活性氧對(duì)細(xì)胞凋亡影響的研究現(xiàn)狀

報(bào)告題目：活性氧對(duì)細(xì)胞凋亡影響的研究現(xiàn)狀

活性氧對(duì)細(xì)胞凋亡影響的研究現(xiàn)狀摘要：近年來(lái)，活性氧物質(zhì)在細(xì)胞凋亡方面的研究中越來(lái)越受到各領(lǐng)域研究者的關(guān)注。新的研究發(fā)現(xiàn)活性氧物質(zhì)可作為第二信使參與細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，對(duì)生物大分子有這一定的氧化損傷作用，這已經(jīng)成為細(xì)胞生物學(xué)中研究的熱點(diǎn)，而且ROS在應(yīng)用性研究方面如癌癥治療、植物抗脅迫等領(lǐng)域也已取得了一定的成效。因此，本文欲通過相關(guān)方面的資料和文獻(xiàn)的搜集與查閱，對(duì)活性氧物質(zhì)進(jìn)行概括性介紹，并進(jìn)一步闡明其與細(xì)胞凋亡的關(guān)系及研究近狀，在此基礎(chǔ)上，對(duì)有關(guān)ROS對(duì)細(xì)胞凋亡的影響在醫(yī)學(xué)、植物領(lǐng)域的研究進(jìn)行闡述。希望通過本文的介紹，能為今后的相關(guān)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：活性氧；氧化應(yīng)激反應(yīng)；細(xì)胞凋亡ResearchstatusoftheeffectsofreactiveoxygenspeciesonapoptosisAbstract:Inrecentyears,researchersinvariousfieldshavepaidmoreandmoreattentiontotheresearchofrosincellapoptosis.Newstudyhasfoundthatactiveoxygenmaterialcanbeusedasthesecondmessengerinvolvedinsignaltransductionofapoptosisprocess,hasthecertainoxidativedamageeffectonbiologicalmacromolecules,whichhasbecomeahotresearchincellbiology,suchascancertreatmentandROSinappliedresearch,plantresistancetostress,andotherfieldshaveachievedsomeresults.Therefore,thispaperintendstomakeageneralintroductionofROSthroughthecollectionandreviewofrelevantdataandliterature,andfurtherclarifytherelationshipbetweenROSandcellapoptosisanditscloseresearchstatus.Onthisbasis,theresearchontheinfluenceofROSoncellapoptosisinthefieldsofmedicineandplantsiselaborated.Itishopedthattheintroductionofthispapercanprovideacertaintheoreticalbasisforfutureresearch.Keywords:Reactiveoxygenspecies；Oxidativestressresponse；Apoptosis1前言活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）是生物體有氧代謝產(chǎn)生的一類活性化合物的總稱，是非?；顫姷难醴肿樱饕ǔ蹶庪x子（O-2）、羥基自由基（·OH）、過氧化氫（H2O2）和單線態(tài)氧(1O2)等[1]。生理過程中產(chǎn)生的過量的ROS可以作為信號(hào)分子，具有很強(qiáng)的氧化能力，可以破壞許多細(xì)胞成分：攻擊細(xì)胞內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞器，從而威脅細(xì)胞的完整性。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，人們都認(rèn)為ROS是炎癥、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞再灌注損傷的重要因子。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)對(duì)ROS的研究更呈現(xiàn)出新的熱潮，而且研究的深度也逐漸的加深：從組織器官病理作用到細(xì)胞凋亡機(jī)制，從細(xì)胞凋亡機(jī)制到生物活性大分子的損傷理論，從生物活性大分子的損傷理論又深入小分子化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。