自由基、活性氧、氧化應激、氧化、抗氧化劑;這些術語在科學和非科學背景下都有使用,盡管它們(men) 的含義(yi) 和彼此之間的關(guan) 係經常令人困惑。這些分子具有非常重要的生物學作用。首先,讓我們(men) 來解釋一下這些術語。
自由基
自由基是任何具有不成對電子的分子物質,因此高度不穩定和反應性。通過貢獻或接受電子,它們(men) 可以分別充當氧化劑或還原劑。自由基是由多種正常生物過程產(chan) 生的,包括有氧代謝和致病防禦機製。它們(men) 也可能是由於(yu) 輻射、汙染物和香煙煙霧等外部暴露造成的。
活性氧
活性氧(ROS)是含氧自由基的一個(ge) 子集。一些最常見的活性氧包括羥基自由基、超氧陰離子和過氧化氫 (H 2 O 2 )。通過氧化磷酸化過程,線粒體(ti) 是超氧陰離子和過氧化氫的最大產(chan) 生者。代謝率高的細胞會(hui) 產(chan) 生更多的活性氧。活性氮 (RNS) 是非 ROS 自由基的一個(ge) 例子。一氧化氮 (NO) 是最常見的 RNS,在L-精氨酸代謝過程中產(chan) 生。
抗氧化劑如何發揮作用?
抗氧化劑可以對抗自由基,它們(men) 以兩(liang) 種不同的方式發揮作用。酶抗氧化劑的作用是將有害的 ROS 分解或轉化為(wei) H 2 0 2,然後轉化為(wei) 水。超氧化物歧化酶(SOD)催化兩(liang) 種超氧陰離子轉化為(wei) 過氧化氫和氧氣。雖然過氧化氫也是一種活性氧,但它對細胞的毒性遠低於(yu) 超氧陰離子。隨後,另一種酶抗氧化劑過氧化氫酶將 H 2 0 2進入水中。穀胱甘肽、維生素 E 和維生素 C 等非酶抗氧化劑通過直接與(yu) 自由基反應發揮作用。例如,穀胱甘肽具有遊離的巰基,是自由基攻擊的一個(ge) 有吸引力的目標。然後自由基被猝滅,氧化型穀胱甘肽被穀胱甘肽還原酶回收。
什麽(me) 是氧化應激?
隻要抗氧化劑和自由基之間存在不平衡,氧化應激就會(hui) 發生,從(cong) 而導致大量不受控製的反應性自由基物質的產(chan) 生。氧化應激會(hui) 導致 DNA、蛋白質和脂質受損,並產(chan) 生巨大影響。 ROS參與(yu) 類風濕關(guan) 節炎、心髒和血管功能障礙以及癌症等多種炎症性疾病的發病機製。最近的一篇綜述概述了 ROS 在腫瘤微環境中的作用。
然而,ROS 也參與(yu) 多種生理過程。從(cong) 生理學角度來看,ROS 是重要的信號分子,可促進細胞增殖、分化和成熟。 ROS在突觸可塑性、免疫反應和免疫代謝、心肌功能和氧傳(chuan) 感中發揮著重要作用。過氧化氫是多種激酶介導的信號通路的重要調節劑。同樣,RNS在生理和病理機製中都有作用。