自由基損傷學(xué)說及抗氧化劑ppt課件

1、廣東藥學(xué)院藥理系廣東藥學(xué)院藥理系自在基損傷學(xué)說及抗氧化劑自在基損傷學(xué)說及抗氧化劑周四桂周四桂 鐵器在空氣中暴露日久會(huì)生銹，潔白的銀器鐵器在空氣中暴露日久會(huì)生銹，潔白的銀器也會(huì)由于氧化變黑。人的機(jī)體與金屬一樣也會(huì)也會(huì)由于氧化變黑。人的機(jī)體與金屬一樣也會(huì)遭到氧化而導(dǎo)致遭到氧化而導(dǎo)致“生銹，罪魁就是自在基。生銹，罪魁就是自在基。 1956 年英國分子生物學(xué)家年英國分子生物學(xué)家Harman 初次提出：初次提出： “氧化應(yīng)激決議壽命，即自在基衰老學(xué)說，氧化應(yīng)激決議壽命，即自在基衰老學(xué)說， 以為衰老是自在基引起的組織隨機(jī)毒害的結(jié)果。以為衰老是自在基引起的組織隨機(jī)毒害的結(jié)果。 Harman, D. J. G

2、erontol. 1956; 11: 298-300 氧氧化化應(yīng)應(yīng)激是由于激是由于氧氧自在基自在基過過量生成和量生成和( (或或) )細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)抗抗氧氧化防御系化防御系統(tǒng)統(tǒng)受受損損, ,導(dǎo)導(dǎo)致致氧氧自在基自在基及其相及其相關(guān)關(guān)代代謝產(chǎn)謝產(chǎn)物物過過量聚集量聚集, , 從從而而對細(xì)對細(xì)胞胞產(chǎn)產(chǎn)生多生多種種毒性作用的病理形毒性作用的病理形狀狀。生成添加，消除減少生成添加，消除減少Physiol Rev. 2002; 82: 4795.4Free Radical Biology & Medicine (IF=5.423)Free Radical Res (IF=2.878)Antioxid

3、Redox Signal (IF=8.456)Redox Report (IF=1.732)Journals of impact factorImpact Factor DistributionsImpact Factor Distributions IF10.0 = 102 journals (1.6%)Elite IF5.0 = 228 journals (3.6%)Excellent IF3.0 = 597 journals (9.3%)Very Good IF2.0 = 869 journals (13.5%)Good IF1.0 = 2,020 journals (31.5%)Fai

4、r IF1.0 = 2,601 journals (40.5%)PoorFrom a total of 6,417 SCI indexed journals as of March, 2021自在基的概念自在基的概念自在基自在基Free radicals 是指外層電子軌道帶有一個(gè)或是指外層電子軌道帶有一個(gè)或多個(gè)未成對電子的分子、原子、多個(gè)未成對電子的分子、原子、離子或者基團(tuán)。離子或者基團(tuán)。活性氧活性氧ROS 是指分子氧在復(fù)原過程中的一是指分子氧在復(fù)原過程中的一系列中間產(chǎn)物。系列中間產(chǎn)物。 活性氧包括以自在基方式存在活性氧包括以自在基方式存在和不以自在基方式存在的具有高和不以自在基方式存在的具有

5、高活性的中間產(chǎn)物。活性的中間產(chǎn)物。O2- H2O2 OHSOD Cat 活性氧自在基活性氧自在基活性氧自在基活性氧自在基GPX常常見見自在基的自在基的理化性理化性質(zhì)質(zhì)常見自在基常見自在基活性氧活性氧 Reactive Oxygen Species, ROS活性氮活性氮Reactive Nitrogen Species，RNS 以碳、氧、氮或硫原子為中心的自在基以碳、氧、氮或硫原子為中心的自在基 活活 性性 氧氧ROSROSO2- H2O2 OHSOD Cat NO. + O2- ONOO- 活活 性性 氮氮RNS過氧亞硝基陰離子過氧亞硝基陰離子超氧陰離子超氧陰離子 (O2-) (O2-)化化學(xué)

