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氧化损伤，如何寻找适合自己实验应用的生物标志物

阅读次数：497 发布时间：2020/6/9 11:04:28

氧化应激（Oxidative Stress，OS）是机体活性氧成分与抗氧化系统之间平衡失调引起的一系列适应性的反应。干扰细胞正常的氧化还原状态，会制造出过氧化物与自由基导致毒性作用，因此损害细胞的蛋白质、脂类和核酸。发生在人类的氧化压力，被认为是造成亚斯伯格症候群、自闭症、阿兹海默症、帕金森氏症、注意力缺陷过动症、动脉粥样硬化、心脏衰竭及癌症等的成因。然而活性氧也有它的益处，免疫系统可利用活性氧攻击并杀死病原。短期的氧化应激在防止老化上，也提供了重要的步骤，称做毒物兴奋效应。

氧化应激可通过测量活性氧（ROS）来直接评估，或通过过度产生的ROS对脂质，蛋白质和核酸造成的相关损害来间接评估。尽管直接测量ROS是理想的方法，但是与ROS的瞬时特性相比，通常更依赖于间接方法因为生物分子上的损伤标记相对稳定。

ROS：氧气作为正常代谢的一部分被电子还原，导致形成各种ROS，包括过氧化氢（H2O2）和超氧化物（O2?-）。当不受控制的氧化对生物系统造成压力时，会对细胞大分子造成损害。ROS的测定不能识别ROS产生的来源（即正常状态与疾病状态），但是如果实验模型处于压力下，则ROS可能增加并且分子成分改变。

ROS：氧气作为正常代谢的一部分被电子还原，导致形成各种ROS，包括过氧化氢（H2O2）和超氧化物（O2?-）。当不受控制的氧化对生物系统造成压力时，会对细胞大分子造成损害。ROS的测定不能识别ROS产生的来源（即正常状态与疾病状态），但是如果实验模型处于压力下，则ROS可能增加并且分子成分改变。

RNS：在氧化应激过程中也会产生活性氮（RNS）。由一氧化氮合酶（NOS）和O2?-合成的高含量一氧化氮（NO?）导致过氧亚硝酸盐的形成。NO?本身也与硫醇和铁硫酶反应，而过氧亚硝酸盐与酪氨酸残基反应形成硝基酪氨酸。

DNA/RNA损伤：鸟嘌呤是DNA和RNA损伤时*容易氧化的碱基。为纠正这种损伤而启动的修复过程将下列氧化的鸟嘌呤类释放到尿液中：

8-羟基鸟嘌呤——无核糖的碱

8-羟基鸟苷——RNA的核苷

8-羟基-2-脱氧鸟苷——DNA的脱氧核苷

可以检测多种氧化鸟嘌呤种类的测定法比只限于分析一种（例如8-羟基-2-脱氧鸟苷）的测定法能捕获更多的氧化损伤生物学相关产物。

蛋白质氧化和硝化：蛋白质氧化的*常见标志是蛋白质羰基含量。氧化还原循环阳离子与蛋白质结合，并与ROS的攻击结合，导致形成含有羰基（酮，醛）的氨基酸衍生物。香烟烟雾和醛类也会将羰基引入蛋白质中。另外，ROS暴露于蛋白质的蛋氨酸残基会产生蛋氨酸亚砜（MetO），这是一种氧化修饰，如果未被MetO还原酶逆转，则会进一步氧化为蛋氨酸砜，并可能导致蛋白质功能障碍。

蛋白质上硝基酪氨酸的存在用作NO?与 O2??反应时体内形成的过氧亚硝酸盐的标志物。当过氧亚硝酸盐经历杂化裂解时，释放出的硝化氮离子硝酸盐蛋白酪氨酸残基。NO?可以通过RNS介导的S-亚硝基化过程直接修饰蛋白质，其中NO?基团与蛋白质半胱氨酸残基的硫醇基结合，从而形成S-NO部分。

脂质过氧化：脂质过氧化导致不饱和脂质的高反应性和不稳定的氢过氧化物的形成。它们可以通过不稳定的氢过氧化物的各种分解产物（例如烷烃，酮，醛）直接或间接评估。通过组织脂质的随机氧化产生的8-异前列腺烷目前被认为是体内脂质过氧化*可靠的生物标记。它是脂质过氧化作用的特定产物，其稳定且在所有正常生物体液和组织中的含量均可检测到。磷脂中酯化水平的测量可用于确定目标靶位点脂质过氧化的程度。