自由基与疾病的关系
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氧化应激通路的生物学特征与与疾病关系自由基是一类高活性物质,能够通过电子转移引发一系列的氧化还原反应,可造成细胞膜蛋白、核酸、酶等生物分子的氧化、变性、降解和失活,从而导致一系列多种疾病。
植物、动物及微生物等细胞在生长发育、适应环境、应对外界压力等生理过程中不可避免地会产生大量自由基,而为应对自由基的挑战,细胞通过氧化应激通路进行短暂性自由基的产生和清除工作,以保持细胞的稳态。
然而,氧化应激通路也可能被长时间、高强度的氧化应激所打破,导致多种疾病的发生发展。
氧化应激的基本概念和机制自由基是指带有一个未配对电子的分子或离子。
其中,最常见的自由基是氧自由基(OH− 、O2−)、氮自由基(NO•、NO2•)、硫自由基(HSO3•)、卤素自由基(Cl•)、羟基自由基(OH•)和过氧化氢自由基(•OOH)等。
氧化应激是指细胞内的自由基生成增加或抗氧化能力降低,从而引发的一种生理或病理状态。
细胞内的氧化应激过程主要涉及细胞内氧化还原反应和各种氧化酶、抗氧化酶等相关的代谢和信号通路,其中主要包括三个基本环节:1)自由基生成,2)自由基清除和调控,3)氧化应激反应。
氧化应激的五种途径:1)线粒体电子传递链途径,为机体最重要的代谢途径。
因其中的酮酸脱氢酶、谷氨酸酸脱氢酶和尿酸氧化酶等酶存在从FADH2或NADH中释放出电子,与氧结合形成100%的H2O产生O2-和H2O2自由基。
2)吞噬细胞内吞作用(riminophagocytosis)途径,由膜结合但未完整消化的噬细胞共同清除。
3)细胞色素P450代谢途径,属于芳香族化合物代谢可产生OH自由基。
4)白细胞氧化杀菌途径,由呼吸暴发和氧化作用与卟啉(porphyrin)分子发生反应产生OH自由基,高峰情况可突破细胞摄取并破坏细胞骨架,异化其本身与周围组织。
5)紫外线照射途径:紫外线辐射被有效地减少,但仍然是一个重要的瞬间代价,辐射会破坏基因键和引起DNA分解,从而形成自由基。
龙源期刊网 自由基与疾病作者:吴国隆来源:《现代养生》2006年第04期自由基又称游离基,是化合物分子中的共价键,为人体代谢过程中形成的原子或原子团。
人体的自由基是一种活性氧,活性氧是人体内极不安定的原子碎片,因为它本身缺少一个电子,它总想从正常细胞里拉出一个电子作为它的配偶。
但是正常的细胞失去一个电子后,可能导致癌变。
机体内常见的自由基有羟自由基、脂质自由基、氧化脂质自由基、过氧化脂质自由基……自由基的生物活性具有双重性。
在生理情况下有增强白细胞对细菌的吞噬和抑制细菌增殖的功能,增强机体抗感染及免疫能力;在病理情况下,又能对组织产生不可逆的损伤,使组织细胞化学结构发生破坏性反应,因此是许多疾病的病理基础。
可见自由基是个“两面派”。
一、自由基是缺血再灌注损伤的一个重要因素,涉及各主要器官组织,因组织缺血、缺氧时细胞内能量分解大于合成,三磷酸腺苷分解产物大量产生,在酶的催化下形成自由基。
二、自由基造成器官组织损伤是导致休克发生的基础。
自由基可能增加毛细血管通透性,使大量血浆渗出,而有效循环血量减少。
自由基使细胞屏障作用损害,加重休克。
休克时缺血、缺氧造成细胞能量代谢障碍,可产生大量的自由基,故休克本身又是体内自由基增多的原因之一。
三、人体内中性粒细胞在吞噬过程中,可生成自由基,炎症区的吞噬细胞被细菌等激活后,其耗氧量急剧上升,高达正常的2~20倍,产生自由基而杀伤正常组织细胞。
四、人体在外界因素如毒物、辐射、感染等作用下,吞噬细胞被激活,释放出自由基,攻击细胞结构,诱发自身抗体。
一些对自身抗体敏感的细胞,与受体结合的同时,也激活中性粒细胞生成自由基,促使自身组织破坏。
在某些自身免疫病,如类风湿性关节炎除吞噬细胞产生大量的自由基外,还存在铁代谢异常,也可产生自由基。
五、自由基在体内攻击和破坏生物大分子,产生过氧化变性,引起细胞结构上功能破坏,产生组织损害和器官退行性变,导致老年病和衰老的发生。