6、學(xué)性性質(zhì)質(zhì)：O2-在在細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)可直接可直接導(dǎo)導(dǎo)致致DNA損傷損傷，并并可使可使過氧過氧化化氫氫酶、谷胱甘酶、谷胱甘肽過氧肽過氧化物酶和化物酶和肌酸激酶失活，其肌酸激酶失活，其細(xì)細(xì)胞毒性作用主要胞毒性作用主要經(jīng)過經(jīng)過衍消衍消費(fèi)費(fèi)生生H2O2和和OH。 去除：細(xì)胞內(nèi)有去除：細(xì)胞內(nèi)有SOD起去除作用。起去除作用。 過氧化氫過氧化氫 (H2O2) (H2O2)化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：H2O2的性質(zhì)較穩(wěn)定，半衰期最長的性質(zhì)較穩(wěn)定，半衰期最長，可以穿透大部分細(xì)胞膜，因此可以發(fā)揚(yáng)重要，可以穿透大部分細(xì)胞膜，因此可以發(fā)揚(yáng)重要的信使功能，但這一特性也添加了其細(xì)胞毒作的信使功能，但這一特性也添加了其細(xì)胞毒作用。用

7、。 去除：去除：H2O2在體內(nèi)可經(jīng)過氧化氫酶作用降解在體內(nèi)可經(jīng)過氧化氫酶作用降解為水和氧氣。為水和氧氣?！?“長長效效“ “穩(wěn)穩(wěn)定定羥自在基羥自在基 (OH) (OH)化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)：OH是知活性最強(qiáng)的是知活性最強(qiáng)的氧氧化化劑劑，化，化學(xué)學(xué)性性質(zhì)極為質(zhì)極為活活潑潑，幾乎可以，幾乎可以與與一切一切細(xì)細(xì)胞成分胞成分發(fā)發(fā)生反生反響響，對對機(jī)體危害機(jī)體危害極極大。但是由于其作用大。但是由于其作用范范圍圍小，小，僅僅能能與它與它的的臨臨近的分子反近的分子反響響。去除：主要經(jīng)過抗壞血酸、去除：主要經(jīng)過抗壞血酸、GSH或其他的或其他的硫醇、褪黑色素、硫醇、褪黑色素、NADPH等活性物質(zhì)及細(xì)等活性物質(zhì)及細(xì)胞

8、色素胞色素P450體系降解和去除。體系降解和去除?！?“壽壽命短命短“ “穩(wěn)穩(wěn)定差定差過氧亞硝基陰離子過氧亞硝基陰離子ONOO-化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：ONOO-作為一種強(qiáng)氧化劑，作為一種強(qiáng)氧化劑，可以介導(dǎo)蛋白巰基和非蛋白巰基的氧化，可以介導(dǎo)蛋白巰基和非蛋白巰基的氧化，并可氧化細(xì)胞膜脂、蛋白及并可氧化細(xì)胞膜脂、蛋白及DNA，導(dǎo)致細(xì)，導(dǎo)致細(xì)胞損傷和疾病的發(fā)生或介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。胞損傷和疾病的發(fā)生或介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。降解：在堿性條件下，降解：在堿性條件下，ONOO-比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定。一旦質(zhì)子化，立刻分解產(chǎn)生類羥基和。一旦質(zhì)子化，立刻分解產(chǎn)生類羥基和NO2自在基。自在基。機(jī)體對自在基的防御機(jī)體對自在基的防御氧化

