线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制

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1、线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制摘要：线粒体在生物氧化和能量转换的过程中会产生活性氧，当活性氧的生成与机体抗氧化防御系统之间存在不平衡时，线粒体就会发生氧化应激。线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调，进一步损伤线粒体，从而促进神经退行性疾病的发生，发展。研究表明，线粒体营养素既可以增强抗氧化防御系统功能，又能够减少线粒体活性氧的生成，从而修复线粒体的氧化损伤，进而改善线粒体的结构和功能。本文将从线粒体氧化应激和线粒体营养素干预机制两方面做以综述。关键词：线粒体氧化应激活性氧烟酸硫辛酸硫辛酰胺线粒体是真核动物细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所，细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供

2、的，因此，有人将线粒休称为细胞的“动力工厂”。线粒体生物氧化和能量转换的过程屮伴随着活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)的产生。过量的ROS会引起线粒体损伤，促进神经退行性疾病的发生，发展。由氧化应激引起的线粒体损伤是衰老及神经退行性病变的主要原因，并且严重影响运动能力。线粒体损伤可导致关键的线粒体酶功能障碍。酶的功能障碍主耍是由丁•底物和辅酶的结合不足，而这种结合不足在补充足够的底物或辅酶及其前休后可以得到改善，长期补充线粒休营养^(mt-nutrients)nj以有效地保护线粒体功能的完整，修复线粒体的损伤。Liu⑴等把线粒体营养的功能定义为：①可以提高线粒体酶底

3、物和辅酶的水平；②诱导二相酶增强细胞内的抗氧化防御能力；③清除自由基及防止氧化剂的生成；④修复线粒体膜损伤。现就线粒体氧化应激和线粒休营养索对其干预机制两方面做简要综述。1线粒体氧化应激氧化应激是指活性氧牛成与抗氧化防御系统之间的不平衡状态，氧化应激可在活性氧生成超过抗氧化防御系统时或者在抗氧化剂活性降低吋发生。众所周知，线粒体是真核动物细胞进行牛物氧化和能量转换的主要场所，但在线粒体生物氧化和能量转化的过程中会产生活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS),rfl于活性氧的活性非常高，过量的活性氧会进攻线粒体DNA及线粒体内蛋白质，脂类等生物人分子物质，从而损伤线粒体使其

4、能量合成受到障碍，最终导致线粒体功能下降，线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调，进一步损伤线粒体，从而促进神经退行性疾病的发生，发展。1.1线粒体活性氧的产生线粒体具有有氧呼吸的特殊功能，在正常情况下，绝人多数的氧是通过与线粒内膜上的电子传递链传来的电子结合，然后进行一•系列的氧化还原反应最终生成水，但也有极小部分氧被屯子传递链中“漏出叩勺电子单价还原，形成超氧阴离子Of•，成为细胞内活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)的主要来源，ROS在体内主耍以超氧阴离了(Of)，过氧化氢(H2O2),轻门由基(OHJ等形式存在。生理条件下线粒体内存在有效的抗氧化机制，i由基可被

5、抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等)和抗氧化物(如维生素C、维生素E等)清除⑵。1.2ROS对线粒体的损伤线粒体作为细胞内ROS的主耍来源，而线粒体的结构暴露在较高浓度的ROS下，所以极易受到ROS的攻击。由于在线粒体内膜上的电了漏现象而产生的大量氧白由基，会抑制电子传递链酶复合物1,11和III的活性，从而使线粒体的能量合成发生障碍，同时，这些过量的门由基会造成细胞内蛋口质，脂类及核酸的氧化,最终导致线粒体的功能下降⑶。脂质过氧化作用对线粒体内膜的损伤最为严重，是因为线粒体内膜是最靠近线粒体产生O厂的部位，脂质过氧化作用可导致线粒体膜流动性下降，从而改变膜的性质并

6、使膜结合蛋白从膜上分离下来⑶。研究表明⑷，膜蛋白的氧化可导致线粒体内的膜活性下降甚至失活，诱导线粒体通透性转换孔的开放。mtDNA的氧化使DNA突变频率增加，产生功能受损的蛋白质。1.3氧化应激对机体影响细胞内产生过量的氧口由基会对机体齐个方面产生不同程度的损失。氧化应激主要影响以下几个方1在心血管系统方面，通过应激刺激儿茶酚胺的释放，使得卩■受体被激活，进而可以提高心率，提高心肌收缩，提高血压；2在消化系统方面，一•方而，应激通过诱导或刺激咀嚼和进食，这是产生肥胖的诱导因素；另一方面，应激通过抑制食欲，这也是导致神经性厌食症产生的诱导因素。3在血液系统方而，应激可以导致血液屮口细胞数，血小

7、板量，粘度，纤维蛋口原，以及抗凝血因了V和VIII的增加。4在生殖系统方面，应激一般是破坏生殖能力的。1.4线粒体功能障碍对氧化应激的影响研究发现，很多毒性物质通过损伤线粒体内膜上的呼吸链，导致线粒体功能发生障碍。丙二醛是一种引起脂类，氨基酸和DNA发生氧化损伤的小分了物质,一方面，丙二醛通过与胺作用来修饰蛋白，从而使蛋白失活；另一方面，它还可以修饰核昔酸，引起基因突变。丙二醛通过抑制线粒体呼吸链和酶活性，从