文摘
人们普遍认为,疾病引起的氧化压力应该接受抗氧化剂。然而,临床试验和抗坏血酸等抗氧化剂维生素E,未能产生预期的效益。另一方面,可以修改重要的生物分子通过non-oxidative氧原子的引入羟基自由基。此外,羟基自由基可以减少蛋白质的二硫键,尤其是纤维蛋白原,导致他们的展开和炒重折叠成异常空间配置。这个反应的后果中观察到许多疾病,如动脉粥样硬化、癌症和神经系统疾病,是可以预防非还物质的作用。此外,许多治疗物质,传统上分为抗氧化剂,接受电子,从而有效的氧化剂。本文描述由铁离子生成羟基自由基可以没有任何氧化剂。针对差的著名的破坏性影响螯合铁在人体内,许多天然产物含有铁绑定代理可以在维护人类健康至关重要。然而,有利影响的大量的植物化学物质具有羟基自由基清除和/或铁螯合活动不应该被认为是氧化应激的证明。
1。介绍
人们普遍认为在活的有机体内损伤生物分子是由活性氧(ROS)的过程称为氧化应激。然而,氧化反应在生物系统通过nonradical途径也可能发生,例如,通过过氧化氢。在这种情况下,其行动的产物分子浓缩在一个或多个氧原子,通常被认为是氧化应激的标记。然而存在额外的氧气没有告诉我们是否一个给定的产品是由一个单一的——(自由基)或两电子氧化反应。应该强调,根据氧化应激的概念,过氧化反应和退化的脆弱生物分子是由oxygen-centered自由基生成,反过来,过度血液氧合。然而,这一结论是基于研究缺血/再灌注时间的延长缺氧的情况下突然的氧气供应。例如,在体外循环患者的脂质和/或核酸氧化产品被接受为氧化应激的迹象。然而,一个非常重要的事实被忽略,即最主要生物活性羟基自由基被形成缺血期间,氧气供应不足。
不加批判的接受这一事实的存在额外的氧原子(s)在生物分子和它们的降解产物的氧化导致误导的定义是一种抗氧化剂。根据电化学原理必须具有抗氧化还原性质,但除了抗坏血酸(维生素C)与谷胱甘肽,很少有自然物质减少属性(1,2]。因此,毫不奇怪,抗坏血酸不仅未能阻止氧化应激的后果(3]但相反表现出有害的影响4]。这些事实存在一个悖论以失败来演示一个显著影响抗氧化治疗的疾病被认为是与氧化应激有关,例如,动脉粥样硬化(5]。一些试图解释这个问题的一系列出版物(6- - - - - -8]。另一条线的证据显示缺乏受益于抗氧化剂的使用是在高血压的预防或治疗无效9]。相比之下,富含水果和蔬菜的饮食和全谷物保护心血管系统,降低血压,减少自由基的压力(10]。这些重要的,尽管有争议,问题综述。
2。羟基自由基的生成和性质
在生物有两个主要的活性氧,超氧化物自由基和羟基自由基不断形成的氧还原成水的过程。在Haber-Weiss反应生成羟基自由基过氧化氢和铁离子的存在。第一步包括减少铁成亚铁离子: 第二步是芬顿反应:
过氧化氢在芬顿反应的要求导致氧化应激的误导性的概念,忽视了一个事实:氢氧自由基(),已知最生物活性自由基,就形成了在活的有机体内在缺氧条件下(11]。此外,这种可以生成自由基在体外在还原条件下抗坏血酸和铁离子的存在。更有趣的是发现,本文提出的代羟基自由基催化铁离子没有任何额外的氧化还原剂,可视为芬顿反应的一种特殊情况: 从水的羟基是一个电子转移到铁离子和二价铁的形成和一个吗氢氧自由基。
