《分子药理学》第二章 自由基与疾病

二、自由基对蛋白的损伤
1. 蛋白质活性部位的修饰 2. 蛋白质分子的聚合、断裂
三、自由基对脂质的损伤
1. 膜结构的破坏
休克时中性粒细胞被激活，此过程中出现呼吸爆发 （respiratory burst），在细胞膜NADPH氧化酶催化 下，O2从NADPH获得电子，产生超氧阴离子 。在上 述反应中，NADPH氧化酶的激活起重要作用。正常状 态下，该酶处于静止状态，休克时多种体液因子如补 体、细菌、内毒素、PAF、LT等均可起激活作用。呼 吸爆发产生 后，又可经一系列反应生成H2O2、 OH• 等多种氧代谢产物，但它们的半衰期很短，在细胞外 参与邻近靶分子的反应。因此细胞膜被认为是主要的 损伤部位，而H2O2还能通过靶细胞膜上的阴离子通道， 扩散进入靶细胞，参与细胞内的分子反应，引起细胞 损伤。
DNA 链的断裂也是DNA 损伤的表现之一。其 主要是在OH·攻击下脱氧核糖遭破坏,磷酸二酯
键发生断裂或碱基遭破坏或脱落。此外,电离辐 射通过对生物大分子的直接和间接作用导致 DNA 损伤[10 ] 。辐射离子在体内产生次级高 能离子和自由基(如OH·, H·) ,其作用于DNA , 从而引起DNA链的断裂。
二、自由基的生理学意义
1. 蛋白质活性的调控
(1)氧张力感受 (2)黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶的转化
2. 自由基作为信号分子对基因转录的调控
(1) 转录因子AP-1的激活
1) FOX/JUN蛋白可逆氧化-还原态的转化调控AP-1的活性 2) Ca2+依赖的AP-1蛋白的转录诱导 3) 通过花生四烯酸代谢介导的AP-1的表达 4) 经丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen activated
第六章 自由基与疾病
:随着基础医学和生命科学的不断发展,人们对 自由基的研究越来越多,其中就有大量关于自由
基与疾病的研究。自由基作为机体的正常代谢 产物,在平衡状态下,其在抗菌、消炎和抑制肿 瘤等方面具有重要作用和意义;一旦平衡被打破,
如机体受到疾病或某些外源性药物和毒物的侵 害,自由基便会产生强大的伤害作用,造成生物 膜的脂质过氧化损伤,引起酶、氨基酸、蛋白质 的氧化破坏,对内脏器官、免疫系统的形态功能 产生影响,从而引起机体疾病,甚至死亡。
1. DNA骨架损伤 2. 碱基修饰 3. DNA-DNA、DNA-蛋白交联(cross-
links)
O H·能与DNA 碱基发生反应而损伤碱基,主要表现为氢
抽提、电子转移和加成。抽氢反应发生在胸腺嘧啶的 甲基基团和脱氧核糖的C 原子上,5个C 原子发生抽氢 反应的几率一致[4 ] 。此外,O H·能与碱基发生电子转 移,OH·转变为OH- ,而碱基则变为相应的碱基自由基,从 而损伤碱基。OH·能与DNA 碱基杂环的双键加成,在嘧 啶碱基的C5 和C6 位, 分别生成C52OH 和C62OH 加 合物自由基[4 ,9 ] ;Dizdaroglu M 等[9 ] 认为,OH·攻击 嘌呤碱基时,加成反应发生在C4 、C5 及C8位上。
休克时白细胞粘附于血管内皮，因此释放的自由基首 先引起血管内皮损伤，一般认为是白细胞产生的H2O2 作用所致，用过氧化氢酶（CAT）可抑制内皮损伤。 此外，用电子自旋共振（ESR）技术还查明，在创伤 性休克时自由基对细胞膜的损伤，是由膜表面的亲水 层向核心的疏水层逐渐减低。细胞膜上不饱和脂肪酸 脂质过氧化，丢失双键，带来膜磷脂分子排列和物理 性质的变化，细胞膜流动性下降和通透性增加；肌肉 和肝细胞膜电位下降；红细胞膜僵硬脆弱；膜上蛋白 质变性和交联，可使膜上的受体失活。此外，线粒体 膜脂质过氧化引起功能障碍，肿胀至崩解。
第一节 生物体中的主要 自由基及其生理学意义
一、生物体中的主要自由基
(一) 氧中心自由基
1. 超氧阴离子（superoxide radical）
(1) 细胞色素P450（CytP450） (2) 线粒体 (3) 吞噬细胞的呼吸爆发 (4) 黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase)
2. 过氧化氢(hydrogen peroxide H2O2)
2. 脂自由基对蛋白质分子的进攻
在自由基的作用下，胞浆与膜蛋白以及某些酶的分子 可发生交联、聚合或肽腱断裂，使蛋白质和酶结构破 坏、活性丧失。前面已述及，膜的脂质微环境改变， 也影响膜蛋白和酶的功能，如Na+ -K+-ATP酶失活， 使Na+ 内流增多；Na+-Ca2+ 交换增强，使细胞内钙 超负荷。近年来特别注意到，在缺血/再灌注使微粒体 及质膜上的脂加氧酶（lipooxygenase）及环加氧酶 （cyclooxygenase）激活，催化花生四烯酸代谢， 在增加自由基产生及脂质过氧化的同时，还形成具有 高度活性的物质，如前列腺素、血栓素、白三烯等。 许多实验证明，缺血特别是再灌注时血栓素形成增加， 前列环素形成减少，从而产生微循环障碍，与无复流 现象有关。
protein kinase,MAPK)介导的AP-1的激活和FOS、JUN基 因的表达
(2) 对核转录因子KappaB(NF-kB)的调控
3. 氮自由基NO的生理功能
(1) 内皮依赖的血管松弛因子 (2) 神经信使分子 (3) 免疫效应分子
4. 免疫保护效应中的自由基机制
Байду номын сангаас
第二节 自由基损伤
一、自由基对核酸的损伤
(1) O2的歧化反应 (2) 酶促反应 (3) 羟自由基(hydroxyl radical,OH·) (4) 单线态氧O2(singlet oxygen)
(二) 氮中心自由基
1. 一氧化氮(nitric oxide NO) 2. 过氧亚硝基阴离子(peroxynitrite ONOO-)
(三) 半醌类自由基(semiquinone radical)
（3）破坏核酸和染色体 自由基可以导致碱基改变、DNA断裂和染色体畸变，
这些改变80%由OH•引起。OH•易与脱氧核糖及碱基 起反应并使其改变。
（4）破坏细胞间基质 氧自由基可使透明质酸降解，胶原蛋白交联，从而
使细胞间质变得疏松、弹性降低。此外，氧自由基可 激活补体，使中性粒细胞和单核细胞活化，释放更多 的氧自由基，后者进一步攻击细胞，从而产生更严重 的损害。缺血再灌注中的自由基损伤，在严重烧伤和 创伤性休克患者表现得比较突出，在动物实验中已经 证实，清除氧自由基在防治缺血再灌注造成的器官损 伤中有一定的效果。