氧化应激在衰老中作用研究机制

氧化应激在衰老中作用研究机制

潘子君(天津体育学院天津301600)

摘要:衰老是指机体逐渐失去对周围环境的应激能力,不能维持内环境的稳定。衰老的自由基理论认为体内具有一整套产生和清除活性氧的平衡体系,机体随着年龄增大的退行性变是由于受到内、外环境的影响以及机体抗氧化酶的活性不断下降使体内自由基物质过剩的结果。本文将对氧化应激在衰老过程中所起作用进行综述。

关键词:氧化应激;衰老;活性氧

中图分类号:G662.7文献标识码:A文章编号:ISSN1672-6715(2018)05-0112-01

衰老是一个多环节的生物学过程,是多因素共同作用的结果,其机制颇为复杂,涉及到机体各个系统结构与功能的改变。氧化应激学说认为衰老早期阶段,低剂量的活性氧能够激发机体保护性的压力应激反应,延缓衰老;当年龄增加,衰老相关的氧化损伤在体内持续聚集,超过了机体的清除能力,这些蓄积的活性氧加剧衰老相关性DNA损伤,加速细胞的衰老。

1自由基

自由基是指能独立存在、含有一个或一个以上未配对电子的分子、原子或离子。体内自由基的来源有两方面,即内源性和外源性。外源性自由基主要来源于机体吸入污染的大气和香烟的烟雾、电离辐射、某些药物、微量元素及一些含有亚硝酸铵的食物等。内源性自由基主要是与氧代谢有关的几种自由基,在机体内氧是最普遍的电子接受体,由于得到的电子个数不同而生成不同的产物,主要由线粒体产生,可产生活细胞内90%以上的自由基,线粒体中自由基浓度最高。机体中约有1%~4%的氧在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中转化为活性氧。过氧化物酶体,脂氧合酶,NADPH氧化酶以及细胞色素P450都是线粒体外ROS的主要来源。

2氧化应激

机体在遭受有害刺激时,体内活性氧(ROS)产生过多,超出了机体的清除速度,氧化系统和抗氧化系统失衡,过剩的ROS参与细胞内反应,引起氧化应激。氧化应激通过损伤DNA使维持细胞基本生理功能的基因失去表达活性,进而导致细胞衰老[1],从而导致组织损伤[2]。氧化应激对机体的影响具有两面性,氧化应激导致的氧化损伤的积累会造成细胞损伤及癌症发生。,氧化应激又参与调节细胞膜的信号传导。

3氧化应激与衰老

目前,公认的氧化应激引起细胞衰老的途径包括:①DDR(DNAdamageresponse)途径;②核因子κB(NF-κB)通路③p38MAPKs通路:④microRNA途径。氧自由基能引起生物膜脂质过氧化反应,使其中的不饱和脂肪酸发生过氧化,生物膜结构被破坏,功能受损,细胞器发生功能障碍。氧自由基能够直接氧化破坏蛋白质,引起酶蛋白失活;产生异质性蛋白质引起自身免疫反应;改变机体组织结构蛋白的理化性质,减少血液组织间的交换加速组织器官衰老退化;引起核酸的氧化和交联,遗传信息不能被正常转录和翻译,因此蛋白质的表达降低或者会有突变蛋白产生。由于mtDNA是裸露的,缺乏修复系统,位置靠近自由基的产生部位,更易受到氧化损伤。且由于mtDNA无非编码区,在转录过程中,氧化损伤造成的突变会全部被转录,损伤因此累积。

衰老早期阶段,衰老相关的DNA损伤产生低剂量ROS,由于体内的抗氧化体系这些ROS并不会引起机体损伤,反而会触发机体保护性的压力应激反应,延缓衰老。当年龄增加,衰老相关的DNA损伤在体内持续聚集,ROS大量产生,超过了机体的清除能力,这些蓄积的ROS进一步造成DNA损伤,加剧衰老相关性DNA损伤,加速细胞的衰老,造成恶性循环[3]。线粒体是自由基浓度最高的细胞器,最易受自由基伤害,自由基对线粒体DNA的损伤和衰老的关系是目前研究较多的领域。多数研究认为,自由基引发的mtDNA损伤是引起衰老的关键因素[4]。

氧化应激不单是机体内氧化还原稳态的失衡,而是机体失去了对氧化还原信号的响应和对其状态的调控。在衰老过程中机体对活性氧反应的变化,及活性氧剂量对机体作用的两面性,都值得进一步研究。总之,研究和探讨氧化应激与自由基在衰老及运动延缓衰老中的作用机理,为寻找延缓衰老的有效手段提供可能。

参考文献

[1]AshokBT,AliR.Theagingparadox:freeradicaltheoryofaging.[J].ExpGerontol,1999,34(3):293-303.

[2]WorthamM,HeL,GyamfiM,etal.ThetransitionfromfattylivertoNASHassociateswithSAMedepletionindb/dbmicefedamethioninecholine-deficientdiet.[J].DigDisSci,2008,53(10):2761-2774.

[3]GredillaR,SanzA,Lopez-TorresM,etal.CaloricrestrictiondecreasesmitochondrialfreeradicalgenerationatcomplexIandlowersoxidativedamagetomitochondrialDNAintheratheart.[J].FASEBJ,2001,15(9):1589-1591.

[4]BerdanierC.D,EvertsH.B.MitochondrialDNAinagingdegenerativedisease.[J].MutationResearch,2001,475(2):169-184.

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