第23章-氧化应激损伤的生物化学诊断

1、广东医学院检验学院刘新光广东医学院检验学院刘新光第二十三章第二十三章 氧化应激损伤的生物化学诊断氧化应激损伤的生物化学诊断全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断教学目标与要求教学目标与要求 v 掌握：掌握：自由基、活性氧、氧化应激、歧化反应的自由基、活性氧、氧化应激、歧化反应的概念及脂质过氧化作用。氧化应激指

2、标的种类。概念及脂质过氧化作用。氧化应激指标的种类。v 熟悉：熟悉：氧化应激的损伤效应；主要活性氧、过氧氧化应激的损伤效应；主要活性氧、过氧化脂质、抗氧化酶、化脂质、抗氧化酶、NO与与NOS以及常用抗氧化以及常用抗氧化剂的常用检测方法的原理及方法学评价。剂的常用检测方法的原理及方法学评价。v 了解：了解：心肌缺血再灌注、衰老的概念；氧化应激心肌缺血再灌注、衰老的概念；氧化应激的原因，抗氧化损伤的防御系统组成与作用。的原因，抗氧化损伤的防御系统组成与作用。2全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧

3、化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断目录目录 氧化应激的生物化学基础氧化应激的生物化学基础 1氧化应激的生物学效应氧化应激的生物学效应 2抗氧化应激损伤的防御系统抗氧化应激损伤的防御系统3氧化应激与临床疾病的关系氧化应激与临床疾病的关系4氧化应激指标的检测方法及评价氧化应激指标的检测方法及评价5小结与展望小结与展望6返回总目录返回总目录3全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第一节第一节 氧化应激的生物化学基础

4、氧化应激的生物化学基础 一、氧化应激的概念一、氧化应激的概念 氧化应激（氧化应激（oxidative stress, OS）是指多种是指多种原因致使体内的原因致使体内的活性氧活性氧(ROS ) 、活性氮活性氮(RNS ) 等相关物质产生过多，氧化程度超出氧化物的等相关物质产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致清除，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致分子、细胞和机体的损伤。分子、细胞和机体的损伤。 4全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第

5、二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断u活性氧活性氧(reactive oxygen species, ROS ) 如：超氧阴离子如：超氧阴离子( O2 )、过氧化氢（、过氧化氢（H2O2）、单线态氧）、单线态氧（1O2）、氢过氧化物（）、氢过氧化物（ROOH） u氧自由基（氧自由基（oxygen radical）u活性氮活性氮( reactive nitrogen species, RNS ) 如：一氧化氮（如：一氧化氮（NO）、过氧亚硝酸根（）、过氧亚硝酸根（ONOO） 5全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第

6、二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断(一一)外源性因素外源性因素1电离辐射及大气污染电离辐射及大气污染 和和X射线等射线等 ；2药物药物 解热镇痛药、抗结核药；解热镇痛药、抗结核药； 3其他其他 环境污染的镉、水银、铅等重金环境污染的镉、水银、铅等重金属离子属离子 。二、氧化应激产生的原因二、氧化应激产生的原因6全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断(二二)内源性因素内源性因素1O2 的产生的

7、产生 2OH的产生的产生3吞噬细胞中活性氧的产生吞噬细胞中活性氧的产生 4脂质过氧化作用脂质过氧化作用 7全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1. O2的产生的产生 SQ +O2 Q +O2 通过线粒体的辅酶通过线粒体的辅酶Q半醌、内质网膜上细胞色半醌、内质网膜上细胞色素素P450和和Hb、肌红蛋白、肾上腺素等、肌红蛋白、肾上腺素等自氧化作自氧化作用用均可产生均可产生O2 u 8全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医

8、学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤2O2H2O 尿酸尿酸2O2 2H+ 酶促氧化酶促氧化过程中均可产生过程中均可产生O2u 胞液胞液中的黄嘌呤氧化酶与醛氧化酶中的黄嘌呤氧化酶与醛氧化酶 线粒体线粒体中的黄素蛋白酶中的黄素蛋白酶 内质网内质网中的中的NADPH-细胞色素细胞色素P450还原酶还原酶 质膜质膜上的上的NADPH氧化酶等氧化酶等9全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （

9、第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断2OH的产生的产生O2 + O2 + 2H+ H2O2+O2 (歧化歧化反应反应) 过渡金属离子过渡金属离子O2H2O2 O2OHOH(Fenton反应反应)u主要是通过主要是通过Fenton反应由反应由O2 直接衍生形成：直接衍生形成： 歧化反应歧化反应是指反应中的某种底物既能作为还原剂是指反应中的某种底物既能作为还原剂供应电子，又可作为氧化剂接受电子。上述反应中的供应电子，又可作为氧化剂接受电子。上述反应中的O2 就承担这种角色，故属于就承担这种角色，故属于歧化反应歧化反应。10全国高等医药院校医学检

