体内活性氧的生成和抗氧化1
炎症性肠病中活性氧及抗氧化的研究进展
炎症性肠病中活性氧及抗氧化的研究进展炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）是一组以慢性炎症为特征的消化系统疾病，包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）和克罗恩病（Crohn's disease, CD）。
在炎症性肠病患者中，活性氧（reactive oxygen species, ROS）的产生增加，而抗氧化能力降低，导致炎症的持续发展和肠道组织的损伤。
炎症性肠病中活性氧及抗氧化的研究成为当前医学领域的热点之一。
一、炎症性肠病中的活性氧活性氧是一类包括氧自由基和非自由基的氧化分子，包括超氧阴离子（O2·−）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等。
在正常情况下，细胞内会产生少量的活性氧，参与细胞信号转导、抗菌、细胞凋亡等生理过程。
在炎症性肠病患者中，由于炎症反应的激活和细胞凋亡的增加，活性氧的产生明显增加。
活性氧的过量产生对肠道黏膜屏障和肠上皮细胞造成损伤，从而加剧炎症的发展。
研究表明，活性氧在炎症性肠病的发病机制中发挥着重要作用。
活性氧能够诱导炎症因子的产生，如肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）、白细胞介素-1β（Interleukin-1β, IL-1β）等，进而引发炎症反应。
活性氧还可以直接损伤肠上皮细胞，破坏肠道屏障功能，导致肠道细菌和毒素的易于穿透，加剧炎症的程度。
控制活性氧的产生，减轻其对肠道组织的损伤，成为炎症性肠病治疗的重要目标之一。
抗氧化是指一类化合物或酶系统能够稳定或清除活性氧，阻断氧化反应的过程。
在正常情况下，细胞内具有一套完善的抗氧化系统，包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase, GPx）和过氧化氢酶（catalase, CAT）等。
活性氧的名词解释
活性氧的名词解释活性氧是指一类具有高度活性的氧自由基和过氧化物。
在生物体内，活性氧具有复杂的作用机制，既有正面的生理功能，也有负面的病理作用。
1. 活性氧的产生活性氧的产生主要通过氧气与生物体内的电子或氢原子发生反应而形成。
在正常情况下，机体正常的代谢过程会产生少量的活性氧，而且机体也拥有一套完善的抗氧化系统来对抗活性氧的损害。
然而，在一些不利因素的作用下，如环境污染、辐射、烟草、化学物质等，活性氧的生成会增加，从而对机体造成损伤。
2. 活性氧的作用正常水平的活性氧对维持生物体正常的生理功能具有重要作用。
例如，白细胞会产生活性氧来杀死入侵的细菌和病毒；活性氧还参与细胞的信号传导和调节铁代谢等。
然而，当活性氧生成过多或机体抗氧化系统功能异常时，活性氧的作用就会失衡，并对机体产生不利影响。
3. 活性氧与疾病过量的活性氧可以引发氧化应激反应，导致细胞损伤、组织炎症、DNA氧化损伤等。
这些损伤与多种疾病的发生和发展密切相关。
例如，活性氧与心血管疾病、癌症、神经退行性疾病等有关。
在心血管疾病中，活性氧通过氧化低密度脂蛋白和损伤血管内皮细胞等途径，促进动脉粥样硬化的形成，导致血管阻塞；在癌症中，活性氧可能影响肿瘤细胞的增殖、凋亡和转移等过程；在神经退行性疾病中，活性氧损伤神经细胞，加速神经元的凋亡。