六、①自由基是对脂质的过氧化作用和破坏细胞膜引起的,脑外伤时催化自由基反应导致脑水肿,还引起微循环障碍,加重脑细胞损伤;②当冠状动脉供血不足,心肌梗塞和心脏术后恢复供血,心脏功能并不象人们所期望的那样好转,而是继续恶化,其原因在于自由基的形成;③细菌感染后,内毒素激活中性白细胞产生自由基并释放炎性介质和前列腺素等物质,它们共同破坏肺血管内皮细胞和肺泡组织,最终发生成人呼吸窘迫综合征;④大剂量的肝毒性物。
什么是自由基自由基对人体的危害自由基,因其能够引发许多疾病和加速衰老而“臭名远扬”。
那么何谓自由基?简单的说,就是在我们这个由原子组成的世界中,有一个特别的法则,只要有两个以上的原子组合在一起,它的外围电子就一定要配对,如果不配对,它们就要去寻找另一个电子,使自己变成稳定的元素。
科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。
当一个稳定的原子的原有结构被外力打破,而导致这个原子缺少了一个电子时,自由基就产生了。
它非常活跃,强烈的渴望寻找到能够与自己结合的另一个电子,有时甚至去抢别人的电子,也就容易与其他物质发生化学反应。
当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时,就会恢复平衡,变成稳定结构。
这种电子得失的活动是自由基让细胞失去正常的生理功能,从而导致疾病的产生根本原因。
一般情况下,每个人的身体内都免不了会产生自由基,因为人体要新陈代谢,身体每时每刻都从里到外的运动,每一瞬间都在燃烧着能量,而负责传递能量的搬运工就是自由基。
当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里时,它们对生命是无害的。
而且人体内有一套抗氧化的免疫系统与物质可以消除自由基,借助充足的营养,这套系统可以维持正常运转。
但如果自由基的活动失去“控制”,超过一定的量,生命的正常秩序就会被破坏,疾病可能就会随之而来。
自由基对细胞和组织的损伤是其致病的基础,由于人体是由各种各样不同功能的细胞组成,因而自由基对不同细胞的损伤可导致表面看起来毫无关联的疾病。
如:当产生自由基大于清除自由基时候,就会攻击细胞:当自由基攻击细胞膜时,就会引起心血管疾病,使不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸,使得细胞不能从外部吸收营养,也排泄不出细胞内的代谢废物,并丧失了对细菌和病毒的抵御能力;当自由基攻击细胞质时,就会产生多种炎症,导致细胞衰老;当自由基攻击细胞核时会攻击正在复制中的基因,甚至会破坏细胞内的DNA,加速人体的衰老,并导致癌症的产生。
自由基导致衰老的加速,衰老又使得人体在“控制”自由基方面的功能减弱,自由基和衰老使得人体的健康陷入了一个恶性循环;自由基侵蚀眼睛晶状体组织会引起白内障。
自由基对人体的危害一、自由基对人体的危害1、使细胞膜被破坏;2、使血清抗蛋白酶失去活性;3、损伤基因导致细胞变异的出现和蓄积。
自由基对人体的攻击首先是细胞膜开始的。
细胞膜极富弹性和柔韧性,这是由它松散的化学结构决定的,正因为如此,它的电子很容易丢失,因此细胞膜极易遭受自由基的攻击。
一旦被自由基夺走电子,细胞膜就会失去弹性并丧失一切功能,从而导致心血系统疾病。
更为严重的是自由基对基因的攻击,可以使基因的分子结构被破坏,导致基因突变,从而引起整个生命发生系统性的混乱。
大量资料已经证明,炎症,肿瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮肤等各方面疑难疾病的发生机理与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。
炎症和药物中毒与自由基产生过多有关;克山病硒缺乏和范可尼贫血等疾病与清除自由基能力下降有关;而动脉粥样硬化和心肌缺血再灌注损伤与自由基产生过多和清除自由基能力下降两者都有关系。
自由基是人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。
