自由基与炎症、衰老

1、1,第五章 自由基与炎症,2,炎症：是机体受到有害刺激时所表现 的一系列局部的和全身的防御 性应答反应,3,下面的一些事实说明自由基在炎症发生过程中有一定的作用： 1.多形核白细胞在吞噬时，能释放O2-等氧代谢物, 引起周围组织的炎症。 2.SOD主要在细胞内，细胞外液很少，细胞外的 O2-得不到及时清除造成周围组织损伤。 3.SOD具有抗炎的作用,治疗类风湿性关节炎有 明显疗效,4,实验： 1.SOD治疗角叉菜胶诱导的胸膜炎，可减少胸 腔积液和白细胞聚集。 2. SOD还可以使角叉菜胶诱导的脚掌炎症好转，抑制关节炎，减少lgG在肾小球的沉淀，干扰白细胞在肾小球炎症部位的积累,5,3. 肺急性

2、炎症损伤模型说明了SOD的抗炎作用 第一个模型中，将黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶注入大鼠气管内， 导致气管通透性改变和急性损伤，用SOD可以抑制这一损伤。 第二个模型是用免疫复合物损伤肺，SOD对损伤有部分地抑制作用，明显减少白细胞 的聚集,6,4.将H202注入大鼠气管出现炎症损伤、气管通透性改变，肺泡水肿、纤维蛋白沉淀和白细胞浸入。用过氧化氢酶可以抑制这种损伤，而SOD则无此作用。因此，说明H202，是损伤的直接原因,7,5. H202的毒性还与肾炎有关。 将PMA注射进大鼠肾主动脉，PMA可以活化巨噬细胞产生大量氧自由基，引起急性肾损伤，尿蛋白和肾小球内皮细胞严重损伤。加入过氧化氢酶可以完全抑制

3、与白细胞有关的肾小球损伤。说明H202直接或间接引起急性肾小球损伤,8,6.用铁螯合剂去铁敏或HO自由基清除剂二甲基亚矾能明显保护免疫复合物引起的肺组织损伤，表明HO自由基的产生，在炎症反应组织损伤时发挥一定作用。 以上实验证实在炎症发生过程中有ROS参加,9,一、在炎症反应中，自由基使细胞及组织损伤机制 1.吞噬细胞释放O2-等氧代谢物,直接作用周围组织 细胞使之受到损伤 被激活的吞噬细胞 H2O2、HO、1O2、 O2- 、HOCI,靶细胞,直接损伤细胞膜 O2- 靶细胞内 H2O2,阴离子通道,扩散,红细胞,靶细胞损伤,10,2.吞噬细胞释放自由基可使蛋白水解酶抑制剂失活，从而提高蛋白水

4、解酶活性，水解组织蛋白，使组织成分受到破坏,11,二、自由基与炎症介质的形成 1.自由基与花生四烯酸的代谢 花生四烯酸,环氧化酶,Lpo,PGG2,PGH2,PGE2,白三烯,12,2.自由基与趋化因子的形成 血浆中前趋化因子 趋化因子 实验： 在血浆中加入黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶 大量趋化因子 如再加入SOD，血浆中趋化因子减少,O2,13,3.自由基与溶酶体酶的释放 活性氧 溶酶体膜损伤 释放溶酶体酶 组织细胞损伤 可从清除或抑制自由基方面研究抗炎药物的作用机制， 寻找新的抗炎药物。如SOD,14,第六章 自由基与衰老,15,衰老：在生命过程中，随着年龄的增 加，整个生物体的形态、结构和功能

5、逐渐衰退，有机体死亡的可能性增大，这一现象称为衰老,16,衰老是一个正常而又十分复杂的生物学现象，为了阐明衰老本质，揭示内在规律，人们进行了长期研究，提出种种学说约300多种来阐明衰老。 如：有害物质累积学说，内分泌功能减退学说，器官功能减退学说，免疫衰老学说、大分子交联学说、衰老的基因学说，微量元素学说、程序衰老学说、错误成灾学说、神经-内分泌功能减退学说、端粒学说、细胞凋亡学说、白由基衰老学说等等,17,衰老的特征 人体衰老的特征包括形体和生理功能两个方面的变化 形体特征全身逐渐呈现衰颓萎缩现象 皮肤松弛皱褶： 机体衰老 皮肤水分减少 皮下脂肪逐渐消失 皮肤弹性降低 皮肤松弛和干瘪 皮肤胶