近年來(lái)科學(xué)家的研究逐步進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)相對(duì)較低濃度的ROS可以作為信號(hào)分子參與細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，如通過信號(hào)轉(zhuǎn)到有發(fā)細(xì)胞和植物體對(duì)逆境的適應(yīng)性反應(yīng)，通過細(xì)胞信號(hào)通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞等。這一發(fā)現(xiàn)意味著，ROS不再是人們眼中的一種僅僅具有毒性的代謝副產(chǎn)物，而是一種具有正面的有益效能的代謝物。它可以作為信號(hào)分子參與細(xì)胞的增殖、分化和凋亡以及對(duì)逆境的適應(yīng)，并引發(fā)交叉抗性。因此，近來(lái)關(guān)于ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的關(guān)注。本論文欲通過對(duì)這些新的研究成果進(jìn)行綜合性的概述，將這些成果以通俗的方式呈獻(xiàn)給更多的科學(xué)愛好者，也希望能為相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究提供一定的參考?！?ROS概述2.1ROS的來(lái)源ROS主要來(lái)源于機(jī)體內(nèi)部和外界環(huán)境。生理過程中，細(xì)胞中的線粒體是產(chǎn)生內(nèi)源性ROS的主要場(chǎng)所，大多數(shù)內(nèi)源性ROS是在電子傳遞鏈的過程中經(jīng)復(fù)合結(jié)構(gòu)傳遞時(shí)發(fā)生電子泄漏而產(chǎn)生的。除此之外，內(nèi)源性ROS生成途徑還包括細(xì)胞色素P450，黃嘌呤氧化酶，脂加氧酶，環(huán)加氧酶，一氧化氮合成酶等。在外源性途徑方面，由于環(huán)境中的大多數(shù)反應(yīng)都是在大氣中的氧氣的包圍下進(jìn)行的，在某些激烈的條件下，如雷電、高壓等，ROS產(chǎn)生的幾率也會(huì)增大。此外，環(huán)境中許多的化學(xué)污染物在暴露的情況下衰老、降解也會(huì)產(chǎn)生ROS。2.1.1內(nèi)源性ROS的產(chǎn)生生物體內(nèi)能產(chǎn)生ROS的結(jié)構(gòu)主要是細(xì)胞內(nèi)能發(fā)生氧化反應(yīng)的細(xì)胞器及細(xì)胞組分，如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細(xì)胞壁[2]及脂膜上的NADPH氧化酶等。這一反應(yīng)由這些組分膜上的氧化酶所催化。研究表明，生物體內(nèi)超過95%的ROS都來(lái)自于線粒體，線粒體是細(xì)胞內(nèi)氧自由基的主要來(lái)源，它們是決定細(xì)胞衰老的生物鐘。而ROS產(chǎn)生的主要原因就是在電子傳遞鏈過程中分子氧俘獲單電子。線粒體的電子傳遞鏈（electrontransportchain，ETC）包括四個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，分別是復(fù)合體Ⅰ稱NADH-Q還原酶（NADHdehydrogenase）、復(fù)合體Ⅱ稱琥珀酸脫氫酶（Succinatedehydrogenase，SDH）、復(fù)合體Ⅲ稱細(xì)胞色素c氧化還原酶（cytochromeC-oxidoreductas，Cyt）和復(fù)合體Ⅳ稱細(xì)胞色素氧化酶（cytochromeoxidase，Cox）[3]，這些復(fù)合體都是線粒體中可能產(chǎn)生ROS的部位。一般情況下，線粒體傳遞鏈中電子經(jīng)過遞氫體、遞電子體、分子氧的傳遞，最后氧離子與質(zhì)子結(jié)合成H2O。然而，在這一過程中，有一些酶的存在會(huì)導(dǎo)致這一過程發(fā)生障礙，最終導(dǎo)致電子無(wú)法按照原來(lái)的途徑傳遞給氧化酶，而是直接與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，這就是線粒體中ROS的主要產(chǎn)生方式。許多研究表明，在這一過程中，復(fù)合體Ⅰ、復(fù)合體Ⅱ和復(fù)合體Ⅲ是ROS的主要產(chǎn)生部位[4]。葉綠體是植物葉肉細(xì)胞及部分綠色組織內(nèi)進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，也是植物ROS產(chǎn)生的主要源泉。在光照條件下，植物基粒膜上的光系統(tǒng)Ⅱ（photosystemⅡ，PSⅡ）吸收可見光的能量，光解H2O，產(chǎn)生O2和電子。