活性氧和氮物種的合成與代謝

關于活性氧和氮物種的合成與代謝第1頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五前言

證據表明,急性體力活動可通過多種機制誘導增強氮物種的產生；

為應對劇烈的體力活動而形成活性氧和氮物種（RONS），會導致氧化應激；RONS作為信號分子，調節(jié)一系列生理功能；RONS種通過氧化還原敏感性轉錄因子調節(jié)基因表達；訓練似乎能改變RONS的生成，從而在慢性疾病的治療和預防過程中發(fā)揮有益作用第九章活性氧和氮物種的合成與代謝第2頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五1、有關活性氧和氮物種的基本知識（生成特性、作用機制、生理功能、構成抗氧化系統(tǒng)）2、急性和慢性運動在形成、作用、調節(jié)活

性氧和氮物種特性上的具體影響第九章活性氧和氮物種的合成與代謝主要內容：第3頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五1.生物體內的活性氧和氮物種第九章活性氧和氮物種的合成與代謝自由基：是在其軌道中存在具有非常明顯的化學活性的一個或多個不成對電子

的原子或分子通常，用一個點“.

”來象征自由基物質如氫自由基H·

氯自由基Cl·羥基自由基(OH·)第4頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五活性氧:是指那些含氧的具有比較強的氧化和還原性質的自由基和非自由基氧的衍生物（如：超氧陰離子.O2-、過氧化氫H2O2、羥自由基OH·）活性氮：NO代謝產生一系列復合物的總稱（如：一氧化氮.NO、二氧化氮.NO?、

過氧化亞硝酸鹽.ONOO-）第5頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性最強的含氧物質是羥自由基（?OH-

）基礎條件下，身體產生的總的.O2-的量接近2公斤/年一氧化氮（.NO）生成量達9公斤/年第6頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五2.活性氧和氮物種產生的機制(MechanismsofRONSgeneration)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性氧和氮物種(RONS)以氧為中心的活性氧（ROS）以氮為中心的活性氮（RNS）第7頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五2.1.氧為中心的活性物種及其衍生物（oxygen-centeredreactivespeciesandtheirderivates）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝NADPH氧化酶：是血管內生成活性氧簇（ROS）的主要酶體；存在于吞噬細胞和多種其它細胞（如血管平滑肌細胞、內皮細胞、心臟和骨骼肌細胞）中；由非吞噬細胞的NADPH氧化酶所形成的活性氧程度較低但在氧化還原敏感性信號傳導途徑的調節(jié)中起著重要的作用第8頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五第九章活性氧和氮物種的合成與代謝內皮細胞的NADPH氧化酶血管平滑肌細胞的NADPH氧化酶刺激血小板源性生長因子凝血酶腫瘤壞死因子-α機械力刺激第9頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五超氧自由基（.O2-）通過線粒體電子傳遞鏈氧化還原反應連續(xù)地產生。O2+4e2H2O如此利用的氧約占組織耗氧總量的90%~98%O2+e

.O2-發(fā)生在所有含線粒體的細胞中.O2-.OH

細胞色素氧化酶鐵催化第10頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五黃嘌呤氧化酶催化的反應：次黃嘌呤+H2O+O2→黃嘌呤+H2O2黃嘌呤+H2O+2O2

→尿酸+2.O2-+2H+這種活性氧的生成過程已經在代謝性應激下被研究，在細胞缺氧復氧損傷中起著特殊的作用.第11頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五芬頓反應：Fe3++H2O2→Fe2++OH+.OH-(羥自由基)銅也有與H2O2形成反應生成.OH-的潛力第12頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五前列腺素的生物合成伴隨著活性氧的產生;通過脂氧合酶轉換花生四烯酸為白三烯，已被確定為是活性氧的一個來源;第13頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五2.2.氮為中心的活性物種及其衍生物（nitrogen-centeredreactivespeciesandtheirderivates）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

L-精氨酸+NOS+O2

NO+L-瓜氨酸第14頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五一氧化氮合酶（NOS）神經型一氧化氮合酶（nNOS或NOS1）內皮型一氧化氮合酶（eNOS或NOS3）

