线粒体氧化与抗氧化平衡对健康的重要性

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1、线粒体氧化与抗氧化平衡对健康的重要性　　在过去的几十年里，由于认识到氧自由基对心血管疾病、神经退行性疾病、衰老和癌症等过程的影响，人们对食品和膳食抗氧化活性的研究兴趣越来越浓，抗氧化已成为我国功能食品27项保健功能之一。近年来已报道了很多关于抗氧化剂对人类健康的贡献。但最佳摄入量及这些微量营养素抗氧化作用的机制仍未见报道。抗氧化剂是身体健康所必需的，富含抗氧化剂的膳食有助于心血管疾病、神经退行性疾病等慢性疾病发病率的降低。特别是癌症的发展或生长可被抗氧化剂抑制。抗氧化剂可延缓或阻止自由基对某一底

2、物的氧化[1],能阻断氧化的自由基链反应且能从酚羟基提供氢，从而形成稳定的终产物而不启动或延伸脂质进一步氧化[2].由于事关人类生活和健康，抗氧化剂的保健作用受到普遍认可，对抗氧化剂的需求也就越来越大。高剂量活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）是有害的，表现为病理生理作用，而在低剂量时其对正常的生理活动则是有益的[3-4].在生命系统中外源性抗氧化剂对维持氧化与抗氧化之间这种微妙的平衡中发挥了关键作用[5-6].氧化与抗氧化平衡是维持健康的生物系统的关键[5,7].本文从

3、线粒体氧化应激、抗氧化防御系统、氧化还原平衡与抗氧化悖论、天然抗氧化剂等方面阐述氧化与抗氧化平衡对健康的重要性，为促进健康、延缓衰老提供新理念。　　1线粒体氧化应激　　1.1线粒体的主要功能及功能障碍　　线粒体，一种将物质代谢、能量代谢和遗传变异三大基本生命活动形式融于一体的半自主性细胞器，承担细胞能量（腺苷三磷酸（adenosinetriphosphate,ATP））生成、ROS的主要及细胞凋亡的主开关等多种重要功能，是整个细胞乃至生命体进行各项生命功能活动的枢纽和核心。此外，该多功能的细胞器

4、还参与细胞信号传导[8].线粒体这些生理功能主要是通过调整能量代谢和ROS的生成实现的，线粒体通过操纵生物能学、氧化还原平衡、通透性转换（mitochondrialpermeabilitytransition,MPT）等因素而调控细胞的生与死[9-10].线粒体功能障碍会破坏细胞、组织和器官的功能，进而引起癌症、重症肌无力、肥胖、中风、心血管疾病（高血压、冠心病、心衰、糖尿病及动脉粥样硬化等）、年龄相关性疾病、神经退行性疾病（帕金森氏症、老年痴呆症、抑郁症等）等多种疾病和衰老的发生，而这些疾病正

5、是现今威胁人类生命的重大疾病，所以，线粒体已成为治疗疾病的一个新靶点[11-12],而线粒体Ca2+、ATP、ROS代谢紊乱及细胞凋亡是所有这些疾病的共同病理机制[13].通过外在的干预调节这些内在途径可以改善或危及健康寿命[14].这些寿命调节干预措施的一个共同点似乎是由其对细胞能量代谢和应激反应的能力来决定[10].线粒体又是高度动态的细胞器，在细胞内环境稳定中发挥核心作用[15].　　1.2线粒体活性氧（mitochondrialreactiveoxygenspecies,mROS）的生成

6、及其双刃效应　　机体内95%以上的ROS源于细胞内氧被消耗的主要部位--线粒体（消耗机体所摄入氧的90%）。正是在此，还原性底物提供电子以形成电化学梯度，从而最终导致细胞的能量货币ATP的生成，这是通过线粒体内膜上一系列蛋白复合体的氧化反应进行的。电子从这些复合体漏出导致氧的单电子还原形成超氧阴离子自由基（O2-）--大部分ROS的前体。歧化超氧化物生成H2O2,随后通过Haber-nSOD）[60]、CAT、GSH-Px、磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（还原磷脂、脂蛋白和胆固醇酯上的氢过氧化

7、物基团）[61],以及参与氧化形式的小抗氧化分子还原的酶，如谷胱甘肽还原酶；负责保护蛋白质巯基的酶，如硫氧还蛋白还原酶；或谷氧还蛋白还原酶和过氧化还原酶[62].GSH由谷胱甘肽还原酶及还原型硫氧还蛋白2还原，还原酶的再生均依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphatereduced,NADPH）。这些酶其相应的基因突变与特发性心肌病、神经系统疾病、糖代谢障碍及癌症相关[63-65].在结构和功能完整的线粒体中，抗氧化防御能力能够

8、平衡ROS的生成，限制净ROS的利用度。降低的抗氧化防御能力是增加的净ROS生成和氧化应激的先决条件[66].近年来，对抗氧化剂的摄入及其在降低慢性疾病，如癫痫、癌症、冠心病（coronaryheartdisease,CHD）、中风、糖尿病和关节炎发病率中的作用给予了极大的关注。提出抗氧化化合物的保护作用部分原因是由于抗氧化营养素（如VC和类胡萝卜素）抑制LPO和氧化细胞损伤[67-68].膳食补充乙酰基肉碱和硫辛酸及富含类黄酮的植物提取物可预防年龄相关性小鼠生理功能下降，并解释为是由于线粒体氧