然而，當(dāng)植物處于干旱、高鹽、低溫或高溫等逆境條件下時(shí)，ROS就會(huì)劇烈增加，光系統(tǒng)Ⅰ（photosystemⅠ，PSⅠ）和光系統(tǒng)Ⅱ是植物葉綠體產(chǎn)生ROS的主要場(chǎng)所[5]。脅迫條件下的光合系統(tǒng)中ETC的NADP供應(yīng)不足，就會(huì)發(fā)生ETC超負(fù)荷從而導(dǎo)致電子泄漏，進(jìn)而加劇ROS的產(chǎn)生。據(jù)研究表明，在植物體內(nèi)葉綠體產(chǎn)生的ROS超過線粒體，居于首位[6]。2.1.2外源性ROS的產(chǎn)生有學(xué)者早在二十世紀(jì)初就從汽車尾氣和煙囪中發(fā)現(xiàn)了這種十分活躍的氧物質(zhì)。隨后的研究表明，ROS的生成過程是復(fù)雜多樣的，比如，加熱、燃燒、光照、高壓電機(jī)作業(yè)[7]，一種物質(zhì)與另一種物質(zhì)的接觸或任何一種化學(xué)反應(yīng)都為ROS的產(chǎn)生提供了可能。隨著環(huán)境污染的日益加重，人們更加陷入了ROS的包圍之中。外界環(huán)境中的陽(yáng)光輻射、放射線、紫外線、噪音、磁場(chǎng)、水污染、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥、酸雨等都會(huì)使人體產(chǎn)生ROS的幾率增加。尤其是中波紫外線（紫外線的一種）已被證實(shí)可激活氧化酶，產(chǎn)生活性氧[5]。不安全的食品生產(chǎn)，如防腐劑、人工色素、芳香劑、清潔劑、除草劑、殺蟲劑、冷媒等產(chǎn)生的ROS都會(huì)經(jīng)由飲食或接觸侵入人體。這些無(wú)處不在的ROS正在不知不覺中侵蝕著人們的健康[8]。3細(xì)胞凋亡3.1細(xì)胞凋亡的概述細(xì)胞作為生命的最基本系統(tǒng)，構(gòu)成了生命系統(tǒng)并有了完整的生命活動(dòng)，細(xì)胞的一生經(jīng)過增殖、生長(zhǎng)、衰老、凋亡等生命過程，細(xì)胞凋亡又稱程序性細(xì)胞死亡，是當(dāng)前研究最為深入的細(xì)胞死亡方式之一，早在1885年，由Flemming描述過細(xì)胞凋亡的形態(tài)特征稱此現(xiàn)象為“染色質(zhì)溶解”，直到1972年，J.F.R.Keer和另兩位研究者A.H.Wyllie、A.R.Currie一起將這一現(xiàn)象稱為細(xì)胞凋亡（apoptosis），經(jīng)過不斷對(duì)細(xì)胞凋亡的研究，解析凋亡的機(jī)制也迅速展開。細(xì)胞凋亡是指在生命體中能夠去除生命體內(nèi)過多有害受損傷細(xì)胞的正常生理過程，它是從正常細(xì)胞到核染色質(zhì)固縮、分離并延核膜分布，細(xì)胞發(fā)生皺縮形成細(xì)胞碎片，碎片分割形成凋亡小體，最后被吞噬[11]。細(xì)胞凋亡不同于細(xì)胞壞死，它是需要主動(dòng)的特定的基因控制的死亡過程，形態(tài)學(xué)變化特征是在凋亡過程中發(fā)生染色質(zhì)凝集，并產(chǎn)生DNA降解的完整倍數(shù)大小的片段，目前，對(duì)于細(xì)胞壞死的研究愈發(fā)深入，研究表明細(xì)胞可以通過自殺消滅病原體，如果此時(shí)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生，壞死可以作為凋亡的“替補(bǔ)”方式被細(xì)胞采用，由此可見細(xì)胞壞死可能是細(xì)胞“程序性死亡”的另一種形式，根據(jù)二者在瓊脂糖凝膠電泳時(shí)呈現(xiàn)的不同分布可以區(qū)分。但凡生命，最終都會(huì)死亡，但細(xì)胞凋亡是一種受高度調(diào)節(jié)在動(dòng)物發(fā)育過程中，細(xì)胞凋亡是能夠塑造出不同的個(gè)體以及器官形態(tài)，如蝌蚪尾巴的消失是在動(dòng)物生長(zhǎng)過程中器官的退化或縮小；高等哺乳類動(dòng)物的器官的不同都需要細(xì)胞凋亡的參與。通過細(xì)胞凋亡，能夠維持生理功能內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，對(duì)能夠使多動(dòng)物細(xì)胞的正常發(fā)育、免疫耐受的形成等過程中具有重要意義，但細(xì)胞的過度凋亡會(huì)使免疫功能受到破壞導(dǎo)致突發(fā)炎癥危害到機(jī)體健康[15]。3.2ROS與細(xì)胞凋亡ROS作為體內(nèi)代謝過程中的還原產(chǎn)物，可以在細(xì)胞內(nèi)破壞其中的生物活性大分子以及膜結(jié)構(gòu)，但在這同時(shí)細(xì)胞也在正常發(fā)育繁殖過程中，通過不斷合成代謝分解，能夠消除掉受到損傷的細(xì)胞，細(xì)胞分裂使ROS稀釋，維持在能產(chǎn)生破壞作用的最低濃度下，而終末分化的細(xì)胞，ROS沒有得到稀釋，使細(xì)胞內(nèi)的ROS濃度不斷升高，組織遭到破壞，得不到修復(fù)后啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。