自由基損傷學說及抗氧化劑ppt課件

1、廣東藥學院藥理系廣東藥學院藥理系自在基損傷學說及抗氧化劑自在基損傷學說及抗氧化劑周四桂周四桂 鐵器在空氣中暴露日久會生銹，潔白的銀器鐵器在空氣中暴露日久會生銹，潔白的銀器也會由于氧化變黑。人的機體與金屬一樣也會也會由于氧化變黑。人的機體與金屬一樣也會遭到氧化而導致遭到氧化而導致“生銹，罪魁就是自在基。生銹，罪魁就是自在基。 1956 年英國分子生物學家年英國分子生物學家Harman 初次提出：初次提出： “氧化應激決議壽命，即自在基衰老學說，氧化應激決議壽命，即自在基衰老學說， 以為衰老是自在基引起的組織隨機毒害的結果。以為衰老是自在基引起的組織隨機毒害的結果。 Harman, D. J. G

2、erontol. 1956; 11: 298-300 氧氧化化應應激是由于激是由于氧氧自在基自在基過過量生成和量生成和( (或或) )細細胞胞內內抗抗氧氧化防御系化防御系統(tǒng)統(tǒng)受受損損, ,導導致致氧氧自在基自在基及其相及其相關關代代謝產謝產物物過過量聚集量聚集, , 從從而而對細對細胞胞產產生多生多種種毒性作用的病理形毒性作用的病理形狀狀。生成添加，消除減少生成添加，消除減少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 是指外層電子軌道帶有一個或是指外層電子軌道帶有一個或多個未成對電子的分子、原子、多個未成對電子的分子、原子、離子或者基團。離子或者基團。活性氧活性氧ROS 是指分子氧在復原過程中的一是指分子氧在復原過程中的一系列中間產物。系列中間產物。 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、高活性的中間產物。活性的中間產物。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常常見見自在基的自在基的理化性理化性質質常見自在基常見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、氮或硫原子為中心的自在基以碳、氧、氮或硫原子為中心的自在基 活活 性性 氧氧ROSROSO2- H2O2 OHSOD Cat NO. + O2- ONOO- 活活 性性 氮氮RNS過氧亞硝基陰離子過氧亞硝基陰離子超氧陰離子超氧陰離子 (O2-) (O2-)化化學

6、學性性質質：O2-在在細細胞胞內內可直接可直接導導致致DNA損傷損傷，并并可使可使過氧過氧化化氫氫酶、谷胱甘酶、谷胱甘肽過氧肽過氧化物酶和化物酶和肌酸激酶失活，其肌酸激酶失活，其細細胞毒性作用主要胞毒性作用主要經過經過衍消衍消費費生生H2O2和和OH。 去除：細胞內有去除：細胞內有SOD起去除作用。起去除作用。 過氧化氫過氧化氫 (H2O2) (H2O2)化學性質：化學性質：H2O2的性質較穩(wěn)定，半衰期最長的性質較穩(wěn)定，半衰期最長，可以穿透大部分細胞膜，因此可以發(fā)揚重要，可以穿透大部分細胞膜，因此可以發(fā)揚重要的信使功能，但這一特性也添加了其細胞毒作的信使功能，但這一特性也添加了其細胞毒作用。用

7、。 去除：去除：H2O2在體內可經過氧化氫酶作用降解在體內可經過氧化氫酶作用降解為水和氧氣。為水和氧氣。“ “長長效效“ “穩(wěn)穩(wěn)定定羥自在基羥自在基 (OH) (OH)化化學學性性質質：OH是知活性最強的是知活性最強的氧氧化化劑劑，化，化學學性性質極為質極為活活潑潑，幾乎可以，幾乎可以與與一切一切細細胞成分胞成分發(fā)發(fā)生反生反響響，對對機體危害機體危害極極大。但是由于其作用大。但是由于其作用范范圍圍小，小，僅僅能能與它與它的的臨臨近的分子反近的分子反響響。去除：主要經過抗壞血酸、去除：主要經過抗壞血酸、GSH或其他的或其他的硫醇、褪黑色素、硫醇、褪黑色素、NADPH等活性物質及細等活性物質及細胞