二、如何清除自由基1、拒绝抽烟:科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式,每吸一口烟会制造十万个以上之自由基,会导致全身性的癌症,甚至加速癌症细胞生长。
尤其是肺癌高达五十倍以上的危险率,还有它会造成许多慢性病,例如心血管病症及糖尿病,还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的。
2、减少做菜的油烟:中国人做菜喜欢煎煮炒炸,大多数家庭主妇做菜是使用色拉油。
色拉油是多元不饱和脂肪酸,很容易氧化成为自由基。
最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂肪酸大于50%的,如橄榄油含有百分之七十不饱和脂肪酸,是很好的食用油。
还有尽量少食煎炸食物,所以为了您的健康,美式快餐店及中式自助餐店少去。
3、尽量少服不需要的药物:有些药物包括中西药是有毒性的,例如抗生素,消炎痛剂,化疗药物是会产生自由基的,不要误信药物可以有病治病,无病保身。
患病时应该找医生看病,应该服药才可以服药,不可以随便乱服药。
4、避免农药的污染:农药会产生大量自由基。
活性氧自由基与人类疾病(2009-11-30 19:47:22)转载▼标签:健康活性氧、自由基被称“万病之源”,已发现人类90%以上的疾病(200多种疾病)都与活性氧、自由基有关。
而纳豆在日本被称为“活性氧消除剂”,可以消除人体中90%的活性氧;对人体的健康具有极其重要意义。
本节就活性氧的发生发展与人类的主要疾病进行分析。
一、氧气、活性氧与人体的抗氧化机制(1)活性氧、自由基的产生氧气是人类生命中不可却少的,生命的过程需要氧气,但氧气和体内某些物质化学反应,生成过量的活性氧、自由基而得不到及时消除时,将产生毒性对细胞产生伤害,甚至危及生命,在许多疾病及衰老的发生中起着重要作用,引起人们的极大关注。
(2)人体的抗氧化机制人类在漫长的进化过程中,为了防御活性氧、自由基对细胞的损伤,发展了完善的抗氧化防御系统,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶都是人体中抗氧化的生理活性物质。
这些活性物质协同地防止活性氧、自由基对细胞的损伤,而且相互间还起着保护作用。
一旦这相互保护系统中某一成员的减弱或减少,整个抗氧化系统就可能全面崩溃,导致不可逆的细胞损伤,而产生多种疾病。
二、活性氧、自由基过量产生的因素(1)社会压力的增加(2)高营养的饮食(3)药物的滥用(4)环境污染(5)食品的污染(6)电离辐射污染三、活性氧、自由基是“万病之源”人类的200多种疾病都与活性氧、自由基因有关,下面将部分人类的疾病进行简单分析。
(一)活性氧、自由基与心脑血管疾病(1)导致细胞膜受损活性氧和自由基在攻击生物膜磷脂质的不饱和脂肪酸后,引发脂质过氧化连锁反应使生物膜的完整性、通透性改变,失去生物功能,如血红细胞膜易产生脂质过氧化作用,导致膜硬度增加,失去变形作用,受到微血管的积压,最终导致溶血,形成微小血栓。
(2)引起动脉粥样硬化活性氧、自由基导致脂质过氧化,脂质过氧化物沉积在动脉血管壁上,形成动脉粥样硬化斑块。
1 自由基与疾病的关系 自由基是人体在新陈代谢时必然产生的一种物质,它在身体的细胞中产生的最多。细胞中有很多细胞器,其中的线粒体是产生自由基的主要部位。 线粒体是产生能量的关键结构,它把蛋白质、糖类、脂类等能量物质与人体吸入的氧结合,在它这个类似于反应罐的物体中进行能量释放。细胞中有很多线粒体,有的细胞多达上千条。线粒体通过转移电子、释放氧、产生ATP(三磷酸腺苷)承载能量,并产生副产品二氧化碳。在这个过程中,有98%的氧会准确无误的分解释放能量,但也有2%的氧不能把氧原子的4对电子全部转移释放,而丢失一个电子,这个丢失了一个电子的氧原子就成了氧自由基。所以,线粒体是产生能量的结构,也是产生自由基的地方。 这个氧自由基很不稳定,它会抢劫别的氧原子上的电子来补充使自己稳定,而被抢劫了电子的氧原子又成了新的自由基。新自由基为了使自己稳定又会到另一个物体上抢夺电子,这就形成了恶性循环。