活性氧介导氧化应激在心血管应激及运动中对心肌线粒体和自噬作用的新进展
什么是应激性心肌症?

什么是应激性心肌症?
李睿佳
【期刊名称】《心血管病防治知识》
【年(卷),期】2016(0)1
【摘要】挤压样胸部疼痛并非总是源于动脉阻塞,而可能是由于症状与冠心病心
绞痛相似的另一种疾病引起。
心脏病发作的典型症状是重度压力、沉闷、胸部疼痛,通常是由冠状动脉堵塞导致心肌血供不足而引起的。
然而,即使是在冠状动脉未堵塞的情况下,另一种鲜为人知的致病原因也可以产生同样的突发性心脏症状,它被称之为应激性心肌症。
【总页数】2页(P29-30)
【作者】李睿佳
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.应激性心肌病患者行冠状动脉及左心室造影后严重并发症的观察与护理 [J], 郑
丽丽;陈秀青
2.活性氧介导氧化应激在心血管应激及运动中对心肌线粒体和自噬作用的新进展[J], 原阳;潘珊珊
3.应激性高血糖对急性心肌梗死患者心功能及并发症的影响 [J], 周忠向;杨文东
4.扩张型心肌病动物模型心肌细胞电重构与氧化应激及炎症性损伤的相关性 [J],
张易民;张晓辉;王宝娣
5.和厚朴酚对高脂所致心肌细胞氧化应激损伤的保护作用及其与内质网应激-线粒体凋亡通路的相关性 [J], 黄家喜;李晶;鲍翠玉
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氧化应激和抗氧化研究的新进展

氧化应激和抗氧化研究的新进展随着生物学和医学领域的进步和发展,人们对氧化应激和抗氧化研究的关注度越来越高。
氧化应激是指细胞内氧化还原反应失衡造成的一种现象,它常常会对细胞的代谢产生影响,甚至会导致细胞死亡。
而抗氧化剂可以降低氧化应激对细胞的影响,延缓细胞衰老和疾病的进程。
本文将探讨氧化应激和抗氧化研究的新进展。
一、氧化应激的基本原理氧化应激是指细胞内氧化还原反应失衡所导致的一种现象,它可以导致细胞膜受损、DNA氧化、蛋白质质量下降以及线粒体功能受损等一系列问题。
这些问题会导致细胞失去其正常的生理功能,从而对身体造成危害。
氧化应激的发生是由于细胞内产生过量的自由基。
自由基是一种具有高度活性的无机离子、小分子和一些有机分子的产物,它们在细胞内可以与其他分子相互结合,从而导致损伤。
同时,自由基也是正常代谢过程中产生的产物,但是当它们过量时就会导致氧化应激的发生。
细胞为了应对氧化应激的影响,会通过一系列的反应来保护自身。
比如细胞会产生各种抗氧化酶来清除自由基,或者增加抗氧化物质的合成来维持细胞内的氧化还原平衡。
二、抗氧化剂的作用机理抗氧化剂是一类可以减少自由基的产生或擦除过多自由基的物质。
它们通常是一些具有还原功能的化学物质,如维生素E、C、多酚和类黄酮等。
这些抗氧化剂能够与存在于细胞内的自由基结合,从而降低自由基对细胞的损害。
此外,近年来还有学者提出了抗氧化剂调节信号通路的作用。
他们发现,一些抗氧化剂可以通过调节细胞信号通路来发挥抗氧化的作用,从而影响细胞的增殖、分化和凋亡等过程。
三、氧化应激和抗氧化研究的新进展随着生物技术的不断发展,氧化应激和抗氧化研究也有了新的进展。
其中最具有代表性的是基因编辑技术的应用。
利用基因编辑技术,研究人员可以直接编辑相关基因,从而进一步探究氧化应激和抗氧化的机制。
比如,他们可以增加或减少相关抗氧化酶的表达量,或者改变特定基因的表达方式,从而研究其对氧化应激的影响。
同时,最新的研究表明,一些天然产物也具有强大的抗氧化效果。
线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制

线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制摘要:线粒体在生物氧化和能量转换的过程中会产生活性氧,当活性氧的生成与机体抗氧化防御系统之间存在不平衡时,线粒体就会发生氧化应激。
