活性氧自由基在动物机体内的生物学作用.doc

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1、活性氧自由基在动物机体内的生物学作用＊李建喜，杨志强，王学智(中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，甘肃兰州730050)摘　要：自由基是近年来在基础医学和生命科学领域的研究热点，研究较多的以氧(O)、碳(C)和氮(N)为中心的活性基团。其中活性氧是机体内最常见自由基，也是近年来对其体内外生物学作用阐述最多的自由基种类之一。正常情况下，该类自由基在抗菌、消炎和抑制肿瘤等方面具有重要意义。但是，在疾病或某些外源性药物和毒物入侵后，机体抗氧化体系可能会发生紊乱，自由基代谢平衡因此失调，从而导致生物膜和大分子物质发生脂质过氧化损伤。文

2、章对活性氧自由基在动物机体内的产生、性质和生物学作用，以及天然清除剂在机体内对自由基的抗氧化作用、自由基与疾病间的关系做了较全面综述。关键词：活性氧自由基；生物学作用；动物自Comberg(1900)提出有机自由基(organicfreeradical)以来，有关自由基在生命体系中生物学作用的研究相继开展了很多[1]。1956年，Harman等发现放射线诱导突变和诱发肿瘤的发病机理与自由基有关，该研究是自由基医学(freeradicalmedicine)史上的里程碑。1968年，McCord和Fridovich报道了超氧化物歧

3、化酶(Superoxidedismutase，SOD)抗氧化的生物学作用，从而开创了自由基生物学的新篇章。自由基是机体内的一种不可缺少的活性元素，对生物体既有益又有害。正常情况下，生物体内有一套完整的抗氧化体系，可以维持自由基的代谢平衡。但是，当机体在某些疾病或外源性物质入侵后，自由基代谢可能会发生异常，从而诱发脂质过氧化反应，并可能导致组织细胞发生氧应激性损伤[2-4]。1　机体内的活性氧自由基及其性质1.1　自由基的产生和种类自由基(freeradicals，FRs)是指带不成对电子的原子、分子、离子或原子团。自由基的种类

4、很多，研究较多的以氧(O)、碳(C)、氮(N)为中心的活性基团，其中对活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)及其产物的研究最为活跃，其占机体内总自由基研究报道的95%以上。自由基的形成有3种方式[2]：①共价键的均裂；②单电子丢失；③单电子获得。机体内电子传递是自由基形成最普遍最易发生的途径；如高温、紫外线照射或电子辐射作用，也能导致分子裂解后形成自由基。生物体内自由基形成的机理非常复杂。氧化呼吸链是机体赖以存在的基础，其中有多次分级电子传递，O2是电子受体，所以会形成多种活性氧自由基，如O，·OH，HO

5、，H2O2和1O2等。在活性氧的作用下，组织细胞会因脂质过氧化(LPO)而产生许多脂自由基，如L·，LO·，LOO·，LOOH[5]。外源性化合物进入机体后，也可能导致大量自由基生成，如肾上腺素、CCl4和乙醇等会诱导机体产生·CCl3和·OH等自由基。机体内生物活性物质代谢异常后，也会导致自由基水平升高，如细胞内硫醇和对苯二酚等小分子物质发生自氧化反应，或蛋白酶(如黄嘌呤氧化酶)等的催化反应中，都会生成自由基[6]。另外，在炎症等病变过程中，白细胞发生呼吸爆发(respiratoryburst)后，机体内O和·OH水平会明显

6、升高。动物体内硒等微量元素缺乏时，自由基水平也会升高。1.2　自由基的典型理化性质自由基典型物理性质是顺磁性(paramagnetism)，因此可以用电子自旋共振技术(electronspinresonance，ESR对组织内的自由基进行直接检测。)由于自由基外层具有奇数价电子，因此其化学性质非常活泼，它既是电子供体，又是电子受体[2，5]。2　活性氧自由基对组织的损伤2.1　生物膜损伤生物膜是生命活动的基础，主要由脂质、蛋白质和糖类组成，脂质以磷脂为主，磷脂的主要成分是多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfatt

7、yacids，PUFAs，其中有多个弱键和不饱和键，自由基对其有很高的亲合力，因此生物膜易受自由基攻击[7]。活性氧作用于生物膜后，PUFA中LH会在R·的作用下，会启动LPO链式反应。但当LPO反应链遇到SOD、谷胱甘肽(Glutathione，GSH、维生素E和维生素C等抗氧化物，或产生损伤效应后就会终止[8]。红细胞膜发生LPO损伤后，通透性会增加，细胞变脆，易发生溶血。分析认为，这主要与红细胞膜含有丰富的PUFAs，并与O2接触机率高，以及循环中自由基的浓度相对较高等有关。在脂质过氧化产物中，醛类(aldehydes)

8、所占比例较大，其中丙二醛(MDA)被认为是LPO反应的代表性中间产物，有人认为它不会对组织造成损伤；也有人认为它与膜蛋白结合，会导致膜通透性增加，膜蛋白酶失活，或膜上的受体和供体被破坏，细胞代谢因此会发生紊乱[9]。线粒体膜在Fe2＋和Cu＋等作用下，其附近的H2O2分解成·