§5自由基學(xué)說(shuō)PPT課件

1、吳鐘琪吳鐘琪(中南大學(xué)湘雅醫(yī)院高壓氧科中南大學(xué)湘雅醫(yī)院高壓氧科) （一）定義 自由基指含有未配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)或分子。 （二）自由基種類 1. 只要附合“定義”條件者都是自由基。 2. 人體內(nèi)有許多種類的自由基，氧自由基O2是存在最多的一種，其它還有氮中心自由基（NO ）、半醌自由基等多種自由基。 3. 某些分子中雖然不存在不配對(duì)的電子，不是自由基，但其具有強(qiáng)烈的生物活性，也被與自由基同等看待。例如H2O2不是自由基，但在生化反應(yīng)中極易生成羥自由基（OH），故被稱為活性氧。（三）自由基的性質(zhì) 1. 自由基在機(jī)體生化反應(yīng)中不斷生成，機(jī)體對(duì)體內(nèi)的自由基有一套完整的調(diào)控系統(tǒng)。 2. 自由基具有高

2、度的化學(xué)活潑性，極易與相鄰的物質(zhì)發(fā)生電子的得、失交換，參與生化反應(yīng)，自由基是一把雙刃劍。 3. 自由基參與許多生命活動(dòng)中的生化反應(yīng)，如氧化還原反應(yīng)、光合作用等，在維持生命正?；顒?dòng)中起著重要作用。 4. 當(dāng)自由基生成的數(shù)量或時(shí)空定位出現(xiàn)異常，超出機(jī)體的調(diào)控能力時(shí)，自由基將造成組織的損傷，核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等大分子物質(zhì)最易受自由基破壞和攻擊。 （四）自由基的生理意義 1. 參與重要化學(xué)反應(yīng)：氨基酸的氧化脫氨，膠原蛋白合成過(guò)程，前列腺合成過(guò)程等，都有自由基反應(yīng)。 2.自由基作為獨(dú)立“分子”行使生理功能 （1）對(duì)蛋白質(zhì)活性的調(diào)控：還原/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）起重要作用。 （2）作為信號(hào)分子

3、對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控：自由基調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子AP-1的激活，從而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。 （3）氮自由基（NO）對(duì)血管松馳因子、神經(jīng)信使分子、免疫效應(yīng)分子進(jìn)行調(diào)控。 （五）自由基損傷 自由基的生成通常是在機(jī)體的嚴(yán)格調(diào)控下進(jìn)行的，當(dāng)自由基的生成超出了機(jī)體的抗氧化防衛(wèi)能力時(shí)，則會(huì)造成細(xì)胞的損傷。自由基損傷被認(rèn)為是組織損傷的主要分子機(jī)制之一。 1.自由基對(duì)核酸的損傷：造成DNA損傷的主要自由基是OH，它對(duì)堿基、脫氧核糖、磷酸二酯鍵骨架都能造成損傷，依據(jù)損傷程度的不同，可引起突變、凋亡或壞死等。據(jù)有關(guān)專家估計(jì)，DNA的氧化損傷頻率可達(dá)：1000次/每個(gè)基因組每個(gè)細(xì)胞每天。 2.自由基對(duì)蛋白的損傷 蛋白質(zhì)是自由基攻擊的主

4、要目標(biāo)，特別是肽鏈中的蛋氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸等殘基，更易受到攻擊，引起氨基酸殘基的修飾、交聯(lián)、肽鏈斷裂、蛋白質(zhì)變性等等。 3.自由基對(duì)脂質(zhì)的損傷 油脂久存以后會(huì)酸敗，其本質(zhì)即是脂質(zhì)的過(guò)氧化。生物體內(nèi)含有大量的脂質(zhì)，特別是各種膜相結(jié)構(gòu)含有豐富的不飽和脂肪酸，更易遭受自由基攻擊，引起體內(nèi)的脂質(zhì)過(guò)氧化，從而造成一系列的生理、生化過(guò)程的紊亂。（六）自由基與疾病 1.自由基與放射損傷 放射損傷效應(yīng)的主要機(jī)制即自由基損傷，因?yàn)楦鞣N分子的輻射分解是產(chǎn)生自由基的主要化學(xué)途徑之一。自由基不僅在急性放射病的過(guò)程中起重要作用，而且在假愈期后的放射病極期內(nèi)繼續(xù)造成組織的損傷。 2.自由基與

