自由基与人类衰老自由基与人类衰老.doc

自由基与人类衰老衰老是一个持续的变化过程，对于人类而言，指人在中年之后，随着年龄的不断增加，机体的新陈代谢逐渐进入衰老，各器官功能开始降低而逐渐转入老化状态。本文从自由基的生成与淬灭、自由基在脂褐素的形成、线粒体DNA的突变、诱导细胞凋亡、在蛋白质合成中的作用等方面，阐述了自由基与衰老间的关系，并且分析了酶类抗氧化剂和非酶类抗氧化剂与衰老的相互关系，指出了自由基可引起的疾病，从而提出了如何延缓衰老，为人类减缓自身衰老提供了一定的科学依据。??? 衰老之谜与生命起源之谜一样，引起人类的极大兴趣。因而人类对延缓衰老的原因就有各种不同的学说。其中已被广泛接受的是损伤学说、交联学说，而越来越多的研究显示，人体衰老主要是人体的保养与修复系统有缺陷或功能的减退引起的。目前具有本源性解释的衰老机制是自由基学说。这一学说是J·OHn JE及Harman D于1956年提出的，是有广阔前景的学说。其主要依据是在正常情况下机体的自由基的产生与消失处于动态平衡。一旦失去平衡即逐渐趋于老化，最终导致衰老。这一理论主要认为衰老起因于代谢过程中不断产生的自由基毁坏细胞膜结构，并增加DNA突变，造成功能蛋白合成误差；促进核酸和蛋白质的分子内和分子间逐步发生化学交联反应。使细胞不能发挥正常的功能，终至死亡。因此，减少或限制自由基的产生可以延长机体的生存期。随着年龄增大的退行性变化是由于自由基的副作用所引起的。 ??? 本文对衰老与自由基学说进行综合分析，为进一步研究延缓衰老提供参考，从而解释了人体内过多的自由基是引起人类老化的主要原因。 　　1? 自由基的特性 ??? 1.1? 自由基的生成与淬灭? 自由基（free radical）又称游离基。多数化学物质在其电子运行轨道中含有相对旋转的配对电子。自由基是指在最外层含有未配对电子的原子、原子团，特殊状态的分子，由于电子有成对的自然趋向，所以不成对的电子就有一种“张力”去“寻找伙伴”。也就是具有未配对的原子、原子团、分子或离子叫自由基。机体在活动过程中（如细胞呼吸作用、线粒体内的氧化过程）会产生超氧阴离子自由基（·O-2）、羟离子自由基（·OH）、过氧化氢自由基（·OOH）、氢自由基（·H）、脂质自由基（·L）、脂质过氧化自由基（LOO·）、有机自由基（R·）、有机过氧化自由基（ROO·）等。其中与生命关系密切的是·O-2，自由基在人体代谢中发挥着重要的作用，许多生理过程，如线粒体和微粒体的氧化还原反应，白细胞对病原体及肿瘤细胞的杀伤作用均需·O-2参与。正常情况下，体内的自由基可被机体内的防御系统-抗氧化酶（超氧化歧化酶,SOD）和抗氧化剂（如维生素E）清除而不会造成危害。 ??? 1.2? 自由基在衰老发生发展中的作用? 人类年龄≥50岁体内的活性开始降低, ≥60岁下降更明显。谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）和过氧化物酶也有类似的情况。抗氧化酶的活性降低导致机体内自由基的清除减慢，而许多因素如紫外线、X射线、γ射线、香烟烟雾、氧化性污染物、电子辐射等都会诱发正常代谢以外的异常自由基的产生。过多的自由基可造成机体内的DNA、蛋白质和脂类的损伤［2～4］,损伤的积累导致细胞衰老或死亡。生物个体的诞生、生长、发育一直到衰老一系列现象都是复杂的，但复杂的现象有其共同的规律。在很多衰老现象的背后，都隐藏着自由基反应的机理。因此很多衰老现象与自由基相关［5］。 ??? 1.2.1? 脂褐素的形成? 自由基性质活泼，且极不稳定，容易与其他物质发生反应而生成新的自由基及高氧化物。尤其是·O-2和·OH，它们是最活泼也是最具有危害性的自由基，它们可以与相邻的任何生物分子起反应。过量的·O-2和·OH氧化细胞膜中不饱和脂肪酸引起脂质过氧化、交联、聚合成脂褐素（一种难以消除的惰性废物），它堆积在细胞内毒害细胞，阻止细胞内物质和信息的传递［2］。脂褐素在皮肤细胞中堆积，形成老年斑；在脑细胞中堆积，则会引起记忆减退或智力障碍，甚至导致老年性痴呆症；在心肌细胞中堆积，心脏功能减退［6］。胶原蛋白聚合则引起皮肤失去张力和弹性，皱纹增多以及老年性骨质增生。这些都是衰老的基本特征。 ??? 1.2.2? 线粒体DNA突变? 人类线粒体DNA（mtDNA）为一环状双链超螺旋DNA，存在于线粒体基质中。mtDNA与核DNA（nDNA）相比，其特殊性是：mtDNA裸露，无组蛋白保护且缺乏有效的修复系统，因此其突变率比nDNA高10～100倍，并且能在细胞内不断积累；mtDNA具有极其经济的基因排列，没有内含子，却有部分区域基因重复使用，因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。·O-2和·OH能与mtDNA分子中的胸腺嘧啶、尿嘧啶、鸟嘌呤等发生反应，引起mtDNA的碱基替换、重组或片段缺失，造成生殖细胞系与体细胞系mtDNA突变。 ???