氧化應激是指機體在遭受各種有害刺激時,體內高活性分子如活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species,RNS)產生過多,氧化程度超出氧化物的清除,氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡,從而導致組織損傷。
在氧化應激過程中,由于受到自由基的氧化脅迫,構成細胞組織的各種物質如脂質、糖類、蛋白質、脫氧核糖核酸(DNA)等所有的大分子物質,都會發(fā)生各種程度的氧化反應,引起變性、交聯(lián)、斷裂等氧化損傷,進而導致細胞結構和功能的破壞以及機體組織的損傷和器官的病變,甚至癌變等。
氧化應激一般有以下三種標志事件:
DNA損傷
活性氧(ROS)自由基可以直接攻擊生物大分子DNA誘發(fā)DNA氧化損傷。在各種氧化損傷中,以鳥嘌呤8位碳原子氧化后形成8-羥 基-[脫氧]鳥嘌呤(8-OHdG/8-OHG)最為常見。還有一些嘌呤或者嘧啶堿基直接脫去的反應,這樣也就形成了核酸中無嘌呤(apurinic)和 脫嘧啶(apyrimidinic)位點,統(tǒng)簡稱AP位點。除了上述氧化損傷外,DNA雙鏈斷裂是細胞內多種類型的DNA損傷中最危險、最嚴重的一種,通常使用彗星分析方法來檢測。
脂類損傷
脂質過氧化過程中發(fā)生的ROS氧化生物膜的過程,即ROS與生物膜的磷脂、酶和膜受體相關的多不飽和脂肪酸的側鏈及核酸等大分子物質起脂質過氧化反應形成脂質過氧化產物如如丙二醛 (Malonaldehyde, MDA),8-異前列腺素(8-Isoprostane)和4-羥基壬烯酸(4-hydroxynonenal,HNE),從而使細胞膜的流動性和通透性發(fā)生改變,最終導致細胞結構和功能的改變。
蛋白質損傷
在氧化應激過程中,自由基對蛋白質的作用包括蛋白質肽鏈斷裂、蛋白質分子相互間交聯(lián)聚合,蛋白質氨基酸發(fā)生氧化脫氨反應、氧自由基攻擊蛋白質還原性基團、脂類氧化裂解所產生的丙二醛與蛋白質上的氨基產生分子間的交聯(lián)等。目前對于蛋白質氧化損傷的檢測指標主要有兩個,分別是蛋白羰基生成(羰基化)和硝基酪氨酸的生成(蛋白質中酪氨酸硝基化)。