線粒體氧化應(yīng)激及其線粒體營養(yǎng)素干預(yù)機(jī)制

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1、線粒體氧化應(yīng)激及其線粒體營養(yǎng)素干預(yù)機(jī)制摘要：線粒體在生物氧化和能量轉(zhuǎn)換的過程中會(huì)產(chǎn)生活性氧，當(dāng)活性氧的生成與機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)之間存在不平衡時(shí)，線粒體就會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激。線粒體氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體能量代謝失調(diào)，進(jìn)一步損傷線粒體，從而促進(jìn)神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生，發(fā)展。研究表明，線粒體營養(yǎng)素既可以增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)功能，又能夠減少線粒體活性氧的生成，從而修復(fù)線粒體的氧化損傷，進(jìn)而改善線粒體的結(jié)構(gòu)和功能。本文將從線粒體氧化應(yīng)激和線粒體營養(yǎng)素干預(yù)機(jī)制兩方面做以綜述。關(guān)鍵詞：線粒體氧化應(yīng)激活性氧煙酸硫辛酸硫辛酰胺線粒體是真核動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行生物氧化和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的80%是由線粒體提供

2、的，因此，有人將線粒休稱為細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”。線粒體生物氧化和能量轉(zhuǎn)換的過程屮伴隨著活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)的產(chǎn)生。過量的ROS會(huì)引起線粒體損傷，促進(jìn)神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生，發(fā)展。由氧化應(yīng)激引起的線粒體損傷是衰老及神經(jīng)退行性病變的主要原因，并且嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)能力。線粒體損傷可導(dǎo)致關(guān)鍵的線粒體酶功能障礙。酶的功能障礙主耍是由丁?底物和輔酶的結(jié)合不足，而這種結(jié)合不足在補(bǔ)充足夠的底物或輔酶及其前休后可以得到改善，長期補(bǔ)充線粒休營養(yǎng)^(mt-nutrients)nj以有效地保護(hù)線粒體功能的完整，修復(fù)線粒體的損傷。Liu⑴等把線粒體營養(yǎng)的功能定義為：①可以提高線粒體酶底

3、物和輔酶的水平；②誘導(dǎo)二相酶增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)的抗氧化防御能力；③清除自由基及防止氧化劑的生成；④修復(fù)線粒體膜損傷?，F(xiàn)就線粒體氧化應(yīng)激和線粒休營養(yǎng)索對其干預(yù)機(jī)制兩方面做簡要綜述。1線粒體氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激是指活性氧牛成與抗氧化防御系統(tǒng)之間的不平衡狀態(tài)，氧化應(yīng)激可在活性氧生成超過抗氧化防御系統(tǒng)時(shí)或者在抗氧化劑活性降低吋發(fā)生。眾所周知，線粒體是真核動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行牛物氧化和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，但在線粒體生物氧化和能量轉(zhuǎn)化的過程中會(huì)產(chǎn)生活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS),rfl于活性氧的活性非常高，過量的活性氧會(huì)進(jìn)攻線粒體DNA及線粒體內(nèi)蛋白質(zhì)，脂類等生物人分子物質(zhì)，從而損傷線粒體使其

4、能量合成受到障礙，最終導(dǎo)致線粒體功能下降，線粒體氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體能量代謝失調(diào)，進(jìn)一步損傷線粒體，從而促進(jìn)神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生，發(fā)展。1.1線粒體活性氧的產(chǎn)生線粒體具有有氧呼吸的特殊功能，在正常情況下，絕人多數(shù)的氧是通過與線粒內(nèi)膜上的電子傳遞鏈傳來的電子結(jié)合，然后進(jìn)行一?系列的氧化還原反應(yīng)最終生成水，但也有極小部分氧被屯子傳遞鏈中“漏出叩勺電子單價(jià)還原，形成超氧陰離子Of?，成為細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)的主要來源，ROS在體內(nèi)主耍以超氧陰離了(Of)，過氧化氫(H2O2),輕門由基(OHJ等形式存在。生理?xiàng)l件下線粒體內(nèi)存在有效的抗氧化機(jī)制，i由基可被

5、抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等)和抗氧化物(如維生素C、維生素E等)清除⑵。1.2ROS對線粒體的損傷線粒體作為細(xì)胞內(nèi)ROS的主耍來源，而線粒體的結(jié)構(gòu)暴露在較高濃度的ROS下，所以極易受到ROS的攻擊。由于在線粒體內(nèi)膜上的電了漏現(xiàn)象而產(chǎn)生的大量氧白由基，會(huì)抑制電子傳遞鏈酶復(fù)合物1,11和III的活性，從而使線粒體的能量合成發(fā)生障礙，同時(shí)，這些過量的門由基會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)蛋口質(zhì)，脂類及核酸的氧化,最終導(dǎo)致線粒體的功能下降⑶。脂質(zhì)過氧化作用對線粒體內(nèi)膜的損傷最為嚴(yán)重，是因?yàn)榫€粒體內(nèi)膜是最靠近線粒體產(chǎn)生O廠的部位，脂質(zhì)過氧化作用可導(dǎo)致線粒體膜流動(dòng)性下降，從而改變膜的性質(zhì)并

6、使膜結(jié)合蛋白從膜上分離下來⑶。研究表明⑷，膜蛋白的氧化可導(dǎo)致線粒體內(nèi)的膜活性下降甚至失活，誘導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放。mtDNA的氧化使DNA突變頻率增加，產(chǎn)生功能受損的蛋白質(zhì)。1.3氧化應(yīng)激對機(jī)體影響細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過量的氧口由基會(huì)對機(jī)體齊個(gè)方面產(chǎn)生不同程度的損失。氧化應(yīng)激主要影響以下幾個(gè)方1在心血管系統(tǒng)方面，通過應(yīng)激刺激兒茶酚胺的釋放，使得卩■受體被激活，進(jìn)而可以提高心率，提高心肌收縮，提高血壓；2在消化系統(tǒng)方面，一?方而，應(yīng)激通過誘導(dǎo)或刺激咀嚼和進(jìn)食，這是產(chǎn)生肥胖的誘導(dǎo)因素；另一方面，應(yīng)激通過抑制食欲，這也是導(dǎo)致神經(jīng)性厭食癥產(chǎn)生的誘導(dǎo)因素。3在血液系統(tǒng)方而，應(yīng)激可以導(dǎo)致血液屮口細(xì)胞數(shù)，血小

7、板量，粘度，纖維蛋口原，以及抗凝血因了V和VIII的增加。4在生殖系統(tǒng)方面，應(yīng)激一般是破壞生殖能力的。1.4線粒體功能障礙對氧化應(yīng)激的影響研究發(fā)現(xiàn)，很多毒性物質(zhì)通過損傷線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈，導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生障礙。丙二醛是一種引起脂類，氨基酸和DNA發(fā)生氧化損傷的小分了物質(zhì),一方面，丙二醛通過與胺作用來修飾蛋白，從而使蛋白失活；另一方面，它還可以修飾核昔酸，引起基因突變。丙二醛通過抑制線粒體呼吸鏈和酶活性，從