除了缺氧/减少条件的重要作用在活的有机体内代羟基自由基,还有另一个重要的是,尽管不是一般公认,因素即自由铁存在于血液中所谓的不稳定铁池(12]。建议一些年前,铁疗法可能促进羟基自由基的形成从而导致动脉粥样硬化(13,14]。有关的,重要的是要注意,过度积累储存铁是观察在动脉粥样硬化病变15),以及在大脑神经系统疾病患者16]。与136年在他的论文中引用,布鲁尔回顾了角色的铁和铜在体内疾病的17]。最近,另一个全面审查铁的作用在退化性疾病发表18]。之间的密切关系铁过载和慢性疾病的发病机理可以解释的铁氢氧自由基生成和随后沉积fibrin-like材料在不同的器官。
2.1。人类纤维蛋白原的羟基Radical-Induced聚合
血纤维蛋白原是最疏水蛋白,因此很容易吸附在水溶液中不稳定的各种表面(19]。事实上,的纤维蛋白原转化成纤维蛋白凝血酶的作用使纤维蛋白单体更疏水从而促进他们自发聚合(20.]。此外,接触纯化纤维蛋白原的抗坏血酸/铜离子系统导致形成一种不溶性fibrin-like沉淀(neofiber) [21]。后来偶然发现这样一个戏剧性的修改引起的纤维蛋白原是羟基自由基生成的铁离子的存在没有任何氧化还原的代理。我们可以看到在图1,导致纤维蛋白原的量正比于系统中生成羟基自由基的数量。
形成不溶性聚合物的羟基自由基的影响下是由于有限的减少内部分子二硫桥随后暴露埋疏水导致的形成极强的抗原表位国际米兰分子键。有趣的是,乙酰化作用的前纤维蛋白原与羟基自由基反应使它容易受到纤维蛋白溶解22]。这个水杨酸盐的影响很可能是由于引入一个负电荷的蛋白质,从而减少疏水相互作用。负电荷的影响的一个例子的硫酸组sulfitolysis完全展开的蛋白质多肽链和维护他们完整的溶解度。应该注意,fibrin-like存款,它们有显著的抗蛋白水解降解,曾被观察到在许多退化性疾病,如动脉粥样硬化(23,24,癌症25),和糖尿病(26)和神经障碍(27]。相同的病理条件差的特点是过度积累配体铁,从而暗示一个潜在的羟基自由基的作用在这些疾病的发病机理18]。
3所示。抗氧化剂和自由基拾荒者
有一个信念,多不饱和脂肪酸(欧米伽)导致脂质过氧化物的氧化应激通过提供一个来源。然而相比之下这样的预期,根据流行病学研究,欧米伽起到有益的作用在这些疾病已知与自由基有关代(28),而糖尿病的并发症(29日]。不饱和脂肪酸的保护作用的另一个例子是一个有趣的现象,缺乏过氧化反应在环北极海豹的迹象。这些海洋哺乳动物寻找鱼潜水时间30分钟,但是,当他们的血液和器官进行分析后从水中出现并开始呼吸,没有发现氧化应激的迹象(30.]。因此,它必须得出结论:欧米出现在他们的脂肪保护这些动物从长期缺氧的损害后果。这种现象可以解释的氢氧自由基清除能力的多不饱和脂肪酸双键。
ω- 3脂肪酸和多酚天然物质都显示在阿尔茨海默氏症的保护作用[31日和癌症32]已知与持久性自由基压力(33),以及在糖尿病肾病34- - - - - -36]。这个明显的矛盾都可以解释为一种强烈的亲和力羟基自由基的双键,成为减少单键(37]。的不饱和脂肪酸(PUFA)产品形成hydroxy-fatty酸,在分子氧的存在,是进一步氧化醛和酮。这个非常重要的事实是一个终极来源的混淆,因为这些特定过氧化反应产品被认为是氧化应激的标记。
