自由基清除剂ppt课件.ppt

第六章第六章 自由基清除剂自由基清除剂 l本章要点本章要点l自由基理论的产生机理及来源自由基理论的产生机理及来源l自由基对机体活动的影响自由基对机体活动的影响l自由基清除剂的基本概念自由基清除剂的基本概念l英国人英国人HarmanHarman于于19561956年提出了自由基学年提出了自由基学说：自由基攻击生命大分子造成组织细说：自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因，其中的观点被越来越多的实验所证明。其中的观点被越来越多的实验所证明。l自由基是人体生命活动中各种生化反应的中自由基是人体生命活动中各种生化反应的中间代谢产物，具有高度的化学活性，间代谢产物，具有高度的化学活性，是机体是机体有效的防御系统，若不能维持一定水平则会有效的防御系统，若不能维持一定水平则会影响机体的生命活动。影响机体的生命活动。l但过多的自由基会攻击机体内的生命大分子但过多的自由基会攻击机体内的生命大分子物质及各种细胞器，造成机体在分子水平、物质及各种细胞器，造成机体在分子水平、细胞水平及组织器官水平的各种损伤，加速细胞水平及组织器官水平的各种损伤，加速机体的衰老进程并诱发各种疾病。机体的衰老进程并诱发各种疾病。 第一节第一节 自由基理论自由基理论l自由基的概念：是由单质或化合物的均裂而产生的带有未成对电子的原子或基团。它的单电子有强烈的配对倾向，倾向于以各种方式与其他原子基团结合，形成更稳定的结构，因而自由基非常活泼，成为许多反应的活性中间体。l人体内的自由基分为人体内的自由基分为氧自由基氧自由基和和非氧自由基非氧自由基。l氧自由基占主导地位，约占自由基总量的氧自由基占主导地位，约占自由基总量的95%。超氧阴离子超氧阴离子过氧化氢分子过氧化氢分子羟自由基羟自由基氢过氧基氢过氧基烷过氧基烷过氧基O2O2H2O2H2O2OHOHHO2HO2ROOROO烷氧基烷氧基氮氧自由基氮氧自由基过氧亚硝酸盐过氧亚硝酸盐氢过氧化物氢过氧化物单线态氧单线态氧RORONONOONOOONOOROOHROOH1 1O2O2l非氧自由基主要有非氧自由基主要有氢自由基氢自由基（H H）和）和有机自由基有机自由基（R R）。）。l它们又统称为活性氧，都是人体内最为重要的自由它们又统称为活性氧，都是人体内最为重要的自由基。基。一、自由基的产生机理及来源一、自由基的产生机理及来源（一）自由基的产生（一）自由基的产生l人体细胞在正常的代谢过程中，或者受到外界人体细胞在正常的代谢过程中，或者受到外界条件的刺激（如高压氧、高能辐射、抗癌剂、条件的刺激（如高压氧、高能辐射、抗癌剂、抗菌剂、杀虫剂、麻醉剂等药物，香烟烟雾和抗菌剂、杀虫剂、麻醉剂等药物，香烟烟雾和光化学空气污染物等作用），都会刺激机体产光化学空气污染物等作用），都会刺激机体产生活性氧自由基。生活性氧自由基。机体内活性氧自由基产生的途径机体内活性氧自由基产生的途径物理因素：物理因素：(1)(1)X X射线射线水射解水射解H H+ OH+ OH +O2 +O2 O O2 2- -l (2) (2) 光离光离 R R +O2 +O2 O O2 2- - + R + Rl 光光l 光激发光激发 +O2 +O2 O O2 2- -化学因素：无机：化学因素：无机：M M+ + +O2M+O2M2+ 2+ +O+O2 2- -l 有机：有机：RH+O2RRH+O2R+ O+ O2 2- -+H+H+ +O2 + +O2 O O2 2- -+R+R生化因素：生化因素： 非催化：正铁血红蛋白非催化：正铁血红蛋白FeFe2+2+O2+O2正铁血红蛋白正铁血红蛋白FeFe3+3+O+O2 2- - 催催 化：胰上的酶：线粒体、微粒体、质膜化：胰上的酶：线粒体、微粒体、质膜l 可溶性酶：胞外：血浆铜蓝蛋白酶可溶性酶：胞外：血浆铜蓝蛋白酶l 胞内：黄嘌呤氧化酶、髓过氧化酶胞内：黄嘌呤氧化酶、髓过氧化酶自由基反应机理自由基反应机理l自由基反应动力学有别于普通单分子或双分子反应，因为自由基反应动力学有别于普通单分子或双分子反应，因为自由基可以连续传递出现连锁反应。自由基可以连续传递出现连锁反应。l自由基反应机理：自由基反应机理：引发、增长和终止引发、增长和终止3 3个阶段个阶段。l反应初始引发阶段占主导地位，反应体系中的新生自由基形成反应初始引发阶段占主导地位，反应体系中的新生自由基形成许多链的开端，反应物浓度高。许多链的开端，反应物浓度高。l引发后的扩展阶段为反应的主体，如果起始有几个引发自由基，引发后的扩展阶段为反应的主体，如果起始有几个引发自由基，在扩展阶段没有消失或增加，那么反应中有几条链。