10、验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断u 过氧化物酶体中多种需氧脱氢酶催化生成的过氧化物酶体中多种需氧脱氢酶催化生成的H2O2，如不迅速被分解，如不迅速被分解，在在Fe2+的催化下也可生的催化下也可生OH。 H2O2Fe2+H+ OHH2OFe3+11全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 3吞噬

11、细胞中活性氧的产生吞噬细胞中活性氧的产生 H2O2除可生成除可生成OH外，在外，在Cl存在时，经髓过存在时，经髓过氧化物酶氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)的作用，生成活的作用，生成活性很强的次氯酸性很强的次氯酸(HOCl)和和1O2，1O2是一个强的亲电是一个强的亲电子性的氧化剂。子性的氧化剂。MPOH2O2Cl H2OOClOClH2O2 H2O1O2ClMPO12全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断4脂质过氧

12、化作用脂质过氧化作用 (lipid peroxidation) 在过氧化条件下，脂过氧化物在过氧化条件下，脂过氧化物 LOOH是不稳定的，是不稳定的，能分解成一系列复杂产物。通常以小分子降解产物的能分解成一系列复杂产物。通常以小分子降解产物的数量来表示数量来表示脂质过氧化的程度脂质过氧化的程度。u定义定义：机体产生的活性氧，攻击生物膜磷脂中的机体产生的活性氧，攻击生物膜磷脂中的多聚不饱和脂肪酸多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)引发一种引发一种自由基链式反应自由基链式反应，链式地产生脂质过氧化，链式地产生脂质过氧化物，这种作用就称。物，这种作用就

13、称。返回章目录返回章目录13全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断一、氧化应激对机体的生理作用一、氧化应激对机体的生理作用第二节第二节 氧化应激的生物学效应氧化应激的生物学效应 ( (一一) ) 吞噬细胞杀灭外来病原微生物吞噬细胞杀灭外来病原微生物 吞噬作用所产生的活性氧如吞噬作用所产生的活性氧如H2O2、O2 、OH、1O2和和HOCl等可用来杀灭外来病原微生物。等可用来杀灭外来病原微生物。14全国高等医药院校医学检验专业规划教材全

14、国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 合成合成凝血酶原凝血酶原时，凝血酶原前体的羧化过程需要时，凝血酶原前体的羧化过程需要O2 和和CO2反应形成的反应形成的“活性碳活性碳”。( (二二) ) 参与合成某些重要的生物活性物质参与合成某些重要的生物活性物质 合成合成前列腺素前列腺素时需要时需要H2O2 和和O2 的参与。的参与。 参与参与第二信使第二信使cAMP和和cGMP的的激活激活等过程。等过程。15全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划

15、教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 氨基酸的氧化脱氨作用需自由基的参与；氨基酸的氧化脱氨作用需自由基的参与； 核糖核苷的还原过程需自由基的参与。核糖核苷的还原过程需自由基的参与。( (三三) ) 参与许多酶促反应参与许多酶促反应 羟脯氨酸、羟赖氨酸的酶促羟化作用需要羟脯氨酸、羟赖氨酸的酶促羟化作用需要O2，OH，H2O2或或1O2的参与；的参与；( (四四) ) 参与解毒作用参与解毒作用 外来物质通过细胞色素外来物质通过细胞色素P450的羟化作用达到解毒作的羟化作用达到解毒作用，用，O2 参与了羟

16、化作用。参与了羟化作用。 16全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 自由基参与一系列的连锁反应，能引起细胞自由基参与一系列的连锁反应，能引起细胞生物膜上的脂质过氧化，引起生物膜上的脂质过氧化，引起细胞损伤细胞损伤。其机制其机制比较复杂，主要有三方面比较复杂，主要有三方面：膜脂改变导致膜功能的障碍和膜酶的损伤；膜脂改变导致膜功能的障碍和膜酶的损伤；脂质过氧化过程中生成的活性氧对酶和其他成分脂质过氧化过程中生成的活性氧对酶和其他成分的损

