自由基清除劑課件

第六章自由基清除劑本章要點自由基理論的產(chǎn)生機理及來源自由基對機體活動的影響自由基清除劑的基本概念第六章自由基清除劑本章要點1英國人Harman于1956年提出了自由基學(xué)說：自由基攻擊生命大分子造成組織細胞損傷，是引起機體衰老的根本原因，也是誘發(fā)腫瘤等惡性疾病的重要起因，其中的觀點被越來越多的實驗所證明。 自由基是人體生命活動中各種生化反應(yīng)的中間代謝產(chǎn)物，具有高度的化學(xué)活性，是機體有效的防御系統(tǒng)，若不能維持一定水平則會影響機體的生命活動。但過多的自由基會攻擊機體內(nèi)的生命大分子物質(zhì)及各種細胞器，造成機體在分子水平、細胞水平及組織器官水平的各種損傷，加速機體的衰老進程并誘發(fā)各種疾病。

英國人Harman于1956年提出了自由基學(xué)說：自由基攻擊生2第一節(jié)自由基理論自由基的概念：是由單質(zhì)或化合物的均裂而產(chǎn)生的帶有未成對電子的原子或基團。它的單電子有強烈的配對傾向，傾向于以各種方式與其他原子基團結(jié)合，形成更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因而自由基非?；顫?，成為許多反應(yīng)的活性中間體。第一節(jié)自由基理論3人體內(nèi)的自由基分為氧自由基和非氧自由基。氧自由基占主導(dǎo)地位，約占自由基總量的95%。超氧陰離子過氧化氫分子羥自由基氫過氧基烷過氧基O2－·H2O2OH·HO2－·ROO·烷氧基氮氧自由基過氧亞硝酸鹽氫過氧化物單線態(tài)氧RO·NO·ONOO－ROOH1O2非氧自由基主要有氫自由基（H·）和有機自由基（R·）。它們又統(tǒng)稱為活性氧，都是人體內(nèi)最為重要的自由基。人體內(nèi)的自由基分為氧自由基和非氧自由基。氧自由基占主導(dǎo)地位，4一、自由基的產(chǎn)生機理及來源（一）自由基的產(chǎn)生人體細胞在正常的代謝過程中，或者受到外界條件的刺激（如高壓氧、高能輻射、抗癌劑、抗菌劑、殺蟲劑、麻醉劑等藥物，香煙煙霧和光化學(xué)空氣污染物等作用），都會刺激機體產(chǎn)生活性氧自由基。一、自由基的產(chǎn)生機理及來源（一）自由基的產(chǎn)生5機體內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生的途徑物理因素：(1)X射線→水射解→H·+OH·+O2O2-·(2)光離R·+O2O2-·+R光光激發(fā)+O2O2-·化學(xué)因素：無機：M++O2→M2++O2-·有機：RH+O2→R·+O2-·+H++O2O2-·+R生化因素：非催化：正鐵血紅蛋白Fe2++O2→正鐵血紅蛋白Fe3++O2-·催化：胰上的酶：線粒體、微粒體、質(zhì)膜可溶性酶：胞外：血漿銅藍蛋白酶胞內(nèi)：黃嘌呤氧化酶、髓過氧化酶機體內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生的途徑物理因素：(1)X射線→水射解→6自由基反應(yīng)機理自由基反應(yīng)動力學(xué)有別于普通單分子或雙分子反應(yīng)，因為自由基可以連續(xù)傳遞出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。自由基反應(yīng)機理：引發(fā)、增長和終止3個階段。反應(yīng)初始引發(fā)階段占主導(dǎo)地位，反應(yīng)體系中的新生自由基形成許多鏈的開端，反應(yīng)物濃度高。引發(fā)后的擴展階段為反應(yīng)的主體，如果起始有幾個引發(fā)自由基，在擴展階段沒有消失或增加，那么反應(yīng)中有幾條鏈。待到一定階段，體系中的反應(yīng)物濃度越來越少，自由基本身互相碰頭的機會越未越多，反應(yīng)速度不能保持?jǐn)U展階段時那徉快，自由基越來越少，最后反應(yīng)終于停止。自由基反應(yīng)機理自由基反應(yīng)動力學(xué)有別于普通單分子或雙分子反應(yīng)，7如果反應(yīng)體系中有自由基清除劑存在，它就能很快地捕捉自由基使擴散不能形成。