线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调,进一步损伤线粒体,从而促进神经退行性疾病的发生,发展。
研究表明,线粒体营养素既可以增强抗氧化防御系统功能,又能够减少线粒体活性氧的生成,从而修复线粒体的氧化损伤,进而改善线粒体的结构和功能。
本文将从线粒体氧化应激和线粒体营养素干预机制两方面做以综述。
关键词:线粒体氧化应激活性氧烟酸硫辛酸硫辛酰胺线粒体是真核动物细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所,细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的,因此,有人将线粒体称为细胞的“动力工厂”。
线粒体生物氧化和能量转换的过程中伴随着活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生。
过量的ROS会引起线粒体损伤,促进神经退行性疾病的发生,发展。
由氧化应激引起的线粒体损伤是衰老及神经退行性病变的主要原因,并且严重影响运动能力。
线粒体损伤可导致关键的线粒体酶功能障碍。
酶的功能障碍主要是由于底物和辅酶的结合不足,而这种结合不足在补充足够的底物或辅酶及其前体后可以得到改善,长期补充线粒体营养素(mt-nutrients)可以有效地保护线粒体功能的完整,修复线粒体的损伤。
Liu[1]等把线粒体营养的功能定义为:①可以提高线粒体酶底物和辅酶的水平;②诱导二相酶增强细胞内的抗氧化防御能力;③清除自由基及防止氧化剂的生成;④修复线粒体膜损伤。
现就线粒体氧化应激和线粒体营养素对其干预机制两方面做简要综述。
1 线粒体氧化应激氧化应激是指活性氧生成与抗氧化防御系统之间的不平衡状态,氧化应激可在活性氧生成超过抗氧化防御系统时或者在抗氧化剂活性降低时发生。
众所周知,线粒体是真核动物细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所,但在线粒体生物氧化和能量转化的过程中会产生活性氧(reactive oxygen species,ROS),由于活性氧的活性非常高,过量的活性氧会进攻线粒体DNA及线粒体内蛋白质,脂类等生物大分子物质,从而损伤线粒体使其能量合成受到障碍,最终导致线粒体功能下降,线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调,进一步损伤线粒体,从而促进神经退行性疾病的发生,发展。
线粒体自噬和氧化应激的关系

线粒体自噬和氧化应激的关系线粒体自噬和氧化应激之间的关系,就像一对既相爱又相杀的夫妻,时不时上演一场小争吵,但又离不开对方。
我们先聊聊线粒体,自古以来,线粒体就被称为细胞的“动力工厂”,好比汽车的发动机,没了它,细胞就跟无头苍蝇似的,根本没法正常运转。
可惜的是,时间不等人,线粒体也会老,出现问题。
于是,线粒体自噬这个小帮手就登场了,它就像个贴心的清洁工,帮忙把那些老旧、损坏的线粒体打包走,保持细胞的“清新”。
说白了,这就是一种自我修复的过程。
不过,事情可没那么简单。
氧化应激来了,嘿,别小看它。
氧化应激就像是细胞里的“坏小子”,是由自由基引起的。
想象一下,细胞就像个小镇,氧化应激就像是镇上的流氓,时不时跑出来捣乱。
自由基就像小流氓们,捣蛋、破坏,把细胞搞得一团糟。
这时候,线粒体可就受不了啦,没办法,只能拼命工作,试图抵抗这些“坏小子”。
可问题是,抵抗得越厉害,线粒体就越累,甚至还可能被氧化应激搞坏了。
所以,线粒体自噬和氧化应激之间的关系就像一场猫捉老鼠的游戏。
线粒体自噬在努力清理被氧化应激搞坏的线粒体,而氧化应激则在不断试探线粒体的底线。