8、色素胞色素P450體系降解和去除。體系降解和去除?！?“壽壽命短命短“ “穩(wěn)穩(wěn)定差定差過氧亞硝基陰離子過氧亞硝基陰離子ONOO-化學性質：化學性質：ONOO-作為一種強氧化劑，作為一種強氧化劑，可以介導蛋白巰基和非蛋白巰基的氧化，可以介導蛋白巰基和非蛋白巰基的氧化，并可氧化細胞膜脂、蛋白及并可氧化細胞膜脂、蛋白及DNA，導致細，導致細胞損傷和疾病的發(fā)生或介導信號轉導。胞損傷和疾病的發(fā)生或介導信號轉導。降解：在堿性條件下，降解：在堿性條件下，ONOO-比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定。一旦質子化，立刻分解產生類羥基和。一旦質子化，立刻分解產生類羥基和NO2自在基。自在基。機體對自在基的防御機體對自在基的防御氧化

9、應激與心血管疾病氧化應激與心血管疾病 在生理情況下活性氧可維持在極低程度，在生理情況下活性氧可維持在極低程度，參與機體生長發(fā)育的調控，信號轉導、誘導增參與機體生長發(fā)育的調控，信號轉導、誘導增殖與分化、誘導凋亡，調理運動等多種生理過殖與分化、誘導凋亡，調理運動等多種生理過程，在生物體內發(fā)揚著重要的功能。程，在生物體內發(fā)揚著重要的功能。 生成添加，消除減少生成添加，消除減少機體損傷機體損傷 動脈粥樣硬化動脈粥樣硬化 是動脈硬化性血管病中最常見的一種。 動脈內膜積聚的脂質外觀呈黃色粥樣。 引起管壁增厚變硬、失去彈性和管腔減少。23氧化應激與動脈粥樣硬化氧化應激與動脈粥樣硬化ATVB. 2005;25

10、:29-38.AT1 ReceptorAngIIThrombinPDGFTNF-NADPH Oxidase AcitvityO2.-NADPHNADPH氧化酶與動脈粥樣硬化氧化酶與動脈粥樣硬化AT1 Receptor AntagnoistLack of p47phox氧化應激與高血壓氧化應激與高血壓自在基的信號轉導途徑自在基的信號轉導途徑氧自在基參與信號轉導通路氧自在基參與信號轉導通路 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信號級聯反響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自在基的檢測自在基的檢測化學發(fā)光法化學發(fā)光法檢測原理：活性氧、氧自在基與發(fā)光增效劑反響，釋檢測原理：活性氧、氧自在

13、基與發(fā)光增效劑反響，釋放能量，產生化學發(fā)光。放能量，產生化學發(fā)光。檢測對象：超氧陰離子、羥自在基、檢測對象：超氧陰離子、羥自在基、H2O2 和脂質過和脂質過氧化產生的自在基都可以產生化學發(fā)光。氧化產生的自在基都可以產生化學發(fā)光。優(yōu)點：靈敏、快速、操作簡單、價錢低廉。優(yōu)點：靈敏、快速、操作簡單、價錢低廉。 缺陷：非特異性。另外，幾乎一切的氧化劑，如次氯缺陷：非特異性。另外，幾乎一切的氧化劑，如次氯酸、高錳酸鉀等都可以與發(fā)光增效劑反響，產生化學酸、高錳酸鉀等都可以與發(fā)光增效劑反響，產生化學發(fā)光，嚴重干擾活性氧的檢測。發(fā)光，嚴重干擾活性氧的檢測。Fe2+也可以產生非常也可以產生非常強的化學發(fā)光。強的

14、化學發(fā)光。二氫乙啶二氫乙啶(Dihydroethidium, DHE)(Dihydroethidium, DHE) 檢測原理：可自在透過活細胞膜進入細胞內，檢測原理：可自在透過活細胞膜進入細胞內，并被細胞內的超氧陰離子氧化，構成氧化乙啶；并被細胞內的超氧陰離子氧化，構成氧化乙啶；氧化乙啶可摻入染色體氧化乙啶可摻入染色體DNA中，產生紅色熒光。中，產生紅色熒光。用流式細胞儀或熒光顯微鏡可直接察看，是一種用流式細胞儀或熒光顯微鏡可直接察看，是一種快速簡便的組織或培育活細胞中快速簡便的組織或培育活細胞中ROS經典檢測經典檢測方法。方法。Circulation. 2021;117:1045-1054.