因為氧分子與許多有機物反應(yīng)時產(chǎn)生自由基，而自由基清除劑能捕捉過氧自由基而中斷連鎖反應(yīng)，阻止有機物的氧化，所以自由基清除劑又稱為抗氧化劑。如果反應(yīng)體系中有自由基清除劑存在，它就能很快地捕捉自由基使擴8（二）自由基的來源人體內(nèi)特定的自由基有不同的來源。O2－·扮演著非常重要的角色，因為在反應(yīng)順序上其他許多活性中間產(chǎn)物的形成都始于與O2－·起作用。它是從黃嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶通過酶的一電子還原作用釋放的氧產(chǎn)生的或由呼吸鏈裂解生成的。人體利用的氧氣中約有1%～3%轉(zhuǎn)化為O2－·。H2O2也是一種重要的非自由基活性物，容易在活細胞中擴散。過氧化氫酶能有效地將其轉(zhuǎn)變成水，生成氧自由基。OH·的活性最強，其半衰期估計為10-9秒，其產(chǎn)生后能迅速起反應(yīng)。在射線等高能輻射下，通過體內(nèi)水的均裂作用或經(jīng)金屬催化過程由內(nèi)源的過氧化氫分子形成。紫外線能將過氧化氫分子分裂成兩個羥自由基分子。（二）自由基的來源人體內(nèi)特定的自由基有不同的來源。91O2是另一種非自由基的活性物，可能是體內(nèi)的組織暴露于光中形成的。其半衰期估計為10-6秒，具體時間取決于周圍基質(zhì)的性質(zhì)。它能通過轉(zhuǎn)移其激發(fā)態(tài)能量或通過化學(xué)結(jié)合與其它分子相互作用。NO·也是一種很重要的自由基，它是精氨酸在酶作用下形成的一種信號化合物，能松弛血小管平滑肌，防止血小板的凝集，從而降低血壓。也可通過激活參與初級免疫的巨嗜細胞而產(chǎn)生。它的半衰期為6～50秒，很容易與氧發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物NO2也是自由基。它還能與生物分子直接反應(yīng)或與O2－·結(jié)合形成過氧亞硝酸鹽（ONOO－）。NO·過多會產(chǎn)生細胞毒性。自由基清除劑ppt課件10二、自由基積極的生物學(xué)功能自由基作為人體正常的代謝產(chǎn)物，對機體危害物有積極的防御作用。1．增強白細胞的吞噬功能，提高殺菌效果白細胞在吞噬細菌的過程中，對氧的消耗量激增，會產(chǎn)生大量的O2－·和H2O2，兩者通過Haber-Weiss反應(yīng)還會進一步產(chǎn)生OH·，這些活性氧對病原菌都有很強的殺滅效果。OH·還可引發(fā)被吞噬細菌的不飽和脂肪酸降解，降解終產(chǎn)物丙二醛也是一種強力殺菌劑，足以致細菌死亡。2．促進前列腺素的合成前列腺素是人體內(nèi)的一種重要的激素，它以花生四烯酸為前驅(qū)物質(zhì)，經(jīng)膜上多酶系統(tǒng)催化氧化生成，其生物合成途徑中必須有氧自由基（OH·或O2－·）的參與。二、自由基積極的生物學(xué)功能自由基作為人體正常的代謝產(chǎn)物，對機113．參與脂肪加氧酶的生成血小板脂肪加氧酶作用于花生四烯酸生成1，2-氫過氧化-5，8，11，14-碳四烯酸（12-HPETE），該化合物是具有強生物學(xué)活性化合物的前體。在HPETE形成過程中有活性氧自由基參與。4．參與膠原蛋白的合成膠原蛋白的前體稱原膠原蛋白。原膠原蛋白中的脯氨酸和賴氨酸經(jīng)羥化酶的羥化作用是原膠原蛋白合成的關(guān)鍵步驟。在此酶促羥化過程中，需要O2－·、H2O2、OH·或1O2等活性氧自由基的參與。3．參與脂肪加氧酶的生成125．參與肝臟的解毒作用肝臟對外來毒物解毒的實質(zhì)是在肝微粒體細胞色素 P450催化下對各類毒物的羥化作用。一定劑量范圍內(nèi)的外來毒物可被羥化并排出體外而完成解毒作用。在肝解毒過程中，連接于細胞色素上的O2－·自由基是真正起羥化作用的物質(zhì)。6．參加凝血酶原的合成凝血酶原是凝血酶的前體。在凝血酶原合成過程中，其前體蛋白質(zhì)氨基端的10個谷氨酸殘基經(jīng)過酶促羧化作用轉(zhuǎn)變?yōu)?0個γ-羧基谷氨酸殘基，形成凝血酶原。該羧化過程與氧自由基密切相關(guān)，沒有氧自由基的參加，就不能形成凝血酶原。