人体抗氧化防御系统浅谈.doc

人体抗氧化防御系统浅谈人体抗氧化防御系统浅谈王新民(西北师范大学,甘肃兰州730070)Vo1.292011No.14摘要:人体抗氧化防御系统是保护人体免受自由基和活性氧氧化损伤,预防慢性疾病发生和延缓机体衰老进程提前启动的屏障,构成这道屏障的材料是抗氧化剂.膳食是人体获取抗氧化剂的最佳途径,而优化的平衡膳食模式能为人体提供充足而恒定的抗氧化剂.关键词:人体;自由基;氧化损伤;抗氧化剂;平衡膳食中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:16711246(2011)l4-0l56-03人体抗氧化防御系统对预防人类慢性疾病(亦称衰老相关性疾病)的发生和延缓人体衰老进程的提前启动至关重要.如何保持和维护人体抗氧化防御系统功能的正常,是目前学界研究,探讨的热门课题.笔者试图通过对人体抗氧化防御系统研究前沿成果的逻辑性归纳描述以及对该系统所依赖的抗氧化剂(或称自由基清除剂)的分类说明,旨在探讨营养尤其是膳食营养成分以及其他膳食成分对保持和维护人体抗氧化防御系统功能正常的临床意义和不可替代性,重点提出在平衡膳食中增加具有抗氧化功能的膳食营养成分和比例,对预防人类慢性疾病的发生和延缓人体衰老进程的提前启动具有营养学意义.需氧生物(包括人类)在其生命过程中需要不断地进行氧化还原反应.进入机体的氧95%以上通过氧化食物转化为能量,而自身还原为水,剩余的不到5%的氧则还原成自由基(FR)和活性氧(ROS).自由基和由自由基介导的活性氧对机体既是必需的,但同时又表现出毒性效应.正常情况下,或者说在自由基和活性氧的生成与清除处于动态平衡的情况下,适当的自由基和活性氧的存在对机体是必需的.正常水平的自由基和活性氧具有调节细胞间的信号传递与细胞生长以及抑制病毒和细菌的作用,能有效防止感染,促进神经递质代谢,维持血流畅通等.但是,一般情况下人的机体很难保持生成与清除的最佳平衡状态.一方面,机体随着年龄的增长其清除能力下降,不能及时而有效地清除机体正常代谢所生成的自由基和活性氧.实验研究和临床统计显示,体内自由基和活性氧的生成量与年龄增长呈正相关,而抗自由基和活性氧系统的功能则与年龄增长呈负相关.另一方面,机体所接触的有害环境因素和有些生活方式与病理因素加速了自由基和活性氧的生成,如各种环境污染物,金属离子催化,药物,臭氧等化学因素,电离(磁)辐射,紫外线等物理因素,酶的催化,生物毒素,腐烂有机物等生物因素,超量剧烈运动,烟酒,压力,过多摄入脂肪和垃圾食品等生活方式因素以及炎症,细菌感染,创伤等病理因素等.机体的内在因素和作用与机体的外在因素打破了生成与清除的动态平衡,导致自由基和活性氧在体内大量生成和存在.大量生成的自由基和活性氧遍布机体的各个部位,游离于机体的脂质,核酸(DNA)和蛋白质等生物大分子之间进行配对反应,引发机体处一156一于循环加重的氧化应激状态,最终导致机体生物大分子,细胞结构和组织的氧化损伤.自由基和由自由基介导的活性氧大致从2个相互关联的向路上对机体造成氧化损伤:一个向路是直接氧化损伤脂质,核酸(DNA)和蛋白质等生物大分子,诱发人类慢性疾病.另一个向路是通过氧化损伤人体下丘脑的细胞组织而引起机体组织和器官的整体性衰退.在氧化损伤脂质,核酸和蛋白质这个向路上,自由基和活性氧所诱发的脂质过氧化最直接的后果是细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍;对核酸的氧化损伤会引起碱基修饰和DNA链断裂,可诱发细胞突变和癌变;对蛋白质的氧化损伤可引起蛋白质的凝集和交联,或引起蛋白质的断裂或降解,导致机体内蛋白质功能异常等.