4. 活性氧的防御为了保护机体免受活性氧的伤害，人体拥有一系列抗氧化物质和酶系统，如抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等）、抗氧化维生素（如维生素C、维生素E等）以及一些植物营养素（如类黄酮、多酚等）。
这些抗氧化物质可以中和或清除体内的活性氧，维持细胞内外氧化还原平衡，减少细胞损伤。
5. 活性氧的研究与应用活性氧的研究是生物医学领域的热点之一，科学家们不断探索活性氧在疾病发生机制中的作用，并寻找有效的抗氧化策略。
目前，已经有一些抗氧化剂被用于临床治疗，如抗氧化维生素、植物提取物等。
此外，活性氧还被应用于消毒、杀菌和污水处理等领域。
细胞活性氧与氧化应激的关系
细胞活性氧与氧化应激的关系细胞是人体最基本的单位，其正常的生理状态与细胞内环境的平衡有关。
氧化应激是细胞内环境不平衡的重要因素。
在人体中，细胞活性氧（ROS）是一种重要的自由基，可引起氧化应激反应，对细胞产生不良影响。
本文将对细胞活性氧与氧化应激关系进行探究。
一、细胞活性氧ROS是一种由氧气分子通过还原反应生成的自由基。
这些自由基在细胞代谢和生物化学反应中产生，并在正常生理状态下保持相对平衡。
涉及氧化还原反应的生理过程，如细胞呼吸、代谢、机体免疫等均需要ROS参与。
此外，ROS还可以参与信号传递，对于细胞生长、分化和凋亡均有影响。
然而，当ROS积累到一定程度时，会引起细胞氧化应激损伤。
ROS可以攻击细胞内不饱和脂肪酸、蛋白质、DNA等重要分子，导致它们的氧化损伤。
这样的氧化应激会导致细胞功能受损、凋亡、疾病进展等不良后果。
二、氧化应激反应在正常生理状态下，细胞可以通过一系列抗氧化系统来消除ROS。
这些抗氧化系统包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化酶（GPx）等。
这些酶可以将ROS转化为无害物质，避免其造成细胞氧化应激反应。
然而，当抗氧化系统过度消耗，或ROS产生过多时，抗氧化反应也不再有效。
此时，细胞膜和DNA等分子结构会受到氧化应激的损伤，自由基进入细胞结构造成的氧化应激进一步加剧，产生恶性循环。
这样的氧化应激对细胞产生不良影响，可引起心脑血管疾病、神经退行性疾病、癌症等。
三、细胞活性氧与氧化应激关系细胞活性氧和氧化应激是两者之间的因果关系。
ROS在正常生理状态下可以维持细胞代谢和生物化学反应的平衡；而在过量积累时却会引起氧化应激，从而对细胞造成不良影响。
细胞内的一些激素和信号分子，如TGF-β、NF-κB、HIF等，也会调节ROS的生成和消除，参与细胞内环境的平衡调节。
氧化应激反应会诱导细胞自身激活APOPTOTIC程序，引发细胞凋亡。
因此，生物体中存在一系列保护细胞不被ROS引起的氧化应激的反应和修复机制。
细胞氧化途径和抗氧化机制研究
细胞氧化途径和抗氧化机制研究细胞是体内最基本的单位，是人体所有生命活动的基础。
然而，随着身体的老化以及环境污染、化学物质的侵害等多种因素的影响，细胞会受到氧化应激的攻击，导致其功能受到严重损害，进而引发多种疾病。
因此，研究细胞氧化途径和抗氧化机制对于维护身体健康具有重要的意义。
细胞氧化途径是指在细胞内，分子氧作为电子受体与电子供体发生氧化还原反应而引起的一系列生化过程。
在这个过程中，氧自由基或活性氧等生成物的产生，常常导致生物分子损伤，从而对生理功能产生不良影响。
氧自由基或活性氧生成的主要途径包括线粒体呼吸过程、光合作用、氧化还原酶系统等。
其中，线粒体呼吸过程是氧化途径的主要来源，也是氧化应激反应的最主要的发生场所。
