氧化性損傷

蛋白質氧化性損傷

由自由基介導的蛋白質氧化產物作為體內氧化性損傷的特異性標誌物,是近幾年自由基生物學研究的熱點之一。在細胞內、外環境中, 蛋白質都是自由基和其他氧化劑作用的主要目標。據估計,細胞內的大分子中,由蛋白質清除的自由基占活性自由基總量的50 %～ 75 %。由於某些蛋白質具有較長的半衰期,容易造成氧化性損傷的積累, 因此蛋白質氧化性損傷的形成可能是哺乳動物氧化性損傷的高度敏感指標。
由活性氧引起的蛋白質氧化性損傷與衰老、腫瘤、糖尿病及許多神經退行性疾病的發生相關。蛋白質羰基是目前套用最多的蛋白質氧化性損傷的標誌物,體內羰基水平的改變可以反映蛋白質氧化損傷的程度。

引起蛋白質氧化損傷的因素

活性氧( reactive oxygen species ,ROS) 和活性氮(react ive nit rogen species ,RNS) 是引起蛋白質氧化損傷的重要因素。ROS 和RNS 可以通過多種代謝途徑產生,如化學毒物與藥物代謝、細胞呼吸、輻射、光照等。ROS/ RNS 具有較高的反應活性,很容易快速與細胞內的大分子物質反應,引起與許多病理過程有關的細胞結構的廣泛損傷,如膜脂質過氧化、蛋白質及核酸等的氧化損傷。目前的研究表明, 由ROS/ RNS 引起的蛋白質氧化性損傷與衰老及阿爾茨海默症( alzheimer di sease , AD) 、帕金森氏病(parkinson disease , PD) 等神經退行性疾病的發生有關。

蛋白質的氧化方式

蛋白質的氧化分為主鏈和側鏈的氧化。蛋白質主鏈斷裂可以通過SDS2聚丙烯醯胺凝膠電泳或高效液相色譜HPLC被迅速檢測。但由於生物系統中多種蛋白質的存在以及蛋白酶體的潛在水解修復作用,因此在完整的生物體系中,主鏈斷裂產生的片段幾乎不能用來作為蛋白質氧化性損傷的標誌物。
蛋白質側鏈的氧化有以下幾種：

脂肪族胺基酸

自由基和側鏈殘基反應可以產生多種產物。在O2 存在時,羥自由基及其他自由基都可以氧化蛋白質的脂肪族側鏈,形成氫過氧化物、羥基衍生物和羰基複合物。羥基衍生物比較穩定,不易進一步氧化,其中許多已經作為蛋白質氧化的標誌物。蛋白質的羰基衍生物是側鏈賴氨酸、脯氨酸、精氨酸等通過大量的烷氧自由基和過氧自由基反應形成的,羰基及其衍生物的存在已經被作為由ROS 介導的重要的蛋白質氧化標誌物。

芳香族與雜環胺基酸

芳香族與雜環胺基酸中的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和組氨酸等側鏈也很容易被氧化。自由基進攻的主要位點是這些胺基酸殘基的芳香環或雜環,結果導致環的氧化或斷裂,形成不同的氧化產物。

含硫胺基酸

半胱氨酸和蛋氨酸對幾乎所有ROS 都特別敏感。即使在比較溫和的條件下,半胱氨酸也可以氧化形成二硫化物,蛋氨酸殘基可以氧化為蛋氨酸亞碸殘基。儘管半胱氨酸、蛋氨酸殘基很容易被氧化,但由於生物體系中含有二硫化物還原酶和蛋氨酸還原酶,可以還原氧化型半胱氨酸和蛋氨酸,使損傷得以修復。因此,半胱氨酸和蛋氨酸的氧化產物不能作為理想的蛋白質氧化性損傷的標誌物。同時,修復酶體系活性的高低對氧化損傷水平也有顯著影響,特別是在慢性低水平氧應激時,修復過程可以和損傷過程進行競爭,在評價氧化損傷的程度時容易產生錯誤的結論。

氧化性損傷與衰老

動物實驗表明 ,在氧應激時,與幼年動物相比,老年動物對蛋白質的損傷更敏感,並且動物暴露於氧應激狀態時所導致的酶的改變與衰老時的變化相似。如在小鼠體內,血漿總蛋白質羰基的含量隨著年齡的升高而明顯升高。在培養的人成纖維細胞中, 隨著成纖維細胞供體年齡的增加,蛋白質羰基含量呈指數增加。而在人的腦組織、晶體及紅細胞中,蛋白質羰基含量的增加也與年齡相關。提示衰老過程與蛋白質氧化有關。
越來越多的研究顯示抗氧化是預防衰老的重要步驟，因為自由基或氧化劑會將稀薄和組織分解，影響代謝功能，並會引起不同的健康問題。如果能夠消除過多的氧化自由基，對於許多自由基引起的及老化相關的疾病都能夠預防。

