认知功能障碍有所改善
三、氧应激与⾎管性痴呆
⾎管性痴呆(vasculardementia,VaD)是发⽣在脑⾎管病基础上的以记忆、认知功能缺损为主，或伴有语⾔、视空间技能及情感或⼈格障碍的获得性智能的持续性损害。
在欧洲和美国VaD是仅次于阿尔茨海默病(AD)的第⼆位最常见的痴呆，占全部痴呆的12%～37.2%，从⽬前我国痴呆流⾏病学的研究趋势来看，痴呆各型的⽐例⼤概为3∶3∶3∶1，即AD占30%，VaD占30%，混合性痴呆占30%，10%为其它类型痴呆。
ROS在VD中的病理作⽤A2含量增加，造成⾎管痉挛和⾎管内凝⾎，使半暗带的缺⾎严重，扩⼤梗死范围。
2、脂质过氧化反应引起细胞损伤：
膜脂改变导致膜功能的障碍和膜酶的损伤
脂质过氧化过程中⽣成的活性氧对酶和其他细胞成分的损伤
脂质过氧化物的分解产物，特别是醛式产物对细胞及其成分的毒性效应。
由于⾃由基的醛类产物能够带着原⾃由基的损伤潜能，从它⽣成的部位如内质⽹，扩散到线粒体、核糖体、核和其它细胞成分，因此其对细胞的毒性效应能够在细胞内传播扩增和导致其他细胞成分的损伤。
⽬前已经明确MDA是学习记损的重要因素，MDA作为⾃由基对⽣物细胞膜损伤后的主要代谢产物，能够交链蛋⽩质、脂类、核酸和糖类，使被交联的物质丧失活性，致使DNA复制转录过程中的解链发⽣困难，遗传信息的表达受到影响。
3、⾃由基使蛋⽩质产⽣变性、降解从⽽使蛋⽩质丧失原有的结构与功能，氧⾃由基可与碱性基团发⽣加成反应，使碱基的结构和性质发⽣变化，造成原核酸分⼦所携带的遗传信息错失。
4、脑缺后，⾕氨酸在神经元突触间隙中异常积聚，可使细胞内氧化型和还原型⾕胱⽢肽均减少，亦可使⾕胱⽢肽还原酶活⼒下降。细胞内⾕胱⽢肽的减少可抑制H2O2对磷酸戊糖途径的促进作⽤，使NADPH合成减少，增加活性氧成分对细胞的毒性作⽤。
四、氧应激与帕⾦森病
正常⼤脑⿊质特别容易受到氧化损害，其原因包括:
⼤脑接受了与其重量不成⽐例的氧耗。
⾃⾝保护机制相对薄弱，如与肝脏相⽐，⼤脑⼏乎⽆过氧化氢酶，⽽CSH.CSH-Px及维⽣素E等明显减少。
多巴胺神经元的神经⿊素对Fe3＋的⾼亲和⼒使⿊质聚集⾼浓度的Fe3＋，并可随时转为活化的Fe2
因此推测PD的发⽣正是由于⾃由基的产⽣与清除之间正常的平衡受到了严重的破坏，最终导致了多巴胺神经元死亡。
（⼀）PD的⾃由基产⽣途径
1、多巴胺通过B型单胺氧化酶（MAO-B）催化或⾃氧化过程产⽣⼤量⾃由基
2、MPTP是⼀种派替啶类化学衍⽣物，它对⿊质细胞具有特异性毒性。其神经毒性主要是间接通过其代谢产物MPP+和同时产⽣的⼤量⾃由基，然后影响线粒体的呼吸和化学功能
（⼆）ROS在PD中的病理作⽤
DA⾃氧化和/或环境毒素MPTP或类似化合物氧化代谢中产⽣的⼤量⾃由基和神经细胞膜的脂质过氧化和⿊质神经元的破坏密切相关。可使细胞膜不饱和脂肪酸脂质过氧化，继之使神经元发⽣细胞毒性⽔肿和兴奋性递质释放，神经元的各种⽣物酶丧失活性，线粒体损伤，溶酶体膜破裂，⼤量溶酶体的⽔解酶进⼊细胞质，促使神经元发⽣⾃溶。
近⼉年来，有关氧化应激过度与⾃由基毒性在PD病程的重要作⽤已成为⼈们研究的焦点。减少⾃由基、抗氧化在PD，已⽇益受到药物研究者和临床医学家的重视。
五、活性氧与缺⾎再灌注损伤（IRI）
IRI指在⼀定条件下恢复⾎液再灌注后，部分动物或患者的细胞功能代谢障碍及结构破坏不但未获得恢复反⽽加重的现象。
缺⾎再灌注能够引发组织损伤，⽽且是器官移植、⼼肌梗死和脑卒中最严重的并发症。
（⼀）缺⾎再灌注损伤的主要表现
不同组织IRI有不同的反应机制和损伤过程，但其相对共同表现有：
细胞肿胀
微⾎管堵塞
细胞钙超载
前列腺环素升⾼
⼼脏：⼼功能降低，⼼律失常。能量代谢异常（氧化磷酸化功能障碍，ATP减少）。超微结构变化（基底膜缺失，收缩带形成，线粒体肿胀）。
脑：细胞膜对钠离⼦、钙离⼦及⼤分⼦物质的通透性增加，使细胞发⽣细胞毒性⽔肿和兴奋性递质释放。
脑细胞的各种⽣物酶活性丧失或转化为对脑细胞有损害的酶。线粒体破坏、功能丧失，钙离⼦溢出，加速钙超载的进程。溶酶体膜裂解，⼤量溶酶溢⼊细胞浆，促使脑细胞发⽣⾃溶。
其他器官的IRI：肠管IRI的特征为黏膜损伤（上⽪与绒⽑分离，上⽪坏死）。肾IRI的特征肾功能严重受损。
（⼆）IRI中的⾃由基：
（1）黄嘌呤氧化系统
⽑细⾎管内⽪细胞存在黄嘌呤氧化酶和其前体黄嘌呤脱氢酶，正常情况下前者为10%，后者为90%。缺⾎时，过量消耗ATP，导致嘌呤分解代谢产物次黄嘌呤和黄嘌呤的蓄积，在缺⾎/再灌注条件下，黄嘌呤脱氢酶利⽤NAD+作为电⼦受体转化为黄嘌呤氧化酶。随着再灌注⾎O2O2-.和H2O2O2+H2O——黄嘌呤+O2-.+H2O
黄嘌呤+O2+H2O——尿酸+O2-.+H2O

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。