与此同时，细胞内也存在着多种抗氧化机制，以防止氧化应激对细胞的损伤。
这些抗氧化机制包括细胞内酶抗氧化系统、非酶抗氧化系统等。
细胞内酶抗氧化系统主要包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、半胱氨酸变性酶、过氧化氢酶等。
这些酶的作用可以将活性氧在细胞内转化为无毒代谢产物，防止进一步的氧化反应发生。
非酶抗氧化系统包括维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、类黄酮、硫氨酸等天然的抗氧化剂，它们通过给予电子捕获形成搭桥，抑制氧自由基的进一步反应。
研究表明，细胞氧化途径紊乱与多种疾病的发生、发展密切相关。
例如，糖尿病、癌症、阿尔茨海默氏症等都与氧化应激反应有关。
糖尿病患者的血液中，氧自由基水平普遍升高，导致细胞膜、DNA、酶等生物分子受到严重损害。
而癌症患者则表现出代谢紊乱、细胞增殖、细胞凋亡抑制等特征，其中一些因素与氧自由基生成过多、抗氧化能力不足有关。
阿尔茨海默氏症患者的脑组织中也存在大量的氧自由基，导致神经元发生氧化应激反应及炎症反应，最终导致神经元死亡。
为了抑制细胞氧化途径，提高抗氧化能力，人们研究发现，生活中可以通过一些绿色食品来达到预防这些疾病的功效。
例如，绿茶中的茶多酚具有显著的抗氧化能力，可以抵抗氧自由基的侵害；果蔬中的黄酮类化合物、花青素等也可以在细胞内发挥抗氧化作用。
活性氧抗氧化反应的机制及影响因素
活性氧抗氧化反应的机制及影响因素氧气是人类生存所必需的物质之一，但它也能够导致许多疾病的产生，包括癌症、心脏病、糖尿病等。
氧气在机体内被代谢过程中还会产生一些富含能量的分子，称为活性氧（reactive oxygen species，ROS），它们具有强氧化性，因此有损害细胞器官、蛋白质、脂质以及DNA的可能。
身体内的细胞为了抵御这种氧化作用，会产生一系列酶来清除或分解ROS，这种机制被称为抗氧化反应。
本文将会介绍活性氧抗氧化反应的机制及受到影响的因素。
一、活性氧抗氧化反应的机制其中最具代表性的包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）以及过氧化氢酶（catalase，CAT）等。
这些酶在机体内积极抵御氧化作用，并将ROS转化为相对安全、无害的分子。
其中，SOD可将超氧化物阴离子（O2·^-）转化为氧气和过氧化氢（H2O2），而GPx和CAT则可以将H2O2转化为水和氧气。
此外，还有许多其它的酶，如过氧化氢酶样物质（peroxiredoxin，Prx）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase，GR），也能够发挥抗氧化的作用。
二、影响活性氧抗氧化反应的因素1. 饮食富含抗氧化剂的食物可以增加人体的抗氧化能力。
例如，维生素C、E、胡萝卜素等都是非常出色的抗氧化剂。
此外，吃一些含有多酚的食物，如茶叶、葡萄酒、水果等，也有益于保护身体免受氧化损害。
2. 运动适当的运动可以增强人体的代谢水平，并提高抗氧化能力。
运动能够促进血液循环，加快氧气的输送，同时会增加细胞的能量消耗，产生更多的ROS。
然而，经常锻炼身体后，人体适应性会逐渐增强，进而提高身体对ROS的抵抗力。
3. 环境污染环境因素也会影响人体内的抗氧化能力。
污染物、辐射、紫外线等都能够导致自由基的过量产生，这会使人体的抗氧化缺失。
人体抗氧化系统与抗氧化物质
都是衰老惹的祸
阻断性
预防性