你想啊,线粒体在那儿忙得不可开交,想把自己清理干净,结果却发现,氧化应激像个无赖,不停地给它制造麻烦。
这个时候,细胞就得绞尽脑汁,想办法把这两者之间的关系调和好,既要保证线粒体的正常运转,又要应对不断袭来的氧化应激。
这还不是个简单的任务哦。
细胞里的信号通路像是一条错综复杂的交响乐,每个乐器都在争着发出声音。
比如,某些信号通路就会在氧化应激发生时激活,这些信号就像是在说:“喂,快来帮忙,线粒体快撑不住了!”可与此同时,线粒体自噬也在偷偷摸摸地进行调节,有时候会减少自噬的速度,有时候又会加速,让整个过程变得更加扑朔迷离。
说到这里,不得不提一下运动。
运动就像是给细胞打了一剂强心针,能够提高线粒体的功能,减轻氧化应激的影响。
想象一下,平时不爱运动的细胞,突然被强制上了健身房,结果一运动,线粒体们都精神抖擞,努力地跟上节奏,这时候,自噬的效率也提升了,细胞的氧化应激水平就会降低,真是一举两得。
氧化应激和细胞死亡在心血管病中的作用

氧化应激和细胞死亡在心血管病中的作用心血管疾病是指影响心脏和血管功能的疾病。
它是全球最常见的死亡原因之一。
许多心血管疾病的病因多种多样,其中涉及的一种重要机制是氧化应激和细胞死亡。
氧化应激是指生物体内部低浓度的活性氧(ROS)和和高浓度的氧化还原剂(如过氧化氢)对细胞内部的蛋白质、核酸和膜脂质等结构的氧化反应过程。
正常的代谢过程会产生少量的ROS,而过多的氧化应激会对身体造成损害。
在心血管疾病中,氧化应激与细胞死亡密切相关。
研究发现,氧化应激是导致心肌细胞凋亡和坏死的主要原因之一。
氧化应激也会导致血管内皮细胞的损伤,从而增加动脉粥样硬化的风险。
此外,氧化应激还会使动脉壁发生炎症,进一步刺激心血管疾病的发展。
细胞的死亡形式可以分为凋亡和坏死。
凋亡是一种被认为是规则化、有控制的程序性死亡,它通常与细胞发育、组织维持和代谢平衡相关。
坏死是由于严重的机械或化学损伤所引起的一种非规则性的、无控制的死亡方式。
心血管疾病中的细胞死亡主要包括心肌细胞坏死和凋亡、血管内皮细胞凋亡和坏死等。
心肌细胞坏死一旦出现,自然无法再恢复功能,而血管内皮细胞坏死则可能导致动脉壁含水量增加、血小板和白细胞附着等,增加了发生心血管病的风险。
为了预防并治疗心血管疾病,我们需要采取一系列措施,包括控制饮食、参加锻炼、戒烟等。
此外,天然氧化应激的清除剂可以减轻或预防心血管疾病的发生。
一些深色蔬菜(如紫茄子、红萝卜、紫甘蓝等)、水果(如葡萄、树莓、蓝莓等)和红酒含有多酚类的化合物,这些化合物可以作为天然的氧化应激清除剂,被广泛用于心血管疾病的治疗中。
此外,一些药物和健康补品(如维生素E、谷胱甘肽和类花青素等)也可以作为氧化应激清除剂来提高心血管功能。
不过,更具体的疗效和安全性还需要进一步的研究。
总之,氧化应激和细胞死亡是影响心血管疾病发生及发展的重要机制之一,在治疗和预防心血管疾病的过程中,我们需要对氧化应激和细胞死亡这一机制有足够的了解。
急性运动中线粒体的抗氧化分子调控

急性运动中线粒体的抗氧化分子调控【摘要】线粒体是细胞内活性氧的主要来源。
研究证实解偶联蛋白具有质子转运活性,能够减少线粒体活性氧的产生。
而线粒体抗氧化酶也是机体重要的抗氧化防御机制。
解偶联蛋白和抗氧化酶的激活和/或诱导表达可能在急性运动过程中的机体抗氧化保护中共同发挥作用,从而保持活性氧稳态,维持细胞正常功能。
【关键词】急性运动;线粒体;活性氧;解偶联蛋白;抗氧化酶基金项目:国家自然科学基金(No.30270638和No.30470837)共同资助。
1978年Dillard等[1]首次报道了人以50%最大摄氧量负荷踏车运动1小时后,呼出气中脂质过氧化产物戊烷含量明显增加。
之后Davies等[2]又于1982年应用ESR技术直接检测到力竭运动后大鼠肝脏、骨骼肌中的自由基信号。
目前急性运动应激状态下机体活性氧(ROS)生成及其引发的脂质过氧化水平升高已为大量研究所证实。