在扩展阶段没有消失或增加，那么反应中有几条链。l待到一定阶段，体系中的反应物浓度越来越少，自由基本身互待到一定阶段，体系中的反应物浓度越来越少，自由基本身互相碰头的机会越未越多，反应速度不能保持扩展阶段时那徉快，相碰头的机会越未越多，反应速度不能保持扩展阶段时那徉快，自由基越来越少，最后反应终于停止。自由基越来越少，最后反应终于停止。l如果反应体系中有自由基清除剂存在，它就能很快地如果反应体系中有自由基清除剂存在，它就能很快地捕捉自由基使扩散不能形成。捕捉自由基使扩散不能形成。l因为氧分子与许多有机物反应时产生自由基，而自由因为氧分子与许多有机物反应时产生自由基，而自由基清除剂能捕捉过氧自由基而中断连锁反应，阻止有基清除剂能捕捉过氧自由基而中断连锁反应，阻止有机物的氧化，所以自由基清除剂机物的氧化，所以自由基清除剂又称为抗氧化剂又称为抗氧化剂。（二）自由基的来源l人体内特定的自由基有不同的来源。人体内特定的自由基有不同的来源。lO2O2扮演着非常重要的角色，因为在反应顺序上其他许多活性扮演着非常重要的角色，因为在反应顺序上其他许多活性中间产物的形成都始于与中间产物的形成都始于与 O2O2起作用。它是从黄嘌呤氧化酶、起作用。它是从黄嘌呤氧化酶、NADPHNADPH氧化酶通过酶的一电子还原作用释放的氧产生的或由呼氧化酶通过酶的一电子还原作用释放的氧产生的或由呼吸链裂解生成的。人体利用的氧气中约有吸链裂解生成的。人体利用的氧气中约有1%1%3%3%转化为转化为O2O2。lH H2 2O O2 2也是一种重要的非自由基活性物，容易在活细胞中扩散。也是一种重要的非自由基活性物，容易在活细胞中扩散。过氧化氢酶能有效地将其转变成水，生成氧自由基。过氧化氢酶能有效地将其转变成水，生成氧自由基。lOHOH的活性最强，其半衰期估计为的活性最强，其半衰期估计为1010-9-9秒，其产生后能迅速起反秒，其产生后能迅速起反应。在射线等高能辐射下，通过体内水的均裂作用或经金属催应。在射线等高能辐射下，通过体内水的均裂作用或经金属催化过程由内源的过氧化氢分子形成。紫外线能将过氧化氢分子化过程由内源的过氧化氢分子形成。紫外线能将过氧化氢分子分裂成两个羟自由基分子。分裂成两个羟自由基分子。l1 1O O2 2是另一种非自由基的活性物，可能是体内的组织暴露于光中是另一种非自由基的活性物，可能是体内的组织暴露于光中形成的。其半衰期估计为形成的。其半衰期估计为1010-6-6秒，具体时间取决于周围基质的秒，具体时间取决于周围基质的性质。它能通过转移其激发态能量或通过化学结合与其它分子性质。它能通过转移其激发态能量或通过化学结合与其它分子相互作用。相互作用。lNONO也是一种很重要的自由基，它是精氨酸在酶作用下形成的一也是一种很重要的自由基，它是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，能松弛血小管平滑肌，防止血小板的凝集，从种信号化合物，能松弛血小管平滑肌，防止血小板的凝集，从而降低血压。也可通过激活参与初级免疫的巨嗜细胞而产生。而降低血压。也可通过激活参与初级免疫的巨嗜细胞而产生。它的半衰期为它的半衰期为6 65050秒，很容易与氧发生反应，反应产物秒，很容易与氧发生反应，反应产物NO2NO2也也是自由基。它还能与生物分子直接反应或与是自由基。它还能与生物分子直接反应或与O2O2结合形成过氧结合形成过氧亚硝酸盐（亚硝酸盐（ONOOONOO）。）。NONO过多会产生细胞毒性。过多会产生细胞毒性。二、二、自由基积极的生物学功能自由基积极的生物学功能l自由基作为人体正常的代谢产物，对机体危害物有自由基作为人体正常的代谢产物，对机体危害物有 积极的防御作用。积极的防御作用。1 1增强白细胞的吞噬功能，提高杀菌效果增强白细胞的吞噬功能，提高杀菌效果l白细胞在吞噬细菌的过程中，对氧的消耗量激增，会产生白细胞在吞噬细菌的过程中，对氧的消耗量激增，会产生大量的大量的O O2 2和和H H2 2O O2 2，两者通过，两者通过HaberHaber-Weiss -Weiss 反应还会进一反应还会进一步产生步产生OHOH，这些活性氧对病原菌都有很强的杀灭效果。，这些活性氧对病原菌都有很强的杀灭效果。OHOH还可引发被吞噬细菌的不饱和脂肪酸降解，降解终产还可引发被吞噬细菌的不饱和脂肪酸降解，降解终产物丙二醛也是一种强力杀菌剂，足以致细菌死亡。物丙二醛也是一种强力杀菌剂，足以致细菌死亡。