5、缺血-再灌注損傷 組織經(jīng)歷一定時(shí)間的缺血后恢復(fù)血流供應(yīng)，可能出現(xiàn)缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象，被稱為缺血-再灌注損傷。再灌注損傷機(jī)的主要機(jī)制之一，既在于一定時(shí)間的缺血后再灌注會(huì)使氧自由基的生成明顯增加。 缺血-再灌注損傷常發(fā)生在嚴(yán)重創(chuàng)傷、溶栓治療、體外循環(huán)、休克等治療過(guò)程中，它可引起心、腦、腎、腸等多臟器的損傷，成為影響缺血治療效果的一個(gè)重要因素。 3.自由基與動(dòng)脈粥樣硬化 長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是一種老年性、退行性疾病，但近年來(lái)對(duì)此有了全新的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在認(rèn)為本病實(shí)質(zhì)上是大、中動(dòng)脈內(nèi)膜的慢性炎癥性病變。炎癥病變的主要原因之一是脂蛋白的氧化修飾和氧化應(yīng)激對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。 4.自由基與氧中毒：O2雖為生

6、命活動(dòng)所必需，但0.5個(gè)大氣壓以上的氧卻對(duì)細(xì)胞有毒性作用，引起氧中毒（oxygen intoxication）。一般認(rèn)為氧中毒時(shí)細(xì)胞受損的機(jī)制與活性氧的毒性作用有關(guān)。氧中毒的發(fā)生取決于氧分壓而不是氧濃度。吸入氣的氧分壓（PiO2）與氧濃度（FiO2)的關(guān)系為：PiO2=（PB47）FiO2，式中PB為吸入氣壓力（mmHg），47mmHg（6.27kPa）為水蒸氣壓。潛水員在深50m（PB4560mmHg）海水下作業(yè)時(shí)，雖然FiO2正常（0.21），PiO2卻高達(dá)948mmHg，因而可導(dǎo)致氧中毒；相反，宇航員在1/3大氣壓環(huán)境中工作，即使吸入純氧（FiO2=1)，PiO2也僅206mmHg，不會(huì)

7、出現(xiàn)氧中毒。 5.自由基與其他疾病 自由基與腫瘤、炎癥和細(xì)胞凋亡關(guān)系也十分密切。如許多化學(xué)致癌物在體內(nèi)經(jīng)酶轉(zhuǎn)化生成自由基而致癌；吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的O2是殺滅病原微生物的關(guān)鍵因子，但氧自由基產(chǎn)生過(guò)度也可以損傷組織；氧自由基也是引起細(xì)胞凋亡的病理性信號(hào)等。 ( (七七) )機(jī)體的抗氧化防御機(jī)制機(jī)體的抗氧化防御機(jī)制 需氧生物離不開(kāi)氧,也就不得不面對(duì)活性氧的威脅和損傷,因此,需氧生物都有一整套抗氧化防御機(jī)制。人類的兩大主要防御機(jī)制為：清除各種活性氧和自由基的酶系統(tǒng)，和提供還原當(dāng)量的各種脂溶性、水溶性化合物。 1. 活性氧和自由基的清除酶系統(tǒng) 超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)硫酶(GST)、同藍(lán)蛋白等酶內(nèi)物質(zhì)，均顯示出重要的抗氧自由基特性。 2. 非酶性抗氧化劑：維生素E、葫蘿卜素、維生