活性氧的大量产生会导致机体细胞和组织的广泛氧化损伤,并被认为是运动性疲劳发生的重要机制之一。
研究发现,线粒体是细胞内活性氧的主要来源,构成生物体活性氧生产量的95%以上[3]。
体内活性氧在生成的同时也在不断地被清除。
在生物进化过程中,线粒体形成了自身的一套抗氧化防御体系,以减缓活性氧的损伤攻击,其中温和解偶联抑制O2的单电子还原及抗氧化酶的作用是两个重要的方面。
1 线粒体温和解偶联抑制活性氧生成、解偶联蛋白家族成员(UCPs)及其与运动线粒体态4呼吸向态3呼吸的转变能够完全阻止H2O2的累积,除了还原性呼吸载体的总量减少外,主要在于降低了半醌QH的生存期[4]。
温和解偶联导致跨膜电位的轻微下降,就能阻断线粒体内超氧阴离子(O-·2)的积累过程。
Nichols(1974)首次证实线粒体质子漏现象的存在。
质子漏指在缺乏磷酸化受体ADP的情况下,质子(H+)不通过F0F1-ATPase进行ATP合成,而直接通过线粒体内膜回到基质,其结果导致贮存在质子电化学势能中的自由能被消耗。
活性氧在血管系统内的作用机制

活性氧在血管系统内的作用机制
郭迎萍;孙秀亭
【期刊名称】《天津医药》
【年(卷),期】2004(032)008
【摘要】大量的证据表明氧化应力在高脂血症、糖尿病、缺血性心脏病及慢性心力衰竭等疾病有关的心血管功能障碍的发生和发展中起着重要作用。
氧化应力是过量的活性氧(ROS)压倒内源性抗氧化系统的一种状态,ROS在血管系统内对各种类型细胞具有截然不同的功能性作用,并起着生理学和病理学作用,笔者将重点综述ROS与血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的关系。
【总页数】3页(P526-528)
【作者】郭迎萍;孙秀亭
【作者单位】300050,天津市医学科学技术信息研究所;300050,天津市医学科学技术信息研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R3
【相关文献】
1.线粒体活性氧类及其对心血管系统影响的研究进展 [J], 宋仁生(综述);李涛;吴柱国(审校)
2.血小板内活性氧在血小板活化中作用机制及其靶向治疗的应用进展 [J], 陈锦远;李春霖;王秋根;邓国英
3.纳米二氧化硅的心血管系统毒性及其作用机制的研究进展 [J], 刘雨凡;王继;郭彩
霞;李艳博
4.鹿茸及其活性成分对心血管系统保护作用机制研究进展 [J], 林喆;黎清俊羽;周佳;王雨辰;周高峰;刘俊秀;黄晓巍;徐岩
5.管腔内支架:作用机制、性能和研究进展 I.管腔内支架的作用机制和性能 [J], 欧阳墉;李麟荪
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10-线粒体自噬在心血管疾病中的作用及研究进展_卢颖

凋 亡 及 自 噬 中,磷 酸 化 BNIP3 起 到 了 关 键 作 用,可 以 促 进 BNIP3 和 LC3B 相互作用,而抗凋亡因子 BCL-XL 可以促进 BNIP3 介导的线粒体自噬[10]( 图 2) 。但 NIX 和 BNIP3 如何调 控细胞凋亡和线粒体自噬之间的平衡目前还不清楚。
调节线粒体自噬的另一条途径是线粒体外膜的类 NIP3 蛋白( NIP3-like protein X,NIX) 和 Bcl2 / 腺病毒 E1B-19kD 相 互作用蛋白 3( Bcl-2 and adenovirus E1B-19kDa-interacting protein3,BNIP3) 。NIX 蛋白可以直接与吞噬膜表面的 Atg8 家族 同源蛋白 连 接,从 而 诱 导 线 粒 体 经 自 噬 途 径 降 解 受 损 线 粒 体[5-9]。