恢复性
人体抗氧 化系统的
功能
预防性
• 直接清除游离型自由基，防 止其产生自由基反应
阻断性
• 中和还原，阻断活性氧的生 成链式行修复
初级抗 氧化防 御系统
二级抗氧 化防御系
统
人体抗氧 化系统
初级抗氧化系 统
定了机体防病抗衰老的能力，也决定了这一机体的生命质量。
什么是抗氧化物质？
抗氧化剂（Antioxidants）是阻止氧气不 良影响的物质。 它是一类能帮助捕获并中 和自由基，从而祛除自由基对人体损害的一 类物质。人体的抗氧化剂有自身合成的，也 有由食物供给的。较强的抗氧化剂如艾诗特 ASTA（astaxanthin的简称）等，一般人类 无法合成，必须从食物中等摄取。
酶类抗氧化系统
非酶类抗氧化系 统
酶类抗氧化系统
主要由超氧化物歧化酶（SOD）、 过氧 化氢酶（CAT）、 硒谷胱甘肽过氧化物酶 （SeGPx）、不含硒谷胱甘肽过氧化物酶和谷 胱甘肽硫转移酶（GPx、GST）和醛酮还原酶 （AR）等体内自生的抗氧化酶（简称抗氧化酶） 组成，它们在体内组成抗氧化的第一道防线。
人体抗氧化防御系统是一个有机整体，系统内部各子系统和
不同层次系统之间是相互协作、相互依存、共同促进，发挥系统整
体功能的。二级抗氧化防御系统功能的正常发挥则有赖于初级抗氧
化防御系统的功能正常（同时也有赖于免疫系统的功能正常）。而
初级抗氧化防御系统内部酶类抗氧化系统功能的正常发挥更有赖于
非酶类氧化系统的支撑和材料供应；充足的抗氧化剂是体内生成抗
维生素E
维生素 E、Vitamin E 药名： 维生素E 别名： 生育酚 或 抗不育维生素 分类： 西药内科维生素与矿物质
人体抗氧化系统与抗氧化物质
日常抗衰老
• 精力不旺、体力透支、萎蔫不振、易疲劳、记忆力下降、易感冒、睡眠不好、食欲不 振、皮肤黯淡无光、出现色斑、免疫力下降。
第一阶段 轻度衰 • 轻微皱纹出现 老25岁-35岁
• 情绪波动、烦躁不安、焦虑、失眠、多疑、记忆力减退、月经紊乱、性欲减退、乳房 第二阶段 中度衰 萎缩、腹胀、严重色斑、皮肤干燥、弹性减退、毛孔粗大、皱纹加深，潮热出汗。
老35岁—45岁
• 人体进入快速衰老期，肌体全面老化，各种疾病缠身;女性45岁左右停经后，由于卵 巢萎缩，雌性激素分泌减少，皮肤失水起皱、乳房下垂、体型趋胖，更容易引起心
第三阶段 严重衰 理焦虑，抑郁等心理疾病。女性进入快速衰老期!您将步入老年状态! 老45岁—55岁
日常抗衰老
食物
• 山竹 番茄 葡萄 鲑鱼 坚果 花椰菜 蓝莓 大蒜 菠菜 燕麦 绿茶 海藻 柚子 黑枸杞 菠菜 山楂 红葡萄酒 胡萝卜 黄豆 蜂蜜 樱桃石榴 黄瓜 柠檬
什么是抗氧化物质
抗氧化剂（Antioxidants）是阻止氧气不 良影响的物质. 它是一类能帮助捕获并中和 自由基,从而祛除自由基对人体损害的一类 物质.人体的抗氧化剂有自身合成的,也有由 食物供给的.较强的抗氧化剂如艾诗特ASTA （astaxanthin的简称）等,一般人类无法合 成,必须从食物中等摄取.
人体抗氧化系统
二级抗 氧化防 御系统
抗氧化 修复系
统
人体抗氧化系统
抗氧化修复系统
这一系统主要对因氧化而受损的蛋白质和DNA 进行 修复.蛋白质的修复分修复和降解2 种途径,但蛋白质的修 复作用是有限的,主要靠特殊的蛋白质和水解酶对氧化修 饰蛋白进行分解代谢.对于受损的DNA 的修复是比较理 想的,主要修复方式有回复修复、切复修复和复制后重组 修复.对氧化的脂质不能被修复,只能将其氧化产物代谢成 无毒性产物.另外,该系统还包含机体的解毒系统、膜修复 和再生系统.