2 2促进前列腺素的合成促进前列腺素的合成l前列腺素是人体内的一种重要的激素，它以花生四烯酸为前列腺素是人体内的一种重要的激素，它以花生四烯酸为前驱物质，经膜上多酶系统催化氧化生成，其生物合成途前驱物质，经膜上多酶系统催化氧化生成，其生物合成途径中必须有氧自由基（径中必须有氧自由基（OHOH或或O2O2）的参与。）的参与。3 3参与脂肪加氧酶的生成参与脂肪加氧酶的生成l血小板脂肪加氧酶作用于花生四烯酸生成血小板脂肪加氧酶作用于花生四烯酸生成1 1，2-2-氢过氧化氢过氧化- -5 5，8 8，1111，14-14-碳四烯酸（碳四烯酸（12-HPETE12-HPETE），该化合物是具有），该化合物是具有强生物学活性化合物的前体。强生物学活性化合物的前体。l在在HPETEHPETE形成过程中有活性氧自由基参与。形成过程中有活性氧自由基参与。4 4参与胶原蛋白的合成参与胶原蛋白的合成l胶原蛋白的前体称原胶原蛋白。胶原蛋白的前体称原胶原蛋白。l原胶原蛋白中的脯氨酸和赖氨酸经羟化酶的羟化作用是原原胶原蛋白中的脯氨酸和赖氨酸经羟化酶的羟化作用是原胶原蛋白合成的关键步骤。胶原蛋白合成的关键步骤。l在此酶促羟化过程中，需要在此酶促羟化过程中，需要O O2 2、H H2 2O O2 2 、OHOH或或 1 1O O2 2等活性等活性氧自由基的参与。氧自由基的参与。5 5参与肝脏的解毒作用参与肝脏的解毒作用l肝脏对外来毒物解毒的实质是在肝微粒体细胞色素肝脏对外来毒物解毒的实质是在肝微粒体细胞色素 P450P450催化下对各类毒物的羟化作用。一定剂量范围内的外催化下对各类毒物的羟化作用。一定剂量范围内的外来毒物可被羟化并排出体外而完成解毒作用。来毒物可被羟化并排出体外而完成解毒作用。l在肝解毒过程中，连接于细胞色素上的在肝解毒过程中，连接于细胞色素上的O2O2自由基是真正自由基是真正起羟化作用的物质。起羟化作用的物质。6 6参加凝血酶原的合成参加凝血酶原的合成l凝血酶原是凝血酶的前体。凝血酶原是凝血酶的前体。l在凝血酶原合成过程中，其在凝血酶原合成过程中，其前体蛋白质氨基端前体蛋白质氨基端的的1010个谷氨个谷氨酸残基经过酶促酸残基经过酶促羧化作用羧化作用转变为转变为1010个个-羧基谷氨酸残基，羧基谷氨酸残基，形成凝血酶原。形成凝血酶原。l该羧化过程与氧自由基密切相关，没有氧自由基的参加，该羧化过程与氧自由基密切相关，没有氧自由基的参加，就不能形成凝血酶原。就不能形成凝血酶原。7 7参与血管壁松弛而降血压参与血管壁松弛而降血压lNONO是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，还是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，还 作为细胞松弛因子而松弛血管壁，降低血压。作为细胞松弛因子而松弛血管壁，降低血压。8 8杀伤外来微生物和肿瘤细胞杀伤外来微生物和肿瘤细胞lONOOONOO在略高于生理在略高于生理pHpH时相当稳定，一旦在低于生理时相当稳定，一旦在低于生理pHpH时时（病理条件下往往如此），便立即分解生成（病理条件下往往如此），便立即分解生成NONO和和O2O2，这两种自由基的氧化性非常强，具有很大的细胞毒性，对这两种自由基的氧化性非常强，具有很大的细胞毒性，对于杀伤外来微生物和肿瘤细胞非常有意义。于杀伤外来微生物和肿瘤细胞非常有意义。l然而，在生命活动中，由于经常受到各种外界不良因素的然而，在生命活动中，由于经常受到各种外界不良因素的刺激，导致机体组织中的自由基数量往往过多，甚至对机刺激，导致机体组织中的自由基数量往往过多，甚至对机体组织产生危害体组织产生危害。三、自由基对生命大分子的损害三、自由基对生命大分子的损害l自由基具有高度的活泼性和极强的氧化反应能力，能通过自由基具有高度的活泼性和极强的氧化反应能力，能通过氧化作用攻击体内的生命大分子，如核酸、蛋白质、糖类氧化作用攻击体内的生命大分子，如核酸、蛋白质、糖类和脂质等，使这些物质发生过氧化变性、交联和断裂，从和脂质等，使这些物质发生过氧化变性、交联和断裂，从而引起细胞结构和功能的破坏，导致机体的组织破坏和退而引起细胞结构和功能的破坏，导致机体的组织破坏和退行性变化行性变化。lOHOH是最活泼、毒性最大的自由基。它可和活细胞中的任何分子发生是最活泼、毒性最大的自由基。它可和活细胞中的任何分子发生反应而造成损伤，而且反应速度极快，被破坏的分子遍及糖类、氨基反应而造成损伤，而且反应速度极快，被破坏的分子遍及糖类、氨基酸、磷脂、核苷和有机酸等。酸、磷脂、核苷和有机酸等。lO O2 2可使核酸链断裂、多糖解聚及不饱和脂肪酸过氧化作用，进而造可使核酸链断裂、多糖解聚及不饱和脂肪酸过氧化作用，进而造成膜损伤、线粒体氧化磷酸化作用的改变等。