6、原蛋白交联增加 结缔组织收缩 皮肤发皱,18,毛发灰白与稀疏： 毛囊组织萎缩 毛发得不到足够的营养 毛发色素减少 毛发灰白和脱发 出现老年斑： 老年斑是一种称为脂褐素的色素物质沉积在皮下而形成的。脂褐素是丙二醛与蛋白质、核酸等起交联反应而形成的复合物，而丙二醛是多不饱和脂肪酸的过氧化产物。脂褐素为褐色脂溶性物质，细胞不能排除，随年龄增加而不断积累，导致细胞衰老,19,牙齿与骨质变质： 人到中年以后，由于牙根和牙龈组织萎缩，牙齿就会松动，脱落。 进入老年期，骨质疏松变脆，易于发生骨折。 软骨变硬，失去弹性，使关节的灵活性降低，脊柱弯曲，以致70岁时的身高较青壮年时期减少610厘米，不少老年人还会

7、出现驼背弓腰,20,性腺及肌肉萎缩： 40岁以后，内分泌腺(特别是性腺)开始逐渐退化，发生“更年期”的各种症状。 50岁后肌纤维逐渐萎缩，肌肉变硬，肌力衰退，易疲劳和发生腰酸腿痛、腹肌变厚、腰围变大、动作逐渐变得笨拙迟缓等。 男性在60岁以后前列腺增大，易引起排尿困难和膀胱病变,21,血管硬化： 构成血管组织的胶原蛋白交联增加而变性，血管变硬，弹性降低，管腔变窄。 肺和气管： 由于呼吸系统弹性组织萎缩，老年人的肺泡容易萎缩或消失，形成肺气肿；支气管组织萎缩，弹力减弱，容易遭细菌感染而发生支气管炎,22,细胞结构： 衰老细胞的细胞质基质均一性下降，线粒体损伤且数目减少，细胞膜的酶活力下降。 核酸

8、分子： 染色体DNA交联，端粒DNA变短，某些基因甲基化水平降低；线粒体DNA突变,23,功能特征 形态变化必然导致相应的功能改变，表现为器官机能下降，精神面貌萎靡，反应能力迟缓等。 视力、听力降低： 眼和耳的功能随着全身的衰老而下降，其下降的速度随年龄及个体差异略有不同。一般人在50岁左右感到“眼花”，需配戴花镜，有的人在7080岁后眼球玻璃体(晶体)变浑浊，发生白内障,24,记忆力、思维能力逐渐下降： 大多数人的记忆力在70岁以后大大下降，对新近事物容易忘记。这主要是由于衰老过程中大脑细胞大量死亡，有人估计成人每天可能有10万个大脑细胞死亡。 人约有140150亿个大脑细胞，足够享用一生。

9、 研究指出，常用脑的人记忆力和思维能力的衰老都比不常用脑的人慢,25,反应迟钝、行动缓慢和适应能力低： 衰老致使肌肉萎缩和神经衰弱，出现行动迟缓、反应不灵，对环境的适应能力也降低。 心、肺功能下降： 血管硬化及其他心脏疾病导致心功能逐渐降低。肺泡萎缩或肺气肿导致肺功能下降,26,代谢功能失调： 衰老器官功能下降，代谢出现失衡。酶和激素活力下降，致使代谢功能下降，并趋于紊乱。因此，不能很好地完成对机体的修补和更新过程，在某些条件下还会引起多种代谢病,27,免疫力下降： 免疫力下降易受病原体侵袭，有的还会产生自身免疫现象，伤害自身组织细胞。 出现老年性疾病： 老年人会逐渐出现老年病，如高血压、心脑

10、血管病、肺气肿、支气管炎、糖尿病、肿瘤、前列腺肥大和老年精神病(失眠、抑郁)等,28,人类和动物的可能寿命(年) 生物种类 成长期 最大寿命 生物种类 成长期 最大寿命 蜉蝣 朝生暮死 猫 1.5 8 狗 2.0 1015 牛 4.0 2028 马 5.0 2030 骆驼 8.0 40 乌鸦 70 鹦鹉 117 鹞鹰 100120 鲤鱼 150 龟 175 象 150200 鳄 300 鲸 300400 人 2025 100150,125,29,人类的最高寿命能达到100150岁。但是由于受多种因素的影响，极少数人能活到最高寿命。事实上，目前能活到100岁的人也为数不多。根据1993年WHO公