细胞活性氧的产生和调控机制研究
细胞活性氧的产生和调控机制研究细胞活性氧是由细胞内氧气发生还原反应而产生的一系列化学物质，包括超氧阴离子、过氧化氢、羟基自由基等。
在细胞代谢和信号转导中，活性氧扮演了重要的角色。
然而，过度积累的活性氧可能会引起细胞损伤和病理过程。
因此，细胞活性氧的产生和调控机制一直是生命科学研究的重要领域。
细胞活性氧的产生细胞内氧气主要通过线粒体和NADPH氧化酶等酶系统产生活性氧。
线粒体是细胞内重要的氧化还原反应场所，其中的复合物I、复合物II和复合物III都是产生超氧阴离子的位点。
NADPH氧化酶是另一个与活性氧产生密切相关的酶系统，它在细胞内负责将氧气还原成超氧阴离子、过氧化氢和次氯酸根离子等氧物种。
除此之外，细胞内的一些代谢途径和应激条件也可以促进活性氧的产生，如葡萄糖酸尿症、肝病、烟草使用等都可以增加体内氧自由基的产生。
细胞活性氧的调控机制细胞为了维持氧平衡，需要采用多种机制来调控活性氧的产生以及清除。
其中，一些重要的信号途径可以影响细胞活性氧的生成和细胞对氧化损伤的应答。
例如：1. 抗氧化剂抗氧化剂是一些能够清除自由基的分子，包括维生素C、维生素E、类黄酮、茶多酚等。
这些分子可以构成细胞内抗氧化体系，抑制自由基的生成和维持氧平衡。
2. 转录因子转录因子是一些在基因调控方面有特定功能的蛋白质，可以通过调节基因的转录而影响细胞的生理过程和适应能力。
生物体内存在多种转录因子，如核因子Kappa B、NF-E2相关因子2(Nrf2)等，它们可以调节细胞内活性氧的代谢过程和抗氧化体系的形成。
3. 热激蛋白热激蛋白是一些负责维持细胞内蛋白质稳态和应对环境应激的重要蛋白。
一些研究表明热激蛋白可以通过抑制细胞线粒体膜电位上升而减少活性氧的生成。
4. 线粒体代谢线粒体是细胞内活性氧的主要生成位点，因此线粒体代谢状态可以影响细胞内活性氧的产生。
正常的线粒体代谢可以减少超氧阴离子的释放，因此对细胞本身的氧化损伤有着重要的保护作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
抗氧化防御系统
抗氧化酶
超氧化物歧化酶（SOD) 过氧化氢酶（CAT）
硒谷胱甘肽过氧化物酶（ｎ ｏｎＳｅＧＰx） 醛酮还原酶
水溶性小分子抗氧化剂
抗坏血酸 谷胱甘肽
脂溶性抗氧化剂
维生素E 类胡萝卜素 辅酶Q
蛋白性抗氧化剂
目录
氧自由基和活性
01
氧的生成
02 抗氧化防御系统
氧自由基和活性氧的生成
01 线粒体活性氧生成系统 02 微粒体活性氧生成系统
03 浆膜结合NADPH氧化酶 04 铁离子
线粒体活性氧生成系统
FMN：Fe-S
鱼藤酮
O2
NADH
复合体I
Cyto b，c1和
CoQ Fe-S 复合体III
Cyto c
O２
微粒体活性氧生成系统
Cyto p450的自氧化作用
• 肝内质网膜上的CytoP450可 以接受经NADPH-Cyto p450还 原酶催化的，由NADPH供给 的电子，在反应过程中有过 氧中间产物Fe3+ -RO2= 的存 在
NADPH-Cyto p450还原酶的酶系 统生成反应
该系统不但在代谢过程中产生活性氧。还可以由NADPH-CytoP450电子传递链直接活化 某些外源性化合物成为自由基中间产物
脂溶性抗氧化剂
• 淬灭单线态氧，形成三线态类胡萝卜素，通过溶 剂分子间的相互振动作用使其转变成CAR
• 直接清除O2‾•
O2‾•+CoQH２ H2O2+O2＋CoQ • 与脂自由基或脂过氧基反应