17、伤；的损伤；LOOH的分解产物特别是醛类产物对细胞及其成的分解产物特别是醛类产物对细胞及其成分的毒性作用。分的毒性作用。 二、氧化应激对机体的损害效应二、氧化应激对机体的损害效应17全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断( (一一) ) 氧化应激对脂类和细胞膜的破坏氧化应激对脂类和细胞膜的破坏膜内不饱和脂肪酸减少；膜内不饱和脂肪酸减少；膜结构遭到破坏，使其流动性、通透性、离子转运及膜结构遭到破坏，使其流动性、通透性、离子转运及屏障功能

18、受损；屏障功能受损；溶酶体酶释放，线粒粒膨胀、酶失活等损伤；溶酶体酶释放，线粒粒膨胀、酶失活等损伤；红细胞膜破裂导致溶血；红细胞膜破裂导致溶血；LOOH进一步分解产生醛类，尤其是丙二醛进一步分解产生醛类，尤其是丙二醛(MDA)可可作为交联剂导致分子间的交联聚合。作为交联剂导致分子间的交联聚合。 胞膜的损害则会导致细胞代谢、功能和结构的改变，后胞膜的损害则会导致细胞代谢、功能和结构的改变，后者是许多疾病的病理基础，从而可引起许多病变。者是许多疾病的病理基础，从而可引起许多病变。18全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版

19、）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断( (二二) ) 氧化应激氧化应激对蛋白质和酶的损害对蛋白质和酶的损害 直接直接作用于蛋白质作用于蛋白质（Pr） ，与最邻近的氨基酸（，与最邻近的氨基酸（AA）发生发生Pr过氧化；过氧化；通过通过LOOH间接间接作用于作用于Pr，使多肽链断裂或与个别，使多肽链断裂或与个别AA发生氧化或使发生氧化或使Pr交联，从而使交联，从而使Pr的结构发生变化，导的结构发生变化，导致细胞功能紊乱。致细胞功能紊乱。 19全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （

20、第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 脂质过氧化、电离辐射、其他产生的自由基的反应脂质过氧化、电离辐射、其他产生的自由基的反应 可可通过多种途径通过多种途径影响酶活性影响酶活性: 通过自由基链反应，使酶分子发生聚合；通过自由基链反应，使酶分子发生聚合； 通过通过LOOH中的中的MDA使酶分子发生交联；使酶分子发生交联； 通过破坏酶分子中通过破坏酶分子中AA以及与酶分子中的金属离子反应。以及与酶分子中的金属离子反应。20全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二

21、版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断使使DNA链断裂或碱基破坏、缺失，使链断裂或碱基破坏、缺失，使核酸核酸分子的完整性分子的完整性和构型受到破坏，造成遗传信息改变；和构型受到破坏，造成遗传信息改变；( (三三) ) 氧化应激对核酸和染色体的损害氧化应激对核酸和染色体的损害 自由基对自由基对DNA的破坏可导致的破坏可导致染色体染色体变异；变异；电离辐射和化学物质使受损细胞的电离辐射和化学物质使受损细胞的染色体染色体断裂。断裂。 辐射作用于辐射作用于核酸核酸环境中的水分子，使其电解产生环境中的水分子，使其电解产生OH和和 O2，辐射可使，辐射可使DNA主链断

22、裂、碱基降解和氢键破坏主链断裂、碱基降解和氢键破坏 ；21全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断( (四四) ) 氧化应激对糖分子的损害氧化应激对糖分子的损害 使核糖、脱氧核糖形成脱氢自由基，从而造成使核糖、脱氧核糖形成脱氢自由基，从而造成DNA主主链断裂或碱基破坏；链断裂或碱基破坏；使细胞膜中的糖分子羟基化，破坏细胞膜上的多糖结使细胞膜中的糖分子羟基化，破坏细胞膜上的多糖结构，影响细胞功能的发挥；构，影响细胞功能的发挥；通过氧化降解

23、使多糖破坏，影响组织功能。通过氧化降解使多糖破坏，影响组织功能。 脂类、蛋白质、核酸、糖类脂类、蛋白质、核酸、糖类一旦受损，生命活动将受到一旦受损，生命活动将受到威胁，导致威胁，导致细胞受损，机体患病细胞受损，机体患病，如动脉粥样硬化、糖尿病、，如动脉粥样硬化、糖尿病、肿瘤、胃肠道功能失调、感染、免疫失调等。肿瘤、胃肠道功能失调、感染、免疫失调等。 返回章目录返回章目录22全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断一、抗氧化酶类一、抗氧化

24、酶类 第三节第三节 抗氧化应激损伤的防御系统抗氧化应激损伤的防御系统 1. 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）2. 过氧化氢酶（过氧化氢酶（CAT）3. 硒谷胱甘肽过氧化物酶（硒谷胱甘肽过氧化物酶（SeGSHPx）4. 谷胱甘肽硫转移酶（谷胱甘肽硫转移酶（GST）5. 与抗氧化作用相关的其他酶（如醛酮还原酶）与抗氧化作用相关的其他酶（如醛酮还原酶） 23全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1. 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(s

