自由基與衰老的研究進展

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1、自由基與衰老的研究進展#2046#中國老年學雜志2007年10月第27卷自由基與衰老的研究進展李素云王立芹鄭稼琳劉曉倩(北京世紀壇醫(yī)院營養(yǎng)科,北京100038)1關(guān)鍵詞2自由基;氧化損傷;衰老;抗衰老1中圖分類號2R3391381文獻標識碼2A1文章編號215自由基與衰老的研究進展#2046#中國老年學雜志2007年10月第27卷自由基與衰老的研究進展李素云王立芹鄭稼琳劉曉倩(北京世紀壇醫(yī)院營養(yǎng)科,北京100038)1關(guān)鍵詞2自由基;氧化損傷;衰老;抗衰老1中圖分類號2R3391381文獻標識碼2A1文章編號2151005-9202(2007)

2、20-2046-031衰老是一多環(huán)節(jié)的生物學過程,是機體在退化時期功能下降和紊亂的綜合表現(xiàn)112,普遍性、進行性、退化性和內(nèi)因性是人體衰老的基本特征。近年來,隨著現(xiàn)代遺傳學、分子生物學、細胞生物學和分子免疫學等邊緣學科的飛速發(fā)展,人們對衰老的機制有了深層次的認識,對衰老的認識有了長足的進步,在大量實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上提出了許多新的學說,諸如自由基學說、遺傳程序?qū)W說、差錯災(zāi)難學說、交聯(lián)學說、脂褐素累積學說、內(nèi)分泌功能減退學說等,分別從不同的角度探討了衰老發(fā)生的機制和對策。在這些衰老學說中,以自由基學說最受重視,支持這一理論的實驗證據(jù)也最為豐富。其他衰

3、老學說雖有各自的立論依據(jù)及長處,但有些學說強調(diào)孤立的某個方面,或者各學說之間有些抵觸,只有自由基學說可以將許多學說聯(lián)系起來,成為諸學說的中心。近50年的理論和實驗證實,自由基學說是最有說服力的衰老學說之一122。本文就自由基與衰老的關(guān)系綜述如下。115自由基學說的內(nèi)容及發(fā)展自由基是一類具有高度活性的物質(zhì),可以在細胞代謝過程中連續(xù)不斷地產(chǎn)生,它可直接或間接地發(fā)揮強氧化作用,廣泛地參與機體的生理與病理過程。自由基及其誘導的氧化反應(yīng)長期毒害的結(jié)果,可引起機體的衰老和死亡H211132基有其特殊的生理意義,低濃度自由基為維持健康所必須,如自由基參與細胞

4、免疫,對于抗局部感染等具有一定的作用12,42。過量自由基則對于不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)分子、核酸分子、細胞外可溶性成分以及膜脂質(zhì)等具有十分有害的破壞性作用。因此,現(xiàn)代抗衰老研究的目標不是將自由基徹底清除,而是將自由基維持在一個適當?shù)牡退?22,維持氧化和抗氧化防御之間的平衡122。112自由基的清除在正常生理情況下,機體有完整的抗氧化防御系統(tǒng),能夠防止自由基反應(yīng)及阻斷脂質(zhì)過氧化鏈式反應(yīng),以保證其生成與清除的動態(tài)平衡。就體內(nèi)的抗氧化物質(zhì)而言,有酶性和非酶性抗氧化劑,人體內(nèi)的抗氧化酶類主要有超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化物酶

5、、谷胱甘肽還原酶等;抗氧化劑種類很多,包括維生素E、維生素C、GSH、泛醌等。各抗氧化物質(zhì)之間即有協(xié)同作用,又有相互依賴和保護作用112。113自由基致衰老的作用機制15體內(nèi)產(chǎn)生的自由基極易侵害細胞膜中的不飽和脂肪酸,引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng),形成過氧化脂質(zhì)。脂質(zhì)過氧化反應(yīng)對生物膜內(nèi)類脂結(jié)構(gòu)的破壞極大,生物膜上不飽和脂肪酸過氧化后,雙層結(jié)構(gòu)破壞,膜功能受損,致細胞器功能障礙。脂質(zhì)過氧化物(LPO)的降解產(chǎn)物丙二醛可與氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)和磷脂等的游離氨基反應(yīng)形成脂褐素,使生物分子內(nèi)部或之間發(fā)生交聯(lián),DNA的雙螺旋被交聯(lián)出現(xiàn)復制錯誤或無法分裂,蛋白質(zhì)交

6、聯(lián)形成無定型沉淀物,蓄積于細胞漿中,導致膜結(jié)構(gòu)和功能損傷。以上變化使細胞發(fā)生變性、壞死,引起整個機體的衰老和多種疾病的發(fā)生152。自由基尚可對核酸和蛋白質(zhì)產(chǎn)生直接的氧化破壞作用,對核酸的氧化、交聯(lián),使DNA發(fā)生斷裂、突變以及熱穩(wěn)定性改變等,從而嚴重影響遺傳信息的正常轉(zhuǎn)錄和翻譯,使蛋白質(zhì)表達量降低甚至消失,或者產(chǎn)生突變蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)合成減少是老年性記憶力減退、智力障礙以及肌肉萎縮等的重要原因之一16,72。對蛋白質(zhì)的氧化破壞可使蛋白質(zhì)肽鏈斷裂、蛋白發(fā)生分子內(nèi)或分子間交聯(lián)及蛋白質(zhì)二級、三級和四級結(jié)構(gòu)破壞,折疊減少,無規(guī)律卷曲增加等,導致:1酶蛋白

7、失活成為另一種催化錯誤反應(yīng)的酶;o出現(xiàn)某些具有異質(zhì)性的蛋白質(zhì),引起自身免疫反應(yīng);?使結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)蛋白發(fā)生廣泛交聯(lián),使其理化性質(zhì)發(fā)生改變,導致血液和組織間的物質(zhì)交換減少,使器官組織加速衰老退化11,8,92?？傊?自由基對蛋白質(zhì)和核酸的影響涉及面很廣,后果嚴重而復。體內(nèi)產(chǎn)生的自由基主要有超氧陰離子自由基(O)、過氧化氫(H2O2)、羥自由基(OH#)和單線態(tài)氧(O2)。O2不是自由基,但它可氧化1還原生成OH2發(fā)揮損害作用。O2本身也具有很大損害作用,如光敏染料產(chǎn)生的1O2可引起小腦顆粒細胞的線粒體損傷、DNA鏈斷裂和肌酸激酶的活性抑制,導致神

8、經(jīng)細胞的能量代謝障礙和死亡,某些老年性功能失調(diào)也可能與此有關(guān)。這些自由基可使脂質(zhì)(LH)發(fā)生過氧化,產(chǎn)生過氧化脂質(zhì)LO#、LOO#與氫過氧化脂(LOO