9、應(yīng)激與心血管疾病氧化應(yīng)激與心血管疾病 在生理情況下活性氧可維持在極低程度，在生理情況下活性氧可維持在極低程度，參與機(jī)體生長發(fā)育的調(diào)控，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)增參與機(jī)體生長發(fā)育的調(diào)控，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)增殖與分化、誘導(dǎo)凋亡，調(diào)理運(yùn)動(dòng)等多種生理過殖與分化、誘導(dǎo)凋亡，調(diào)理運(yùn)動(dòng)等多種生理過程，在生物體內(nèi)發(fā)揚(yáng)著重要的功能。程，在生物體內(nèi)發(fā)揚(yáng)著重要的功能。 生成添加，消除減少生成添加，消除減少機(jī)體損傷機(jī)體損傷 動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)脈粥樣硬化 是動(dòng)脈硬化性血管病中最常見的一種。 動(dòng)脈內(nèi)膜積聚的脂質(zhì)外觀呈黃色粥樣。 引起管壁增厚變硬、失去彈性和管腔減少。23氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化ATVB. 2005;25

10、:29-38.AT1 ReceptorAngIIThrombinPDGFTNF-NADPH Oxidase AcitvityO2.-NADPHNADPH氧化酶與動(dòng)脈粥樣硬化氧化酶與動(dòng)脈粥樣硬化AT1 Receptor AntagnoistLack of p47phox氧化應(yīng)激與高血壓氧化應(yīng)激與高血壓自在基的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑自在基的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑氧自在基參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路氧自在基參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 EGF Receptor Protein Tyrosine Phosphatases Insulin Receptor Kinase Activity Cytoplasmic Protein Kinases M

11、APK Cascades Protein Kinase C Isoforms Cytosolic Ca2+ Concentrations Transcription Factor Role of ROS in EGF Receptor-Mediated SignallingMAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)反響StimulusGrowth factors, Mitogen, GPCRp38 MAPKStress, GPCR, Inflammatory cytokines, Growth factorsStress, Growth factors, Mitogen, GPCRMEKK1, 4, MLK3, ASK

12、1MEKK2, 3, Tpl2MLK3, TAK, DLKRaf, Mos, Tpl2MKK3/6MEK1/2MKK4/7MEK5ERK1/2MAPKKKGrowth, Differentiation, DevelopmentInflammation, Apoptosis, Growth, DifferentiationGrowth, Differentiation, DevelopmentERK5/BMK1JNK1,2,3MAPKKMAPKBiological responses自在基的檢測自在基的檢測化學(xué)發(fā)光法化學(xué)發(fā)光法檢測原理：活性氧、氧自在基與發(fā)光增效劑反響，釋檢測原理：活性氧、氧自在

13、基與發(fā)光增效劑反響，釋放能量，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。放能量，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。檢測對象：超氧陰離子、羥自在基、檢測對象：超氧陰離子、羥自在基、H2O2 和脂質(zhì)過和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的自在基都可以產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。氧化產(chǎn)生的自在基都可以產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。優(yōu)點(diǎn)：靈敏、快速、操作簡單、價(jià)錢低廉。優(yōu)點(diǎn)：靈敏、快速、操作簡單、價(jià)錢低廉。 缺陷：非特異性。另外，幾乎一切的氧化劑，如次氯缺陷：非特異性。另外，幾乎一切的氧化劑，如次氯酸、高錳酸鉀等都可以與發(fā)光增效劑反響，產(chǎn)生化學(xué)酸、高錳酸鉀等都可以與發(fā)光增效劑反響，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，嚴(yán)重干擾活性氧的檢測。發(fā)光，嚴(yán)重干擾活性氧的檢測。Fe2+也可以產(chǎn)生非常也可以產(chǎn)生非常強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光。強(qiáng)的

14、化學(xué)發(fā)光。二氫乙啶二氫乙啶(Dihydroethidium, DHE)(Dihydroethidium, DHE) 檢測原理：可自在透過活細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，檢測原理：可自在透過活細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并被細(xì)胞內(nèi)的超氧陰離子氧化，構(gòu)成氧化乙啶；并被細(xì)胞內(nèi)的超氧陰離子氧化，構(gòu)成氧化乙啶；氧化乙啶可摻入染色體氧化乙啶可摻入染色體DNA中，產(chǎn)生紅色熒光。中，產(chǎn)生紅色熒光。用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡可直接察看，是一種用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡可直接察看，是一種快速簡便的組織或培育活細(xì)胞中快速簡便的組織或培育活細(xì)胞中ROS經(jīng)典檢測經(jīng)典檢測方法。方法。Circulation. 2021;117:1045-1054.