成膜损伤、线粒体氧化磷酸化作用的改变等。lH H2 2O O2 2能使少数酶的能使少数酶的-SH-SH（巯基）氧化失活。因为（巯基）氧化失活。因为H H2 2O O2 2能迅速穿过细胞膜，能迅速穿过细胞膜，而而O2O2不能，在细胞内的不能，在细胞内的H H2 2O O2 2能与能与Fe2+ Fe2+ 或或Cu2+ Cu2+ 离子反应生成离子反应生成OHOH，这，这是是H2O2H2O2毒性的真正原因。毒性的真正原因。1 1自由基对核酸的损害自由基对核酸的损害l例如，氨基或羟基的脱除、碱基与核糖连接链的断裂、例如，氨基或羟基的脱除、碱基与核糖连接链的断裂、 核糖的氧化和磷酸质键的断裂等。核糖的氧化和磷酸质键的断裂等。l从而产生遗传突变，严重受损的不能修复，导致细胞死亡。从而产生遗传突变，严重受损的不能修复，导致细胞死亡。2 2自由基对蛋白质的损害自由基对蛋白质的损害lROOROO可使蛋白质分子发生交联，生成变性的高聚物。可使蛋白质分子发生交联，生成变性的高聚物。l其他自由基则可使蛋白质的多肽链断裂，并使个别氨基酸其他自由基则可使蛋白质的多肽链断裂，并使个别氨基酸发生化学变化发生化学变化 。l自由基可改变酶蛋白的化学结构，导致酶生物活性的丧失。自由基可改变酶蛋白的化学结构，导致酶生物活性的丧失。3 3自由基对糖类的损害自由基对糖类的损害l自由基使核糖、脱氧核糖形成脱氢自由基，导致自由基使核糖、脱氧核糖形成脱氢自由基，导致DNADNA主链主链断裂或碱基破坏，还可使细胞膜低聚糖链中糖分子羟基氧断裂或碱基破坏，还可使细胞膜低聚糖链中糖分子羟基氧化，生成不饱和的羰基或聚合成双聚物，从而破坏细胞膜化，生成不饱和的羰基或聚合成双聚物，从而破坏细胞膜上的多糖结构，影响细胞免疫功能的发挥。上的多糖结构，影响细胞免疫功能的发挥。4 4自由基对脂质的损害自由基对脂质的损害l脂质中的多不饱和脂肪酸由于含有多个双键而化学脂质中的多不饱和脂肪酸由于含有多个双键而化学 性质活泼，最易受自由基的破坏，发生过氧化反应。性质活泼，最易受自由基的破坏，发生过氧化反应。l磷脂是构成生物膜的重要部分，因富含多不饱和脂肪酸故磷脂是构成生物膜的重要部分，因富含多不饱和脂肪酸故极易受自由基破坏。极易受自由基破坏。l膜磷脂发生过氧化作用，会引起膜中蛋白质及酶的交联或膜磷脂发生过氧化作用，会引起膜中蛋白质及酶的交联或失活，导致膜通透性的变化，严重影响膜的各种生理功能失活，导致膜通透性的变化，严重影响膜的各种生理功能。l亚细胞器膜磷脂所含的不饱和脂肪酸比质膜的还多，所以亚细胞器膜磷脂所含的不饱和脂肪酸比质膜的还多，所以对过氧化反应更为敏感。对过氧化反应更为敏感。l如细胞内线粒体膜被氧化受损，则能量生成系统受到影响如细胞内线粒体膜被氧化受损，则能量生成系统受到影响。l溶酶体膜若受到破坏则会释放出其中的水解酶，会使细胞溶酶体膜若受到破坏则会释放出其中的水解酶，会使细胞内多种物质水解，严重时甚至会造成细胞自溶，组织坏死。内多种物质水解，严重时甚至会造成细胞自溶，组织坏死。l由此可见，若自由基对生物膜的破坏很严重，就会引起细由此可见，若自由基对生物膜的破坏很严重，就会引起细胞功能的极大紊乱。胞功能的极大紊乱。四、衰老自由基学说l自由基学说能比较清楚地解释机体衰老过程中 的种种症状，如老年斑、皱纹及免疫力下降等，是目前最有说服力的学说 。1 1免疫功能的降低免疫功能的降低l免疫功能是指机体抵抗外来有害物质入侵的能力。免疫功能是指机体抵抗外来有害物质入侵的能力。l人体内的免疫系统包括人体内的免疫系统包括细胞免疫和体液免疫细胞免疫和体液免疫。自由基作用。自由基作用于免疫系统，会引起人体细胞免疫与体液免疫功能减弱，于免疫系统，会引起人体细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降。并使免疫识别力下降。l因识别能力下降，免疫系统在攻击病原体和异常的细胞时，因识别能力下降，免疫系统在攻击病原体和异常的细胞时，也侵犯了正常的细胞和健康组织而出现自身免疫性疾病。也侵犯了正常的细胞和健康组织而出现自身免疫性疾病。2 2器官组织细胞的破坏与减少器官组织细胞的破坏与减少l器官组织细胞的破坏与减少是机体衰老的症状之一。器官组织细胞的破坏与减少是机体衰老的症状之一。l器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基引起的脂质过氧器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基引起的脂质过氧化而造成对细胞膜与细胞器膜的损害，改变了生物膜的结构化而造成对细胞膜与细胞器膜的损害，改变了生物膜的结构与功能，影响了膜的通透性与流动性，从而导致了膜功能的与功能，影响了膜的通透性与流动性，从而导致了膜功能的紊乱，加快机体的衰老。