对脂质,核酸和蛋白质等生物大分子的氧化损伤直接引起细胞的损伤和凋亡,最终诱发各种衰老相关性疾病.许多研究表明,自由基和活性氧与6O多种疾病的发生有关联,其中关联较为直接和密切的衰老性疾病有:肿瘤,心脑血管病,2型糖尿病,白内障,阿尔茨海默氏症,帕金森病,肺气肿,动脉粥样硬化,自体免疫疾病等.在氧化损伤下丘脑细胞组织这个向路上,自由基和活性氧通过对下丘脑细胞组织的氧化损伤,引起机体神经内分泌轴(下丘脑一垂体一内分泌器官)调控功能的衰退以及由此所调控的内分泌系统和生殖系统的衰退;同时氧化损伤与内分泌器官(如胸腺)有直接关联的免疫系统或淋巴细胞,使其结构和功能受损,引起免疫系统衰退.内分泌系统和免疫系统的共同衰退最终导致机体整体退行性改变衰老进程的提前和加速.当然,自由基和活性氧对机体氧化损伤的2个向路并不是孤立而毫无关联进行的,它们无论从发生的原因,过程还是最终的结果都是相互关联,相互交织的.机体的衰老过程会促使衰老性疾病的发生,发展,而衰老性疾病又可加速机体的衰老进程,2方面相互促发,相互推进,共同促使机体整体退行性改变一衰老.由此我们得知,人类许多慢性疾病的发生和人体衰老进程的提前在很大程度上都继发于自由基和活性氧的氧化损伤.然而,大自然在设计需氧生物机体的时候,相应地设计了清除氧及其代谢物对机体产生毒性效应的机制.就人体而言则形成了一个完整的抗氧化防御系统,以最大限度地降低自由基和活性氧的生成速率以及其对人体的氧化损伤程度,实现人类正常的生命寿限.人体抗氧化防御系统包含了不同水平的防御功能:有预防性,阻断性和修复性水平层次.预防性的防御功能是指直接清除游离型自由基,防止其产生自由基反应;阻断性的防御功能是指中和还原,阻断活性氧的生成链式反应;修复性的防御功能是指对受损的蛋白质和DNA进行修复.从抗氧化的组织结构,构成特点和作用机制来看,人体抗氧化防御系统形成了初级抗氧化防御系统和二级抗氧化防御系统.初级抗氧化防御系统主要针对游离型的各种自由基和由自由基介导的各种活性氧进行清除或对其进行中和还原,防止其对机体细胞产生毒性反应.这一系统又可分为酶类抗氧化系统和非酶类抗氧化系统.酶类抗氧化系统主要由超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),硒谷胱甘肽过氧化物酶(SeGex),不含硒谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽硫转移酶(GPx,CST)和醛酮还原酶(AR)等体内自生的抗氧化酶(以下简称抗氧化酶)组成,它们在体内组成抗氧化的第一道防线.非酶类抗氧化系统主要由以下各种非酶类抗氧化剂(以下简称抗氧化剂)组成:(1)脂溶性抗氧化剂,如维生素E,类胡萝卜素(CAR),辅酶(CoQ)等.(2)水溶性小分子抗氧化剂,如维生素c,谷胱甘肽(GSH)等.(3)蛋白性抗氧化剂,如铜蓝蛋白,清蛋白和清蛋白组合的胆红素,转铁蛋白和乳铁蛋白,金属硫蛋白等.(4)硒,铜,锌,锰等微量元素.(5)低分子量化合物,如尿酸盐等.(6)内源性褪黑激素(MT).(7)植物化学物质,如植物纤维,植物多糖,植物甾醇,酚类化合物,有机硫化合物,萜类化合物,天然色素和部分中草药成分等.它们大部分通过体外摄入,在体内共同组成抗氧化的第二道防线.二级抗氧化防御系统也称抗氧化修复系统,这一系统主要对因氧化而受损的蛋白质和DNA进行修复.蛋白质的修复分修复和降解2种途径,但蛋白质的修复作用是有限的,主要靠特殊的蛋白质和水解酶对氧化修饰蛋白进行分解代谢.