25、uperoxide dismutase, SOD) SOD是金属酶，包括是金属酶，包括三种同工酶三种同工酶 CuZn-SOD 在真核细胞胞液中，以在真核细胞胞液中，以Cu2+-Zn2+为辅基为辅基 Mn-SOD 在原核和真核细胞的线粒体中，以在原核和真核细胞的线粒体中，以Mn2+为辅基为辅基 Fe-SOD 在原核细胞中，以在原核细胞中，以Fe3+为辅基为辅基SOD2O2 + 2H+ H2O2+O2（歧化反应（歧化反应 ）24全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三

26、章氧化应激损伤的生物化学诊断2. 过氧化氢酶过氧化氢酶(catalase, CAT)CAT2H2O2 H2O+O2 可清除可清除O2的歧化产物的歧化产物H2O2 25全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断3. 硒谷胱甘肽过氧化物酶硒谷胱甘肽过氧化物酶(selenium dependent glutathione peroxidase, SeGSHPx) 还发现一新的硒酶：还发现一新的硒酶：PHGSHPx ，称，称磷脂氢过氧化物谷胱甘磷

27、脂氢过氧化物谷胱甘 肽过氧化物酶肽过氧化物酶，能清除生物膜上的磷脂氢过氧化物，防止生，能清除生物膜上的磷脂氢过氧化物，防止生 物膜的脂质过氧化物膜的脂质过氧化 PHGSHPx是单体酶是单体酶 SeGSHPx是由是由4个相同亚基构成的寡聚酶个相同亚基构成的寡聚酶LOOH(H2O2)2GSH LOH(H2O)+H2OGSSGSeGSHPx可清除可清除LOOH或或H2O2，抑制自由基的生成，抑制自由基的生成 26全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生

28、物化学诊断 如醛酮还原酶，可催化脂肪醛和脂肪醛如醛酮还原酶，可催化脂肪醛和脂肪醛-谷谷胱甘肽加成物的还原，以清除脂质过氧化作用胱甘肽加成物的还原，以清除脂质过氧化作用的毒性产物。的毒性产物。4谷胱甘肽硫转移酶谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferase, GST) 属不含硒的谷胱甘肽过氧化物酶，只清除属不含硒的谷胱甘肽过氧化物酶，只清除 LOOH，而不能清除，而不能清除H2O2。LOOH2GSH LOHH2OGSSGGST5与抗氧化作用相关的其他酶与抗氧化作用相关的其他酶27全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生

29、物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1. 脂溶性抗氧化剂脂溶性抗氧化剂2. 水溶性小分子抗氧化剂水溶性小分子抗氧化剂 3. 蛋白性抗氧化剂蛋白性抗氧化剂 二、抗氧化剂二、抗氧化剂 28全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 1. 维生素维生素E 清除清除O2、OH、脂过氧基、脂过氧基 LOO及及1O2，防止脂质过氧化。，防止脂质过氧化。 2. -胡萝卜素胡萝卜素 清除

30、清除1O2、LOO、O2 、及、及OH，防止脂质过氧化。，防止脂质过氧化。3. 辅酶辅酶Q 既参与自由基的生成也具有抗氧化作用，既参与自由基的生成也具有抗氧化作用， CoQH2较氧较氧化型的抗氧化作用强。化型的抗氧化作用强。4. 固醇类激素固醇类激素 雌激素雌激素可能与结构中的酚基相关，但大剂量可生成可能与结构中的酚基相关，但大剂量可生成O2 ，诱导肿瘤发生。诱导肿瘤发生。 (一一) 脂溶性抗氧化剂脂溶性抗氧化剂 29全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化

31、应激损伤的生物化学诊断 VC还可还可与维生素与维生素E自由基自由基 ( VE )反应反应，使其恢复为还，使其恢复为还原型维生素原型维生素E，而本身变成，而本身变成VC，后者可由依赖于，后者可由依赖于NADH的的氧化还原酶系统还原成氧化还原酶系统还原成VC。VC与与VE两者有协同作用两者有协同作用。 因此因此VC的总效果与其浓度有关。的总效果与其浓度有关。 VC的不利作用的不利作用：将：将Fe3+还原成还原成Fe2+，H2O2存在时，可存在时，可通过通过Fenton反应形成反应形成OH；但它又可清除；但它又可清除OH。1. 维生素维生素C(又称抗坏血酸又称抗坏血酸) 能能直接与直接与OH、O2

