自由基损伤学说及抗氧化剂ppt课件

1、广东药学院药理系广东药学院药理系自在基损伤学说及抗氧化剂自在基损伤学说及抗氧化剂周四桂周四桂 铁器在空气中暴露日久会生锈，洁白的银器铁器在空气中暴露日久会生锈，洁白的银器也会由于氧化变黑。人的机体与金属一样也会也会由于氧化变黑。人的机体与金属一样也会遭到氧化而导致遭到氧化而导致“生锈，罪魁就是自在基。生锈，罪魁就是自在基。 1956 年英国分子生物学家年英国分子生物学家Harman 初次提出：初次提出： “氧化应激决议寿命，即自在基衰老学说，氧化应激决议寿命，即自在基衰老学说， 以为衰老是自在基引起的组织随机毒害的结果。以为衰老是自在基引起的组织随机毒害的结果。 Harman, D. J. G

2、erontol. 1956; 11: 298-300 氧氧化化应应激是由于激是由于氧氧自在基自在基过过量生成和量生成和( (或或) )细细胞胞内内抗抗氧氧化防御系化防御系统统受受损损, ,导导致致氧氧自在基自在基及其相及其相关关代代谢产谢产物物过过量聚集量聚集, , 从从而而对细对细胞胞产产生多生多种种毒性作用的病理形毒性作用的病理形状状。生成添加，消除减少生成添加，消除减少Physiol Rev. 2002; 82: 4795.4Free Radical Biology & Medicine (IF=5.423)Free Radical Res (IF=2.878)Antioxid

3、Redox Signal (IF=8.456)Redox Report (IF=1.732)Journals of impact factorImpact Factor DistributionsImpact Factor Distributions IF10.0 = 102 journals (1.6%)Elite IF5.0 = 228 journals (3.6%)Excellent IF3.0 = 597 journals (9.3%)Very Good IF2.0 = 869 journals (13.5%)Good IF1.0 = 2,020 journals (31.5%)Fai

4、r IF1.0 = 2,601 journals (40.5%)PoorFrom a total of 6,417 SCI indexed journals as of March, 2021自在基的概念自在基的概念自在基自在基Free radicals 是指外层电子轨道带有一个或是指外层电子轨道带有一个或多个未成对电子的分子、原子、多个未成对电子的分子、原子、离子或者基团。离子或者基团。活性氧活性氧ROS 是指分子氧在复原过程中的一是指分子氧在复原过程中的一系列中间产物。系列中间产物。 活性氧包括以自在基方式存在活性氧包括以自在基方式存在和不以自在基方式存在的具有高和不以自在基方式存在的具有

5、高活性的中间产物。活性的中间产物。O2- H2O2 OHSOD Cat 活性氧自在基活性氧自在基活性氧自在基活性氧自在基GPX常常见见自在基的自在基的理化性理化性质质常见自在基常见自在基活性氧活性氧 Reactive Oxygen Species, ROS活性氮活性氮Reactive Nitrogen Species，RNS 以碳、氧、氮或硫原子为中心的自在基以碳、氧、氮或硫原子为中心的自在基 活活 性性 氧氧ROSROSO2- H2O2 OHSOD Cat NO. + O2- ONOO- 活活 性性 氮氮RNS过氧亚硝基阴离子过氧亚硝基阴离子超氧阴离子超氧阴离子 (O2-) (O2-)化化学

6、学性性质质：O2-在在细细胞胞内内可直接可直接导导致致DNA损伤损伤，并并可使可使过氧过氧化化氢氢酶、谷胱甘酶、谷胱甘肽过氧肽过氧化物酶和化物酶和肌酸激酶失活，其肌酸激酶失活，其细细胞毒性作用主要胞毒性作用主要经过经过衍消衍消费费生生H2O2和和OH。 去除：细胞内有去除：细胞内有SOD起去除作用。起去除作用。 过氧化氢过氧化氢 (H2O2) (H2O2)化学性质：化学性质：H2O2的性质较稳定，半衰期最长的性质较稳定，半衰期最长，可以穿透大部分细胞膜，因此可以发扬重要，可以穿透大部分细胞膜，因此可以发扬重要的信使功能，但这一特性也添加了其细胞毒作的信使功能，但这一特性也添加了其细胞毒作用。用

