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1、氧自由基與氧自由基清除劑依達拉奉山東大學齊魯醫(yī)院麻醉科（250012）于金貴一、氧自由基（一）自由基的概念自由基（freeradical，F(xiàn)R）是指外層軌道上有未配對電子的原子、原子團、分子或離子的總稱。因其含有未配對的電子，故化學性質非常活潑，極易與其生成部位的其他物質發(fā)生反應，而這種反應的最大特點是以連鎖反應的形式進行。氧原子上有未配對電子的自由基稱為氧自由基。人體吸入的分子氧，在正常狀態(tài)下絕大多數(shù)（98%）都連接4個電子，它們最終與H+結合，代謝還原為H2O。但有極少數(shù)氧（1~2%）在代謝過程中被奪去或接受一個電子而形成活性氧，即氧自由基。（二）氧自由基的生理作用氧自
2、由基在生理上是必需的物質，如合成ATP和前列腺素、中性粒細胞殺滅細菌、酸性粒細胞殺滅寄生蟲等過程都必須有氧自由基參與。氧自由基在體內的生成與清除保持動態(tài)平衡，且在體內存在時間甚短。由于其化學性極強，反應劇烈，過量產生會對機體造成極大危害。（三）氧自由基的種類及其作用1.超氧化物陰離子：氧自由基連鎖反應的啟動者，使生物膜、激素和脂肪酸過氧化。2.羥自由基（OH∙）：作用最強的自由基，可破壞氨基酸、蛋白質、核酸和糖類。3.過氧化氫（H2O2）：過渡型氧化劑，主要使巰基氧化，可氧化不飽和脂肪酸。4.單線態(tài)分子氧（1O2）：氧分子的激發(fā)狀態(tài)，親電子性強，在光作用下可由O
3、2直接產生，對細胞有殺傷作用。5.其他含氧的自由基如脂質過氧化物（ROOH）：易于分解再產生自由基，腐化脂肪，破壞DNA，可與蛋白質交聯(lián)使之形成變性交聚物。（四）機體抗氧化機制機制一：直接提供電子，以確保氧自由基還原；機制二：增強抗氧化酶的活性，以有效地消除或抵御氧自由基的破壞作用如酶類抗氧化劑超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）；非酶類抗氧化劑如維生素E、維生素C、輔酶Q、還原型谷胱甘肽（GSH）、葡萄糖、含硫氨基酸和不飽和脂肪酸等。SOD多存在于細胞的線粒體內，作用是將氧自由基歧化，將其一半轉變成H2O，另一半轉變成O2，從
4、而清除氧自由基。CAT是血紅蛋白酶類之一，作用是分解H2O2，并將其清除之。GSH主要作用也是分解H2O2，并使脂質過氧化物還原為H2O和無害的羥基化合物。（五）麻醉與自由基的產生麻醉中吸入高濃度氧可產生氧自由基而引起急性肺損傷；麻醉藥本身及代謝物可引起脂質過氧化反應；應激反應引起自由基釋放；術中缺血再灌注引起自由基釋放。麻醉藥的毒副反應與自由基有關，氟烷、乙醚、氯仿、硫噴妥鈉可卡因等刺激氧自由基使肝臟微粒體線粒體脂質過氧化造成肝臟損害。體外循環(huán)(CPB)本身引起氧自由基反應；心肌再灌注誘發(fā)自由基大量產生；CPB復灌后引起的灌注心臟和肺部并發(fā)癥成為死亡的重要原因。（六）缺血
5、/再灌注時氧自由基的生成1.黃嘌呤氧化酶（XO）源性氧自由基的生成增多：缺血時ATP合成減少，鈣泵活性降低，使細胞內Ca2+濃度升高，激活Ca2+依賴性蛋白水解酶，后者催化黃嘌呤脫氫酶為XO。ATP依次代謝為ADP、AMP、腺嘌呤核苷、次黃嘌呤核苷和次黃嘌呤。缺血狀態(tài)下，ATP合成減少，則其代謝產物增多。當恢復血流灌注時，O2供應增加，次黃嘌呤在O2的存在下和在XO的作用下生成黃嘌呤、超氧陰離子和H2O2；前者再在O2的存在下和在XO的作用下生成尿酸、超氧陰離子和H2O2。所以在再灌注情況下，氧自由基大量產生。XO系統(tǒng)引起的氧自由基產生是原發(fā)性的。2.粒細胞源性自由基生成增
6、多：中性粒細胞所攝取氧的70%經細胞內的NADPH氧化酶和NADH氧化酶的作用形成氧自由基，用以殺滅微生物及外來異物。缺血/再灌注時中性粒細胞被激活并大量聚集，氧耗量顯著增加，產生的氧自由基也顯著增多。中性粒細胞所引起的氧自由基增多是繼發(fā)性的。3.線粒體源性自由基生成增多：線粒體代謝的氧約有1∼2%轉變?yōu)槌蹶庪x子。在正常生理條件下，這些超氧陰離子可被MnSOD所破壞。缺血缺氧時，Ca2+進入線粒體，使MnSOD合成減少、活性降低；同時過氧化氫酶和過氧化物酶活性減弱；不斷增多的超氧陰離子和過氧化物進一步反應生成活性更強的羥自由基。羥自由基可損傷DNA。同時，缺氧
7、時Ca2+進入線粒體增多，使線粒體功能受損，細胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調，進入細胞內的氧經單電子還原而形成的氧自由基增加。4.兒茶酚胺源性自由基生成增多：缺氧條件下，交感–腎上腺髓質系統(tǒng)分泌大量兒茶酚胺。兒茶酚胺一方面具有重要的代償作用；另一方面，過多的兒茶酚胺特別是它的氧化產物，往往又成為對機體的有害因素。實驗證明，兒茶酚胺的氧化能產生具有細胞毒性的氧自由基。5.抗氧化系統(tǒng)能力減弱：在缺血/再灌注損傷時，體內抗氧化酶類及抗氧化劑合成減少、活性減弱；同時被增加的氧自由基大量消耗，使自由基的清除不足，最終造成自由基增多