如果 Nix 中 WXXL 序列氨基酸的 W53A 突变,会中断 和 Atg8 的相互作用,抑制鼠胚胎纤维组织母细胞和网织红细 胞中的线粒体自噬。提示 Nix 是一个连接线粒体和自噬体的 线粒体受体[10]。此外 Nix 基因缺失能抑制线粒体膜电位的消 失,从而抑制线粒体进入自噬体,最终影响成熟红细胞的功能 导致贫血[11]。而 Nix - / - 小鼠虽然可以存活,但由于 Nix - / - 红 细胞中有线粒体残留,过多 ROS 引起细胞凋亡,导致贫血和网 织红细胞增多[12]。BNIP3 是 NIX 的同源蛋白,两者在结构和 功能上均高度相似,在诸如低氧诱导的自噬中都显示了相似 的功能,有研究发现,BNIP3 在线粒体的降解调控机制中具有 与 NIX 蛋白相似的作用。最近的研究也发现,BNIP3 和 NIX 可以作为线粒体上自噬的受体[13]。有研究报道在诱导细胞
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活性氧介导氧化应激在心血管应激及运动中对心肌线粒体和自噬作用的新进展原阳;潘珊珊【摘要】采用文献综述法 ,在活性氧介导氧化应激的基础上 ,对氧化应激与心血管应激以及氧化应激与运动的研究现状进行了总结 ,对活性氧介导的心脏氧化应激损伤和保护机制的热点研究进行了梳理和分析 ,探讨了活性氧介导氧化应激在心脏损伤和保护之间的关系 ,以及应激中影响活性氧平衡的因素 ,表明线粒体自噬为运动与心脏保护机制的研究提供了新思路.%Through using the method of literature review ,this paper summarizes the status quo of the research on oxidative stress in cardiovascular and exercise on the basis of reactive oxygen species-mediated oxidative stress ,analyzes the hot researches of reactive oxygen species-media-ted oxidative stress damage and protection mechanisms in cardiac ,and probes into the relation-ship between cardiac damage and protection induced by reactive oxygen species-mediated oxida-tive stress ,and the factors which affect reactive oxygen species ' balance in stress ,indicating that mitophagy sheds a new light on researches of cardioprotection mechanism in exercise .【期刊名称】《体育科学》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】8页(P71-77,97)【关键词】活性氧;氧化应激;心血管应激;运动;线粒体;自噬;心脏保护【作者】原阳;潘珊珊【作者单位】上海体育学院运动科学学院 ,上海 200438;上海体育学院运动科学学院 ,上海 200438【正文语种】中文【中图分类】G804.7氧化应激反映了机体过氧化和抗氧化的失衡状态,一方面,是活性氧主导的机体系统性表现,另一方面,涉及生物体对过氧化反应中间产物的解毒和氧化应激损伤的修复。
近年研究发现,在心血管应激(心肌缺血、缺血再灌注损伤、缺血预适应)运动中,心脏氧化应激现象普遍存在,绝对和相对缺血缺氧引起心脏供氧、供能下降,是造成氧化应激的最初因素。