15、Determination of ROS by DHE Staining檢測原理：在堿性條件下，光澤精與超氧陰檢測原理：在堿性條件下，光澤精與超氧陰離子等過氧化物作用構(gòu)成激發(fā)態(tài)離子等過氧化物作用構(gòu)成激發(fā)態(tài)N2甲基吖甲基吖啶啶(N2methylacridan) 。并發(fā)出。并發(fā)出450nm的的激發(fā)光，丈量此激發(fā)光的強(qiáng)度即可定量產(chǎn)生激發(fā)光，丈量此激發(fā)光的強(qiáng)度即可定量產(chǎn)生的超氧陰離子的濃度?？梢远浚珯z測時(shí)的超氧陰離子的濃度?？梢远浚珯z測時(shí)間長，并需求新穎組織樣本。間長，并需求新穎組織樣本。Lucigenin (Lucigenin (光澤精光澤精)-Enhanced Chemiluminesce

16、nce)-Enhanced ChemiluminescenceDetermination of ROS by Lucigenin-Enhanced Chemiluminescence檢測原理：檢測原理：DCFH-DA本身沒有熒光，可以自在本身沒有熒光，可以自在穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后，可以被細(xì)胞內(nèi)的酯穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后，可以被細(xì)胞內(nèi)的酯酶水解生成酶水解生成DCFH。而。而DCFH不能通透細(xì)胞膜，不能通透細(xì)胞膜，從而使探針很容易被裝載到細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)的活從而使探針很容易被裝載到細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)的活性氧可以氧化無熒光的性氧可以氧化無熒光的DCFH生成有熒光的生成有熒光的DCF，檢測檢測DCF的

17、熒光就可以得到細(xì)胞內(nèi)活性氧的程的熒光就可以得到細(xì)胞內(nèi)活性氧的程度。度。2, 7-2, 7-二氫二氯熒光黃雙乙酸鈉二氫二氯熒光黃雙乙酸鈉(DCFH-DA)(DCFH-DA)Br J Pharmacol. 2021;154(1):105-13. Determination of ROS by DCFH-DA Staining394041影響自在基的藥物影響自在基的藥物影響自在基的藥物影響自在基的藥物抗氧化藥物抗氧化藥物促氧化藥物促氧化藥物“以毒攻毒以毒攻毒抗氧化藥物抗氧化藥物 維生素類及內(nèi)源性物質(zhì)，如維生素維生素類及內(nèi)源性物質(zhì)，如維生素E、維生素、維生素C、維、維生素生素A、GSH等；等； 活性氧

18、防御酶類，如活性氧防御酶類，如SOD、過氧化氫酶、過氧化物、過氧化氫酶、過氧化物酶、酶、Co-Q類等；類等； 化合物，如化合物，如SOD模擬化合物、普羅布考以及一些傳模擬化合物、普羅布考以及一些傳統(tǒng)藥物如硫酸鋅、甘露醇、鈣拮抗藥、血管緊張素統(tǒng)藥物如硫酸鋅、甘露醇、鈣拮抗藥、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制藥、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、轉(zhuǎn)化酶抑制藥、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、2受體激受體激動(dòng)藥及阻斷藥等；動(dòng)藥及阻斷藥等； 中藥及其有效成分，如銀杏、丹參、云芝及其所含中藥及其有效成分，如銀杏、丹參、云芝及其所含的黃酮類、酚類、多糖類等的黃酮類、酚類、多糖類等. 化學(xué)性直接產(chǎn)生自在基及活性氧；化學(xué)性直接產(chǎn)生自在基及活性氧； 經(jīng)過作用于機(jī)體防御機(jī)制，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)自經(jīng)過作用于機(jī)體防御機(jī)制，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)