自由基与细胞凋亡的关系

自由基与细胞凋亡的关系 什么是自由基? 自由基,化学上也称为“游离基”,是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时,化学键中电子必须成对出现,因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子,使自己形成稳定的物质。在化学中,这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基,例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧,通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能,如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用,导致人体正常细胞和组织的损坏,从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外,外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基,使核酸突变,这是人类衰老和患病的根源。自由基被称为万病之源,是人体衰老和疾病的主要原因。空气负离子能够有效消减自由基,减缓人体衰老,提高人体免疫力。 引发自由基的 ①引发剂引发,通过引发剂分解产生自由基 ②热引发,通过直接对单体进行加热,打开乙烯基单体的双键生成自由基 ③光引发,在光的激发下,使许多烯类单体形成自由基而聚合 ④辐射引发,通过高能辐射线,使单体吸收辐射能而分解成自由基 ⑤等离子体引发,等离子体可以引发单体形成自由基进行聚合,也可以使 杂环开环聚合 ⑥微波引发,微波可以直接引发有些烯类单体进行自由基聚合。 什么是细胞凋亡? 细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、达以及调控等的作用,它并不是病理条件下,自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。 人体内的细胞注定是要死亡的,有些死亡是生理性的,有些死亡则是病理性的,有关细胞死亡过程的研究,近年来已成为生物学、医学研究的一个热点,到目前为此,人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式,即细胞坏死与细胞凋亡 (apoptosis)。细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式,而细胞凋亡则是近年逐渐被认识的一种细胞死亡方式。 细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型,而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。 凋亡是多基因严格控制的过程。这些基因在种属之间非常保守,如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等,随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识,但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。而凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。如肿瘤、自身免疫性疾病等,能够诱发细胞凋亡的因素很多,如射线、药物等。 自由基影响细胞凋亡 在诸多凋亡的诱因中,体内代谢或外源性因素产生的自由基均被证实可诱导细胞凋亡。电离辐射是引起细胞凋亡的重要因素之一,是通过直接辐射水分子产生羟自由基导致细胞内大分子的氧化损伤,使蛋白质氧化、DNA链断裂、细胞膜起苞、脂质氧化等,而这些正是细胞凋亡的特征。但羟自由并不是造成凋亡时DNA电泳区带呈梯状的直接原因,它与凋亡初期DNA被切割成碱基片段过程有关。自由基可直接诱导细胞凋亡,Lennon等对4种不同造血细胞HL60、U937、Molt-4和Daudi进行体外培养,发现活性氧自由基(ROS)直接引起细胞凋亡,其机理可能与ROS引起Ca2+内流有关。许多不同的细胞系在暴露于剂量为10~100 mmol/L 的过氧化氢时,均可诱导细胞凋亡的发生〔2〕;而在1~10 mmol/L剂量的过氧化氢时,表现有丝分裂原的作用,刺激细胞生长;剂量大于100 mmol/L时,表现细胞毒性作用;达到400 mmol/L时,直接引起细胞坏死。这种不同剂量的过氧化氢与细胞生长状态的相关性,提示自由基定量作用对细胞凋亡的发生有重要影响。