5．參與肝臟的解毒作用137．參與血管壁松弛而降血壓NO·是精氨酸在酶作用下形成的一種信號化合物，還作為細胞松弛因子而松弛血管壁，降低血壓。8．殺傷外來微生物和腫瘤細胞ONOO－在略高于生理pH時相當(dāng)穩(wěn)定，一旦在低于生理pH時（病理條件下往往如此），便立即分解生成NO·和O2－·，這兩種自由基的氧化性非常強，具有很大的細胞毒性，對于殺傷外來微生物和腫瘤細胞非常有意義。然而，在生命活動中，由于經(jīng)常受到各種外界不良因素的刺激，導(dǎo)致機體組織中的自由基數(shù)量往往過多，甚至對機體組織產(chǎn)生危害。7．參與血管壁松弛而降血壓14三、自由基對生命大分子的損害自由基具有高度的活潑性和極強的氧化反應(yīng)能力，能通過氧化作用攻擊體內(nèi)的生命大分子，如核酸、蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)等，使這些物質(zhì)發(fā)生過氧化變性、交聯(lián)和斷裂，從而引起細胞結(jié)構(gòu)和功能的破壞，導(dǎo)致機體的組織破壞和退行性變化。OH·是最活潑、毒性最大的自由基。它可和活細胞中的任何分子發(fā)生反應(yīng)而造成損傷，而且反應(yīng)速度極快，被破壞的分子遍及糖類、氨基酸、磷脂、核苷和有機酸等。O2－·可使核酸鏈斷裂、多糖解聚及不飽和脂肪酸過氧化作用，進而造成膜損傷、線粒體氧化磷酸化作用的改變等。H2O2能使少數(shù)酶的-SH（巰基）氧化失活。因為H2O2能迅速穿過細胞膜，而O2－·不能，在細胞內(nèi)的H2O2能與Fe2+或Cu2+離子反應(yīng)生成OH·，這是H2O2毒性的真正原因。三、自由基對生命大分子的損害自由基具有高度的活潑性和極強的氧151．自由基對核酸的損害例如，氨基或羥基的脫除、堿基與核糖連接鏈的斷裂、核糖的氧化和磷酸質(zhì)鍵的斷裂等。從而產(chǎn)生遺傳突變，嚴(yán)重受損的不能修復(fù)，導(dǎo)致細胞死亡。2．自由基對蛋白質(zhì)的損害ROO·可使蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)，生成變性的高聚物。其他自由基則可使蛋白質(zhì)的多肽鏈斷裂，并使個別氨基酸發(fā)生化學(xué)變化。自由基可改變酶蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致酶生物活性的喪失。3．自由基對糖類的損害自由基使核糖、脫氧核糖形成脫氫自由基，導(dǎo)致DNA主鏈斷裂或堿基破壞，還可使細胞膜低聚糖鏈中糖分子羥基氧化，生成不飽和的羰基或聚合成雙聚物，從而破壞細胞膜上的多糖結(jié)構(gòu)，影響細胞免疫功能的發(fā)揮。1．自由基對核酸的損害164．自由基對脂質(zhì)的損害脂質(zhì)中的多不飽和脂肪酸由于含有多個雙鍵而化學(xué) 性質(zhì)活潑，最易受自由基的破壞，發(fā)生過氧化反應(yīng)。磷脂是構(gòu)成生物膜的重要部分，因富含多不飽和脂肪酸故極易受自由基破壞。膜磷脂發(fā)生過氧化作用，會引起膜中蛋白質(zhì)及酶的交聯(lián)或失活，導(dǎo)致膜通透性的變化，嚴(yán)重影響膜的各種生理功能。亞細胞器膜磷脂所含的不飽和脂肪酸比質(zhì)膜的還多，所以對過氧化反應(yīng)更為敏感。如細胞內(nèi)線粒體膜被氧化受損，則能量生成系統(tǒng)受到影響。溶酶體膜若受到破壞則會釋放出其中的水解酶，會使細胞內(nèi)多種物質(zhì)水解，嚴(yán)重時甚至?xí)斐杉毎匀?，組織壞死。由此可見，若自由基對生物膜的破壞很嚴(yán)重，就會引起細胞功能的極大紊亂。自由基清除劑ppt課件17四、衰老自由基學(xué)說自由基學(xué)說能比較清楚地解釋機體衰老過程中 的種種癥狀，如老年斑、皺紋及免疫力下降等，是目前最有說服力的學(xué)說。1．免疫功能的降低免疫功能是指機體抵抗外來有害物質(zhì)入侵的能力。人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)包括細胞免疫和體液免疫。