7、。 去除：去除：H2O2在体内可经过氧化氢酶作用降解在体内可经过氧化氢酶作用降解为水和氧气。为水和氧气。“ “长长效效“ “稳稳定定羟自在基羟自在基 (OH) (OH)化化学学性性质质：OH是知活性最强的是知活性最强的氧氧化化剂剂，化，化学学性性质极为质极为活活泼泼，几乎可以，几乎可以与与一切一切细细胞成分胞成分发发生反生反响响，对对机体危害机体危害极极大。但是由于其作用大。但是由于其作用范范围围小，小，仅仅能能与它与它的的临临近的分子反近的分子反响响。去除：主要经过抗坏血酸、去除：主要经过抗坏血酸、GSH或其他的或其他的硫醇、褪黑色素、硫醇、褪黑色素、NADPH等活性物质及细等活性物质及细胞

8、色素胞色素P450体系降解和去除。体系降解和去除。“ “寿寿命短命短“ “稳稳定差定差过氧亚硝基阴离子过氧亚硝基阴离子ONOO-化学性质：化学性质：ONOO-作为一种强氧化剂，作为一种强氧化剂，可以介导蛋白巯基和非蛋白巯基的氧化，可以介导蛋白巯基和非蛋白巯基的氧化，并可氧化细胞膜脂、蛋白及并可氧化细胞膜脂、蛋白及DNA，导致细，导致细胞损伤和疾病的发生或介导信号转导。胞损伤和疾病的发生或介导信号转导。降解：在碱性条件下，降解：在碱性条件下，ONOO-比较稳定比较稳定。一旦质子化，立刻分解产生类羟基和。一旦质子化，立刻分解产生类羟基和NO2自在基。自在基。机体对自在基的防御机体对自在基的防御氧化

9、应激与心血管疾病氧化应激与心血管疾病 在生理情况下活性氧可维持在极低程度，在生理情况下活性氧可维持在极低程度，参与机体生长发育的调控，信号转导、诱导增参与机体生长发育的调控，信号转导、诱导增殖与分化、诱导凋亡，调理运动等多种生理过殖与分化、诱导凋亡，调理运动等多种生理过程，在生物体内发扬着重要的功能。程，在生物体内发扬着重要的功能。 生成添加，消除减少生成添加，消除减少机体损伤机体损伤 动脉粥样硬化动脉粥样硬化 是动脉硬化性血管病中最常见的一种。 动脉内膜积聚的脂质外观呈黄色粥样。 引起管壁增厚变硬、失去弹性和管腔减少。23氧化应激与动脉粥样硬化氧化应激与动脉粥样硬化ATVB. 2005;25

10、:29-38.AT1 ReceptorAngIIThrombinPDGFTNF-NADPH Oxidase AcitvityO2.-NADPHNADPH氧化酶与动脉粥样硬化氧化酶与动脉粥样硬化AT1 Receptor AntagnoistLack of p47phox氧化应激与高血压氧化应激与高血压自在基的信号转导途径自在基的信号转导途径氧自在基参与信号转导通路氧自在基参与信号转导通路 EGF Receptor Protein Tyrosine Phosphatases Insulin Receptor Kinase Activity Cytoplasmic Protein Kinases M

11、APK Cascades Protein Kinase C Isoforms Cytosolic Ca2+ Concentrations Transcription Factor Role of ROS in EGF Receptor-Mediated SignallingMAPK信号级联反响StimulusGrowth factors, Mitogen, GPCRp38 MAPKStress, GPCR, Inflammatory cytokines, Growth factorsStress, Growth factors, Mitogen, GPCRMEKK1, 4, MLK3, ASK

12、1MEKK2, 3, Tpl2MLK3, TAK, DLKRaf, Mos, Tpl2MKK3/6MEK1/2MKK4/7MEK5ERK1/2MAPKKKGrowth, Differentiation, DevelopmentInflammation, Apoptosis, Growth, DifferentiationGrowth, Differentiation, DevelopmentERK5/BMK1JNK1,2,3MAPKKMAPKBiological responses自在基的检测自在基的检测化学发光法化学发光法检测原理：活性氧、氧自在基与发光增效剂反响，释检测原理：活性氧、氧自在