32、和和1O2 作用作用，是机体重要的活性氧清除剂。，是机体重要的活性氧清除剂。 (二二) 水溶性小分子抗氧化剂水溶性小分子抗氧化剂 30全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 H2O22GSH GSSG2H2O LOOHGSH GSSGLOHH2O OHGSH H2OGS 2GS GSSG4. 色氨酸代谢产物色氨酸代谢产物 3-羟犬尿酸，黄尿酸和羟犬尿酸，黄尿酸和3-羟邻氨羟邻氨基苯甲酸等均含有基苯甲酸等均含有酚羟基酚羟基，抑制脂质过氧

33、化作用。，抑制脂质过氧化作用。 2. 谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH) 为为H2O2、LOOH、OH和和1O2重要清除剂。重要清除剂。 3. 尿酸尿酸 清除清除1O2和和OH，抑制脂质过氧化。，抑制脂质过氧化。31全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1. 铜蓝蛋白铜蓝蛋白具有具有亚铁氧化酶亚铁氧化酶活性，能催化活性，能催化Fe2+氧氧化成化成Fe3+，抑制由，抑制由Fe2+催化催化H2O2生成生成OH的反应，的反应，从而防止从而防止OH引

34、发的脂质过氧化作用。引发的脂质过氧化作用。 铜蓝蛋白还是吞噬细胞呼吸爆炸生成的铜蓝蛋白还是吞噬细胞呼吸爆炸生成的氧代氧代谢产物谢产物O2和和OCl的主要清除剂的主要清除剂。 (三三) 蛋白性抗氧化剂蛋白性抗氧化剂 32全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断2. 清蛋白结合的胆红素清蛋白结合的胆红素 有效地清除有效地清除1O2、O2 和和LOO。 保护与清蛋白结合的保护与清蛋白结合的不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸和和清蛋白本身清蛋白本身 免受

35、活性氧损伤。免受活性氧损伤。 肠道的抗氧化剂，保护肠道的抗氧化剂，保护维生素维生素A和和不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 免受氧化破坏。免受氧化破坏。 胆红素在胆红素在 mol/L浓度时即能保护浓度时即能保护血浆蛋白血浆蛋白免受免受 过氧亚硝酸致的氧化修饰，或通过清除自由基减轻过氧亚硝酸致的氧化修饰，或通过清除自由基减轻 血浆蛋白损伤。血浆蛋白损伤。33全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断3. 其他血浆蛋白其他血浆蛋白 清蛋白清蛋白可结合铜

36、离子抑制可结合铜离子抑制OH形成和有效清除形成和有效清除OCl 。 结合珠蛋白结合珠蛋白和和血液结合素血液结合素(hemopexin)能与能与Hb结合，结合， 促使促使Hb由受损组织和炎症局部排出，以减轻由受损组织和炎症局部排出，以减轻Hb对组织对组织 的损伤作用。的损伤作用。 转铁蛋白转铁蛋白和和乳铁蛋白乳铁蛋白，对铁催化的脂质过氧化作用是强，对铁催化的脂质过氧化作用是强 氧化剂。氧化剂。转铁蛋白转铁蛋白还能清除还能清除OCl 。上述抗氧化酶与抗氧化剂上述抗氧化酶与抗氧化剂均属于机体的抗氧化防御系统均属于机体的抗氧化防御系统34全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业

37、规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断2. 二甲亚砜及甘露醇二甲亚砜及甘露醇 两者均有清除两者均有清除OH的作用。的作用。二甲亚砜近来已用于抗脑水肿。二甲亚砜近来已用于抗脑水肿。1. 别嘌呤醇别嘌呤醇 黄嘌呤氧化酶的抑制剂，能降低黄嘌呤氧化酶的抑制剂，能降低O2 的生成，是心肌缺血再灌注氧自由基抑制剂，但只的生成，是心肌缺血再灌注氧自由基抑制剂，但只有在有在灌注前用药，才能收到灌注前用药，才能收到明显明显效果效果。 (四四) 近年来发现的抗氧化剂近年来发现的抗氧化剂 35全国高等医药院校医学检验专

38、业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断4. 白细胞功能抑制剂白细胞功能抑制剂 前列环素前列环素(PGI2)是血管内皮是血管内皮细胞产生的花生四烯酸主要代谢物，能抑制血小板细胞产生的花生四烯酸主要代谢物，能抑制血小板聚集，保护冠状动脉。它还能抑制中性粒细胞激活，聚集，保护冠状动脉。它还能抑制中性粒细胞激活，减少自由基生成。减少自由基生成。 (四四) 近年来发现的抗氧化剂近年来发现的抗氧化剂 3. 钙拮抗剂钙拮抗剂 尼可地平、硝苯啶、维拉帕米和硫氮尼可地平、硝苯啶

