活性氧和氮物種的合成與代謝

關(guān)于活性氧和氮物種的合成與代謝第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月前言

證據(jù)表明,急性體力活動可通過多種機(jī)制誘導(dǎo)增強(qiáng)氮物種的產(chǎn)生；

為應(yīng)對劇烈的體力活動而形成活性氧和氮物種（RONS），會導(dǎo)致氧化應(yīng)激；RONS作為信號分子，調(diào)節(jié)一系列生理功能；RONS種通過氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)；訓(xùn)練似乎能改變RONS的生成，從而在慢性疾病的治療和預(yù)防過程中發(fā)揮有益作用第九章活性氧和氮物種的合成與代謝第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、有關(guān)活性氧和氮物種的基本知識（生成特性、作用機(jī)制、生理功能、構(gòu)成抗氧化系統(tǒng)）2、急性和慢性運(yùn)動在形成、作用、調(diào)節(jié)活

性氧和氮物種特性上的具體影響第九章活性氧和氮物種的合成與代謝主要內(nèi)容：第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1.生物體內(nèi)的活性氧和氮物種第九章活性氧和氮物種的合成與代謝自由基：是在其軌道中存在具有非常明顯的化學(xué)活性的一個(gè)或多個(gè)不成對電子

的原子或分子通常，用一個(gè)點(diǎn)“.

”來象征自由基物質(zhì)如氫自由基H·

氯自由基Cl·羥基自由基(OH·)第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月活性氧:是指那些含氧的具有比較強(qiáng)的氧化和還原性質(zhì)的自由基和非自由基氧的衍生物（如：超氧陰離子.O2-、過氧化氫H2O2、羥自由基OH·）活性氮：NO代謝產(chǎn)生一系列復(fù)合物的總稱（如：一氧化氮.NO、二氧化氮.NO?、

過氧化亞硝酸鹽.ONOO-）第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性最強(qiáng)的含氧物質(zhì)是羥自由基（?OH-

）基礎(chǔ)條件下，身體產(chǎn)生的總的.O2-的量接近2公斤/年一氧化氮（.NO）生成量達(dá)9公斤/年第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2.活性氧和氮物種產(chǎn)生的機(jī)制(MechanismsofRONSgeneration)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性氧和氮物種(RONS)以氧為中心的活性氧（ROS）以氮為中心的活性氮（RNS）第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.氧為中心的活性物種及其衍生物（oxygen-centeredreactivespeciesandtheirderivates）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝NADPH氧化酶：是血管內(nèi)生成活性氧簇（ROS）的主要酶體；存在于吞噬細(xì)胞和多種其它細(xì)胞（如血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、心臟和骨骼肌細(xì)胞）中；由非吞噬細(xì)胞的NADPH氧化酶所形成的活性氧程度較低但在氧化還原敏感性信號傳導(dǎo)途徑的調(diào)節(jié)中起著重要的作用第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章活性氧和氮物種的合成與代謝內(nèi)皮細(xì)胞的NADPH氧化酶血管平滑肌細(xì)胞的NADPH氧化酶刺激血小板源性生長因子凝血酶腫瘤壞死因子-α機(jī)械力刺激第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月超氧自由基（.O2-）通過線粒體電子傳遞鏈氧化還原反應(yīng)連續(xù)地產(chǎn)生。O2+4e2H2O如此利用的氧約占組織耗氧總量的90%~98%O2+e

.O2-發(fā)生在所有含線粒體的細(xì)胞中.O2-.OH

細(xì)胞色素氧化酶鐵催化第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月黃嘌呤氧化酶催化的反應(yīng)：次黃嘌呤+H2O+O2→黃嘌呤+H2O2黃嘌呤+H2O+2O2

→尿酸+2.O2-+2H+這種活性氧的生成過程已經(jīng)在代謝性應(yīng)激下被研究，在細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷中起著特殊的作用.第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月芬頓反應(yīng)：Fe3++H2O2→Fe2++OH+.OH-(羥自由基)銅也有與H2O2形成反應(yīng)生成.OH-的潛力第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月前列腺素的生物合成伴隨著活性氧的產(chǎn)生;通過脂氧合酶轉(zhuǎn)換花生四烯酸為白三烯，已被確定為是活性氧的一個(gè)來源;第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.氮為中心的活性物種及其衍生物（nitrogen-centeredreactivespeciesandtheirderivates）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

L-精氨酸+NOS+O2

NO+L-瓜氨酸第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一氧化氮合酶（NOS）神經(jīng)型一氧化氮合酶（nNOS或NOS1）內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS或NOS3）

誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS或NOS2）分布于神經(jīng)元細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞免疫細(xì)胞第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月血管通過內(nèi)皮型NOS形成一氧化氮，是直接通過增加血液流動和剪切力來促進(jìn)的；由于損傷或肌肉機(jī)械活動，神經(jīng)型NOS蛋白表達(dá)增加，而神經(jīng)損傷后它的表達(dá)會降低;神經(jīng)型NOS內(nèi)皮型NOS相比之下，誘導(dǎo)型NOS的活性不依賴于細(xì)胞內(nèi)鈣離子，主要由信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行調(diào)控;一旦表達(dá)，誘導(dǎo)型NOS生成一氧化氮的含量很高，這一過程可以持續(xù)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天;產(chǎn)生低水平的一氧化氮活化第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.免疫活性細(xì)胞（immunocompetentcells）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

在刺激過程中，中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可通過激活吞噬細(xì)胞的NADPH氧化酶產(chǎn)生大量的超氧化物及其活性衍生物;

此外，NADPH氧化酶也存在于嗜酸性粒細(xì)胞中，可以誘導(dǎo)活性氧的形成;第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章活性氧和氮物種的合成與代謝2.O2-

+

2H+

H2O2

+

O2超氧化物歧化酶超氧化物歧化:H2O2+Cl-HOCl髓過氧化物酶呼吸爆發(fā)：再灌注組織重新獲得氧供應(yīng)的短時(shí)間內(nèi)激活的中性粒細(xì)胞耗氧量顯著增加，產(chǎn)生大量氧自由基，又稱為氧爆發(fā)。第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

多種免疫活性細(xì)胞在炎性刺激下（如細(xì)胞因子和內(nèi)毒素刺激），可引起誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)；

缺氧、高溫和低濃度.NO本身，是非炎癥性誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的誘導(dǎo)劑；相反，皮質(zhì)醇和更高濃度的.NO將發(fā)揮抑制作用；

在某些條件下，一些非免疫細(xì)胞（如肝細(xì)胞、上皮細(xì)胞、心臟和骨骼肌細(xì)胞），也能夠引起誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)；第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.活性氧和活性氮的作用機(jī)制（RONS-mechanismsofaction）第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

活性氧和氮物種的特性，產(chǎn)生一種強(qiáng)大的破壞作用，

它是對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸、以及細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生破壞性影響的基礎(chǔ);

另一方面，活性氧和氮的物種如在嚴(yán)格控制的條件下中等水平（適度）的生成，在各種信號傳導(dǎo)過程中承擔(dān)起調(diào)節(jié)介質(zhì)的作用,實(shí)現(xiàn)重要的生理功能;第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.生物系統(tǒng)中的氧化應(yīng)激(oxidativestressinthebiologicalsystem)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

如果活性氧的產(chǎn)生過多或快速，系統(tǒng)可能無法充分反應(yīng)。細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)轉(zhuǎn)向促氧化狀態(tài)，增強(qiáng)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的氧化修飾。氧化修飾：是細(xì)胞內(nèi)的活性氧誘導(dǎo)生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)引起的結(jié)構(gòu)及構(gòu)象改變。氧化應(yīng)激：

是指機(jī)體在遭受各種有害刺激時(shí),體內(nèi)高活性分子如活性氧和活性氮產(chǎn)生過多,氧化程度超出氧化物的清除,氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡,從而導(dǎo)致組織損傷。第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1.脂質(zhì)過氧化

(lipidsperoxidation)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝

脂質(zhì)過氧化過程中的脂質(zhì)過氧化物的積累，對細(xì)胞膜會產(chǎn)生破壞影響,干擾細(xì)胞的完整性;第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2.蛋白質(zhì)氧化

(proteinoxidation)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝活性氧的作用包括在氨基酸殘基（如精氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、色氨酸、賴氨酸）中的各種氧化修飾;氧化蛋白質(zhì)損傷研究中最常用的標(biāo)記是活性羰基衍生物（RCD）修飾的蛋白質(zhì)會影響其生理功能和加速蛋白水解降解;氧化蛋白的積累已是公認(rèn)的逐漸發(fā)生在老化的過程中，并且與一系列疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3.DNA氧化損傷

(oxidativeDNAdamage)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝DNA已被認(rèn)為是氧化損傷最顯著的生物標(biāo)記每個(gè)人體細(xì)胞平均每天至少發(fā)生幾百個(gè)DNA氧化損傷核DNA（nDNA）氧化損傷被認(rèn)為是在癌癥發(fā)展中

的一個(gè)潛在的病理生理學(xué)因素細(xì)胞通過復(fù)雜的DNA修復(fù)酶系統(tǒng)，能快速修復(fù)DNA的損傷。第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.活性氮物種的作用機(jī)制(RNS-mechanismsofactions)第九章活性氧和氮物種的合成與代謝ONOO-的加入會導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA的氧化與硝化，導(dǎo)致細(xì)胞死亡.NO

+

.O2-

ONOO-

(過氧亞硝基陰離子)第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月活性氧和一氧化氮的作用，反映了一個(gè)重要的“清道夫”的作用?；钚缘淖饔每梢悦枋鰹橐粋€(gè)“雙刃劍”第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.活性氧和氮的物種和免