自由基作用于免疫系統(tǒng)，會引起人體細胞免疫與體液免疫功能減弱，并使免疫識別力下降。因識別能力下降，免疫系統(tǒng)在攻擊病原體和異常的細胞時，也侵犯了正常的細胞和健康組織而出現(xiàn)自身免疫性疾病。四、衰老自由基學(xué)說自由基學(xué)說能比較清楚地解釋機體衰老過程中1182．器官組織細胞的破壞與減少器官組織細胞的破壞與減少是機體衰老的癥狀之一。器官組織細胞破壞或減少主要是由于自由基引起的脂質(zhì)過氧化而造成對細胞膜與細胞器膜的損害，改變了生物膜的結(jié)構(gòu)與功能，影響了膜的通透性與流動性，從而導(dǎo)致了膜功能的紊亂，加快機體的衰老。另外，自由基作用于核酸引起的基因突變改變了遺傳信息的傳遞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)與酶的合成錯誤及酶活性的降低。自由基還可與膜上的酶發(fā)生作用，影響細胞正常生理功能的發(fā)揮。自由基通過對脂質(zhì)的侵襲加速了細胞的衰老進程。這些結(jié)果的積累，造成了器官組織細胞的老化與死亡。

2．器官組織細胞的破壞與減少193．生命大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素的累積自由基作用于脂質(zhì)能發(fā)生過氧化反應(yīng)，其氧化的終產(chǎn)物丙二醛等會引起蛋白質(zhì)、核酸等生命大分子的交聯(lián)聚合，形成脂褐素。脂褐素不溶于水，不能隨著機體的代謝排出體外，在細胞內(nèi)逐漸堆積。老年斑就是由脂褐素在皮膚的堆積而形成的，老年斑的出現(xiàn)是人體衰老的一個明顯的外表象征。隨著膠原蛋白的交聯(lián)聚合，會使膠原蛋白溶解性下降、彈性降低及水合能力減弱，會導(dǎo)致皮膚失去張力，皺紋增多。脂褐素在腦細胞中的堆積，會出現(xiàn)記憶力的減退或使智力發(fā)生障礙，甚至出現(xiàn)老年性癡呆癥。眼球晶狀體長期暴露于光和氧中，極易發(fā)生脂質(zhì)氧化損傷，導(dǎo)致視網(wǎng)膜模糊，引起白內(nèi)障。3．生命大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素的累積20五、自由基與疾病的關(guān)系

1．自由基與心血管疾病大多數(shù)心血管疾病的主要原因是動脈粥樣硬化，是動脈壁的一種多因素疾病。自由基攻擊動脈血管壁和血清中的不飽和脂肪酸使之發(fā)生過氧化反應(yīng)而生成過氧化脂質(zhì)，后者能刺激動脈壁，增加粥樣硬化的趨勢。動脈硬化的程度與硬化斑中脂質(zhì)過氧化程度呈正相關(guān)，血管內(nèi)壁的蠟樣物質(zhì)就是脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)的直接證明。五、自由基與疾病的關(guān)系

1．自由基與心血管疾病212．自由基與癌癥致癌過程是一個復(fù)雜的多階段的過程，包括誘發(fā)和促進兩步。一個正常的細胞發(fā)生癌變必須經(jīng)歷誘發(fā)和促進這兩個階段。大量研究證明，誘發(fā)階段與自由基關(guān)系密切，促癌階段也與自由基有關(guān)，促癌能力與其產(chǎn)生自由基的能力相平行。致癌物必須在體內(nèi)經(jīng)過代謝活化形成自由基并攻擊DNA才能致癌，抗癌劑也必須通過自由基形式去殺死癌癥。2．自由基與癌癥223．自由基與肺氣腫自由基作用于肺部的巨嗜細胞，使其釋放了蛋白水解酶類而導(dǎo)致了對肺組織的損傷破壞，從而引起細支氣管和肺泡管的破裂，肺泡間隔面積縮小，周圍血液與肺之間氣體交換量減少，導(dǎo)致肺氣腫。正常情況下，肺組織細胞間的蛋白酶與抗蛋白酶能夠保持平衡，蛋白酶抑制劑控制著水解蛋白酶類的釋放與活性。如果缺乏這種抑制劑，就有可能導(dǎo)致肺氣腫。長期吸入香煙及其他大氣中的污染物，會使肺中氧自由基增多，使水解蛋白酶增多和使水解蛋白酶的天然抑制劑失活，最終導(dǎo)致肺氣腫的出現(xiàn)。3．自由基與肺氣腫234．自由基與眼病由自由基氧化損傷引起的視力損害，最常見的當(dāng)數(shù)白內(nèi)障和老年黃斑變性。