自由基及其在疾病发生中的作用

第三章自由基及其在疾病发生中的作用随着现代科学的发展，对疾病发生机理的探讨已从细胞水平进入到亚细胞水平、分子水平及亚分子水平。目前生物学和医学科学家们已高度重视从亚分子即电子水平来研究生物和病理现象。生物体内的化学反应由于分子中共价键分裂的方式不同而分为离子型反应和自由基反应，近年来已发现自由基和机体的生理、病理过程密切相关。从1979年起中国有许多学者在此领域内进行研究，其中我国兽医工作者也已起步。自由基有强大的破坏作用，可使核酸主链断裂、碱基降解和氢链破坏，使蛋白质或多肽链断裂，透明质酸解聚，脂质过氧化，因而成为许多疾病发生的基础。第一节概述第二节自由基对机体的损害作用第三节自由基与某些疾病第一节概述一自由基的概念与类型1．自由基(freeradical)或称游离基(radical)是指独立存在的外层轨道上具有不配对电子的原子、原子团或分子。产生:具有共价键的有机分子发生均裂后的产物，原先共有的电子对分别属于双方。与离子不同:离子是处于带电状态，而自由基则是具有奇数的价电子。2．自由基的特性：活性强，不稳定，有连锁反应，一般可分为引发(iniation)、增殖(propagation)及终止(termination)三个阶段。O：+e—02-·超氧阴离子自由基。02+2e+2H+—H20202+3e—H20+OH.羟自由基02+4e+4H+一2H20活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）是指由氧化还原反应产生，并在其分子上含有氧的一类化学性质非常活泼物质的总称。包括以自由基形式存在和不以自由基形式（如H2O2）存在的两种。H202虽不是自由基，但易均裂而生成OH·。自由基类型：非脂性自由基：02-·，H202，OH.，102脂性自由基：R.，RO.，ROO.。一氧化氮二体内自由基的产生与清除1．02-·自然氧化酶促反应线粒体、微粒体和细胞核内也能产生02-·毒性物质作用于细胞电离辐射2．OH·：OH·非常活泼，寿命极短，产生部位即为其起作用部位。主要由02-·和H202在微量金属元素如铁(Fe++)催化下生成。–.3．过氧化氢(H202)：通过氧分子在尿酸盐氧化酶、D—氨基酸氧化酶、葡萄糖氧化酶及黄嘌呤氧化酶等参与下双电子还原而生成;通过02-·单价还原或自动氧化也可生成;线粒体和内质网产生的02-·是H202产生的主要来源。4．单线态氧(102)：嗜中性白细胞和巨噬细胞在吞噬细菌时经髓过氧化物酶的催化反应也能产生。在脂类过氧化过程中能产生。光敏反应(二)、自由基的清除1.天然抗氧化酶系统2.天然抗氧化剂1、天然抗氧化酶系统1）SOD超氧化物歧化酶动物体内有两种SOD：CuZnSOD，MnSOD2）、过氧化物酶GSH-px可分为含硒GSH-px（SeGSH-px）和不含硒GSH-px（non-SeGSH-px）两种。GSH-px一般指SeGSH-px，是哺乳动物中目前所知的唯一含硒酶，主要分布在胞浆及线粒体内。CAT主要分布在过氧化物酶体内。GSH-px和CAT互相协同，主要催化分解体内的H2O2以防染色体的损伤和基因突变。但CAT只有在H2O2浓度较高时才发挥作用.一般认为GSH-px在抗H2O2、各种氧化作用和维持自由基代谢平衡比CAT更为重要。GSH-px还可清除体内的OH·。2天然抗氧化剂维生素E抗坏血酸辅酶Qβ胡萝卜素与NADH（1）维生素E（α-生育酚，VitE）可直接与蛋白巯基自由基偶联，使蛋白巯基恢复，或作为脂质过氧化反应链的阻断剂，清除LOO，间接防止蛋白巯基丧失。（2）维生素C（抗坏血酸，VitC）能清除02-·（3）辅酶Q辅酶Q无论在结构上，还是其作用上均与VitC相似。β胡萝卜素与NADH能清除1O2。三自由基的生物学意义1有益方面2有害方面1有益方面参与体内某些酶反应。某些药物药理作用的发挥，可能是以自由基中间体作为其活性形式。吞噬细胞呼吸爆发形成氧自由基，杀灭被吞噬的微生物等。第二节自由基对机体的损害作用一自由基对核酸和染色体的破坏核酸：碱基修饰；DNA键的断裂；染色体：断裂和畸变二自由基对蛋白质的损伤酶活性降低或丧失；蛋白质肽链断裂；蛋白质交联；氨基酸的转化和电荷的改变。三自由基对脂类和细胞膜的破环脂质过氧化脂质过氧化可使细胞的脂质受到破坏，从而导致细胞膜的功能障碍及膜酶的损伤；脂质过氧化生成的氧自由基对酶及其他成分的损伤；可扩散性醛的毒性效应。第三节自由基与某些疾病一、自由基与心血管疾病二、自白基与消化系统疾病三、自由基与肿瘤四、自由基与溶血五、自自基与缺血—再灌注损伤六、自由基与多系统器官衰竭