13、基与发光增效剂反响，释放能量，产生化学发光。放能量，产生化学发光。检测对象：超氧阴离子、羟自在基、检测对象：超氧阴离子、羟自在基、H2O2 和脂质过和脂质过氧化产生的自在基都可以产生化学发光。氧化产生的自在基都可以产生化学发光。优点：灵敏、快速、操作简单、价钱低廉。优点：灵敏、快速、操作简单、价钱低廉。 缺陷：非特异性。另外，几乎一切的氧化剂，如次氯缺陷：非特异性。另外，几乎一切的氧化剂，如次氯酸、高锰酸钾等都可以与发光增效剂反响，产生化学酸、高锰酸钾等都可以与发光增效剂反响，产生化学发光，严重干扰活性氧的检测。发光，严重干扰活性氧的检测。Fe2+也可以产生非常也可以产生非常强的化学发光。强的

14、化学发光。二氢乙啶二氢乙啶(Dihydroethidium, DHE)(Dihydroethidium, DHE) 检测原理：可自在透过活细胞膜进入细胞内，检测原理：可自在透过活细胞膜进入细胞内，并被细胞内的超氧阴离子氧化，构成氧化乙啶；并被细胞内的超氧阴离子氧化，构成氧化乙啶；氧化乙啶可掺入染色体氧化乙啶可掺入染色体DNA中，产生红色荧光。中，产生红色荧光。用流式细胞仪或荧光显微镜可直接察看，是一种用流式细胞仪或荧光显微镜可直接察看，是一种快速简便的组织或培育活细胞中快速简便的组织或培育活细胞中ROS经典检测经典检测方法。方法。Circulation. 2021;117:1045-1054.

15、Determination of ROS by DHE Staining检测原理：在碱性条件下，光泽精与超氧阴检测原理：在碱性条件下，光泽精与超氧阴离子等过氧化物作用构成激发态离子等过氧化物作用构成激发态N2甲基吖甲基吖啶啶(N2methylacridan) 。并发出。并发出450nm的的激发光，丈量此激发光的强度即可定量产生激发光，丈量此激发光的强度即可定量产生的超氧阴离子的浓度。可以定量，但检测时的超氧阴离子的浓度。可以定量，但检测时间长，并需求新颖组织样本。间长，并需求新颖组织样本。Lucigenin (Lucigenin (光泽精光泽精)-Enhanced Chemiluminesce

16、nce)-Enhanced ChemiluminescenceDetermination of ROS by Lucigenin-Enhanced Chemiluminescence检测原理：检测原理：DCFH-DA本身没有荧光，可以自在本身没有荧光，可以自在穿过细胞膜，进入细胞内后，可以被细胞内的酯穿过细胞膜，进入细胞内后，可以被细胞内的酯酶水解生成酶水解生成DCFH。而。而DCFH不能通透细胞膜，不能通透细胞膜，从而使探针很容易被装载到细胞内。细胞内的活从而使探针很容易被装载到细胞内。细胞内的活性氧可以氧化无荧光的性氧可以氧化无荧光的DCFH生成有荧光的生成有荧光的DCF，检测检测DCF的

17、荧光就可以得到细胞内活性氧的程的荧光就可以得到细胞内活性氧的程度。度。2, 7-2, 7-二氢二氯荧光黄双乙酸钠二氢二氯荧光黄双乙酸钠(DCFH-DA)(DCFH-DA)Br J Pharmacol. 2021;154(1):105-13. Determination of ROS by DCFH-DA Staining394041影响自在基的药物影响自在基的药物影响自在基的药物影响自在基的药物抗氧化药物抗氧化药物促氧化药物促氧化药物“以毒攻毒以毒攻毒抗氧化药物抗氧化药物 维生素类及内源性物质，如维生素维生素类及内源性物质，如维生素E、维生素、维生素C、维、维生素生素A、GSH等；等； 活性氧

18、防御酶类，如活性氧防御酶类，如SOD、过氧化氢酶、过氧化物、过氧化氢酶、过氧化物酶、酶、Co-Q类等；类等； 化合物，如化合物，如SOD模拟化合物、普罗布考以及一些传模拟化合物、普罗布考以及一些传统药物如硫酸锌、甘露醇、钙拮抗药、血管紧张素统药物如硫酸锌、甘露醇、钙拮抗药、血管紧张素转化酶抑制药、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、转化酶抑制药、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、2受体激受体激动药及阻断药等；动药及阻断药等； 中药及其有效成分，如银杏、丹参、云芝及其所含中药及其有效成分，如银杏、丹参、云芝及其所含的黄酮类、酚类、多糖类等的黄酮类、酚类、多糖类等. 化学性直接产生自在基及活性氧；化学性直接产生自在基及活性氧； 经过作用于机体防御机制，促进机体内自经过作用于机体防御机制，促进机体内