老年人由于全身機體的衰老使得眼球晶狀體中自由基清除劑的含量與活性降低，導(dǎo)致對自由基侵害的抵御能力降低。許多事實表明，白內(nèi)障的起因和發(fā)展與自由基對視網(wǎng)膜的損傷導(dǎo)致晶狀體組織的破壞有關(guān)。又由于眼晶狀體長期暴露于光和氧中，所形成的活性氧類物質(zhì)可能與晶體蛋白質(zhì)起反應(yīng)。受損的蛋白質(zhì)可能聚合和沉淀，從而喪失原來的功能。視覺活性最高的視網(wǎng)膜組織易受損害，從而引起老年黃斑變性。4．自由基與眼病245．自由基與炎癥當(dāng)局部氧量過少或外來病原菌侵襲時，大量多形嗜中性白細胞積聚在病變處。這些白細胞由特殊作用的代謝物激活，結(jié)合在膜上的NADPH2氧化酶被激活，氧化NADPH2成為NADP+，同時產(chǎn)生大量的O2－·。氧自由基一方面破壞病原菌和病變細胞，另一方面進攻白細胞本身而造成白細胞大量死亡，引起溶酶體酶的大量釋放，進而殺傷組織細胞，造成骨、軟骨的破壞，導(dǎo)致炎癥和關(guān)節(jié)炎。5．自由基與炎癥256．自由基與貧血貧血的出現(xiàn)也與自由基有關(guān)。據(jù)研究表明，地中海貧血的病理變化包含紅細胞膜的過氧化，膜上多不飽和脂肪酸含量減少，-SH轉(zhuǎn)變成-S-S基團和維生素E含量減少。缺鐵性貧血的病變過程也有自由基參與，因為此時紅細胞的維生素E和過氧化酶含量減少，易被自由基破壞而縮短壽命。6．自由基與貧血267．自由基與癲癇有關(guān)研究證明，癲癇活動伴有活躍的自由基反應(yīng)。清除自由基，阻斷自由基反應(yīng)對癲癇的預(yù)防和治療有一定作用。自由基反應(yīng)在癲癇發(fā)生中的作用日益受到重視。隨著自由基理論的研究發(fā)展，許多人類重大疾病與自由基反應(yīng)的關(guān)系正在逐步被揭示。自由基對人類健康的影響作用正在被更多的人所接受，越來越多的專家正在運用自由基理論，在確保人體健康方面的研究中取得較大的成果。7．自由基與癲癇27第二節(jié)自由基清除劑自由基清除劑是指能清除自由基或能阻斷自由基參與的氧化反應(yīng)的物質(zhì)?？煞譃槊割惽宄齽┖头敲割惽宄齽﹥纱箢悺Ｃ割惽宄齽┮话銥榭寡趸?，主要有超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）等幾種。非酶類自由基清除劑一般包括黃酮類、多糖類、維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素和還原型谷胱甘肽（GSH）等活性肽類。自由基清除劑大多為抗氧化劑。第二節(jié)自由基清除劑自由基清除劑是指能清除自由基或能阻斷自28自由基清除劑發(fā)揮作用必須滿足三個條件：第一，自由基清除劑要有一定的濃度；第二，因為自由基活潑性極強，一旦產(chǎn)生馬上就會與附近的生命大分子起作用，所以自由基清除劑必須在自由基附近，并且能以極快的速度搶先與自由基結(jié)合，否則就起不到應(yīng)有的效果；第三，在大多數(shù)情況下，清除劑與自由基反應(yīng)后會變成新的自由基，這個新的自由基的毒性應(yīng)小于原來自由基的毒性才有防御作用。自由基清除劑發(fā)揮作用必須滿足三個條件：29一、酶類自由基清除劑（一）超氧化物歧化酶（SOD）超氧化物歧化酶（SOD）是目前研究得最深入、應(yīng)用得最廣泛的一種酶類自由基清除劑。1．種類、結(jié)構(gòu)及分布1968年，美國人McCord從牛紅細胞中提取Cu·Zn的酶蛋白質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)它能催化O2－·歧化，所以把這種酶蛋白命名為超氧化物歧化酶，英文簡稱為SOD。SOD存在于幾乎所有靠氧呼吸的生物體內(nèi)，包括細菌、真菌、高等植物、高等動物和人體中。SOD是一類含金屬的酶，按其所含金屬輔基不同可分為含銅鋅SOD（Cu·Zn-SOD）、含錳SOD（Mn-SOD）和含鐵SOD（Fe-SOD）3種。一、酶類自由基清除劑（一）超氧化物歧化酶（SOD）30Cu·Zn-SOD是最為常見的一種酶，主要存在于真核細胞的細胞質(zhì)中或高等植物的葉綠體基質(zhì)、類囊體內(nèi)以及線粒體膜間隙中。在動物血液、牛肝、豬肝、牛心、豌豆、麥葉等動植物組織中均有存在，是目前應(yīng)用最廣泛的一類酶。Fe-SOD主要存在于原核細胞中，一些真核藻類甚至高等植物如銀杏、檸檬、番茄等組織內(nèi)也有存在。Mn-SOD主要存在于原核細胞和真核細胞的線粒體中，在植物的葉綠體基質(zhì)、類囊體內(nèi)也會存在，在人體肝臟中含量較高。

