氧气生理学和氧毒性机制的研究进展

氧气对地球的生命至关重要。人类通过呼吸所获得的氧气在线粒体内被消耗,主要用于氧化磷酸化产生能 量。氧气过少或过多都容易对人类产生极大的危害。氧气过少时,可导致组织器官供氧不足,出现功能障碍,严重者可致 死亡;氧气过多时,机体不能消耗多余的氧气,使细胞处于高氧状态,导致大量的ROS（Reactive Oxygen Species）产生,进 一步引起细胞膜和细胞器的氧化损伤导致氧毒性。虽然人体有多种氧感应机制防止器官和细胞遭受低氧和高氧诱导的 氧化应激,但在给氧治疗中,尤其是老年人吸氧过程中,连续实时的个体化监测与指导仍尤为重要,应尽量在避免或减少 氧毒性的同时纠正低氧血症和组织缺氧。     

乙醛脱氢酶2减轻多柔吡星所致细胞毒性作用的机制

目的：探讨乙醛脱氢酶2(aldehyde dehydrogenase 2,ALDH2)对多柔吡星(doxorubicin,DOX)所致肌原细胞毒性的保护作用及其机制。方法：以小鼠C2C12肌原细胞为研究对象,通过基因转染方式调节细胞内ALDH2表达水平,以流式细胞术检测细胞凋亡率,MTT法检测细胞增殖抑制率,化学荧光法检测组织活性氧(reactive oxygen species,ROS)、4羟壬烯醛(4-hydroxynonenal,4-HNE)蛋白加合物含量及caspase-3/7活性,Western印迹检测Bcl-2,NADPH氧化酶2(NADPH oxidase 2,NOX2)、胞浆调节亚单位p-p47PHOX水平。结果：ALDH2过表达可显著降低DOX所致C2C12细胞凋亡及增殖抑制,而抑制ALDH2的表达则增加DOX对C2C12细胞凋亡诱导及增殖抑制作用;ALDH2过表达可下调p47PHOX磷酸化水平,抑制NOX2活化及ROS生成,而ALDH2低表达则上调p47PHOX磷酸化水平,促进NOX2活化及ROS生成;此外,NOX2活性抑制剂apocynin可抑制p47PHOX磷酸化、ROS生成及caspase-3/7的酶活性,同时增加 ALDH2酶活性及其mRNA水平。结论：DOX所致的肌原细胞毒性与NOX2依赖性细胞氧化应激增强、ALDH2酶活性及表达降低有关,而ALDH2通过抑制上述NOX2信号,减轻细胞凋亡而发挥保护细胞作用。     

Oligomeric Procyanidins Induce Generation of Reactive Oxygen Species and Collapse of Mitochchondrial Membrane Potential in Glioblastoma Cell Lines

Objective The aim of the present study was to clarify the mechanism underlying glioma cell death upon oligomeric procyanidins (F2) exposure. Methods The cytotoxicity of F2 on U87 (human malignant glioblastoma cell line) and C6 (rat glioma cell line) cancer cells was evaluated, and changes of mitochondrial membrane potential (MMP) and production of reactive oxygen species (ROS) in drug-treated cells were monitored. Moreover, morphological changes associated with F2-induced cells death were examined. Results F2 induced a concentration-dependent increase in ROS production and decrease in MMP. Furthermore, pre-incubation with N-acetylcysteine (NAC) and rotenone (Rt), resulted in partial inhibition of F2-induced ROS generation and marked attenuation of cell death and the cytoplasmic vacuolization induced by F2. In addition, pretreatment with Rt markedly attenuated the MMP loss in F2-treated cells. However, pretreatment with NAC only markedly attenuated the MMP loss in F2-treated C6 cells. Conclusion The increase in ROS level is at least one of mechanisms associated with F2-induced glioma cell death as well as the cytoplasmic vacuolization formation that contribute to the cytotoxicity of F2 in glioma cells.     

