第23章氧化应激损伤生物化学诊断

SQ·+O2
Q +O2
·
酶促氧化过程中均可产生O2
·
黄嘌呤氧化酶
·
黄嘌呤＋2O2＋H2O
尿酸＋2O2 ＋2H+
• 胞液中的黄嘌呤氧化酶与醛氧化酶 • 线粒体中的黄素蛋白酶 • 内质网中的NADPH-细胞色素P450还原酶 • 质膜上的NADPH氧化酶等
2．·OH的产生
· 主要是通过Fenton反应由O2 直接衍生形成：
二、氧化应激对机体的损害效应
自由基参与一系列的连锁反应，能引起细胞生物膜上的脂质过氧化，引起细胞损伤。其 机制比较复杂，主要有三方面： 膜脂改变导致膜功能的障碍和膜酶的损伤； 脂质过氧化过程中生成的活性氧对酶和其他成分的损伤； LOOH的分解产物特别是醛类产物对细胞及其成分的毒性作用。
(一) 氧化应激对脂类和细胞膜的破坏
• 通过自由基链反应，使酶分子发生聚合； • 通过LOOH中的MDA使酶分子发生交联； • 通过破坏酶分子中AA以及与酶分子中的金属离子反应。
(三) 氧化应激对核酸和染色体的损害 使DNA链断裂或碱基破坏、缺失，使核酸分子的完整性和构型受到破坏，造成遗传信息改变 ；
辐射作用于核酸环境中的水分子，使其电解产生·OH和 O·2，辐射可使DNA主链断裂、碱基降解和氢键破坏 ；
自由基对DNA的破坏可导致染色体变异； 电离辐射和化学物质使受损细胞的染色体断裂。
目录
1
氧化应激的生物化学基础
2
氧化应激的生物学效应
3
抗氧化应激损伤的防御系统
4
氧化应激与临床疾病的关系
5
氧化应激指标的检测方法及评价
6
小结与展望
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第一节 氧化应激的生物化学基础
一、氧化应激的概念
氧化应激（oxidative stress, OS）是指多种原因致使体内的活性氧(ROS ) 、活性氮 (RNS ) 等相关物质产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系统和抗氧化系统失衡， 从而导致分子、细胞和机体的损伤。
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第二节 氧化应激的生物学效应 一、氧化应激对机体的生理作用 (一) 吞噬细胞杀灭外来病原微生物
吞噬作用所产生的活性氧如H2O2、O2 、·OH、1O2和HOCl等可用·来杀灭外来病原微生物。
(二) 参与合成某些重要的生物活性物质
• 合成前列腺素时需要H2O2 和O2 的参与。
·
• 合成凝血酶原时，凝血酶原前体的羧化过程需要O2
H2O2＋Fe2++H+
·OH＋H2O＋Fe3+
3．吞噬细胞中活性氧的产生
H2O2除可生成·OH外，在Cl－存在时，经髓过氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)的作用，生成 活性很强的次氯酸(HOCl)和1O2，1O2是一个强的亲电子性的氧化剂。
H2O2＋Cl－ OCl－＋H2O2

MPO H2O＋OCl－
二、氧化应激产生的原因
(一)外源性因素 1．电离辐射及大气污染 γ和X射线等 ； 2．药物 解热镇痛药、抗结核药； 3．其他 环境污染的镉、水银、铅等重金属离子 。
(二)内源性因素
1．O2 的产·生
2．·OH的产生 3．吞噬细胞中活性氧的产生 4．脂质过氧化作用
1. O·2的产生
通化过作线用粒均体 可的产辅生酶O2Q·半醌、内质网膜上细胞色素P450和Hb、肌红蛋白、肾上腺素等自氧 ·
·
和CO2反应形成的“活性碳”。
• 参与第二信使cAMP和cGMP的激活等过程。
(三) 参与许多酶促反应
• 羟脯氨酸、羟赖氨酸的酶促羟化作用需要O2，·OH，H2O2或1O2的参与；
·
• 氨基酸的氧化脱氨作用需自由基的参与； • 核糖核苷的还原过程需自由基的参与。
(四) 参与解毒作用
• 外来物质通过细胞色素P450的羟化作用达到解毒作用，O2 参与了羟化作用。 ·
O2 +·O2 + 2H·+
H2O2+O2 (歧化反应)
O2＋·H2O2
过渡金属离子 O2＋·OH＋OH－(Fenton反应)
歧化反应是指反应中的某种底物既能作为还原剂供应电子，又可作为氧化剂接受电子。上述反 应中的O2 就承担这种角色，故属于歧化反应。
·
过氧化物酶体中多种需氧脱氢酶催化生成的H2O2，如不迅速被分解，在Fe2+的催化下也可生·OH。
(二) 氧化应激对蛋白质和酶的损害
直接作用于蛋白质（Pr） ，与最邻近的氨基酸（AA）发生Pr过氧化； 通过LOOH间接作用于Pr，使多肽链断裂或与个别AA发生氧化或使Pr交联，从而使Pr 的结构发生变化，导致细胞功能紊乱。
脂质过氧化、电离辐射、其他产生的自由基的反应 可通过多种途径影响酶活性:
活性氧(reactive oxygen species, ROS ) 如：超氧阴离子( O2 )、过氧化氢（H2O2）、单线态氧（1O2）、氢过氧化物（ROOH）
活性氮( reactive nitrogen species, RNS ) 如：一氧化氮（NO）、过氧亚硝酸根（ONOO－）
氧自由基（oxygen radical）
MPO H2O＋1O2＋Cl－
4．脂质过氧化作用 (lipid peroxidation) 定义：机体产生的活性氧，攻击生物膜磷脂中的多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)引发一种自由基链式反应，链式地产生脂质过氧化物，这种作用就称～。
在过氧化条件下，脂过氧化物 LOOH是不稳定的，能分解成一系列复杂产物。通常以小分子降解 产物的数量来表示脂质过氧化的程度。
第23章氧化应激损伤生物化学诊断
教学目标与要求
❖ 掌握：自由基、活性氧、氧化应激、歧化反应的概念及脂质过氧化作用。氧化应激指标的 种类。
❖ 熟悉：氧化应激的损伤效应；主要活性氧、过氧化脂质、抗氧化酶、NO与NOS以及常用抗 氧化剂的常用检测方法的原理及方法学评价。
❖ 了解：心肌缺血再灌注、衰老的概念；氧化应激的原因，抗氧化损伤的防御系统组成与作 用。
膜内不饱和脂肪酸减少； 膜结构遭到破坏，使其流动性、通透性、离子转运及屏障功能受损； 溶酶体酶释放，线粒粒膨胀、酶失活等损伤； 红细胞膜破裂导致溶血； LOOH进一步分解产生醛类，尤其是丙二醛(MDA)可作为交联剂导致分子间的交联聚 合。
胞膜的损害则会导致细胞代谢、功能和结构的改变，后者是许多疾病的病理基础，从而可引 起许多病变。