Cu·Zn-SOD是最為常見的一種酶，主要存在于真核細胞的細312．理化及生物學(xué)特性SOD屬酸性蛋白酶，對pH、熱和蛋白酶水解等反應(yīng)比一般酶穩(wěn)定。又由于SOD屬于金屬酶，其性質(zhì)不僅取決于蛋白質(zhì)，還取決于結(jié)合到活性部位的金屬離子。三類SOD的活性中心都含有金屬離子。如采用物理或化學(xué)方法除去金屬離子，則酶活喪失；如重新加上金屬離子，則酶活又恢復(fù)。SOD是生物體內(nèi)防御氧化損傷的一種十分重要的金屬酶，對氧自由基有強烈清除作用，特別對于O2－·，SOD可將其催化歧化而生成H2O2和O2，故SOD又稱為清除超氧陰離子自由基的特異酶。2．理化及生物學(xué)特性323．SOD的生理功能及應(yīng)用SOD作為功能性食品基料的生理功能主要有：（1）清除體內(nèi)產(chǎn)生的過量的O2－·，保護DNA、蛋白質(zhì)和細胞膜免遭O2－·的破壞作用，延緩因自由基損害生命大分子而引起的衰老現(xiàn)象，如延緩皮膚衰老和老年斑的形成等；（2）提高人體對自由基外界誘發(fā)因子的抵抗力，增強機體對煙霧、輻射、有毒化學(xué)品及醫(yī)藥品的適應(yīng)性；（3）增強人體自身的免疫力，提高人體對自由基受損引發(fā)的一系列疾病的抵抗力，如炎癥、腫瘤、白內(nèi)障、肺氣腫等，治療由于免疫功能下降而引發(fā)的疾病；（4）清除放療所誘發(fā)的大量自由基，減少放射對人體其他正常組織的損傷，減輕癌癥等腫瘤患者放化療時的痛苦及副作用；因此，具有清除自由基功能的SOD就成為醫(yī)學(xué)、食品和生命科學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點。3．SOD的生理功能及應(yīng)用33SOD在醫(yī)療上的應(yīng)用更是不勝枚舉，它尤其對治療關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎療效顯著。此外，SOD對治療癌癥、肺氣腫、白內(nèi)障、糖尿病、貧血等疾病均有療效。SOD在食品方面的應(yīng)用也極為廣泛，可作為功能性食品的功能因子或食品營養(yǎng)強化劑，有良好的抗衰老、抗炎、抗輻射、抗疲勞等保健強身的效果。國外把SOD作為食品添加劑應(yīng)用到口香糖和飲料中。國內(nèi)也開發(fā)出了多種強化SOD的食品，如SOD雪糕、SOD豆奶、SOD啤酒、SOD果汁飲料、SOD的酸奶和SOD口服液等。還可用富含SOD的原料加工制成功能性食品，如大蒜飲料、刺梨SOD汁等。在人們越來越注重健康飲食的今天，SOD將成為功能食品中的活躍分子。目前，SOD已廣泛地應(yīng)用于人們生活的各個方面。如深受女性消費者喜愛的化妝品中有大寶SOD、康妮SOD、SOD康舒達霜劑等。SOD添加于化妝品有明顯的防曬效果和抗炎作用，可有效防止皮膚受電離輻射（如紫外線）的損傷。SOD在醫(yī)療上的應(yīng)用更是不勝枚舉，它尤其對治療關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕34SOD應(yīng)用的局限性主要有：（8個方面）（1）半衰期短。SOD的體內(nèi)半衰期為6～8分鐘，體外半衰期（25℃時）為9～10天。（2）代謝速率快。SOD在體內(nèi)代謝速率極快，注射6小時后，90%以上的SOD降解為小分子而隨泌尿系統(tǒng)排泄；（3）酶分子量大，在32000以上，透皮或透膜吸收困難，體內(nèi)或細胞內(nèi)作用弱；（4）酶制劑不宜口服，口服易被胃酸變性、胃蛋白酶和胰蛋白酶水解破壞，且SOD分子原形不易透過腸粘膜，因而難以發(fā)揮全身性藥效作用；SOD應(yīng)用的局限性主要有：（8個方面）35（5）大分子異性蛋白，不宜大劑量、長時間使用，否則會不可避免地出現(xiàn)某些過敏性變態(tài)反應(yīng)，呈現(xiàn)明顯的不良反應(yīng)性變化；（6）對靶細胞或靶部位的親和力低，藥用趨向性不明顯。因此，對疾病的療效缺乏特異性作用；（7）酶的穩(wěn)定性不高，對理化因素較為敏感，過高溫度、過大劑量輻射、過長時間超聲波、過強酸堿度、過多化學(xué)物質(zhì)及變性劑、還原劑等均易導(dǎo)致SOD分子結(jié)構(gòu)改變，酶活性喪失，形成不可逆性變化；（8）常規(guī)劑量單獨使用療效欠佳。

