氢气医学

氧化还原稳态的四大生物作用【知识】

发布时间:2022-11-21本文来源: 氢思语
自由基或活性氧的概念在生物医学领域备受重视,但是也存在非常多的问题。最主要的就是往往容易对自由基伤害效应的夸大,或者对自由基基本功能的错误理解。自由基生物学发展到今天,学者们更加关注的已经不是自由基或活性氧本身,而是更从整体上来认识这一现象。氧化还原稳态就是自由基生物目前最重要的研究对象,那么对这种氧化还原稳态的认识,就是我们研究氧化损伤和抗氧化治疗策略的学者们,需要认真学习和了解的重要知识和概念。
1985年提出氧化应激概念的德国生化学家Helmut Sies一直活跃在自由基生物学领域,而且热衷于对氧化应激概念的不断修订。例如在2015年,他和Dean P. Jones共同写了一篇文章“氧化还原编码”,这篇文章提出了氧化还原编码的新概念,其内涵就是对氧化还原在细胞内的功能进行了分类,这一分类对于我们理解氧化还原的生物学地位和意义有一定帮助。

 

他在文章中明确提出,氧化还原在生物体中有四大类作用。
第一、电子传递和代谢调节作用。主要发生在线粒体的电子传递过程,是需氧生物用电子还原氧气的最基本生化过程,是细胞产生ATP的最重要物质和能量代谢过程。其中重要的就是两种递电子体,含有烟酰胺NADNADP,能可逆地接受和提供电子。这类化合物今天在抗衰老领域备受关注,如NAD的前体NMN
第二、蛋白结构功能调节作用。受到细胞局部氧化还原水平的影响,通过改变蛋白质残基氧化还原状态调节蛋白质结构和功能。如大部分生物蛋白质分子都含有巯基(半胱氨酸等),当这些巯基被氧化或还原时,能使蛋白质形成侧链,极大地影响其结构和功能,这种效应导致的蛋白活性可呈现出数个数量级的改变,对生物过程和细胞的命运产生决定性影响。
第三、氧化还原信号效应。这属于典型的第二信使功能,在氧化还原代谢的活化/失活循环中,特别是H2O2在细胞内产生时空水平的改变,从而对细胞周期等生命过程产生调节作用。
第四、氧化还原网络适应能力。这是细胞内的适应系统,从不同亚细胞结构,到细胞和组织水平,能对内外环境做出适应性反应。这种氧化还原网络的适应能力是细胞和机体应对外界环境必须具备的能力,如果这种适应能力和功能受损,会导致细胞损伤和疾病的发生。这方面比较典型的是,Nrf2系统,当受到内外氧化损伤刺激时,氧化应激水平提高,细胞能通过这一系统,促进多种抗氧化酶和抗氧化物质合成酶的基因表达,从而实现对抗氧化应激损伤的储备,提高损伤耐受力或鲁棒性。
Dean P , Jones, Helmut, et al. The Redox Code.[J]. Antioxidants & redox signaling, 2015.
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