因而,自由基是人体中的抢劫犯。 自由基是人体新陈代谢的必然产物,只要人体活着就不可避免。但是,它在人体中的数量不能多,不然,就会使线粒体的功能遭受破坏,使细胞提前衰老,使人体的一些部位发生类似于炎症的反应。比如关节炎,它不是细菌性的病,而是自由基破坏了关节中的液体、软骨,造成了关节类似于炎症的反应。自由基还会导致多种慢性病,并使病情加重。 据科学研究,如果线粒体的功效下降,产生的自由基就会更多。比如60岁以上的人比40岁以前的人,线粒体的功效降低40%,所以人老以后,就会出现体力下降、冬季怕冷的现象。如果年轻人相当怕冷、手脚冰凉,就是线粒体释放能量 2
的能力不足。儿童大都火力旺,这是他们的线粒体功能好,产生的能量多的原因。 科学研究证明,自由基与身体的疾病有直接的联系,有70多种慢性病也叫退行性病是由自由基造成的。比如老年痴呆、帕金森症、癌症等,都是外界环境和身体内在的因素变化,使人身自由基增多造成的结果。 自由基破坏哪个器官,哪个器官就会提前衰老、就会发病,俗话说“黄鼠狼先叼病鸭子”。自由基也是先破坏身体的弱势器官,这是导致人身快速衰老的根本原因。人体衰老是不可抗拒的,但是衰老的速度是可以控制的,只要弄清自由基的来龙去脉,就能延缓衰老的进程。比同龄人有活力、有精神,看头发、看皮肤都显得年轻。 自由基增多的原因: 1.运动过量。运动需要能量,过量的运动会迫使线粒体过速工作,在这个过程中会伴随产生大量的自由基。比如运动员由于运动过度,大都会提前衰老。 2.压力过大。轻中度的精神压力,产生的自由基有轻微的增加,而压力过大,就会产生大量的自由基。 有一位38岁的小伙子患了大脑快速萎缩症,原因是他经常加班熬夜,饥饿时就吃点面包、方便面等垃圾食品。晚上本来是线粒体休息的时间,而他却让线粒体加倍工作,因而患病。目前年轻人的精神压力对健康是最大的威胁。如果不注意减压,很多病都会发生。 3.空气污染。有毒物质进入人体,身体就要排毒、清除毒素,细胞排毒需要能量,这就使得体内的自由基增多。 4.吸烟饮酒。吸烟是自己主动吸毒,饮酒也是自己强化自由基产生。吸一支烟,相当在污染严重的城市生活了一周。 3
5.饮食污染(包括饮用水)。食物中的添加剂如增白剂、增甜剂、膨松剂、防腐剂等,都需要身体加重清除毒素,况且大部分的食品厂家对添加剂都高于国家的规定标准。这更加重了对身体的危害。 6.阳光、射线。强烈的紫外线及电脑、电视和各种电器的射线都会引起自由基的产生。 7.化学药物。人们吃的药物大都是化学合成的,中药也有很多毒素,尤其是癌症的放化疗用的都是剧毒药物。放化疗在杀伤癌细胞的同时,也在体内产生大量的自由基。就是我们常用的阿斯匹林,也会产生大量的自由基,降解人体中的透明质酸,使关节的润滑功能下降,严重者会导致发病。各种药物的副作用在说明书中都有标注,很多人不懂这些道理,总以为只有吃药才能治病,这是一很大的误区。 据中央电视台报道,河南有一个儿童体检发现白细胞数量超常,被医院诊断为白血病,就住院化疗。结果不仅药费使这个农民家庭倾家荡产,而且还把儿童治成了痴呆。这些惨痛教训值得深思。 自由基增多对人体的危害: 1.破坏防御修复系统。防御是指对外来细菌病毒的阻挡和清除,修复是指人体或细胞膜出现裂痕时能及时的修补好。儿童发育快修补也快,成年人生长停止了修复功能要好才行。DNA在受到攻击后能够修复,才能预防癌症;细胞膜被破坏后如能及时修补,人体就不会出现明显病症。 2.破坏蛋白质。蛋白质主要与人体的功能调节有关系,若被破坏,就严重影响细胞的功能。比如胃腺是分泌胃酸消化液的,如果功能下降,分泌量就会减少,消化能力就会降低;汗腺是分泌汗液的,它能滋润皮肤、排出毒素,如果功能下 4