針對SOD應(yīng)用過程中客觀存在的局限性，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量卓有成效的研究工作，并已逐步探索或?qū)ふ页鼋鉀Q上述局限的一些有效方法和對策。（5）大分子異性蛋白，不宜大劑量、長時間使用，36（二）過氧化氫酶（CAT）過氧化氫酶是另一種酶類清除劑，又稱為觸酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過氧化氫，從而使細胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。CAT作用于過氧化氫的機理實質(zhì)上是H2O2的歧化，必須有兩個H2O2先后與CAT相遇且碰撞在活性中心上，才能發(fā)生反應(yīng)。H2O2濃度越高，分解速度越快。幾乎所有的生物機體都存在過氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi)，主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動物的肝和紅細胞中，其酶促活性為機體提供了抗氧化防御機理。（二）過氧化氫酶（CAT）37（三）谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）是在哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn) 的第一個含硒酶。研究表明，硒是谷胱甘肽過氧化酶（Se-GPX）的活性成分，是GPX催化反應(yīng)的必要組分，攝入硒不足時使Se-GPX酶活力下降。Se-GPX存在于胞漿和線粒體基質(zhì)中，它以谷胱甘肽（GSH）為還原劑分解體內(nèi)的氫過氧化物，能使有毒的過氧化物還原成無毒的羥基化合物，并使過氧化氫分解成醇和水，因而可防止細胞膜和其它生物組織免受過氧化損傷。（三）谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）38Se-GPX同體內(nèi)的SOD和CAT一起構(gòu)成了抗氧化防御體系，因而在機體抗氧化中發(fā)揮著重要作用。機體消除活性氧O2－·的機理：第一道防線是SOD，它將O2－·轉(zhuǎn)化為H2O2和H2O；第二道防線是CAT和GPX。CAT可清除H2O2，而GPX分布在細胞的胞液和線粒體中，消除H2O2和氫過氧化物。因此，GPX、SOD和CAT協(xié)同作用，共同消除機體活性氧，減輕和阻止脂質(zhì)過氧化作用。Se-GPX同體內(nèi)的SOD和CAT一起構(gòu)成了抗氧化防御39二、非酶類自由基清除劑（一）維生素類維生素不僅是人類的重要營養(yǎng)素，還是重要的自由基清除劑。對氧自由基具有清除作用的維生素主要有維生素Ｅ、維生素Ｃ及維生素Ａ的前體β-胡蘿卜素。維生素Ｅ又稱為生育酚，是強有效的自由基清除劑。它可將ROO·轉(zhuǎn)化為化學(xué)性質(zhì)不活潑的ROOH，中斷了脂類過氧化的連鎖反應(yīng)，有效地抑制了脂類的過氧化作用。維生素Ｅ可清除自由基，防止油脂氧化和阻斷亞硝胺的生成，故在提高免疫能力，預(yù)防癌癥等方面有重要作用。二、非酶類自由基清除劑（一）維生素類40維生素Ｃ，又叫抗壞血酸，通過逐級供給電子而轉(zhuǎn)變成半脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸，在轉(zhuǎn)化的過程中達到清除O2-·、·OH、ROO·等自由基的作用。