紊乱，加快机体的衰老。l另外，自由基作用于核酸引起的基因突变改变了遗传信息的另外，自由基作用于核酸引起的基因突变改变了遗传信息的传递，导致蛋白质与酶的合成错误及酶活性的降低。传递，导致蛋白质与酶的合成错误及酶活性的降低。l自由基还可与膜上的酶发生作用，影响细胞正常生理功能的自由基还可与膜上的酶发生作用，影响细胞正常生理功能的发挥。发挥。l自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程。这些结果自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程。这些结果的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。 3生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积l自由基作用于脂质能发生过氧化反应，其氧化的终产物丙二自由基作用于脂质能发生过氧化反应，其氧化的终产物丙二醛等会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，形成脂醛等会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，形成脂褐素。褐素。l脂褐素不溶于水，不能随着机体的代谢排出体外，在细胞内脂褐素不溶于水，不能随着机体的代谢排出体外，在细胞内逐渐堆积。逐渐堆积。l老年斑就是由脂褐素在皮肤的堆积而形成的，老年斑的出现老年斑就是由脂褐素在皮肤的堆积而形成的，老年斑的出现是人体衰老的一个明显的外表象征。是人体衰老的一个明显的外表象征。l随着胶原蛋白的交联聚合，会使胶原蛋白溶解性下降、弹性随着胶原蛋白的交联聚合，会使胶原蛋白溶解性下降、弹性降低及水合能力减弱，会导致皮肤失去张力，皱纹增多。降低及水合能力减弱，会导致皮肤失去张力，皱纹增多。l脂褐素在脑细胞中的堆积，会出现记忆力的减退或使智力发脂褐素在脑细胞中的堆积，会出现记忆力的减退或使智力发生障碍，甚至出现老年性痴呆症。生障碍，甚至出现老年性痴呆症。l眼球晶状体长期暴露于光和氧中，极易发生脂质氧化损伤，眼球晶状体长期暴露于光和氧中，极易发生脂质氧化损伤，导致视网膜模糊，引起白内障。导致视网膜模糊，引起白内障。五、自由基与疾病的关系五、自由基与疾病的关系l1 1自由基与心血管疾病自由基与心血管疾病l大多数心血管疾病的主要原因是动脉粥样硬化，是动脉壁大多数心血管疾病的主要原因是动脉粥样硬化，是动脉壁的一种多因素疾病。自由基攻击动脉血管壁和血清中的不的一种多因素疾病。自由基攻击动脉血管壁和血清中的不饱和脂肪酸使之发生过氧化反应而生成过氧化脂质，后者饱和脂肪酸使之发生过氧化反应而生成过氧化脂质，后者能刺激动脉壁，增加粥样硬化的趋势。能刺激动脉壁，增加粥样硬化的趋势。l动脉硬化的程度与硬化斑中脂质过氧化程度呈正相关，血动脉硬化的程度与硬化斑中脂质过氧化程度呈正相关，血管内壁的蜡样物质就是脂质发生过氧化反应的直接证明。管内壁的蜡样物质就是脂质发生过氧化反应的直接证明。2 2自由基与癌症自由基与癌症l致癌过程是一个复杂的多阶段的过程，包括诱发和促进两致癌过程是一个复杂的多阶段的过程，包括诱发和促进两步。一个正常的细胞发生癌变必须经历诱发和促进这两个步。一个正常的细胞发生癌变必须经历诱发和促进这两个阶段。阶段。l大量研究证明，诱发阶段与自由基关系密切，促癌阶段也大量研究证明，诱发阶段与自由基关系密切，促癌阶段也与自由基有关，促癌能力与其产生自由基的能力相平行。与自由基有关，促癌能力与其产生自由基的能力相平行。l致癌物必须在体内经过代谢活化形成自由基并攻击致癌物必须在体内经过代谢活化形成自由基并攻击DNADNA才才能致癌，抗癌剂也必须通过自由基形式去杀死癌症。能致癌，抗癌剂也必须通过自由基形式去杀死癌症。3 3自由基与肺气肿自由基与肺气肿l自由基作用于肺部的巨嗜细胞，使其释放了蛋白水解酶类自由基作用于肺部的巨嗜细胞，使其释放了蛋白水解酶类而导致了对肺组织的损伤破坏，从而引起细支气管和肺泡而导致了对肺组织的损伤破坏，从而引起细支气管和肺泡管的破裂，肺泡间隔面积缩小，周围血液与肺之间气体交管的破裂，肺泡间隔面积缩小，周围血液与肺之间气体交换量减少，导致肺气肿。换量减少，导致肺气肿。