因此，這種理論認(rèn)為，細(xì)胞的凋亡是一種積累效應(yīng)所引發(fā)的后果。其中氧損傷理論和線粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是比較完備的，是相輔相成的，但仍有待進(jìn)一步的研究證實(shí)。4ROS對(duì)生物大分子的氧化損傷4.1ROS對(duì)核酸的氧化損傷DNA作為生命信息的載體，對(duì)生物體的重要性不言而喻。然而，ROS可能會(huì)攻擊DNA分子中的化學(xué)鍵、堿基和核糖，導(dǎo)致DNA發(fā)生斷裂、突變等。ROS可以與胸腺嘧啶的5,6-雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，形成新的自由基[16]。這一改變可導(dǎo)致堿基間的氫鍵與蛋白質(zhì)合成遭到破壞。4.2ROS對(duì)蛋白質(zhì)的氧化損傷ROS可對(duì)蛋白質(zhì)造成氧化損傷，與鄰近的氨基酸反應(yīng)，其中以含硫氨基酸與芳香氨基酸最為突出，ROS也可以通過脂類過氧化產(chǎn)物間接作用于蛋白質(zhì)而產(chǎn)生破壞作用[17]。而且ROS能使蛋白質(zhì)的多肽鏈發(fā)生斷裂、能打開部分蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，改變蛋白質(zhì)的化學(xué)構(gòu)象。更為嚴(yán)重的是，ROS可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)的交聯(lián)和聚合，從而使酶失活，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。4.3ROS對(duì)脂質(zhì)的氧化損傷細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的ROS容易對(duì)含有大量不飽和脂肪酸的生物膜和亞細(xì)胞器膜造成氧化損傷。生物膜上的脂質(zhì)遭到ROS的攻擊，就會(huì)發(fā)生過氧化反應(yīng)，引起膜蛋白發(fā)生交聯(lián)和聚合，酶與受體直接共價(jià)結(jié)合，從而使膜的完整性被破壞，最終導(dǎo)致細(xì)胞病變或死亡[18]。生物體內(nèi)大部分ROS都來(lái)自于線粒體，因此線粒體膜是最容易被ROS攻擊的部位，線粒體膜受損最終導(dǎo)致細(xì)胞和集體的能量代謝發(fā)生障礙。根據(jù)以上可知，如果生物膜唄ROS破壞，細(xì)胞功能就會(huì)發(fā)生極大的紊亂。5線粒體與細(xì)胞凋亡在細(xì)胞凋亡的內(nèi)源途徑中，線粒體被譽(yù)為細(xì)胞動(dòng)力工廠。在生物氧化的過程中，線粒體能夠產(chǎn)生大量的ROS，消降低了線粒體內(nèi)的含氧濃度，在正常情況下，ROS可以被線粒體中的Mn2+-SOD（超氧化物歧化酶化）所清除[19]，但在終末分化細(xì)胞及退行性變化的細(xì)胞中，Mn2+-SOD的活性降低。隨細(xì)胞代謝的進(jìn)行，ROS就在線粒體中不斷積累。反過來(lái)線粒體又成為ROS作用的靶子。ROS的攻擊可以導(dǎo)致線粒體內(nèi)多種結(jié)構(gòu)的破壞，如電子傳遞鏈的損傷、膜通透性的改變、線粒體DNA(mtDNA)的破壞等[20]。電子傳遞鏈的損傷可導(dǎo)致氧化磷酸化的受阻，從而引起更多ROS的產(chǎn)生。這就更加劇了線粒體膜通透性的破壞，使線粒體的內(nèi)外門戶大開，使ROS、細(xì)胞凋亡因子、電解質(zhì)離子等進(jìn)入胞質(zhì)中，啟動(dòng)了細(xì)胞凋亡。5.1ROS參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在細(xì)胞凋亡中的作用近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，ROS在調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等過程中發(fā)揮重要作用，與其過程中的許多生物分子有著復(fù)雜的關(guān)系。主要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制分為兩種：一種是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行氧化修飾；另一種是對(duì)細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的改變。在蛋白進(jìn)行氧化修飾方面，通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)對(duì)改變靶分子的構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，靶分子與細(xì)胞因子受體結(jié)合刺激產(chǎn)生更多的ROS，引起級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)。