自由基损伤学说和抗氧化剂培训课件

,*,自由基损伤学说和抗氧化剂,*,*,自由基损伤学说和抗氧化剂,*,*,自由基损伤学说和抗氧化剂,*,自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基损伤学说和抗氧化剂,铁器在空气中暴露日久会生锈，洁白的银器也会由于氧化变黑。人的机体与金属一样也会受到氧化而导致“生锈”，罪魁就是自由基。,2,自由基损伤学说和抗氧化剂,铁器在空气中暴露日久会生锈，洁白的银器也会由于,1956,年英国分子生物学家,Harman,首次提出,：,“氧化应激决定寿命”,，即自由基衰老学说，,认为衰老是自由基引起的组织随机毒害的结果。,Harman,D.J.,Gerontol,.1956;11:298-300,氧化应激是由于氧自由基过量生成和,(,或,),细胞内抗氧化防御系统受损,导致氧自由基及其相关代谢产物过量聚集,从而对细胞产生多种毒性作用的病理状态。,3,自由基损伤学说和抗氧化剂,1956 年英国分子生物学家Harman 首次提出：,生成,增加,，消除,减少,Physiol Rev,.2002;82:4795.,4,4,自由基损伤学说和抗氧化剂,生成增加，消除减少Physiol Rev.2002;82,Free Radical Biology&Medicine,(IF=5.423),Free Radical Res,(IF=2.878),Antioxid Redox Signal,(IF=8.456),Redox Report,(IF=1.732),Journals of impact factor,5,自由基损伤学说和抗氧化剂,Journals of impact factor5自由基损,Impact Factor Distributions,IF10.0=102 journals(1.6%)Elite,IF5.0=228 journals(3.6%)Excellent,IF3.0=597 journals(9.3%)Very Good,IF2.0=869 journals(13.5%)Good,IF1.0=2,020 journals(31.5%)Fair,IF,自由基的概念,7,自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基的概念7自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基,（,Free radicals,）,是指外层电子轨道带有一个或多个,未成对电子,的分子、原子、离子或者基团。,8,自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基（Free radicals）8自由基损伤学说和抗氧化,活性氧,（,ROS,）,是指分子氧在还原过程中的一系列中间产物。,活性氧包括,以自由基形式存在,和,不以自由基形式存在,的具有高活性的中间产物。,O,2,-,H,2,O,2,OH,SOD,Cat,活性氧自由基,活性氧自由基,GPX,9,自由基损伤学说和抗氧化剂,活性氧（ROS）O2-H2O2,常见自由基的理化性质,10,自由基损伤学说和抗氧化剂,常见自由基的理化性质10自由基损伤学说和抗氧化剂,常见自由基,活性氧,（,Reactive Oxygen Species,ROS,）,活性氮,（,Reactive Nitrogen Species,，,RNS,）,以碳、氧、氮或硫原子为中心的自由基,11,自由基损伤学说和抗氧化剂,常见自由基活性氧 以碳、氧、氮或硫原子为中心的自由基 11自,活 性 氧,（,ROS,）,O,2,-,H,2,O,2,OH,SOD,Cat,NO,.,+O,2,-,ONOO,-,活 性 氮（,RNS,）,过氧亚硝基阴离子,12,自由基损伤学说和抗氧化剂,活 性 氧（ROS）O2-H,超氧阴离子,(,O,2,-,),化学性质,：,O,2,-,在细胞内可直接导致,DNA,损伤，并可使过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和肌酸激酶失活，其细胞毒性作用主要通过衍生产生,H,2,O,2,和,OH,。,清除,：细胞内有,SOD,起清除作用,。,13,自由基损伤学说和抗氧化剂,超氧阴离子(O2-)化学性质：O2-在细胞内可直接导致,过氧化氢,(H,2,O,2,),化学性质,：,H,2,O,2,的性质较稳定，半衰期最长，可以穿透大部分细胞膜，因而可以发挥重要的信使功能，但这一特性也增加了其细胞毒作用。,清除,：,H,2,O,2,在体内可经过氧化氢酶作用降解为水和氧气。,“长效”“稳定”,14,自由基损伤学说和抗氧化剂,过氧化氢(H2O2)化学性质：H2O2的性质较稳定，半衰期,羟自由基,(OH,),化学性质,：,OH,是已知活性,最强的氧化剂,，化学性质极为活泼，几乎可以与所有细胞成分发生反应，对机体危害极大。但是由于其作用范围小，仅能与它的邻近的分子反应。,清除,：主要通过抗坏血酸、,GSH,（或其他的硫醇）、褪黑色素、,NADPH,等活性物质及细胞色素,P450,体系降解和清除。,“寿命短”“稳定差”,15,自由基损伤学说和抗氧化剂,羟自由基(OH)化学性质：OH是已知活性最强的氧化剂，,过氧亚硝基,阴离子（,ONOO,-,）,化学性质,：,ONOO,-,作为一种强氧化剂，可以介导蛋白巯基和非蛋白巯基的氧化，并可氧化细胞膜脂、蛋白及,DNA,，导致细胞损伤和疾病的发生或介导信号转导。,降解,：在碱性条件下，,ONOO,-,比较稳定。一旦质子化，立即分解产生类羟基和,NO,2,自由基。,16,自由基损伤学说和抗氧化剂,过氧亚硝基阴离子（ONOO-）化学性质：ONOO-作为一种强,17,自由基损伤学说和抗氧化剂,17自由基损伤学说和抗氧化剂,机体对自由基的防御,18,自由基损伤学说和抗氧化剂,机体对自由基的防御18自由基损伤学说和抗氧化剂,19,自由基损伤学说和抗氧化剂,19自由基损伤学说和抗氧化剂,氧化应激与心血管疾病,20,自由基损伤学说和抗氧化剂,氧化应激与心血管疾病20自由基损伤学说和抗氧化剂,在生理情况下活性氧可,维持在极低水平,，参与机体,生长发育的调控,，,信号转导,、诱导,增殖与分化,、诱导,凋亡,，调节运动等多种生理过程，在生物体内发挥着重要的功能。