39、、维拉帕米和硫氮卓铜等有保护细胞和升高卓铜等有保护细胞和升高GSH的作用。的作用。36全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断5. N-乙酰半胱氨酸乙酰半胱氨酸 它本身是抗氧化剂，而且还是它本身是抗氧化剂，而且还是胞内合成胞内合成GSH的原料。的原料。6. 普罗布可普罗布可(Probucol) 是一种很强的脂溶性抗氧化是一种很强的脂溶性抗氧化剂或自由基清除剂剂或自由基清除剂, 该药有延缓泡沫细胞发生的的该药有延缓泡沫细胞发生的的能力，可

40、用于能力，可用于AS的辅助治疗。的辅助治疗。 (四四) 近年来发现的抗氧化剂近年来发现的抗氧化剂 返回章目录返回章目录37全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断一、氧化应激与心血管疾病一、氧化应激与心血管疾病第四节第四节 氧化应激与临床疾病的关系氧化应激与临床疾病的关系v动脉粥样硬化动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS) AS的的发病机制尚未明了。发病机制尚未明了。脂肪浸润、血小板聚集、血栓形成和克隆等脂肪浸润、血小板

41、聚集、血栓形成和克隆等多种学说多种学说从不同角度阐明了其发病机制。从不同角度阐明了其发病机制。近年来近年来自由基与自由基与LOOH在在AS发病机制中的作用受到普发病机制中的作用受到普遍关注。遍关注。高血压、高血脂、糖尿病、吸烟等高血压、高血脂、糖尿病、吸烟等易患因素易患因素均可增加均可增加细胞的细胞的脂质过氧化损伤脂质过氧化损伤，促进，促进AS形成。形成。(一一)氧化应激与动脉粥样硬化氧化应激与动脉粥样硬化38全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤

42、的生物化学诊断自由基和自由基和LOOH可引起血管内皮细胞可引起血管内皮细胞(EC)肿胀和破损，肿胀和破损，导致动脉硬化发生。导致动脉硬化发生。LDL受到自由基作用，形成过氧化低密度脂蛋白受到自由基作用，形成过氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)，大量沉积于，大量沉积于EC，最终形成，最终形成AS。Ox-LDL可导致血小板聚集，促使自由基大量产生，从而可导致血小板聚集，促使自由基大量产生，从而加速加速AS发展。发展。氧化应激与氧化应激与LOOH在在AS发病机制中的作用：发病机制中的作用： 39全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验

43、（第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断近年研究进展：近年研究进展： AS的发生与的发生与OH和次氯酸致的和次氯酸致的蛋白氧化修饰蛋白氧化修饰存在相关性存在相关性 AS病灶中病灶中EC、平滑肌细胞、平滑肌细胞(SMC)及单核细胞的及单核细胞的SiS基因基因表达表达 氧化应激氧化应激刺激血管刺激血管SMC的增殖，的增殖，参与了原癌基因的激活参与了原癌基因的激活及异常表达及异常表达从基因水平揭示从基因水平揭示:氧化应激与氧化应激与AS之间的密切关系之间的密切关系40全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物

44、化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 (二二) 氧化应激与心肌缺血再灌注损伤氧化应激与心肌缺血再灌注损伤 缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤 在缺血的基础上恢复血流后，在缺血的基础上恢复血流后，组织器官的损伤反而加重的现象。组织器官的损伤反而加重的现象。 目前心肌缺血再灌注损伤的目前心肌缺血再灌注损伤的确切机制仍不明了确切机制仍不明了, 与自由与自由基作用有关的机制有基作用有关的机制有: 脂质过氧化脂质过氧化 细胞内钙超载细胞内钙超载 细胞成分间的交联细胞成分间的交联 PGI2/TXA2失调失调, 微循环障碍微循环障碍

45、 TXA2：血栓素：血栓素A2（ thromboxane A2）41全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断氧化应激致癌与促癌机制：氧化应激致癌与促癌机制： 1. 氧化应激氧化应激对对DNA的作用的作用 2. 氧化应激氧化应激对蛋白质的作用对蛋白质的作用3. 氧化应激氧化应激对脂质的作用对脂质的作用4. 基因损伤与致癌、促癌的关系基因损伤与致癌、促癌的关系 42全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临