除了上述物质,某些生物活性制剂含有酚环有能力清除羟基自由基的芳香族羟基化的昊图公司的位置。最近发现的拾荒者之一是白藜芦醇证明对ischemia-induced大脑神经元损伤的保护作用[38]。水杨酸盐,属于类的药物可用昊图公司位置在酚醛戒指,也被证实能抵御自由基伤害在体外(39),在活的有机体内(40]。水杨酸的有益作用在糖尿病首次观察到几乎100年前(41]。此外,显著降低糖尿病患者的心肌梗死的风险已被归因于水杨酸盐的羟基自由基清除活性42]。心血管氢氧自由基过度生产的后果在糖尿病肾病可能解释的改性纤维蛋白原的分子变成的形式沉积在肾脏fibrin-like总量(43]。保护作用对羟基radical-induced损伤生物系统已经记录的使用自然多烯和多酚类物质,如类黄酮,目前主要是在水果和蔬菜(44,45]。同时,羟基自由基清除的双键存在于槲皮素可以解释其有利影响LDL分子的修改(46),同样在处女橄榄油(酚类化合物的作用47]。此外,染料木素,一种天然的大豆异黄酮,最近被证明是一个有效的氢氧自由基清除剂的添加羟基芳香环的双键(48]。
最近一个优雅的论文所示阿迪et al。49原花青素),含有大量的酚类戒指,有保护作用的减排doxorubicin-induced诱变和胚细胞的老鼠细胞增殖变化。最近,阿查里雅和他的同事们(50]表明氧化应激可以有积极和消极影响细胞增殖、生长抑制、和/或细胞死亡。根据这些作者的决心在体外抗氧化活性不允许植物衍生的化合物,预测潜在的好处,尤其是在视图的报道显示,在临床试验中使用抗氧化剂与癌症发病率增加。沿着这条线是Afanasev的论点,活性氧具有重要的功能,即在分子信号在各种病理生理过程51]。
上述事实清楚地表明,多酚物质都具有反和prooxidant属性。多酚的抗氧化性能是基于他们被氧化的能力,例如,过氧化氢,苯基酮(醌类)根据以下公式: 同时这些物质可以清除羟基自由基()由于他们除了双键形成相应的羟基衍生物: 因此,一般的结论可以从这些反应,抗氧化剂和抗氧化剂之间的差别是由缺乏或存在一个电子在碳碳键在芳香族和脂肪族化合物。然而,它应该强调,在多酚类物质的情况下,只有那些可用的昊图公司位置在酚醛环将有效地清除羟基自由基。治疗效果proanthocyanides的混合物(Oligol),在在体外测试与乳腺癌细胞,因此可以解释的存在许多这样的网站在这些多酚类物质的结构52]。然而,某一给定多酚的氧化还原性质只能适当的评估方法使用2′脱氧鸟苷测定有或没有过氧化氢(53]。
4所示。氧气和其它氧化剂
比较氧化应激和生锈的金属氧氧导致一些研究人员一个错误的结论,对我们的健康是有害的。它被遗忘,然而,现代人生活在条件我们呼吸氧气越来越少,由于工业污染和室内生活风格。这是最大的流行病学研究证明了意大利在这个世纪下半年预期寿命是最好的与高水平的呼吸指标,特别是肺活量(54]。此外,氧气疗法已被证明在各种疾病产生有益的影响。例如,肿瘤放射敏感性增强肿瘤通过增加氧化(55),反过来,也可能被解释成氧气的辐射诱导退化的影响聚合的蛋白质(56]。高压氧的积极影响肿瘤放射治疗综述了最近的两个文件(57,58]。
