氧化应激与急性肺损伤

氧化应激与急性肺损伤
氧化应激与急性肺损伤

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谭正一K-刘耕陶

急性肺损伤(acutelunginjury,ALI)是一组因肺泡毛细血管膜弥漫性损伤导致肺水肿和肺微不张,临床上主要表现为呼吸窘迫和顽固性低氧血症的综合征,ALl进一步发展可成为急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)。ALI和ARDS的主要病理特征为肺微血管通透性增高而导致的肺泡渗出液中富含蛋白质的肺水肿及透明膜形成,并伴有肺间质纤维化。引起ALl的病因很多,主要有败血症、严重感染、休克、输液过量、吸入异物及脂肪栓塞等n]。有关ALl的发病机制,目前还不完全明了,近年来,越来越多的研究资料显示:过氧化损伤在急性肺损伤中起着非常重要的作用,现将有关研究进展综述如下:

1肺组织自由基的产生与消除

自由基主要分为两大类:一是活性氧类或氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS),主要有过氧化氢(H。0:)、单线态氧(10。)、超氧阴离子(O孑)及羟自由基(·0H)等。肺是体内与体外进行气体交换的场所,是机体从外界获得氧气的必经之路,因此如果外界气体中氧气浓度发生改变,必将导致肺部产生大量的过氧化物,这种情况一般出现在对人工呼吸的不正确使用和管理,如吸入大量的高浓度氧(0z>95%)或纯氧等情况。肺细胞在暴露于高氧环境下可通过线粒体电子传递链产生O孑、·OH及烃基类基团等自由基;在内皮细胞、血管平滑肌细胞也可通过非酶促反应生成大量的ROS,如通过线粒体电子传递链上的辅酶Q等所介导的氧化还原反应;在淋巴细胞也可通过5一脂氧化酶(5-lipoxygenase,5一LO)产生ROS,而超氧化物歧化酶(SOD)将超氧阴离子通过酶促反应转化为H。O:和1Oz[2],另外,吸人微粒、含金属的离子(如铁离子、铜离子及硅等)时,H。02可转化为高反应性的·OH[3“]。

除此之外,在体内还存在多种生成自由基的途径,如活化的巨噬细胞和中性粒细胞可在还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶和黄嘌呤氧化酶(XO)介导下生成大量的Oz及其衍生物;NADPH氧化酶敲除小鼠可完全阻断气管滴人脂多糖(LPS)产生可用电子自旋共振(electronspin

作者单位:610041成都,四川省中药研究所(谭正怀);100050北京,中国医学科学院协和医科大学药物研究所(刘耕陶)

通讯作者:刘耕陶

resonance,ESR)检测的自由基产物,提示气管滴入LPS所产生的自由基是通过激活NADPH氧化酶的结果[5]。中性粒细胞在肺部组织的募集与扣押(sequestration)是ALI的一大特征,而中性白细胞对肺脏的主要损害就是在肺部产生大量的自由基[6],用激活的多形核白细胞(PMN)灌流大鼠肺可引起其渗透性增加,这种现象可被SOD或XO抑制剂别嘌呤醇所阻断。活化的PMN在肺中堆积的现象可被别嘌呤醇部分阻断,但不为SOD所抑制。提示PMN引起的肺血管通透性增加是由于超氧阴离子损伤了内皮细胞的结果,而这种超氧阴离子可能是由特异存在于内皮细胞的X0所产生的[7]。

经上述各种途径所生成的O孑或H:O。在正常情况下可通过酶解或通过谷胱甘肽过氧化酶作用生成水,在谷胱甘肽过氧化酶所催化的反应中,还原型谷胱甘肽(GSH)被氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSG),后者又在谷胱甘肽还原酶催化下,经过消耗NADPH而转化为GSH。

瓤f黄嘌呤氧化酶\

半醌线粒体

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0谷胱甘肽过还原酶、

圈1活性氧ROS的产生与清除

另一类就是活性氮类自由基(reactivenitrogenspecies,RNS)或氮自由基类,如一氧化氮(NO)及其衍生物过氧化亚硝酸根离子(0NOO一)、硝基阴离子(NO一)及亚硝基阳离子(NO+)等。NO在体内是由L一精氨酸在NO合酶(NOS)催化下转化而来的,体内存在三种NOS亚型,即诱导型NOS(inducibleNOS,iNOS)又叫Ⅱ型NOS、内皮细胞型NOS(endothelialNOS,eNOS)又称为Ⅲ型NOS,以及神经型NOS(neuronalNOS,nNOS)又称为I型NOS。在呼吸道中,上述三种NOS可在多种细胞中表达,这些细胞包括气道和肺泡的上皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞等,其中eNOS和nNOS的活性主要由细胞内钙离子的浓度控制,而iNOS可因许多刺激因子如纽胞因子、LPS及其

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