心肌缺血、缺血再灌注与过量运动引起的氧化应激造成心脏炎性反应、梗死面积增加和心功能下降,但缺血预适应与适度运动引起的氧化应激可以促进心脏适应性[46,51],为心脏保护机制研究提供了新思路。
线粒体是进行氧化磷酸化的场所,在心肌细胞中数量多且发达,合成心脏活动所需大部分ATP。
线粒体功能完整对于心脏维持正常生理功能至关重要。
线粒体损伤一部分源于线粒体膜的改变,缺血缺氧诱导的细胞氧化应激和钙超载机制造成线粒体膜过氧化和渗透性增强。
线粒体损伤后,ATP合成受到影响,破坏ATP依赖的钙稳态调节,进一步加剧细胞损伤。
而线粒体自噬可对受损线粒体及时清除,抑制氧化应激加剧[56]。
在心脏氧化应激机制研究中发现,线粒体既是氧化应激的重要来源,又是氧化应激的靶向细胞器。
线粒体氧化应激涉及活性氧生成数量和清除能力的变化,以及受损线粒体清除能力的变化。
最近研究表明,氧化应激不仅直接造成线粒体本身出现结构、功能变化的氧化应激反应,也通过线粒体的改变影响细胞自噬、线粒体自噬,从而共同作用于细胞和线粒体的损伤或保护。
本研究就近些年有关活性氧介导的心脏氧化应激损伤和保护机制的热点研究进行梳理和分析,通过总结氧化应激与心血管应激、氧化应激与运动的研究进展,探讨活性氧介导氧化应激在心脏损伤和保护之间的关系,为心脏保护的研究提供新的理论依据和参考。
1.1 氧化应激与活性氧平衡内源性活性氧族(ROS)以羟自由基(·OH)、超氧阴离子和过氧化氢(H2O2)等形式存在,是造成氧化应激的直接引物,约90%来源于线粒体内膜呼吸链。
研究表明,1%~3%的氧在正常状态线粒体氧化磷酸化过程中生成了ROS[49]。
内源性ROS过高与超量运动或缺血中氧化应激造成呼吸链电子漏升高,以及ATP消耗引起的黄嘌呤机制和半醌机制等有关。
其过量堆积会造成膜脂质过氧化反应,引起细胞膜、线粒体膜、内质网膜等结构破坏。
应激状态下,异常胞内离子浓度改变线粒体膜电位(ΔΨm),诱导线粒体渗透性转换孔道(mPTP)开放,内、外膜渗透性增强,引起线粒体内、外膜间细胞色素C (Cyt-c)释放入胞浆造成电子漏,加剧ROS生成。
ROS作为触发物时,细胞内可激活下游Akt、MAPK、AMPK、PKC等蛋白激酶,在线粒体上也能激活PKCε、p38MAPK、JAK/STAT等蛋白表达,因此,ROS对诱导心脏信号传导有积极意义。
较小的ROS增多可能会增加氧化应激的缓冲能力,促进基因表达和蛋白质合成,从而扮演中介物角色,使心脏具有适应性以促进心肌保护[55]。
抗氧化酶在氧化应激的缓冲中扮演关键角色,ROS清除的“第一条防线”是超氧化物歧化酶(SOD)。
线粒体ROS清除主要依靠线粒体基质中的MnSOD。
抗氧化酶除了抑制氧化应激,还能促进DNA修复和阻滞心肌肥大[13]。
1.2 氧化应激与线粒体渗透性线粒体膜以双层膜构成,正常状态内、外层膜对分子的渗透性不同。
外膜存在Bcl-2家族形成的孔道,直径小于22A的分子可自由进出。
但内膜mPTP仅对不带电荷的小分子有渗透作用。
mPTP是由多个亚基构成跨越线粒体内、外膜的电压门控离子通道,调节线粒体内膜渗透性。
急性损伤中,大量产生的ROS以及胞内Ca2+浓度升高,造成线粒体膜内、外离子浓度差平衡被破坏,引起ΔΨm升高,是mPTP打开并延长开放的主要原因[46]。
mPTP异常开放造成线粒体膜通透性增强,大量物质顺应浓度差、电位差涌入或涌出,使线粒体膜去极化,线粒体肿胀或裂解,造成线粒体损伤,心脏对于应激耐受性下降[52]。
ATP合成减少进一步加剧ROS生成增多的氧化应激导致恶性循环[15]。
线粒体外膜存在Bcl-2家族介导的渗透性调节。
Bcl-2家族中Bax和Bak,是线粒体外膜的成孔蛋白,外膜孔道导致Cyt-c释放入胞浆造成电子漏和激活凋亡信号。
Bax也可与mPTP外膜亚基的电压门控阴离子通道(VDAC)结合扩大外膜孔道,加剧损伤[1]。