46、床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1. 氧化应激氧化应激对对DNA的作用的作用 电离辐射可直接作用于电离辐射可直接作用于DNA，产生自由基；，产生自由基；电离辐射也可间接产生羟基电离辐射也可间接产生羟基DNA自由基；自由基；在有氧条件下在有氧条件下DNA自由基与氧作用成为过氧由基；自由基与氧作用成为过氧由基；这些自由基是造成这些自由基是造成DNA链断裂的原因。链断裂的原因。43全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第

47、二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 主要是修饰氨基酸残基，引起结构和构象的改主要是修饰氨基酸残基，引起结构和构象的改变，造成变，造成肽键断裂，聚合和交联肽键断裂，聚合和交联，造成细胞选择性，造成细胞选择性生长和改变基因表达。生长和改变基因表达。 2. 氧化应激对蛋白质的作用氧化应激对蛋白质的作用44全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 3. 氧化应激对脂质的作用氧化应激对脂质的作用 氧化应激不但可

48、通过生物膜中的氧化应激不但可通过生物膜中的PUFA的过的过氧化氧化引起细胞损伤，而且还可通过引起细胞损伤，而且还可通过LOOH的分的分解产物解产物引起细胞的损伤。引起细胞的损伤。 45全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 4. 基因损伤与致癌、促癌的关系基因损伤与致癌、促癌的关系 致癌物和促癌物均可造成基因损伤。致癌物和促癌物均可造成基因损伤。 基因损伤基因损伤主要为主要为DNA单链或双链的断裂，重排单链或双链的断裂，重排 或碱基修

49、饰。或碱基修饰。 化学致癌物的最终致癌形成包括某些自由基可化学致癌物的最终致癌形成包括某些自由基可 选择性作用于选择性作用于DNA的核苷酸而的核苷酸而激活原癌基因。激活原癌基因。46全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 它是生物体随着它是生物体随着增龄增龄而发生的而发生的退行性变化的总退行性变化的总和和，表现为机体功能活动的进行性下降，机体维持，表现为机体功能活动的进行性下降，机体维持内环境恒定和对环境的适应能力逐渐降低。内环境恒定

50、和对环境的适应能力逐渐降低。 人的生命周期中有一个随时间进展而表现出不人的生命周期中有一个随时间进展而表现出不断恶化，直到死亡的过程，老年医学将该过程称为断恶化，直到死亡的过程，老年医学将该过程称为衰老衰老(aging 或或 senscence)。 三三 氧化应激与衰老氧化应激与衰老 47全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1956年年 Harman的衰老的自由基学说：的衰老的自由基学说：机制机制：随着年龄增长，体内有大量过剩的：随

51、着年龄增长，体内有大量过剩的自由基积累自由基积累。 过多的自由基引发胞膜脂质氧化，其产物过多的自由基引发胞膜脂质氧化，其产物MDA造成细胞造成细胞内核酸变性及功能障碍。内核酸变性及功能障碍。 脂褐素脂褐素(lipofuscin) 是衰老的基本特征是衰老的基本特征 脂褐素的脂褐素的形成涉及形成涉及脂质过氧化脂质过氧化 体内过量的自由基及其所诱导的氧化反应长期使细胞受体内过量的自由基及其所诱导的氧化反应长期使细胞受到损害，导致人体衰老和死亡。到损害，导致人体衰老和死亡。 48全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二

52、版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1978年年Zs-Nagy提出的衰老膜学说提出的衰老膜学说(the membrane hypothesis of aging, MHA) 氧化应激诱导脂质和蛋白质交联以及质膜上氧化应激诱导脂质和蛋白质交联以及质膜上所产生的残热可引起所产生的残热可引起胞膜物理胞膜物理-化学特性的改变化学特性的改变，且这种改变是通过随着年龄的增长而变化，从而且这种改变是通过随着年龄的增长而变化，从而使整个细胞产生退行性变化。使整个细胞产生退行性变化。49全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学

53、检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断1972年年Harman又提出又提出线粒体衰老线粒体衰老概念概念20世纪世纪80年代年代Miquel和和Fleming提出了提出了“衰老的衰老的氧自由基线粒体损伤氧自由基线粒体损伤”的二阶段学说的二阶段学说1990年年Bandy等等阐明线粒体阐明线粒体DNA突变可增加线突变可增加线粒体内氧应激水平由此引发衰老的出现粒体内氧应激水平由此引发衰老的出现1992年年Wallace等等提出氧化磷酸水平下降与衰老提出氧化磷酸水平下降与衰老和退行性病变，如阿尔茨海默氏病和退行性病变，如阿尔茨海

