昨天写了关于对细菌病毒寄生虫的看法,有老师提议写写氧化损伤,想想也应该写一下,毕竟这几年对这个内容关注地比较多,也可以整理整理思路。算是对上文的一个系列吧。
氧气很重要,地球人都知道,氧化损伤几乎是一切疾病的共同基础,地球人也知道,抗氧化能治疗疾病,成为一个传说,甚至被人耻笑,这到底为什么?2011年应该如何思考这些问题,作为氢气医学的核心故事,是个传奇还是个闹剧?另外
一提起氧化损伤,许多人就想到是因为活性氧或自由基大量增加导致体内抗自由基的能力相对不足引起生物大分子被氧化破坏。并把自由基状态分成三种情况,第一种情况是正常浓度,就是在正常生理情况下,自由基或活性氧作为重要的细胞内信号分子发挥重要功能,其功能包括细胞水平上的基因表达调节、蛋白功能调节、增殖、分化、电活动等,组织器官水平上的血管张力调节、腺体分泌等。这个观点是对自由基认识上的最大进步。第二种情况是当自由基或活性氧中度增加,可直接产生杀灭病员或通过信号作用诱导细胞发生自身保护性反应,器官功能性调节,就是身体可适应这种适度的伤害。第三种情况是细胞内自由基或活性氧大量增加,超过细胞本身的耐受能力,产生各类氧化损伤。
这种观点表面上是很正确,也被广为引用,但经不起推敲。自由基或活性氧不是一种类型,不同的类型活性氧活性完全不同,例如一氧化氮、过氧化氢,在细胞内浓度非常高,具有重要的生理作用,而且体内有非常完善的浓度控制系统,可以对它们进行精细调节,除非细胞功能发生了明显的障碍,它们的浓度总能非常快速恢复到正常范围,它们类似细胞内游离钙离子。
另外一些活性氧,例如亚硝酸根阴离子和羟基自由基,它们的浓度非常非常低,低到目前人类没有能直接测定它们在生物体内准确浓度的手段,为什么这样,因为它们的作用是破坏性的,真正的氧化损伤基本上是它们这些活性氧产生的。正常情况下,它们浓度非常非常少,产生的不可逆损伤分子可以被细胞内的蛋白酶体消化,或者被一种成为自噬批量消化系统来清除。而当这些毒性活性氧增加到细胞清除系统无法及时完成任务时,细胞可能会选择自杀来彻底解决。
亚硝酸根阴离子大量增加的情况多发生在具有iNOS的细胞,iNOS是一种可产生大量NO能力的酶,一般是存在于炎症细胞,它们产生NO的能力是eNOS和nNOS的1000倍,活生生把本来是信号分子的NO转变成伤害分子,这个分子的伤害能力需要超氧阴离子的配合才能产生真正具有毒性的亚硝酸根阴离子,这种情况最常见于被激活的炎症细胞。身体的这种处理方式原来是针对被吞噬的病毒和细菌,但被许多非病毒和细菌的情况所挟持,也会发生对付自身的分子,后种情况多见于糖尿病、动脉硬化、自身免疫性疾病等现代炎症性疾病中。
羟基自由基是从一般很难产生,是从过氧化氢变成的,过氧化氢是细胞能浓度最高的活性氧,是从超氧阴离子被SOD催化产生的,由于SOD实在很多很强大,导致过氧化氢的浓度是超氧阴离子的1000甚至是10000倍。
体内过氧化氢一般在过氧化氢酶或过氧化物酶催化成水,只有当过氧化氢偶然遇到二价铁离子,发生fenton反应,才会变成万恶的氧化活性最强的羟基自由基,这个物质你可以认为不存在,因为它可以在产生的过程中与周围的生物分子发生非选择性氧化损伤(半衰期为ps),那么这不是很可怕吗,值得庆幸地是,铁离子都是与蛋白结合地,一般不出来搞破坏,只有当细胞发生炎症、缺氧、缺乏能量等受到迫害的情况,它才被动地出来。有许多人研究如何控制这种自由金属离子的方法来治疗如糖尿病、老年性痴呆、动脉硬化,据说效果很好,就是避免了这种自由基的恶变。
关于氧化损伤仍有许多值得深入探讨的问题,在新的研究手段不断出现的现在,有希望在不远的将来有更准确的故事出现。下一篇将谈谈我对氧气的毒性的认识。
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