降就会不出汗。蛋白质与激素也有关系,比如育龄妇女本应雌激素正常,不然就会提前衰老没有月经,过早进入更年期。 3.破坏脂肪。人体中关键的脂类物质在细胞膜上,如果遭到破坏,细胞膜就会丧失弹性,增强脆性。血液化验中有代表全身细胞状态的切变率、细胞脆性、刚性等指标,切变率是指两个细胞相碰变形后的恢复情况,不能恢复就是脆性强,刚性是指弹性的高低,这个指标下降就表明全身的细胞出了问题,需要大量补充维生素E才能恢复,。不然,不合格的细胞就会被肝、脾等器官消灭。人体的细胞少了,就会提前衰老。对这种情况要大量补充维生素E,开始要4X3,一个月后再3X3,过一段时间可降到2X3,效果才能明显。 胆固醇被破坏,就会影响大脑功能或是导致动脉粥样硬化,造成心脑血管病。 DNA链被破坏,将会导致细胞突变,造成癌症。 自由基在对人体的蛋白、糖类、脂类产生广泛的破坏后,有时身体可能暂无明显症状出现,但会加速衰老。 人体也有平衡功能。据资料介绍,体内的自由基在数量少的时候,有消灭细菌的功能,但是量大了,会对身体产生严重危害。 怎样才能减少自由基呢? 1.要健康的饮食(包括饮水),不吃垃圾食品,多吃水果蔬菜,有机的更好。这样的食物含抗氧化的维生素A、C、E和矿物质锌、铜、锰多,其中的生物黄酮和食物中的蛋白质也有抗氧化的作用。 2.适量运动,合理锻炼,包括减肥都不能过量。走路是最好的运动方式,身体锻炼也有讲究,不要在早晨进行,特别是冬季的早晨,烟雾多空气不清新,要在太阳升起空气净化后才好。尤其是心脑血管病患者更应注意保暖。 5
3.补充高品质的营养品,现在常规的食物都有化肥农药的残留,只有补充一些高品质的保健品,才能抗氧化。同时还必须要有优化的配方,才能达到高效能的结果。 4.各种抗氧化剂在人体中发挥作用的特点: 维生素C是水溶性的抗氧化剂,它能清除血液、淋巴液等液体环境中的自由基,特别是对血液中的自由基,维生素C的用量要大。 维生素E是脂溶性抗氧化剂,能抗击脂类物质过氧化,最适合保护细胞膜。 类胡萝卜素的作用部位是上皮组织和微血管,对鼻粘膜、胃粘膜、肠粘膜的作用最好。 这些都是人体必需的植物营养素。人体还可以合成谷胱甘肽这种物质,它主要由蛋白质中的蛋氨酸和硒合成,并含有维生素B12、烟酸,当它大量存在于细胞中时,能清除细胞内的自由基。 人体还可以产生超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶三种抗氧化物质,只要人体中的营养物质均衡就能合成。 维生素A、C、E是在人体没有受到自由基侵害时进行预防,而酶是在人体产生了自由基以后特别是当自由基量大的时候,马上合成进行对抗。现代人受各种因素的影响,体内的自由基明显增多,因此要预防在先,把细胞保护好;当自由基增多时,还要依靠各种酶发挥作用。 据专家最新研究,在人体营养均衡时,还能合成一种名叫硫辛酸的物质,当它与维生素C同在时,可以生成维生素E和谷胱甘肽,便于人体重新利用这些物质。硫辛酸即可水溶又能脂溶,是人体利用自身抗氧化的关键物质。 抗氧化剂与药物的区别: 6
药物会破坏人体中的酶系统,达到治疗的目的,比如阿斯匹林能治血粘,它是破坏人体中的酶,防止血小板释放凝血物质,因此说“是药三分毒”。特别是化疗药物毒性更强,破坏力更大,产生的自由基更多。而营养物质中的维生素A、C、E和蛋白、钙、镁,都是酶的合成原料,能使酶的合成更加强化、充分、作用扩大、安全有效、无副作用。 据在全球有权威性的医学杂志《新英格兰》2001年刊登的一项研究报告介绍,有专家对160名高胆固醇动脉粥样硬化的人员,分为四组进行试验: 第一组(对照组),不接受任何治疗; 第二组(药物组),接受他汀类药物和烟酸治疗。他汀类药物的副作用是使好胆固醇下降,而烟酸具有保护好胆固醇的作用。 第三组(营养素组),接受维生素C、E和B—胡萝卜素及矿物质硒的补充。 第四组(药物加营养素组),接受他汀类药物和烟酸治疗并配合补充维生素C、E和B—胡萝卜素及矿物质硒。 经过一段时间的观察,第二组(药物组)降血脂、降胆固醇的效果最明显,但是患者体内的辅酶Q10含量明显降低,出现了肌肉酸痛无力的反应;第三组(营养素组),病情有明显改善,胆固醇的抗氧化能力比药物组的人提高35%;第四组(药物加营养素组),低密度脂蛋白有所控制,高密度脂蛋白没有明显提高。 因此,现在国际上很多著名的治疗专家主张,对慢性病人不提倡药物治疗,因为患者吃药后会产生自由基,再吃营养素对抗自由基,这样相互抵消,作用不明显。药物是破坏酶系统,而抗氧化剂是修复酶系统。 自由基与人体内源性疾病的关系: 一、与心脑血管病和胆固醇的关系。