Bax/Bak造孔机制的形成依赖唯BH-3域(BH-3 only domain)同源蛋白的诱导,包括心脏线粒体外膜表达的Bnip3和Nix。
BH-3域蛋白异源的抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-x1对BH-3域同源蛋白存在抑制,阻滞了Bax/Bak造孔。
1.3 氧化应激与细胞自噬细胞自噬(autophagy)是对细胞内物质的循环再利用,修复性适度自噬是细胞生长、发育与稳态中的常规步骤,帮助细胞产物在合成、降解以及接下来的循环中保持平衡状态,而过度自噬参与了细胞凋亡。
在自噬的几种类型中,大自噬(macroautophagy)与氧化应激联系紧密,基本过程如:1)自噬相关物质在PAS结合位点的募集;2)自噬双层膜的形成和延伸对需降解物进行包含形成自噬体;3)自噬体向溶酶体移动,并与之融合形成自噬溶酶体,通过溶酶体酶(cathepsin)对包含物酶解。
自噬相关蛋白(atg)是完成自噬过程主要功能蛋白。
Beclin1是atg6哺乳动物同系物,可起始自噬。
atg14L与 Beclin1+vps34复合物结合形成三聚体,调控3-磷脂酰磷酸肌醇(PI3P)和atg蛋白向PAS募集,促进自噬体形成。
Beclin1是Bcl-2家族的BH-3域同源体,因此,常被用于衡量自噬的损伤性质。
与Bcl-2结合时,阻止了Beclin1+vps34复合物形成,抑制了自噬性细胞死亡。
ROS可激活核转录因子NF-κB [57]。
NF-κB诱导Beclin1和Bnip3上调,Bnip3升高抑制了Beclin1和Bcl-2的结合,促进自噬。
自噬体膜形成依靠atg8和atg12在泛素激活E1样酶atg7催化下,诱导泛素结合蛋白与E2酶结合,在E3酶催化下对其进行泛素化修饰。
atg8哺乳动物同系物微管相关蛋白轻链3(LC3)泛素化修饰的LC3I/II参与膜延展。
LC3蛋白的共价键C-末端,P62修饰后连接PE形成LC3II,移动并附着于自噬体内、外膜。
atg4参与LC3泛素化修饰暴露C-末端形成LC3I,也可将LC3从自噬膜解离进入新的自噬过程。
atg4可能是氧化应激调控自噬的关键因素。
研究表明,ROS可使atg4失活引起LC3II堆积,导致自噬体增多[32]。
因此,LC3II/I比值也在一定程度上反映了自噬水平。
atg12+atg5+atg16L复合物是atg12泛素化修饰的产物,参与自噬膜延伸,也介导LC3与磷脂酰乙醇胺(PE)结合。
1.4 氧化应激与线粒体自噬线粒体自噬(mitophagy)属于选择性自噬的一种,通过大自噬途径对受损线粒体进行包裹。
过度氧化应激产生大量受损线粒体造成ROS急剧生成,通过自噬途径及时清除受损线粒体,可维持ROS在一个较低水平[56]。
研究表明,线粒体膜去极化可诱导线粒体自噬[29]。
因此,线粒体自噬的激活与引起去极化的mPTP开放存在联系。
ROS则对mPTP开放存在介导。
线粒体自噬程度既依赖大自噬蛋白水平,也依赖线粒体外膜蛋白的引导。
介导VDAC1泛素化修饰的泛素连接酶E3样蛋白Parkin,可被Pink1由胞浆募集到ΔΨm降低的线粒体外膜,使P62募集至线粒体诱导自噬膜对线粒体包裹,启动线粒体自噬。
线粒体外膜Bnip3、Nix 与LC3存在相互作用,除介导外膜渗透性,还作为线粒体的自噬识别蛋白。
Bnip3对mPTP的开放存在介导,引起线粒体膜去极化[43]。
同时,mPTP开放、Ca2+、ROS也可反作用于Bnip3,上调线粒体自噬水平。
Nix依赖的线粒体自噬通过γ氨基丁酸受体相关蛋白(GABARAP)与之捆绑,诱导LC3对Nix识别。
但Nix介导的线粒体自噬可能与去极化作用无关[3]。
2.1 氧化应激与心肌缺血血管类病变、过量运动等诱导的心肌缺血(myocardial infarction,MI)中,涉及ROS升高的氧化应激[4,48]。