對(duì)于內(nèi)氧化還原狀態(tài)的改變的方面，ROS可被還原性物質(zhì)谷胱甘肽（GSH）結(jié)合，維持正常的生理活性狀態(tài)，當(dāng)這種狀態(tài)被破壞時(shí)，ROS可使細(xì)胞內(nèi)的氧化電勢(shì)升高，影響線粒體的正常功能的運(yùn)行，使其釋放凋亡因子，誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有線粒體途徑和膜死亡受體途徑。在膜死亡受體Fas、TNFR途徑中，是通過相應(yīng)配體誘導(dǎo)交聯(lián)后，激活最上游的啟動(dòng)酶（Caspase8和Caspase10），觸發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞凋亡啟動(dòng)并隔斷細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這一途徑中ROS的作用往往被忽視，現(xiàn)有的研究?jī)H限于ROS的產(chǎn)生是由于TNF-α受到刺激；提高ROS水平能夠提高敏感性和抗氧化防御性[21]。作為一種新的第二信使，ROS具有很高的生物活性，它們可以與多種細(xì)胞因子相互作用，啟動(dòng)其生物活性[22]。然后，這些細(xì)胞因子再參與到下游的信號(hào)傳遞過程，或引起級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，或激活相關(guān)基因的表達(dá)，從而完成正常的生理過程。5.2ROS影響的線粒體膜通透性與細(xì)胞凋亡線粒體作為產(chǎn)生能量的重要細(xì)胞器，其內(nèi)部存在特殊結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外膜和基質(zhì)構(gòu)成，在膜間質(zhì)與基質(zhì)之間維持著保證線粒體功能正常運(yùn)行的跨膜電位(△ψm)。實(shí)驗(yàn)研究表明，凋亡細(xì)胞的線粒體跨膜電位（△ψm）的改變與線粒體膜通透性有關(guān)，結(jié)構(gòu)正常的線粒體內(nèi)膜對(duì)一些離子和小分子物質(zhì)具有高度的選擇透過性[22]。在三羧酸循環(huán)中，線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的跨膜電位。線粒體跨膜電位（△ψm）的改變與內(nèi)膜透過性的升高有關(guān)。線粒體內(nèi)外膜上存在有一種線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(MPTP)的結(jié)構(gòu)，它是由位于線粒體內(nèi)外膜間的多種蛋白質(zhì)所組成的一種非選擇性的復(fù)合孔道[23]。在氧化磷酸化的過程中，有少量電子會(huì)提前還原氧氣，形成ROS，會(huì)對(duì)MPTP中的蛋白造成損傷，失去通透性控制功能。少量的ROS誘導(dǎo)MPTP的開放、基質(zhì)Ca2+和GSH內(nèi)流、膜電位降低，可以促進(jìn)MPTP孔的開放，增加膜的通透性，加速或協(xié)調(diào)凋亡反應(yīng)進(jìn)程[24]。5.3ROS誘導(dǎo)的凋亡因子與細(xì)胞凋亡當(dāng)線粒體受到ROS損害時(shí)，由于線粒體膜上的通道蛋白和不飽和脂肪酸等對(duì)ROS較為敏感，使通透性首先遭到破壞，線粒體會(huì)向基質(zhì)中釋放細(xì)胞凋亡因子，其中細(xì)胞色素c在細(xì)胞凋亡內(nèi)源途徑中起著關(guān)鍵的作用[25]，當(dāng)接收到凋亡信號(hào)后，通過Bcl-2蛋白家族調(diào)節(jié)外膜透性，使細(xì)胞色素c釋放到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞色素c與另一個(gè)凋亡因子Apaf-1和Caspase-9前體結(jié)合形成凋亡復(fù)合體(apoptosome)，并活化Caspase-9[26]。活化后的Caspase-9可對(duì)下游的Caspase-3和Caspase-7酶原進(jìn)行切割，使其活化，并進(jìn)而切割DNA等效應(yīng)物，從而導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。6ROS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的實(shí)際應(yīng)用6.1ROS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡在醫(yī)藥方面的應(yīng)用隨著人們對(duì)ROS研究的深入，其在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的研究也在逐步的開展。