与这应该注意的是,强大的氧化剂臭氧被证明有选择地抑制增长的人类癌症细胞(59和提高治疗效果5 -氟尿嘧啶60]。相反不利影响对人体呼吸道的臭氧污染的空气中,这种强烈的氧化剂被证明是有益的,当适当地管理与ozone-treated血液循环(61年]。糖尿病的并发症也被认为是与氧化应激有关;然而糖尿病溃疡成功治愈了什么但高压氧治疗(62年]。最后但并非最不重要是健康有益的影响,适度的运动,特别是在预防心血管疾病和衰老的影响。这一效应是由增加血氧,从而平衡低氧诱导生成羟基自由基的破坏性影响。
另一类氧化剂的物质与二硫化团体在他们的结构被羟基自由基(减少到硫醇63年]。就是这样一个物质硫辛酸(LPA)错误地分类为一种抗氧化剂(64年]。LPA的反应是氧化的一个经典例子没有添加氧原子只是一个电子的转移从一个衬底二硫键。non-oxygen-assisted氧化反应也表现出了人血清白蛋白(HSA)。这个最丰富的血浆蛋白质包含十六岁内部分子二硫键的过程中清除羟基自由基成为减少,展开和聚合。有关这个发现聚合的蛋白质是在缺氧/缺血性损伤的保护作用[65年]。
4.1。硒
硒是另一个氧化成分的饮食,在健康维护的角色通常被忽视(66年]。这类金属被认为是抗氧化剂由于其在活动中心ROS-decomposing氧化物酶和超氧化物歧化酶(67年]。土壤中硒的存在主要是矿产广泛的亚硒酸钠的浓度;因此其内容在食品很大程度上取决于他们生长的地理区域。中有机硒形式最丰富的硒代半胱氨酸是现在公认为21氨基酸存在大约14哺乳动物硒蛋白(68年]。然而,只有亚硒酸钠而不是有机硒反应迅速与含巯基的组织形式(SH)的蛋白质(P)氧化他们根据以下反应:二硫化 four-valent硒是二价氧化。类似地,亚硒酸的氧化性质可以被证明与抗坏血酸的反应,被氧化脱氢抗坏血酸。因此,很明显,亚硒酸钠是一种氧化剂,不像人们普遍认为抗氧化剂(69年]。亚硒酸氧化特性,研究了在不同的生物系统(70年,71年]。这个属性可以解释自然杀伤细胞的功能的增加,所以重要的癌症预防和治疗72年),尤其是前列腺癌(73年,74年]。
在医学界有一个夸张的硒毒性的担忧,很少或根本没有关注它的化学形式用于治疗癌症的73年]。然而硒毒性数据和抗癌活动是1994年以来已有[75年]。在一项研究中LD50剂量的亚硒酸在大鼠建立了4.1毫克/公斤体重是千重大于人类最大安全剂量(76年]。作者在回顾,指出这样一个剂量约为0.6毫克/天,和毒性症状可逆形式的脱发和指甲脆性发生在1毫克/天的剂量在一年左右的时间。硒在生物系统中的重要性及其在健康维护关键作用被广泛地查阅雷曼(77年和最近两个作者78年,79年]。数据硒与氧化应激和健康状况还可以发现在一篇Brenneisen和他的同事(80年]。最近的研究表明,硒不足导致增加病毒的致病性和免疫反应变化的良性改变成致命的病毒(81年]。有利影响的亚硒酸钠在人类结肠癌最近也被审查(82年]。
5。整个食品或食品补充剂吗?