維生素Ｃ具有強抗氧活性，能增強免疫功能、阻斷亞硝胺生成、增強肝臟中細胞色素酶體系的解毒功能。β-胡蘿卜素具有較強的抗氧化作用，能通過提供電子，抑制活性氧的生成，從而達到防止自由基產(chǎn)生的目的。許多試驗表明，β-胡蘿卜素能增強人體的免疫功能，防止吞噬細胞發(fā)生自動氧化，增強巨噬細胞、細胞毒性Ｔ細胞、天然殺傷細胞對腫瘤細胞的殺滅能力。維生素Ｃ，又叫抗壞血酸，通過逐級供給電子而轉(zhuǎn)變成半脫氫抗壞血41有實驗證明老年人攝入維生素C以及維生素E可以增進 多項免疫功能，維生素C-E聯(lián)合物還可清除血液中的 自由基等有害物質(zhì)。除此之外，維生素C、維生素E以及?胡蘿卜素等抗氧化性維生素可以延緩老齡化進程，還可以預(yù)防和治療許多老年疾病，如動脈粥樣硬化、高血壓、心臟病等，這些疾病都與低密度脂蛋白膽固醇的氧化有關(guān)。健康人可以通過日常均衡的膳食攝取充足的維生素，但在機體受到感染、體力活動增加、服用特殊藥物、體液大量丟失及婦女懷孕和哺乳等情況下，機體對維生素的需求大大增加，不額外補充，則易導(dǎo)致維生素缺乏，自由基損傷機體，誘發(fā)或加速其他疾病。有實驗證明老年人攝入維生素C以及維生素E可以增進42（二）黃酮類化合物黃酮類化合物泛指兩個苯環(huán)通過中央三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一系列C6-C3-C6化合物。黃酮是具有酚羥基的一類還原性化合物。在復(fù)雜反應(yīng)體系中，由于其自身被氧化而具有清除自由基和抗氧化作用。其作用機理是：與Ｏ2-·反應(yīng)阻止自由基的引發(fā)。與金屬離子螯合阻止·OH的生成。與脂質(zhì)過氧化基ROO·反應(yīng)阻斷脂質(zhì)過氧化。

（二）黃酮類化合物43黃酮及其某些衍生物具有廣泛的藥理學(xué)特性，包括抗炎、抗誘變、抗腫瘤形成與生長等活性。黃酮在生物體外和體內(nèi)都具有較強的抗氧化性，具有許多藥理作用，對人的毒副作用很小，是理想的自由基清除劑。目前已發(fā)現(xiàn)有4000多種黃酮類化合物，可分為如下幾類：黃酮、兒茶素、花色素、黃烷酮、黃酮醇和異黃酮等。很多常用中草藥的活性成分是黃酮類化合物，其提取物蘆丁、芒果甙、青蘭甙、雙氫青蘭甙、蕓香甙、橙皮甙和黃苓甙等均已應(yīng)用于臨床。以黃酮類化合物為主要成分的銀杏葉提取物（EGB）已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和功能性食品行業(yè)。研究表明：EGB在治療心血管疾病，調(diào)節(jié)血脂水平，治療腦供血不足和早期神經(jīng)退行性病變等方面有良好的療效。黃酮及其某些衍生物具有廣泛的藥理學(xué)特性，包括抗炎、44

兒茶素是從茶葉中提取出來的多酚類化合物-茶多酚的主 體成分，約占茶多酚總量的60%～80%，茶干重的12%～24%。大量體外實驗及動物試驗證實，兒茶素具有抗氧化、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、防輻射、防齲護齒、抗?jié)儭⒖惯^敏及抑菌抗病毒等作用，是一種優(yōu)良的天然抗氧自由基清除劑。大量的研究表明：兒茶素氧化聚合物也是一種有效的自由基清除劑和抗氧化劑，具有抗癌、抗突變、抑菌、抗病毒，改善和治療心腦血管疾病，治療糖尿病等多種生理功能。作為兒茶素氧化聚合物的茶色素治療冠心病的作用機制在于提高SOD活力，削弱脂質(zhì)過氧化作用，增加供氧和供血能力。茶色素對高血壓的預(yù)防和緩解作用也是通過提高SOD活力、增強機體的抗氧化能力而實現(xiàn)的。兒茶素兒茶素是從茶葉中提取出來的45原花青素原花青素是一種天然有效的自由基清除劑，主要存在于葡萄、蘋果、可可豆、山植、花生、銀杏、花旗松、羅漢柏、白楊樹、刺葵、番荔枝、野草萄、高梁等植物中。此外，葡萄汁、紅葡萄酒、蘋果汁、巧克力和啤酒中也含有原花青素。原花青素原花青素是一種天然有效的自由基清除劑，主要存在于葡萄46（三）微量元素除了上述的各種酶及維生素類、黃酮類化合物， 許多微量元素也起到清除自由基的作用。1.硒有人曾對糖尿病大鼠補充硒和維生素E，其谷光苷肽過氧化酶GP