,生成,增加,，消除,减少,机体损伤,21,自由基损伤学说和抗氧化剂,在生理情况下活性氧可维持在极低水平，参与机体生长发,动脉粥样硬化,是动脉硬化性血管病中最常见的一种。,动脉内膜积聚的脂质外观呈黄色粥样。,引起管壁增厚变硬、失去弹性和管腔缩小。,22,自由基损伤学说和抗氧化剂,动脉粥样硬化是动脉硬化性血管病中最常见的一种。22自由基损伤,23,23,自由基损伤学说和抗氧化剂,2323自由基损伤学说和抗氧化剂,氧化应激与动脉粥样硬化,ATVB,.2005;25:29-38.,24,自由基损伤学说和抗氧化剂,氧化应激与动脉粥样硬化ATVB.2005;25:29-38,AT1 Receptor,AngII,Thrombin,PDGF,TNF-,NADPH Oxidase Acitvity,O,2,.-,NADPH,氧化酶与动脉粥样硬化,AT1 Receptor Antagnoist,Lack of p47phox,25,自由基损伤学说和抗氧化剂,AT1 ReceptorAngIIThrombinPDGFT,氧化应激与高血压,26,自由基损伤学说和抗氧化剂,氧化应激与高血压26自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基的信号转导途径,27,自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基的信号转导途径27自由基损伤学说和抗氧化剂,氧自由基参与信号转导通路,EGF Receptor,Protein Tyrosine Phosphatases,Insulin Receptor Kinase Activity,Cytoplasmic Protein Kinases,MAPK Cascades,Protein Kinase C Isoforms,Cytosolic Ca,2+,Concentrations,Transcription Factor,28,自由基损伤学说和抗氧化剂,氧自由基参与信号转导通路 EGF Receptor 28,Role of ROS in EGF Receptor-Mediated Signalling,29,自由基损伤学说和抗氧化剂,Role of ROS in EGF Receptor-Me,MAPK信号级联反应,Stimulus,Growth factors,Mitogen,GPCR,p38 MAPK,Stress,GPCR,Inflammatory cytokines,Growth factors,Stress,Growth factors,Mitogen,GPCR,MEKK1,4,MLK3,ASK1,MEKK2,3,Tpl2,MLK3,TAK,DLK,Raf,Mos,Tpl2,MKK3/6,MEK1/2,MKK4/7,MEK5,ERK1/2,MAPKKK,Growth,Differentiation,Development,Inflammation,Apoptosis,Growth,Differentiation,Growth,Differentiation,Development,ERK5/BMK1,JNK1,2,3,MAPKK,MAPK,Biological responses,30,自由基损伤学说和抗氧化剂,MAPK信号级联反应StimulusGrowth fact,自由基的检测,31,自由基损伤学说和抗氧化剂,自由基的检测31自由基损伤学说和抗氧化剂,化学发光法,检测原理：,活性氧、氧自由基与发光增效剂反应，释放能量，产生化学发光。,检测对象：,超氧阴离子、羟自由基、,H,2,O,2,和脂质过氧化产生的自由基都可以产生化学发光。,优点：,灵敏、快速、操作简单、价格低廉。,缺点：,非特异性。另外，几乎所有的氧化剂，如次氯酸、高锰酸钾等都可以与发光增效剂反应，产生化学发光，严重干扰活性氧的检测。,Fe,2+,也可以产生非常强的化学发光。,32,自由基损伤学说和抗氧化剂,化学发光法检测原理：活性氧、氧自由基与发光增效剂反应，释放能,自由基损伤学说和抗氧化剂培训课件,Circulation,.2008;117:1045-1054.,Determination of ROS by,DHE,Staining,34,自由基损伤学说和抗氧化剂,Circulation.2008;117:1045-105,检测原理：在碱性条件下，光泽精与,超氧阴离子,等过氧化物作用形成激发态,N,2,甲基吖啶,(N,2,methylacridan),。并发出,450nm,的激发光，测量此激发光的强度即可定量产生的,超氧阴离子,的浓度。可以定量，但,检测时间长,，并需要,新鲜,组织,样本,。,Lucigenin(,光泽精,)-Enhanced Chemiluminescence,35,自由基损伤学说和抗氧化剂,检测原理：在碱性条件下，光泽精与超氧阴离子等过氧化物作用形成,Determination of ROS by Lucigenin-Enhanced Chemiluminescence,36,自由基损伤学说和抗氧化剂,Determination of ROS by Lucige,检测原理,：,DCFH-DA,本身没有荧光，可以自由穿过细胞膜，进入细胞内后，可以被细胞内的酯酶水解生成,DCFH,。而,DCFH,不能通透细胞膜，从而使探针很容易被装载到细胞内。细胞内的,活性氧,可以氧化无荧光的,DCFH,生成有荧光的,DCF,，检测,DCF,的荧光就可以得到细胞内活性氧的水平。,2,7-,二氢二氯荧光黄双乙酸钠,(DCFH-DA),37,自由基损伤学说和抗氧化剂,检测原理：DCFH-DA本身没有荧光，可以自由穿过细胞膜，进,Br J Pharmacol,.2008;154(1):105-13.,Determination of ROS by,DCFH-DA,Staining,38,自由基损伤学说和抗氧化剂,Br J Pharmacol.2008;154(1):10,39,39,自由基损伤学说和抗氧化剂,3939自由基损伤学说和抗氧化剂,40,40,自由基损伤学说和抗