对于受损的DNA的修复是比较理想的,主要修复方式有回复修复,切复修复和复制后重组修复.对氧化的脂质不能被修复,只能将其氧化产物代谢成无毒性产物.另外,该系统还包含机体的解毒系统,膜修复和再生系统.人体抗氧化防御系统是一个有机整体,系统内部各子系统和不同层次系统之间是相互协作,相互依存,共同促进,发挥系统整体功能的.二级抗氧化防御系统功能的正常发挥则有赖于初级抗氧化防御系统的功能正常(同时也有赖于免疫系统的功能正常).而初级抗氧化防御系统内部酶类抗氧化系统功能的正常发挥更有赖于非酶类氧化系统的支撑和材料供应;充足的抗氧化剂是体内生成抗氧化酶的基础,如微量元素硒为GSHPx的必需成分,铜,锌,锰为SOD的必需成分等.由此可以认为,非酶类抗氧化剂是人体抗氧化防御系统的整体基础,是酶类抗氧化系统和二级抗氧化防御系统发挥正常功能的基础条件.从这一角度看我们可以认为,体液中抗氧化剂的浓度决定了人体整体的抗氧化水平.也就是说,体液中抗氧化剂的浓度决定了机体防病抗衰老的能力,也决定了这一机体的生命质量.既然抗氧化剂是人体抗氧化防御系统的物质基础,对保持和维护人体抗氧化防御系统正常功能有着重要意义,那么,人体获得充足而恒定的抗氧化剂就显得异常重要.目前人体获得抗氧化剂的途径基本有2种,一种途径是通过摄入营养补充剂或药品而获得,另一种途径是通过膳食摄人而获得.前一种途径方便,快捷,针对性强,操作简单,对有某些疾病的高危人群不失为一种有效方法.但这一途径最大的问题是品种单一,不能在体内形成抗氧化网络或复合链而发挥整体效能.因为自由基和活性氧的反应是链式反应,造成的氧化损伤可发生在细胞和组织的多种时空相位,单一或少数几种组合的抗氧化剂很难在整体上发挥有效的抗氧化作用.后一种途径较为复杂,需要精心设计和耐心操作,但它的抗氧化针对性是广泛的,可形成网络和多层次,多相位,多功能的复合链,能在整体水平上发挥抗氧化功效,且不存在单一抗氧化剂对机体可能产生的负面效应.许多研究结果表明,来自膳食的抗氧化剂是多相位,多功能的,在体内表现出高度的协同和综合作用,抗氧化作用远远高于单一的营养补充剂的作用.许多流行病学研究结果也显示,来自膳食的抗氧化剂的联合作用优于单一的营养补充剂.目前我们能够了解到,来自膳食的抗氧化剂有成百上千种,与人体的需求形成对应关系,它们在体内高度协同和制约,在发挥整体抗氧化作用的同时,不会产生互相之间的拮抗与消耗,或明显的过量毒性.因此,来自膳食途径的抗氧化剂对机体的抗氧化效果是最为理想的,也最为安全,是人体抗氧化剂来源的主渠道;膳食抗氧化营养成分和其他膳食成分对保持和维护人体抗氧化防御系统功能正常有着重要的临床意义和不可替代性.通过膳食获得抗氧化剂最为理想,但怎样足量获得是下一步必须要解决的一个实际问题.大量的研究表明,仅仅通过一般的膳食并不能使抗氧化剂在机体内达到理想的抗氧化水平.人类的食物中几乎都含有抗氧化剂,膳食的许多营养成分或其他膳食的成分均有抗氧化功效,但因品种的不同其含量,活性和功效差别很大,所以一般的膳食组合很难在体内达到理想的抗氧化水平.平衡膳食为我们提供了一个获得抗氧化剂的比较理想的膳食模式和操作平台.当然,要想通过膳食摄入充足而恒定的抗氧化剂,使机体能够保持理想的抗氧化水平,就有必要对平衡膳食模式进行优化.优化应遵循以下3个原则:(1)减少或剔除具有促氧化作用的食物品种;(2)改善食物生产方式,精选抗氧化剂含量高,活性强的食物品种;(3)在不改变平衡膳食结构的前提下,适当增加富含抗氧化剂食物的比例,科学组合所精选的食物品种,形成合理结构.如果我们能通过优化的平衡膳食获取充足而恒定的抗氧化剂,使机体保持理想的抗氧化水平,从而实现预防人类慢性疾病的发生和延缓人体衰老进程的提前启动的目标,那将具有很重要的营养学意义.