l正常情况下，肺组织细胞间的蛋白酶与抗蛋白酶能够保持正常情况下，肺组织细胞间的蛋白酶与抗蛋白酶能够保持平衡，蛋白酶抑制剂控制着水解蛋白酶类的释放与活性。平衡，蛋白酶抑制剂控制着水解蛋白酶类的释放与活性。如果缺乏这种抑制剂，就有可能导致肺气肿。如果缺乏这种抑制剂，就有可能导致肺气肿。l长期吸入香烟及其他大气中的污染物，会使肺中氧自由基长期吸入香烟及其他大气中的污染物，会使肺中氧自由基增多，使水解蛋白酶增多和使水解蛋白酶的天然抑制剂失增多，使水解蛋白酶增多和使水解蛋白酶的天然抑制剂失活，最终导致肺气肿的出现。活，最终导致肺气肿的出现。4 4自由基与眼病自由基与眼病l由自由基氧化损伤引起的视力损害，最常见的当数白内障由自由基氧化损伤引起的视力损害，最常见的当数白内障和老年黄斑变性。和老年黄斑变性。l老年人由于全身机体的衰老使得眼球晶状体中自由基清除老年人由于全身机体的衰老使得眼球晶状体中自由基清除剂的含量与活性降低，导致对自由基侵害的抵御能力降低。剂的含量与活性降低，导致对自由基侵害的抵御能力降低。许多事实表明，白内障的起因和发展与自由基对视网膜的许多事实表明，白内障的起因和发展与自由基对视网膜的损伤导致晶状体组织的破坏有关。损伤导致晶状体组织的破坏有关。l又由于眼晶状体长期暴露于光和氧中，所形成的活性氧类又由于眼晶状体长期暴露于光和氧中，所形成的活性氧类物质可能与晶体蛋白质起反应。受损的蛋白质可能聚合和物质可能与晶体蛋白质起反应。受损的蛋白质可能聚合和沉淀，从而丧失原来的功能。视觉活性最高的视网膜组织沉淀，从而丧失原来的功能。视觉活性最高的视网膜组织易受损害，从而引起老年黄斑变性。易受损害，从而引起老年黄斑变性。5 5自由基与炎症自由基与炎症l当局部氧量过少或外来病原菌侵袭时，大量多形嗜中性白当局部氧量过少或外来病原菌侵袭时，大量多形嗜中性白细胞积聚在病变处。细胞积聚在病变处。l这些白细胞由特殊作用的代谢物激活，结合在膜上的这些白细胞由特殊作用的代谢物激活，结合在膜上的NADPH2NADPH2氧化酶被激活，氧化氧化酶被激活，氧化NADPH2NADPH2成为成为NADP+NADP+，同时产生，同时产生大量的大量的O2O2。l氧自由基一方面破坏病原菌和病变细胞，另一方面进攻白氧自由基一方面破坏病原菌和病变细胞，另一方面进攻白细胞本身而造成白细胞大量死亡，引起溶酶体酶的大量释细胞本身而造成白细胞大量死亡，引起溶酶体酶的大量释放，进而杀伤组织细胞，造成骨、软骨的破坏，导致炎症放，进而杀伤组织细胞，造成骨、软骨的破坏，导致炎症和关节炎。和关节炎。6 6自由基与贫血自由基与贫血l贫血的出现也与自由基有关。贫血的出现也与自由基有关。l据研究表明，地中海贫血的病理变化包含红细胞膜的过氧据研究表明，地中海贫血的病理变化包含红细胞膜的过氧化，膜上多不饱和脂肪酸含量减少，化，膜上多不饱和脂肪酸含量减少，-SH-SH转变成转变成-S-S-S-S基团基团和维生素和维生素E E含量减少。含量减少。l缺铁性贫血的病变过程也有自由基参与，因为此时红细胞缺铁性贫血的病变过程也有自由基参与，因为此时红细胞的维生素的维生素E E和过氧化酶含量减少，易被自由基破坏而缩短和过氧化酶含量减少，易被自由基破坏而缩短寿命。寿命。7 7自由基与癫痫自由基与癫痫l有关研究证明，癫痫活动伴有活跃的自由基反应。清除自有关研究证明，癫痫活动伴有活跃的自由基反应。清除自由基，阻断自由基反应对癫痫的预防和治疗有一定作用。由基，阻断自由基反应对癫痫的预防和治疗有一定作用。自由基反应在癫痫发生中的作用日益受到重视。自由基反应在癫痫发生中的作用日益受到重视。l随着自由基理论的研究发展，许多人类重大疾病与自由基随着自由基理论的研究发展，许多人类重大疾病与自由基反应的关系正在逐步被揭示。自由基对人类健康的影响作反应的关系正在逐步被揭示。自由基对人类健康的影响作用正在被更多的人所接受，越来越多的专家正在运用自由用正在被更多的人所接受，越来越多的专家正在运用自由基理论，在确保人体健康方面的研究中取得较大的成果。基理论，在确保人体健康方面的研究中取得较大的成果。第二节第二节 自由基清除剂自由基清除剂l自由基清除剂是指能清除自由基或能阻断自由基参与的氧自由基清除剂是指能清除自由基或能阻断自由基参与的氧化反应的物质。可分为化反应的物质。可分为酶类清除剂酶类清除剂和和非酶类清除剂非酶类清除剂两大类。两大类。l酶类清除剂一般为抗氧化酶，酶类清除剂一般为抗氧化酶， 主要有超氧化物歧化酶主要有超氧化物歧化酶（SODSOD）、过氧化氢酶（）、过氧化氢酶（CATCAT）、谷胱甘肽过氧化物酶）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPXGPX）等几种。）