ROS作為生命活動(dòng)的必然產(chǎn)物，對(duì)抗炎、抗菌有著積極作用，同時(shí)卻也時(shí)刻在生物體內(nèi)威脅著生命活動(dòng)的正常運(yùn)行。有研究表明，不同濃度的ROS對(duì)細(xì)胞有著不同的作用，高濃度的ROS能直接導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死，中濃度的ROS會(huì)使細(xì)胞出現(xiàn)暫時(shí)性或永久性的生長(zhǎng)停滯，低濃度的ROS能夠加速細(xì)胞的有絲分裂與增殖。腫瘤細(xì)胞內(nèi)的ROS長(zhǎng)期居高不下，這就導(dǎo)致了腫瘤細(xì)胞對(duì)于一系列的氧化應(yīng)激反應(yīng)比正常細(xì)胞敏感。利用這一點(diǎn)，我們可以通過改變ROS的濃度，使腫瘤細(xì)胞DNA斷裂，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，達(dá)到治療癌癥的目的。近年來(lái)有許多科學(xué)家對(duì)此展開了研究，Harris等在實(shí)驗(yàn)過程中提高了實(shí)驗(yàn)組老鼠體內(nèi)的ROS濃度，觀察后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組老鼠的腫瘤細(xì)胞的數(shù)量比正常組老鼠的少，這表明高濃度的ROS能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生成和轉(zhuǎn)移。目前，已經(jīng)有許多抗腫瘤藥物是基于此原理研究出來(lái)的，如王立輝等研究的創(chuàng)新抗腫瘤藥物－乙烷硒啉、Afzal等研究的抗腫瘤藥物5-FU和奧沙利鉑等[26]。6.2ROS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡在抗逆性植物培育方面的應(yīng)用ROS在植物細(xì)胞內(nèi)有著雙重作用，毒性作用和信號(hào)分子。而且這兩種作用時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)平衡之中。當(dāng)植物機(jī)體受到外界環(huán)境的脅迫如干旱、高鹽或寒冷等而使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，ROS在細(xì)胞內(nèi)的含量就會(huì)急劇增加，引起氧化暴發(fā)，導(dǎo)致細(xì)胞迅速凋亡。這種凋亡對(duì)于植物自身來(lái)說，有弊也有利；其弊，是加重了有機(jī)體的傷亡；其利，則是在有機(jī)體對(duì)病原體的超敏反應(yīng)中，被感染的細(xì)胞快速凋亡，形成病斑，有利于遏止病原體在組織間的擴(kuò)散和病情的發(fā)展。ROS作為信號(hào)分子可誘導(dǎo)植物體抗逆性的提高，甚至引發(fā)交叉抗性，即早施的脅迫處理起著鍛煉的作用，誘導(dǎo)植物體對(duì)脅迫因子或?qū)Σ煌婢晨剐缘奶岣??？梢l(fā)ROS產(chǎn)生的因子有：干旱，鹽漬化，低溫和高溫，強(qiáng)光照，紫外線照射，重金屬，大氣污染，機(jī)械損傷和病原體感染等。它們均可直接或間接的影響細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)，引發(fā)ROS的產(chǎn)生[27]。因此，根據(jù)這一原理，可利用組織培養(yǎng)手段，對(duì)植物的外植體、脫分化的愈傷組織和再分化的幼根幼芽等進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿{迫刺激以引導(dǎo)細(xì)胞對(duì)該脅迫產(chǎn)生抗性，從而育得抗逆性的優(yōu)良品種[28]；也可利用基因工程手段，使表達(dá)脅迫受體因子或誘導(dǎo)酶的基因組成化或不表達(dá)，從而使ROS的產(chǎn)生能迅速響應(yīng)脅迫刺激，以育得具有抵抗脅迫損傷能力的植物新品種。7結(jié)語(yǔ)通過以上ROS與細(xì)胞凋亡的介紹，我們知道了ROS的產(chǎn)生分為內(nèi)源性和外源性，由于ROS在生物體內(nèi)的特殊性以及其在生命活動(dòng)過程中的常在性，它必然會(huì)在生物體內(nèi)與有機(jī)體組分發(fā)生關(guān)系，它可以攻擊核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等生物活性大分子，破壞其結(jié)構(gòu)，使其失去正常的生理功能，從而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生病變或死亡，也就是說引發(fā)了細(xì)胞凋亡程序的啟動(dòng)。