辅酶Ｑ
2L•+CoQH2 2LH+CoQ
2LOO•+CoQH 2LOOH+CoQ • 作为α−生育酚自由基的还原剂，使α−生育酚
Q
O2‾•+H†
醌自由基有关，FAD半 醌自由基可以将一个
NAD（P）†
QH•
O2
电子交给O2生成O2‾•
线粒体活性氧生成系统
单胺氧化酶
• 该酶紧密结合于线粒体外膜上，是含黄素蛋白的酶，催 化的主要化合物为单胺类，在此过程中产生过氧化氢
RCH２NH２ RCH＝NH
酶－FAD 酶—FADH２
H２O２
Cyto a-a3 复合体Ⅳ
琥
FAD：Fe-S
珀
复合体II
酸
H2O 抗霉素A
线粒体活性氧生成系统
线粒体呼吸链
• 辅酶 Q • 半醌的自氧化 • 黄素蛋白酶的酶性生
作用
成反应
• 泛醌能非酶性氧化， • 黄素蛋白酶生成O2‾•的
由泛半醌自氧化形成
机制与其辅酶FAD在还
超氧阴离子
原过程中产生了FAD半
NAD（P）H
吞噬细胞的脱颗粒 作用及颗粒中髓过 氧化物酶的释放促 使MPO系统的激活， MPO催化卤素离子 与H2O2反应生成 HOCl，羰基醛等活 性氧
ONOOH的生成
• 某些细胞因子特别是细胞炎性因子如LPS， 可激活吞噬细胞NADPH氧化酶生成O2‾•，同
时能诱导一氧化氮合成酶生成一氧化氮
• NO+O2‾•
浆膜结合NADPH氧化酶
吞噬细胞活性氧生成系统
A
NADPH氧化酶
B MPO-H2O2-卤化物系统
C
ONOOH的生成
NADPH氧化酶
NADPH氧化酶是包 埋在膜的脂双层中 的膜酶，它以FAD 为辅因子，当受到 颗粒性和可溶性激 活剂激活时NADPH 氧化酶催化NADPH 单电子还原生成 O2‾•
MPO-H2O2-卤化物系统
再生
2VE•+CoQH2 2VE+CoQ
水溶性小分子抗氧化剂
• 2GSH＋•OH • GS•＋GS• • 2GSH＋H2O2
GS•＋H2O GSSG GSSG＋2Ｈ2Ｏ
谷胱甘肽
NADPH＋H†
GSSG
GSSG-R
NADP†
２GSH
抗坏血酸 脱氢抗坏血酸
GSSG ２GSH
疾病
• 癌症 • 糖尿病 • 心血管疾病如血栓
体内自由基的生成和抗氧化防 御系统
临五1403班李婧婧 2201140314
衰老的自由基理论
• 1965年由Harman D提出，它基于这样的前 提，所有生物的衰老和死亡是由一个受遗 传因素和环境因素影响的专门的共同过程 负责。该理论认为衰老是由自由基反应引 起的，他参与跟环境，疾病和固有的衰老 过程有关的衰老性改变，对自由基对细胞 大分子DNA，脂类和蛋白质的损伤的研究以 及降低能量代谢的实验和转基因动物的资 料显示氧化损伤是衰老过程的直接原因
@your name
铜蓝蛋白 清蛋白和清蛋白结合的胆 红素 金属硫蛋白
抗氧化酶
• 超氧化物歧化酶（SOD） O2‾•+O2‾•+2H† SOD H2O2+O2
SOD基因缺陷，引起 肌萎缩性侧索硬化症
• 过氧化物酶（CAT） ２H2O2 CAT ２H2SeGPx）
ROOH＋２GSH ROH＋H２O＋GSSG GSSG＋NADPH＋H† GSSG－R ２GSH＋NADP†
ONOO‾
• ONOO‾＋H†
ONOOH
• 在线粒体内
• NO+Fe２＋Cyto ������
NO‾＋Fe３＋Cyto ������
• NO‾＋O２＋H†
ONOOH
铁离子
• 铁如EDTA-Fe或ADP-Fe复合物能增加活性氧 的毒性
• 催化自氧化作用 2GSH+2O2 Fe GSSG+2O2‾•+2H†