等几种。l非酶类自由基清除剂一般包括黄酮类、多糖类、维生素非酶类自由基清除剂一般包括黄酮类、多糖类、维生素C C 、维生素维生素E E、-胡萝卜素和还原型谷胱甘肽（胡萝卜素和还原型谷胱甘肽（GSHGSH）等活性）等活性肽类。肽类。l自由基清除剂大多为抗氧化剂自由基清除剂大多为抗氧化剂 。自由基清除剂发挥作用必须满足三个条件：自由基清除剂发挥作用必须满足三个条件：l第一，自由基清除剂要有一定的浓度；第一，自由基清除剂要有一定的浓度；l第二，因为自由基活泼性极强，一旦产生马上就会与附近第二，因为自由基活泼性极强，一旦产生马上就会与附近的生命大分子起作用，所以自由基清除剂必须在自由基附的生命大分子起作用，所以自由基清除剂必须在自由基附近，并且能以极快的速度抢先与自由基结合，否则就起不近，并且能以极快的速度抢先与自由基结合，否则就起不到应有的效果；到应有的效果；l第三，在大多数情况下，清除剂与自由基反应后会变成新第三，在大多数情况下，清除剂与自由基反应后会变成新的自由基，这个新的自由基的毒性应小于原来自由基的毒的自由基，这个新的自由基的毒性应小于原来自由基的毒性才有防御作用。性才有防御作用。一、酶类自由基清除剂一、酶类自由基清除剂（一）超氧化物歧化酶（一）超氧化物歧化酶（SODSOD）l超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD）是目前研究得最深入、应用得最）是目前研究得最深入、应用得最广泛的一种酶类自由基清除剂。广泛的一种酶类自由基清除剂。1 1种类、结构及分布种类、结构及分布l19681968年，美国人年，美国人McCordMcCord从牛红细胞中提取从牛红细胞中提取CuCuZnZn的酶蛋白的酶蛋白质，并发现它能催化质，并发现它能催化O2O2歧化，所以把这种酶蛋白命名为歧化，所以把这种酶蛋白命名为超氧化物歧化酶，英文简称为超氧化物歧化酶，英文简称为SODSOD。lSODSOD存在于几乎所有靠氧呼吸的生物体内，包括细菌、真存在于几乎所有靠氧呼吸的生物体内，包括细菌、真菌、高等植物、高等动物和人体中。菌、高等植物、高等动物和人体中。SODSOD是一类含金属的是一类含金属的酶，按其所含金属辅基不同可分为含铜锌酶，按其所含金属辅基不同可分为含铜锌SODSOD（CuCuZnZn- -SODSOD）、含锰）、含锰SODSOD（MnMn-SOD-SOD）和含铁）和含铁SODSOD（Fe-SODFe-SOD）3 3种。种。lCuCuZnZn-SOD-SOD是最为常见的一种酶，主要存在于是最为常见的一种酶，主要存在于真核细胞真核细胞的的细胞质中或高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体细胞质中或高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体膜间隙中。在动物血液、牛肝、猪肝、牛心、豌豆、麦叶膜间隙中。在动物血液、牛肝、猪肝、牛心、豌豆、麦叶等动植物组织中均有存在，是目前应用最广泛的一类酶。等动植物组织中均有存在，是目前应用最广泛的一类酶。lFe-SODFe-SOD主要存在于主要存在于原核细胞原核细胞中，一些真核藻类甚至高等植中，一些真核藻类甚至高等植物如银杏、柠檬、番茄等组织内也有存在。物如银杏、柠檬、番茄等组织内也有存在。lMnMn-SOD-SOD主要存在于主要存在于原核细胞和真核细胞原核细胞和真核细胞的线粒体中，在植的线粒体中，在植物的叶绿体基质、类囊体内也会存在，在人体肝脏中含量物的叶绿体基质、类囊体内也会存在，在人体肝脏中含量较高。较高。 2 2理化及生物学特性理化及生物学特性lSODSOD属酸性蛋白酶，对属酸性蛋白酶，对pHpH、热和蛋白酶水解等反应比一般、热和蛋白酶水解等反应比一般酶稳定。又由于酶稳定。又由于SODSOD属于金属酶，其性质不仅取决于蛋白属于金属酶，其性质不仅取决于蛋白质，还取决于结合到活性部位的金属离子。质，还取决于结合到活性部位的金属离子。l三类三类SODSOD的活性中心都含有金属离子。如采用物理或化学的活性中心都含有金属离子。如采用物理或化学方法除去金属离子，则酶活丧失；如重新加上金属离子，方法除去金属离子，则酶活丧失；如重新加上金属离子，则酶活又恢复。则酶活又恢复。lSODSOD是生物体内防御氧化损伤的一种十分重要的金属酶，是生物体内防御氧化损伤的一种十分重要的金属酶，对氧自由基有强烈清除作用，特别对于对氧自由基有强烈清除作用，特别对于O2O2， SODSOD可将其可将其催化歧化而生成催化歧化而生成H2O2H2O2和和O2O2，故，故SODSOD又称为清除超氧阴离子又称为清除超氧阴离子自由基的特异酶。