15、Determination of ROS by DHE Staining檢測原理：在堿性條件下，光澤精與超氧陰檢測原理：在堿性條件下，光澤精與超氧陰離子等過氧化物作用構成激發(fā)態(tài)離子等過氧化物作用構成激發(fā)態(tài)N2甲基吖甲基吖啶啶(N2methylacridan) 。并發(fā)出。并發(fā)出450nm的的激發(fā)光，丈量此激發(fā)光的強度即可定量產生激發(fā)光，丈量此激發(fā)光的強度即可定量產生的超氧陰離子的濃度?？梢远?，但檢測時的超氧陰離子的濃度。可以定量，但檢測時間長，并需求新穎組織樣本。間長，并需求新穎組織樣本。Lucigenin (Lucigenin (光澤精光澤精)-Enhanced Chemiluminesce

16、nce)-Enhanced ChemiluminescenceDetermination of ROS by Lucigenin-Enhanced Chemiluminescence檢測原理：檢測原理：DCFH-DA本身沒有熒光，可以自在本身沒有熒光，可以自在穿過細胞膜，進入細胞內后，可以被細胞內的酯穿過細胞膜，進入細胞內后，可以被細胞內的酯酶水解生成酶水解生成DCFH。而。而DCFH不能通透細胞膜，不能通透細胞膜，從而使探針很容易被裝載到細胞內。細胞內的活從而使探針很容易被裝載到細胞內。細胞內的活性氧可以氧化無熒光的性氧可以氧化無熒光的DCFH生成有熒光的生成有熒光的DCF，檢測檢測DCF的

17、熒光就可以得到細胞內活性氧的程的熒光就可以得到細胞內活性氧的程度。度。2, 7-2, 7-二氫二氯熒光黃雙乙酸鈉二氫二氯熒光黃雙乙酸鈉(DCFH-DA)(DCFH-DA)Br J Pharmacol. 2021;154(1):105-13. Determination of ROS by DCFH-DA Staining394041影響自在基的藥物影響自在基的藥物影響自在基的藥物影響自在基的藥物抗氧化藥物抗氧化藥物促氧化藥物促氧化藥物“以毒攻毒以毒攻毒抗氧化藥物抗氧化藥物 維生素類及內源性物質，如維生素維生素類及內源性物質，如維生素E、維生素、維生素C、維、維生素生素A、GSH等；等； 活性氧

18、防御酶類，如活性氧防御酶類，如SOD、過氧化氫酶、過氧化物、過氧化氫酶、過氧化物酶、酶、Co-Q類等；類等； 化合物，如化合物，如SOD模擬化合物、普羅布考以及一些傳模擬化合物、普羅布考以及一些傳統(tǒng)藥物如硫酸鋅、甘露醇、鈣拮抗藥、血管緊張素統(tǒng)藥物如硫酸鋅、甘露醇、鈣拮抗藥、血管緊張素轉化酶抑制藥、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、轉化酶抑制藥、肼肽嗪、乙酰半胱氨酸、2受體激受體激動藥及阻斷藥等；動藥及阻斷藥等； 中藥及其有效成分，如銀杏、丹參、云芝及其所含中藥及其有效成分，如銀杏、丹參、云芝及其所含的黃酮類、酚類、多糖類等的黃酮類、酚類、多糖類等. 化學性直接產生自在基及活性氧；化學性直接產生自在基及活性氧； 經過作用于機體防御機制，促進機體內自經過作用于機體防御機制，促進機體內