11、布的调查结果，日本人的平均寿命最长，男性为76.5岁，女性为83岁。中国人在1980年的平均寿命，男性为69岁，女性为71岁。 最长寿者122岁法国人,30,一、衰老的自由基学说 1954年HarmaD提出衰老的自由基理论，55年写出实验报告，56年在老年医学杂志上发表 实验：小鼠寿命24.56.8月 食物中加入0.5%2-巯基乙胺小鼠寿命27.6 4.1月 加入1%2-巯基乙胺小鼠寿命31.6 6.8月,31,测定不同年龄大鼠下列物质： 随年龄的增加 大鼠心肌线粒体 O2-、LpO 增高 血清 丙二醛增高 呼出气 乙烯、乙烷、丙烷增高 胞浆中 SOD活性降低 测定12种灵长类动物SOD活性，

12、寿命越长，SOD活性越高 测定谷胱甘肽过氧化物酶活性，随年龄的增加而降低 测定血浆、白细胞中Vc、VE随增龄而减少 由此可见随增龄清除自由基的物质在减少，清除ROS能力降低，ROS增多，故认为衰老与自由基有关,32,二、自由基与脂褐素（脂褐质、老年色素）的形成 脂褐素：为褐色、脂溶性的、颗粒状物质，细胞不能排 除，随年龄增加而不断积累，导致细胞衰老。 1.脂褐素的形成涉及到脂质过氧化物 脂质过氧化物可与蛋白质、磷脂、核酸反应形成与脂褐素相似产物 实验：脂质过氧化物+磷脂（蛋白、核酸） 脂褐素类似物,33,增加食物中不饱和脂肪酸的量，减少VE含量 导致脂褐素增加 动物饲料中加入VE，脂褐素减少

13、2.脂褐素形成机制 不饱和脂肪酸 脂质过氧化物 蛋白质+丙二醛 交联 聚合物,ROS O2,丙二醛,34,蛋白质 不饱和脂肪酸,ROS 自由基,O2 酶,脂质过氧化物,丙二醛+蛋白质聚合物,初级溶酶体,次级溶酶体,脂褐素,35,三、自由基与免疫功能降低、老年病的发生 1.自由基与免疫功能降低 测不同年龄小鼠的免疫功能随增龄而降低 体液免疫老年小鼠只是青年小鼠的10% 细胞免疫老年小鼠只是青年小鼠的25% 认为免疫力的下降与自由基有关，故在食物中加入自由基清除剂，观察是否能阻止免疫力的下降,36,实验：饲料中加入0.25%左旋咪唑 免疫力 VE 2-巯基乙胺 丁羟基甲苯 自由基对免疫系统的作用机

14、制 自由基可抑制免疫细胞的分裂 自由基可修饰免疫细胞的表面受体 自由基可修饰淋巴因子,免疫力,37,2.自由基与老年病的关系 自由基与多种老年病的发生有关，如肿瘤、动脉硬化、糖尿病、白内障、高血压、老年性痴呆等等。 老年细胞可出现淀粉样沉淀，认为是自由基作用于蛋白质形成的，如用羟基茴香醚、二甲基亚砜均可抑制淀粉样蛋白沉积,38,四、自由基与药物、饮食对动物寿命的影响 动物界:比寿命长约11.5% 人类:女性比男性寿命长约3-5岁 1.自由基与药物对动物寿命的影响 实验:小鼠从配种到断奶饲料中加入2-巯基乙胺 小鼠寿命一样长,并且均延长. 体外培养人体肺细胞一般分裂50次均衰老死亡 如加入VE可

15、分裂120次 由此可见,清除自由基的药物可延长寿命,39,2.自由基与饮食对动物寿命的影响 限食可延长寿命 实验证实减少热量摄入增加大、小鼠的平均寿命和最高受限并降低肿瘤的发生率,40,实验动物：BIOC3F1和C57BL/6J系雄性小鼠 方法：断奶后自由摄食1213月龄开始实验，设 实验和对照两组，实验组热量摄入为对 照组的60%70% 结果： BIOC3F1小鼠 平均寿命：对照组：33.00.1个月 实验组：36.90.7个月 最长寿命：对照组：40.60.5个月 实验组：45.10.6个月,增加12,增加11,41,C57BL/6J小鼠 平均寿命：对照组：24.90.9个月 实验组：29.91.4个月 最长寿命：对照组：31.50.05个月 实验组：38.21.4个月 两个实验组患自发性淋巴瘤的发生率均低于对照组,增加20,增加21,42,实验动物：大鼠 实验方法：青春期短期限食 实验分组：组为对照组自由摄食 组为食物限制组，摄入热量为对照组的40% 组只在4.56月龄之间的1.5个月限食 组从6月龄开始限食 结果:与自由摄食的对照组相比，其它各组的平均寿命 和最高寿限都有所增加， 组增加最多。 组与组结果相似 组平均寿命和最高寿限延长15% 青年动物短期限食也能延