細(xì)胞凋亡是生命體中能夠去除生命體內(nèi)過多有害受損傷細(xì)胞的正常生理過程，是細(xì)胞在正常生理機(jī)能下應(yīng)對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的自然反應(yīng)或無(wú)以應(yīng)對(duì)內(nèi)外環(huán)境時(shí)的極端解決方式。當(dāng)有機(jī)體內(nèi)ROS的產(chǎn)生與消除失去了原有的平衡，ROS的積累超過了損傷閾值時(shí)，就會(huì)使細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境發(fā)生紊亂，端粒算上，線粒體膜通透性發(fā)生改變，細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)與信息發(fā)生障礙，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。但研究表明，ROS并非僅僅具有毒性作用，它還能作為信號(hào)分子參與細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘發(fā)有機(jī)體對(duì)逆境的適應(yīng)性和防御性反應(yīng)——以細(xì)胞凋亡的方式應(yīng)對(duì)環(huán)境的迫害，減輕逆境對(duì)有機(jī)體造成的損傷。因此，ROS在疾病治療、醫(yī)藥以及逆境抗性植物的培育等領(lǐng)域的研究逐年升溫。目前，雖然ROS的研究已經(jīng)初有建樹，但還有許多ROS的相關(guān)內(nèi)容仍舊是個(gè)未知數(shù)，期待在不久的將來(lái)攻破ROS的難關(guān)，為醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)福音。參考文獻(xiàn)：[1]鐘永亮，龐新躍，張敏，等.大腸桿菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子oxyR與抗氧化基因ahpCF、katEG的協(xié)同作用[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2018，9（4）：28-33．[2]唐琪.過量表達(dá)PtAPX基因?qū)煵莸钟摺⒌蜏孛{迫的影響[D].山東師范大學(xué)，2014．[3]曾德永，崔杰，張萌，等.植物線粒體抗氧化應(yīng)激效應(yīng)影響的研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(21)：31－37．[4]郭玉雙，李翔羽，任學(xué)良.植物體內(nèi)活性氧（ROS）的產(chǎn)生及其作用研究進(jìn)展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，(8)：146－148．[5]張夢(mèng)如，楊玉梅，成蘊(yùn)秀，等.植物活性氧的產(chǎn)生及其作用和危害[J].西北植物學(xué)報(bào)，2014，34(9)：1916－1926．[6]VanBreusegemF,DatJF.Reactiveoxygenspeciesinplantcelldeath[J].PlantPhysiol,2006,141:384-390.[7]李怡歆.自由基與人體健康[J].中國(guó)科技信息，2008，(10)：181-182．[8]肖莉，張倩雨，馬瑩，劉英.氧化應(yīng)激在腫瘤糖代謝中的作用研究[J].腫瘤,2018,(38):901-906.[9]吳慶余.基礎(chǔ)生命科學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006:186-188[10]韓貽仁.分子細(xì)胞生物學(xué)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2001:658-661[11]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011:341-352[12]陳惠黎.生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能[M].上海：上海醫(yī)科大學(xué)出版社，1999:325-328[13]周海夢(mèng)，王洪睿.蛋白質(zhì)化學(xué)修飾[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998:258-261[14]萬(wàn)素英.天然食品抗氧化劑與人的營(yíng)養(yǎng)與健康[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,21(1):110-114.[15]李超，伏圣博，劉華玲，馬欣榮，等.細(xì)胞凋亡研究進(jìn)展[J].世界科技研究與發(fā)展，2007，29（3）：45-53.[16]MaureenRedza-Dutordoir,DianaA.Averill-Bates.Activationofapoptosissignallingpathw