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1、医学论文眼科学术论文：线粒体与眼科疾病关系的研究进展关键词:眼科疾病;线粒体;自由基;氧化损伤 线粒体是真核细胞氧化磷酸化及能量提供的场所,为双层膜结构,外膜平滑,内膜向内折叠形成嵴,其上具有呼吸链酶系及ATP酶复合体,因而内膜是三羧酸循环时进行电子传递的重要部位,将氧化还原反应中的能量以ATP的形式提供给细胞。基质内含有与三羧酸循环所需的全部酶类以及具有一套完整的转录和翻译体系,但线粒体基因组的基因数量有限,因此线粒体只是一种半自主性的细胞器。有机化合物在参与化学反应时,往往伴随着原来的共价键断裂而形成新的
2、键。在新的键形成前,参与新键组成的含有不成对电子的原子或原子团,此时的性质非常的活泼。为维持稳定,这个带电子的原子或原子团必然需从别处夺取一个电子,这就是化学中称的“氧化”,而这个带电子的不稳定的原子或原子团则称之为自由基。机体代谢过程中产生的不稳定自由基在细胞内堆积,引起不饱和脂肪酸氧化成过氧化物,形成脂褐素(Lipofuscin,LF),并使细胞及其重要成分如DNA、蛋白质和酶类等改变或破坏,导致机体衰老。1 线粒体中自由基的产生自由基中最重要的一类是含氧自由基,即活性氧(ROS),包括:超氧阴离子(O2-
3、)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(HO·)、一氧化氮(NO)等。细胞内不断地通过非酶反应与酶反应产生ROS,但在抗氧化酶及外源性和内源性抗氧化剂的协同作用下又不断地被清除,因而在生理情况下活性氧维持在一个非常低且稳定的水平。自由基的来源有两类:①一类是来自于紫外线、可见光、电离辐射及光量子的吸收等均可以导致组织产生氧自由基,并与组织中的脂质反应,产生过氧化醛类。此脂质衍生的醛类(1ipidderivedaldehyde,LDA)对人类和动物的组织细胞都有毒性作用,如4-羟基壬烯醛(4-hydroxynonen
4、al,HNE)为组织细胞中最具毒性和含量丰富的一种醛类[1]。②另一类则是1979年由Chance等证明在线粒体呼吸链中随着电子的传递所产生的自由基,并与呼吸链中的酶复合Ⅰ(NADH-泛醌还原酶)、酶复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素C还原酶)密切相关。另外,酶催化O2接受一个电子还原为O2-,通过四价还原,线粒体电子转运把绝大多数O2还原H2O,这其中无自由基产物生成。余下的氧通过接受一个电子,一价还原超氧阴离子(O2·)[2],O2·接受一个质子·HO2,接着在超氧化物歧化酶(SOD)的作用下生成H2O2。在这个过程
5、中,不同的自由氧作为中间产物相继产生,这其中大约占总氧含量2%左右[3]。2 自由基与线粒体疾病的关系目前认为,自由基与大部分疾病的发生有着重要的关系,例如癌症、2型糖尿病、缺血-再灌注损伤等[4]。活性氧以及氧化损伤亦被认为是年龄相关的疾病及衰老的主要原因[5]。衰老的线粒体理论认为,自由基产生,导致线粒体DNA(mtDNA)突变,从而致线粒体功能障碍,随之而来的是更多的自由基的产生,细胞的死亡,衰老相关疾病的发生。随着年龄的增加,自由基的含量亦随着细胞内抗氧化剂的减少而提高。FayetG.等[6]针对没有肌
6、肉疾病的老年个体的mtDNA在肌纤维突变中研究发现,肌纤维中mtDNA突变总体水平较低,但集中积累的mtDNA突变引起了线粒体功能的严重损失。另外,阿尔茨海默氏症、帕金森氏病、亨廷顿氏病、肌萎缩性侧索硬化症、遗传性痉挛性截瘫和小脑变性均已被证实是由于ROS的作用,而使细胞中的蛋白质及脂质发生了氧化损伤的结果[6]。3 线粒体与眼科疾病的关系3.1 线粒体与白内障的关系有研究表明,非先天性白内障的发生与晶状体皮细胞的凋亡有关[7]。晶状体上皮细胞是位于前囊膜下并延续到赤道后约1mm的单层立方上皮,是晶状体中代谢最
7、为活跃的部分。晶状体上皮细胞通过细胞膜上的酶进行主动转运作用,维持着晶状体囊膜内外的正常渗透压,任何影响晶状体正常功能的刺激均可能导致白内障的发生。LiW.C.等[8]在对各年龄段的非先天性白内障的患者晶状体上皮细胞的检测中发现,所有患者的晶状体上皮细胞出现了不同程度的凋亡,而正常晶状体上皮细胞则未出现此现象。并且在使用紫外线诱发晶状体混浊的实验中发现有不同程度的晶状体上皮细胞凋亡出现于混浊发生之前。郑广瑛等[9]在对年龄相关性白内障患者晶状体上皮的超微结构的研究中发现,白内障患者晶状体上皮细胞大小不均,均可见
8、肿胀的坏死细胞,并且可见质膜及线粒体膜溶解消失,线粒体明显空泡化。目前已知凋亡通路包括:膜受体通路和由于细胞色素C释放诱发的Caspase凋亡通路;而细胞色素C则是线粒体引发细胞凋亡的关键步骤。刘戈飞等[10]以H2O2为实验对象,研究不同浓度的H2O2对晶体细胞凋亡时发现:H2O2浓度越高晶体细胞的抑制程度越大,且在H2O2的诱导下线粒体的跨膜电位出现了去极化,线粒体膜损伤出现了透过