自由基的特异酶。3 3SODSOD的生理功能及应用的生理功能及应用lSODSOD作为功能性食品基料的生理功能主要有：作为功能性食品基料的生理功能主要有：（1 1）清除体内产生的过量的）清除体内产生的过量的O2O2 ，保护，保护DNADNA、蛋白质和细胞膜免、蛋白质和细胞膜免遭遭O2O2的破坏作用，延缓因自由基损害生命大分子而引起的衰的破坏作用，延缓因自由基损害生命大分子而引起的衰老现象，如延缓皮肤衰老和老年斑的形成等；老现象，如延缓皮肤衰老和老年斑的形成等；（2 2）提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，增强机体对烟雾、）提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，增强机体对烟雾、辐射、有毒化学品及医药品的适应性；辐射、有毒化学品及医药品的适应性；（3 3）增强人体自身的免疫力，提高人体对自由基受损引发的一系）增强人体自身的免疫力，提高人体对自由基受损引发的一系列疾病的抵抗力，如炎症、肿瘤、白内障、肺气肿等，治疗由列疾病的抵抗力，如炎症、肿瘤、白内障、肺气肿等，治疗由于免疫功能下降而引发的疾病；于免疫功能下降而引发的疾病；（4 4）清除放疗所诱发的大量自由基，减少放射对人体其他正常组）清除放疗所诱发的大量自由基，减少放射对人体其他正常组织的损伤，减轻癌症等肿瘤患者放化疗时的痛苦及副作用；织的损伤，减轻癌症等肿瘤患者放化疗时的痛苦及副作用；l因此，具有清除自由基功能的因此，具有清除自由基功能的SODSOD就成为医学、食品和生就成为医学、食品和生命科学等领域研究的热点。命科学等领域研究的热点。lSODSOD在医疗上的应用更是不胜枚举，它尤其对治疗关节炎和类风在医疗上的应用更是不胜枚举，它尤其对治疗关节炎和类风湿性关节炎疗效显著。此外，湿性关节炎疗效显著。此外，SODSOD对治疗癌症、肺气肿、白内障、对治疗癌症、肺气肿、白内障、糖尿病、贫血等疾病均有疗效。糖尿病、贫血等疾病均有疗效。lSODSOD在食品方面的应用也极为广泛，可作为功能性食品的功能因在食品方面的应用也极为广泛，可作为功能性食品的功能因子或食品营养强化剂，有良好的抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲子或食品营养强化剂，有良好的抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健强身的效果。劳等保健强身的效果。l国外把国外把SODSOD作为食品添加剂应用到口香糖和饮料中。作为食品添加剂应用到口香糖和饮料中。l国内也开发出了多种强化国内也开发出了多种强化SODSOD的食品，如的食品，如SODSOD雪糕、雪糕、SODSOD豆奶、豆奶、SODSOD啤酒、啤酒、SODSOD果汁饮料、果汁饮料、SODSOD的酸奶和的酸奶和SODSOD口服液等。还可用富口服液等。还可用富含含SODSOD的原料加工制成功能性食品，如大蒜饮料、刺梨的原料加工制成功能性食品，如大蒜饮料、刺梨SODSOD汁等。汁等。在人们越来越注重健康饮食的今天，在人们越来越注重健康饮食的今天，SODSOD将成为功能食品中的活将成为功能食品中的活跃分子。跃分子。l目前，目前，SODSOD已广泛地应用于人们生活的各个方面。如深受已广泛地应用于人们生活的各个方面。如深受女性消费者喜爱的化妆品中有大宝女性消费者喜爱的化妆品中有大宝SODSOD、康妮、康妮SOD SOD 、SODSOD康康舒达霜剂等。舒达霜剂等。SODSOD添加于化妆品有明显的防晒效果和抗炎添加于化妆品有明显的防晒效果和抗炎作用，可有效防止皮肤受电离辐射（如紫外线）的损伤。作用，可有效防止皮肤受电离辐射（如紫外线）的损伤。SODSOD应用的局限性主要有：（应用的局限性主要有：（8 8个方面）个方面）（1 1）半衰期短。）半衰期短。SODSOD的体内半衰期为的体内半衰期为6 68 8分钟，体外分钟，体外 半衰期（半衰期（2525时）为时）为9 91010天。天。（2 2）代谢速率快。）代谢速率快。SODSOD在体内代谢速率极快，注射在体内代谢速率极快，注射6 6小时后，小时后，90%90%以上的以上的SODSOD降解为小分子而随泌尿系统排泄；降解为小分子而随泌尿系统排泄；（3 3）酶分子量大，在）酶分子量大，在3200032000以上，透皮或透膜吸收困难，体以上，透皮或透膜吸收困难，体内或细胞内作用弱；内或细胞内作用弱；（4 4）