氧化应激通路的生物学特征与与疾病关系

氧化应激通路的生物学特征与与疾病关系自由基是一类高活性物质，能够通过电子转移引发一系列的氧化还原反应，可造成细胞膜蛋白、核酸、酶等生物分子的氧化、变性、降解和失活，从而导致一系列多种疾病。

植物、动物及微生物等细胞在生长发育、适应环境、应对外界压力等生理过程中不可避免地会产生大量自由基，而为应对自由基的挑战，细胞通过氧化应激通路进行短暂性自由基的产生和清除工作，以保持细胞的稳态。

然而，氧化应激通路也可能被长时间、高强度的氧化应激所打破，导致多种疾病的发生发展。

氧化应激的基本概念和机制
自由基是指带有一个未配对电子的分子或离子。

其中，最常见的自由基是氧自由基(OH− 、O2−)、氮自由基(NO•、NO2•)、硫自由基(HSO3•)、卤素自由基(Cl•)、羟基自由基(OH•)和过氧化氢自由基(•OOH)等。

氧化应激是指细胞内的自由基生成增加或抗氧化能力降低，从而引发的一种生理或病理状态。

细胞内的氧化应激过程主要涉及细胞内氧化还原反应和各种氧化酶、抗氧化酶等相关的代谢和信
号通路，其中主要包括三个基本环节：1）自由基生成，2）自由基清除和调控，3）氧化应激反应。

氧化应激的五种途径：
1）线粒体电子传递链途径，为机体最重要的代谢途径。

因其中的酮酸脱氢酶、谷氨酸酸脱氢酶和尿酸氧化酶等酶存在从FADH2或NADH中释放出电子，与氧结合形成100%的H2O产生O2-和H2O2自由基。

2）吞噬细胞内吞作用(riminophagocytosis)途径，由膜结合但未完整消化的噬细胞共同清除。

3）细胞色素P450代谢途径，属于芳香族化合物代谢可产生OH自由基。

4）白细胞氧化杀菌途径，由呼吸暴发和氧化作用与卟啉(porphyrin)分子发生反应产生OH自由基，高峰情况可突破细胞摄取并破坏细胞骨架，异化其本身与周围组织。

5）紫外线照射途径：紫外线辐射被有效地减少，但仍然是一
个重要的瞬间代价，辐射会破坏基因键和引起DNA分解，从而形
成自由基。

增强抗氧化反应是保持生理平衡的一个重要策略。

氧化应激通
路也包括了以抗氧化反应为核心的防御策略。

包括：1）葛兰素受
体（Nrf2）调节抗氧化应激反应和炎症反应；2）Nrf2昼夜节律调
节机体代谢；3）Nfr2与神经发生炎症反应并介导学习和记忆的生
物作用。

氧化应激在疾病发生中的作用
氧化应激与多种疾病密切相关，如心血管疾病、神经系统疾病、肿瘤、骨质疏松、炎症、老年痴呆等。

其中，心血管疾病是氧化
应激相关疾病的主要表现之一，在冠心病、高血压、心衰、缺血
性心脏病等中都有明显的自由基氧化伤害存在。

氧化应激对神经系统的损害是认知功能障碍(比如多发性硬化症、阿尔茨海默氏病和老年痴呆症)的主要原因，因为氧化应激可以导
致神经元的氧化损害和变性，并与神经细胞膜的流动性有关。

肿瘤发生与氧化应激关系密切，由于癌细胞活跃生长，代谢能
力增强，体内处于氧化应激状态，容易产生大量的细胞内自由基，从而引起癌细胞的DNA损伤、突变及质量降低。

除此之外，氧化
应激还会下调T细胞、NK导致调节免疫反应降低，从而干扰到对癌症的免疫答应。

氧化应激发生时，先天免疫细胞和非免疫细胞会协同发挥保护
宿主的作用来对抗感染和炎症的发生，但长时间、强度高的氧化
应激会诱发过度炎症反应甚至多脏器衰竭。

如：気管支哮喘，诱
导多种细胞因子的分泌，里面包括既可以诱发细胞凋亡又能促进
癌细胞增殖的IL-1、TNF-α、IL-6等等。

结语
总之，氧化应激是生物体内不可避免的过程，而细胞通过氧化
应激通路对自由基进行短暂性的产生和清除工作，以保持细胞内
的稳态。

但当氧化应激被长时间的氧化应激所打破，便会导致多
种疾病的发生发展。

因此，深入理解氧化应激通路的生物学特征
和与疾病的关系，对于预防和治疗一系列相关疾病具有重要意义。