参考文献:【1】海春旭.自由基医学【M】.西安:第四军医大学出版社,2006.【2】陈瑷,周玫.自由基医学基础与病理生理M】.北京:人民卫生出版社,2002.【3】郑荣梁,黄中洋.自由基医学与农学基础【M】.北京:高等教育出版社,20o1.【4】陈瑗,周玫.自由基与衰老【M】.北京:人民卫生出版社,2004.【5】陈瑷,周玫.自由基炎症与衰老性疾病【M】.北京t科学出版社,2007.【61赵保路.氧自由基和天然抗氧化剂【M.北京:科学出版社,2002.一157V01.29201lNo.14基于威胁与防范效率分析的数字图书馆网络安全评估体系研究陶明翠,马晓亭(1.甘肃省红十字血液中心,甘肃兰州730046;2.兰州商学院,甘肃兰州730020)关键词:数字图书馆;网络与系统安全;砰估指标体系中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:16711246【2011)14-015802随着计算机与网络技术的飞速发展,数字图书馆建设水平及服务标准有了很大提高.我们在享受数字图书馆带来高速,便捷,海量信息的同时,数字图书馆计算机网络安全也成为威胁数字图书馆服务质量的一个严肃问题.数字图书馆作为现代图书馆建设的一个重要方面,其网络安全问题日益突显,影响着教学效果和实践效果.因此,研究数字图书馆网络安全具有非常重要的实际意义.1评估指标体系的建立目标和原则随着高新科技在数字图书馆建设及服务中的不断应用,数字图书馆以移动,高速,海量,多媒体方式为用户提供优质服务的同时,网络安全评估重点也由原来的网络联通性,防攻击能力及信息系统可靠性,向以数字图书馆网络与信息系统安全健壮性,冗余性及可扩展性发展.安全评估指标体系建立首先要明确指标含义与目的,指标评价体系评价数据要便于收集,量化及定量分析,能够全面,准确,有效地应用于不同数字图书馆网络与信息系统.图书馆中用于公共服务的计算机及其网络系统使用和访问应该是十分便利的,并且必须能承受长时间不问断的运行.为保护读者个人私有信息资料不泄露,并确保用户依据身份及权限不同,进行身份和权限认证后享受数字服务fl】.2评估方法与指标体系的类型数字图书馆网络与信息系统安全评估是基于多学科,多平台,多方向,多内容的评估体系,评估方法是否科学,全面,准确,快速,经济关系到评估体系的应用价值.图书馆网络系统安全评价体系是一套能够全面反映信息网络安全特征,并且具有内在联系,起互补作用的指标集合.评价指标体系应坚持科学,独立,普遍,实用的指导原则.3数字图书馆安全评估指标体系的建立评估指标体系对数字图书馆网络与信息系统安全评估结果是否科学,准确,快速,经济,关键在于所选取的评估指标是否科学,是否具有普遍性和可操作性,评估数据是否定义明确,易于收集,量化,是否有较强的时效性与评估风险抗击能力.数字图书馆网络与信息系统安全评估指标体系应从机房与网络基础设施建设,图书馆组织安全管理与安全制度制订,网络与信息系统鲁棒性,突发事件预防与应急能力,各类应用软件可靠性,网络与信息系统可扩展性几个方面人手.建立安全的网络防范与应用安全标准体系.3.1机房与网络基础设施的建设方面(1)机房与网络基础设施建设的合理性与安全性.机房与网络基础设施建设设计方案是否采用国际统一标准,机房是否能够防水,防火,防雷击,防盗,防尘,网络基础设施建设是否达到国家信息系统建设安全标准及数字图书馆安全要求.(2)数字图书馆信息系统安全区域划分及无线VLAN设计合理.可以根据图书馆的具体业务需要,采用VLAN技术,