最近有很多出版物有关水果和蔬菜的饮食的重要性,在预防心血管疾病83年,84年]。众所周知,植物产品含有维生素等,B, C和E,有益的影响已被归因于他们的抗氧化性能。然而,只有很少人减少代理,因此它们不能被归类为真正的抗氧化剂,剩下的要么是中性或温和的氧化剂。然而,这些天然植物化学物质,特别是多酚类物质,已被证明对许多慢性病提供保护由于其自由基清除属性(85年- - - - - -88年]。最著名的白藜芦醇,已经用于临床实践,可以使羟基自由基通过芳香族羟基化反应。类似行动对羟基自由基产生的阿魏酸,属于家庭hydroxycinnamic酸的化学结构类似于姜黄素(89年]。阿魏酸在叶子和许多植物的种子,尤其是在糙米、全麦、燕麦、苹果、洋蓟、橙子、菠萝。姜黄素(姜黄)产生抗炎活动,防止动脉粥样硬化,对大脑有保护行动90年]。这种化合物也结合镉和铅对人类健康有额外的好处。同样的,提取的胡麻属indicum种子被证明清除羟基自由基和螯合金属(91年]。
Tapsell和她的同事们(92年)最近强调,整个食物,尤其是各种天然食品产品的组合,健康效应较强,任何单一的生化或它们的组合。这些作者得出结论,公众可能比个人更好关注全食营养素包括。此外,没有完整的食物组成的知识,和一些影响可能导致身份不明的组件。另一方面,某些食品的修改,如氢化植物油,可能比产品更有害的替换(如黄油)的生成反式脂肪酸。食品的概念协同作用变得特别重要的许多孤立的缺乏影响临床试验所示化合物。根据这些作者进一步强调,接受这个概念有可能降低相关成本药理方法疾病管理的过度依赖。天然食品产品的有益作用的另一个例子是类异戊二烯,发现在许多水果和植物包括柑橘类(perillyl醇、香叶醇)、鼠尾草、留兰香、肉豆蔻(perillyl酒精),罗勒香叶醇,柠檬草(金合欢醇,香叶醇),和洋甘菊(金合欢醇)是必不可少的调节细胞增殖、凋亡、分化、和脂类的生物合成93年]。类黄酮和食品含有对心血管系统有潜在的积极影响,很可能由于螯合铁的能力从而抑制活性氧的生成(94年]。
酚类化合物和/或多酚化合物发生在植物的重要团体,包括至少8000不同的已知结构包括简单的酚类、酚酸类、香豆素类、异香豆素,萘醌,氧杂蒽酮,对称二苯代乙烯、黄酮类化合物、木质素。构成最重要的多酚类,黄酮类化合物是自然物质表现出广泛的生物效应,包括抗菌、抗炎、抗过敏药,抗血栓形成的,通过行动95年]。还有大量的其他植物和草药含有的多酚类物质可以清除羟基自由基和/或自由铁螯合物(96年]。感兴趣的注意,蜂蜜含有多酚具有抗增殖潜力(97年]。此外,大戟属植物hirta每年多毛植物原产于印度和澳大利亚,据报道含有生物碱、皂甙、黄酮类、单宁酚酸和氨基酸。传统上,它是用于治疗胃肠道疾病、支气管和呼吸道疾病、肾结石、糖尿病和结膜炎。展品退热剂,镇痛,抗菌,抗焦虑药,驱虫剂,避孕的,解痉,抗真菌,抗炎活动(98年]。番红花l .(藏红花)是广泛应用于民间医药,然而,现代药理研究表明藏红花提取或其有效成分有抗痉挛的,抗抑郁药,抗炎,抗肿瘤效应,以及自由基清除属性(99年]。植物化学物质的结构,这表明他们的清除羟基自由基的能力,表中列出1。
6。结论
根据氧化应激的传统观点,其病理后果应该抵消和/或预防抗氧化剂。然而,临床试验等强有力的抗氧化剂维生素C和E给冲突如果不是负面结果,因此质疑行动的氧气的氧化机制的概念为中心的激进分子。事实上,大部分生物活性氢氧自由基会导致各种生物分子的羟基化减少不饱和键出现在他们的结构。相同的还原原理运作的天然物质具有芳香和/或脂肪族羟基自由基的双键使他们有效的食腐动物。大量的多酚类天然物质,通常认为是抗氧化剂,是真的氧化剂由于在其分子中电子受体组织的存在。他们的有利影响支持氧化反应的重要性在维持最佳健康和/或预防退化性疾病。含巯基的氧化组癌细胞的细胞表面的亚硒酸钠是另一个例子氧化过程健康体内平衡的重要性。