誘導型一氧化氮合酶（iNOS或NOS2）分布于神經元細胞血管內皮細胞免疫細胞第15頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五血管通過內皮型NOS形成一氧化氮，是直接通過增加血液流動和剪切力來促進的；由于損傷或肌肉機械活動，神經型NOS蛋白表達增加，而神經損傷后它的表達會降低;神經型NOS內皮型NOS相比之下，誘導型NOS的活性不依賴于細胞內鈣離子，主要由信號轉導通路轉錄水平進行調控;一旦表達，誘導型NOS生成一氧化氮的含量很高，這一過程可以持續(xù)幾個小時甚至幾天;產生低水平的一氧化氮活化第16頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五2.3.免疫活性細胞（immunocompetentcells）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

在刺激過程中，中性粒細胞和巨噬細胞可通過激活吞噬細胞的NADPH氧化酶產生大量的超氧化物及其活性衍生物;

此外，NADPH氧化酶也存在于嗜酸性粒細胞中，可以誘導活性氧的形成;第17頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五第九章活性氧和氮物種的合成與代謝2.O2-

+

2H+

H2O2

+

O2超氧化物歧化酶超氧化物歧化:H2O2+Cl-HOCl髓過氧化物酶呼吸爆發(fā)：再灌注組織重新獲得氧供應的短時間內激活的中性粒細胞耗氧量顯著增加，產生大量氧自由基，又稱為氧爆發(fā)。第18頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五

多種免疫活性細胞在炎性刺激下（如細胞因子和內毒素刺激），可引起誘導型一氧化氮合酶表達；

缺氧、高溫和低濃度.NO本身，是非炎癥性誘導型一氧化氮合酶的誘導劑；相反，皮質醇和更高濃度的.NO將發(fā)揮抑制作用；

在某些條件下，一些非免疫細胞（如肝細胞、上皮細胞、心臟和骨骼肌細胞），也能夠引起誘導型一氧化氮合酶表達；第19頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.活性氧和活性氮的作用機制（RONS-mechanismsofaction）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

活性氧和氮物種的特性，產生一種強大的破壞作用，

它是對脂質、蛋白質、核酸、以及細胞外基質產生破壞性影響的基礎;

另一方面，活性氧和氮的物種如在嚴格控制的條件下中等水平（適度）的生成，在各種信號傳導過程中承擔起調節(jié)介質的作用,實現(xiàn)重要的生理功能;第20頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.1.生物系統(tǒng)中的氧化應激(oxidativestressinthebiologicalsystem)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

如果活性氧的產生過多或快速，系統(tǒng)可能無法充分反應。細胞的氧化還原狀態(tài)轉向促氧化狀態(tài)，增強脂質、蛋白質和核酸的氧化修飾。氧化修飾：是細胞內的活性氧誘導生物大分子發(fā)生氧化反應引起的結構及構象改變。氧化應激：

是指機體在遭受各種有害刺激時,體內高活性分子如活性氧和活性氮產生過多,氧化程度超出氧化物的清除,氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡,從而導致組織損傷。第21頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.1.1.脂質過氧化

(lipidsperoxidation)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

脂質過氧化過程中的脂質過氧化物的積累，對細胞膜會產生破壞影響,干擾細胞的完整性;第22頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.1.2.蛋白質氧化

(proteinoxidation)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性氧的作用包括在氨基酸殘基（如精氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、色氨酸、賴氨酸）中的各種氧化修飾;氧化蛋白質損傷研究中最常用的標記是活性羰基衍生物（RCD）修飾的蛋白質會影響其生理功能和加速蛋白水解降解;氧化蛋白的積累已是公認的逐漸發(fā)生在老化的過程中，并且與一系列疾病的嚴重程度相關第23頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.1.3.DNA氧化損傷

(oxidativeDNAdamage)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝DNA已被認為是氧化損傷最顯著的生物標記每個人體細胞平均每天至少發(fā)生幾百個DNA氧化損傷核DNA（nDNA）氧化損傷被認為是在癌癥發(fā)展中

的一個潛在的病理生理學因素細胞通過復雜的DNA修復酶系統(tǒng)，能快速修復DNA的損傷。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.2.活性氮物種的作用機制(RNS-mechanismsofactions)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝ONOO-的加入會導致脂質、蛋白質和DNA的氧化與硝化，導致細胞死亡.NO

+

.O2-

ONOO-

(過氧亞硝基陰離子)第25頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五活性氧和一氧化氮的作用，反映了一個重要的“清道夫”的作用?；钚缘淖饔每梢悦枋鰹橐粋€“雙刃劍”第26頁，共29頁，2022年，5月20日，5點51分，星期五3.3.活性氧和氮的物種和免疫系統(tǒng)