抗氧化

抗氧化物質

（1） 生物類黃酮

生物類黃酮能夠有效清除體內的自由基(Free Reaical)及毒素，預防、減少疾病的發生；消炎、抗過敏、廣譜抗菌、抗病毒作用。 解除醇中毒、保肝護肝。清熱解毒、祛風濕、強筋骨、抗婦女更年期綜合症等功效。它們與維生素C有協同效應，可以使維生素C在人體組織中趨於穩定。

（2） 維生素E

維生素E是細胞膜內重要的抗氧化物和膜穩定劑。維生素e在維持肌肉組織的正常機構和代謝，特別是在肌肉收縮期間的能量供給和鈣離子攝取和釋放有著重要的作用。補充維生素 e（400～1,600國際單位/天）可減少由大強度運動或其它情況引起自由基增加對機體的損傷。在高于海平面時，補充維生素 e可防止運動能力的降低。因此，認為在高于海平面訓練的運動員補充維生素 e有利於運動成績的提高。推薦每天補充（d-α-生育酚）維生素e的劑量為： 400～800國際單位。

（3） 維生素 C

維生素 c缺乏可大大降低耐力運動能力。補充維生素 c可明顯降低運動誘導的氧化應激。補充維生素c的安全劑量是0.5～3.0克/天。推薦每天補充維生素c的劑量為0.5～2.0克。

（4） 硒

硒是機體抗氧化系統組成成分谷胱甘肽過氧化物酶的必需成分，適當補硒可提高谷胱甘肽過氧化物酶活力，從而提高機體的抗氧化能力。有人報導給游泳運動員每天補充硒100～150微克可減少體內脂質過氧化，提示補硒對耐力運動員可能有益。建議的補硒劑量為每天100～250微克。

（5） β－胡蘿蔔素

β－胡蘿蔔素是維生素a的前體，具有清除自由基的功能，所以β－胡蘿蔔素對運動時的氧化應激有保護作用。推薦的β－胡蘿蔔素補充量是每天25,000－100,000國際單位。

（6） 輔酶q10

輔酶q是機體中要使用氧的所有細胞的必需成分，因為它是物質氧化產生能量的過程中的氧化磷酸化呼吸鏈的電子傳遞體，運動中能量的需求大大增加，所以輔酶q10可減少人心臟和肌肉自由基生成。對於要維持身體健康的人來說，輔酶q的推薦使用量為每天30毫克，如果用治療各種疾病，所使用的量就要高於這一劑量。

（7） 番茄紅素

番茄紅素是近幾年國際上最新發現的一種更強有力的抗氧化劑。它如同β－胡蘿蔔素，屬胡蘿蔔素類物質，在大多數水果和蔬菜中可以找到，是一種天然的生物色素。由於它具有獨特的化學結構，所以可以消除自由基，尤其是氧自由基。據報導番茄紅素提高機體免疫機能的作用比維生素e強100倍。

（8）SOD

SOD是Super Oxide Dimutese縮寫，中文名稱超氧化物歧化酶，是生物體內重要的抗氧化酶，廣泛分布於各種生物體內，如動物，植物，微生物等。SOD具有特殊的生理活性，是生物體內清除自由基的首要物質。SOD在生物體內的水平高低意味著衰老與死亡的直觀指標；現已證實，由氧自由基引發的疾病多達60多種。它可對抗與阻斷因氧自由基對細胞造成的損害，並及時修復受損細胞，復原因自由基造成的對細胞傷害。由於現代生活壓力，環境污染，各種輻射和超量運動都會造成氧自由基大量形成；因此，生物抗氧化機制中SOD的地位越來越重要！

（9）蛋氨酸亞碸還原酶A （MSRA）

蛋氨酸亞碸還原酶A是繼超氧化物歧化酶之後的另一種引起自由基醫學界和老年醫學界廣泛關注的抗氧化酶。與超氧化物歧化酶相比，它不僅可以在細胞內發揮清除氧化因素的作用，還可以對已經發生蛋白質氧化進行有效修復，增加它的水平和活性可以延長多種生物的壽命。蛋氨酸亞碸還原酶A的表達在多種衰老組織中顯著下降。
蛋氨酸亞碸還原酶A（MsrA）是目前發現的可在生物體內還原逆轉蛋白質蛋氨酸殘基氧化結構變化和功能損傷的主要抗氧化酶系統。硫氧還原蛋白（Trx）是一種低分子量、進化上高度保守的有還原二硫鍵氧化產物活性的蛋白質，主要功能是調節細胞胞內氧化還原平衡，參與氧應激誘導的細胞凋亡。它既是MsrA系統在體內發揮功能最重要的伴侶分子，同時也是還原體內半胱氨酸殘基氧化最重要的功能分子。
最新研究表明，利用基因工程技術開發的重組Trx-Tat-hMsrA融合蛋白，可以進入細胞顯著減少氧化應激引起的細胞損傷，清除氧自由基並降低氧化應激引起的蛋白質氧化水平，減少衰老過程中脂質過氧化引起的細胞損傷，緩解衰老過程中脂質過氧化引起的病理變化。

抗氧化的水果