54、默氏病(AD, 亦称早亦称早老性痴呆老性痴呆)与帕金森病等有关。与帕金森病等有关。返回章目录返回章目录50全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第五节第五节 氧化应激指标的检测方法及评价氧化应激指标的检测方法及评价 一、主要活性氧的检测一、主要活性氧的检测二、一氧化氮与一氧化氮合酶的测定二、一氧化氮与一氧化氮合酶的测定三、抗氧化酶活性的检测三、抗氧化酶活性的检测四、常用抗氧化剂的测定四、常用抗氧化剂的测定五、氧化应激损伤的标志物检测五

55、、氧化应激损伤的标志物检测 51全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断(二二) OH检测检测 (三三) H2O2的检测的检测 (一一) O2 的检测的检测 一、主要活性氧的检测一、主要活性氧的检测 52全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断NBT还原法还原法高铁细胞色素高铁细

56、胞色素C还原法还原法羟胺氧化法较为常用羟胺氧化法较为常用1. 物理检测方法物理检测方法(一一) O2 的检测的检测 电子自旋共振电子自旋共振(ESR)波谱分析法波谱分析法直接法直接法 电子顺磁共振电子顺磁共振(EPR)波谱分析法波谱分析法间接法间接法优点：优点：操作操作均均较简单较简单缺点：缺点：需昂贵的仪器，应用均受到限制需昂贵的仪器，应用均受到限制2. 化学检测方法化学检测方法间接法间接法53全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断

57、一种较灵敏检测一种较灵敏检测O2的方法，其检测限量可达的方法，其检测限量可达1g/L。具有设备简单，试剂便宜易购，操作简便，专一性好，具有设备简单，试剂便宜易购，操作简便，专一性好，结果较为准确等结果较为准确等优点优点，适合于一般实验室的检测。，适合于一般实验室的检测。羟胺氧化法羟胺氧化法 O2 能与羟胺溶液反应生成能与羟胺溶液反应生成NO2，NO2与对与对氨基苯磺酸和氨基苯磺酸和-萘胺显色，在波长萘胺显色，在波长530nm处有专一吸收峰，处有专一吸收峰，其颜色深浅与产生的其颜色深浅与产生的O2 呈量效关系。呈量效关系。【方法学评价】【方法学评价】【注意事项】【注意事项】严格控制反应系统严格控

58、制反应系统pH8.0，尽可能降低反应中的溶解氧及，尽可能降低反应中的溶解氧及铁含量，这样测出的铁含量，这样测出的O2 产生速率才更接近实际水平。产生速率才更接近实际水平。54全国高等医药院校医学检验专业规划教材全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断(二二) OH检测检测 原理原理是无荧光的对苯二甲酸与是无荧光的对苯二甲酸与OH反应反应形成强荧光的羟形成强荧光的羟-对苯二甲酸加成物，对苯二甲酸加成物，315nm激发，可发射激发，可发射425nm荧光，可检测受物理因素及化学

59、因素处理后水溶液荧光，可检测受物理因素及化学因素处理后水溶液中产生的中产生的OH。 自旋捕捉法自旋捕捉法 气相色谱法气相色谱法(GC) 高效液相色谱高效液相色谱(HPLC)优点：优点：准确度较高准确度较高 缺点：缺点：操作繁琐，仪器操作繁琐，仪器 昂贵，昂贵，不便推广不便推广优点：优点：操作简便，测定快速，灵敏度操作简便，测定快速，灵敏度 较高，稳定性较好。较高，稳定性较好。缺点：缺点：特异性不太高，需化学发光仪特异性不太高，需化学发光仪分光光度法分光光度法荧光分析法荧光分析法方法简便，易为一般实验室采用方法简便，易为一般实验室采用 化学发光法化学发光法55全国高等医药院校医学检验专业规划教材

60、全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验临床生物化学检验 （第二版）（第二版）第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断第二十三章氧化应激损伤的生物化学诊断 【原理原理】利用利用H2O2/Fe2+体系通过体系通过Fenton反应产生反应产生的的OH，使邻二氮菲，使邻二氮菲-Fe2+在在536nm处的最大吸收峰消处的最大吸收峰消失，根据反应前后失，根据反应前后A536下降值下降值进行计算。进行计算。分分光光光光度度法法 溴邻苯三酚红光度法溴邻苯三酚红光度法【原理】【原理】利用利用H2O2/Fe2+体系通过体系通过Fenton反应产生反应产生的的OH与溴邻苯三酚红与溴邻苯三酚红形成有形成有