解耦联蛋白3的研究进展

在解耦联蛋白1(UCP1)的同源物解耦联蛋白3(UCP3)被克隆以后的13年中,人们对确定它的功能抱有浓厚的兴趣。尽管人们做了大量的工作,但是它的分子结构和生理生化功能还都没有真正弄清楚。基于它与UCP1高度同源,早期的研究是验证它的生热作用,但是有关这种作用的证据不足。目前的研究主要集中在两种假说上:UCP3减少活性氧簇产生,这样可阻止或减少氧化性破坏;UCP3从线粒体中输出脂肪酸阴离子或脂质过氧化产物。UCP3是老化、变性性疾病、癌症、肥胖、糖尿病和心力衰竭等的重要潜在治疗靶点。现就UCP3的结构、组织分布、功能及调节因素进行综述,并对其今后的研究方向进行展望。     

亚硒酸钠介导人结肠癌HCT116细胞死亡的机制研究

目的：探讨亚硒酸钠杀伤结肠癌HCT116细胞的潜在机制。方法：应用MTS方法和DCFH-DA法分别检测亚硒酸钠对人结肠癌细胞系HCT116存活率和细胞内活性氧水平的影响,同时应用小分子干扰RNA片段研究JNK1和p53在亚硒酸钠介导的细胞死亡过程中的作用。结果：亚硒酸钠可显著提高HCT116细胞内的活性氧水平,使细胞发生氧化应激,激活应激相关蛋白JNK1和p53,从而达到杀伤肿瘤细胞的作用。结论：亚硒酸钠能有效杀伤结肠癌肿瘤细胞,同时JNK1和p53在亚硒酸钠介导的细胞死亡过程中发挥了重要作用。     

解耦联蛋白在心肌中的表达与心力衰竭

位于心肌线粒体内膜上的解耦联蛋白 (UCPs) ,作为质子通道驱散氧化呼吸时形成的H 梯度 ,使产能转化为产热 ,从而增加呼吸 ,阻止ATP形成 ,并抑制活性氧族的产生 ,最终阻止了心肌细胞的程序性死亡。脂肪酸、寒冷、甲状腺激素、肾上腺素等能调控UCPs的浓度和活性。UCPs在心力衰竭中的作用仍然不清楚 ,有待进一步研究     

In vitro evaluation of cytotoxicity and oxidative stress induced by multiwalled carbon nanotubes in murine RAW 264.7 macrophages and human A549 lung cells

Objective To investigate in vitro cytotoxicity and oxidative stress response induced by multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs).Methods Cultured macrophages (murine RAW264.7 cells) and alveolar epithelium cells type II (human A549 lung cells) were exposed to the blank control,DNA salt control,and the MWCNTs suspensions at 2.5,10,25,and 100 μg/mL for 24 h.Each treatment was evaluated by cell viability,cytotoxicity and oxidative stress.Results Overall,both cell lines had similar patterns in response to the cyto...     

铜失衡与阿尔茨海默病关系的研究进展

铜是一种必需的微量元素,铜缺乏或过多都会对身体产生不利影响。生理情况下,生物体内的铜处于一种平衡的状态,称为“铜稳态”。近年来越来越多的研究者关注金属离子对阿尔茨海默病的影响,铜离子(Cu²⁺)的异常积累被认为是阿尔茨海默病(alzheimer"s disease,AD)的病理因素之一,升高的Cu²⁺导致与阿尔茨海默病密切相关的因素发生变化,如蛋白的聚集、载脂蛋白E的结合、微小核糖核酸(micro ribonucleic acid,microRNA, miRNA)的表达和活性氧的增加等。近来人们发现铜螯合剂可以减少脑内淀粉样蛋白的聚集,降低Tau磷酸化,减轻神经炎症和氧化应激等过程,从而起到保护作用。这为阿尔茨海默病的预防和治疗提供了新的思路和希望。     

体外受精-胚胎移植周期颗粒细胞解偶联蛋白2的表达与胚胎发育的关系

目的 探讨体外受精周期颗粒细胞解偶联蛋白2(UCP2)的表达与细胞内活性氧水平关系以及对胚胎发育的影响.方法 运用UCP2抗体和DCFH-DA,采用流式细胞仪技术,分别检测了53例体外受精周期颗粒细胞UCP2表达和细胞内活性氧水平.其中≤35岁组35例,＞36岁组18例.结果 颗粒细胞UCP2的表达与细胞内活性氧水平负相关(r=-0.578,P＜0.01),并且,年长妇女颗粒细胞UCP2表达下降,UCP2表达低者,良好胚胎形成率降低,取卵数大于等于15个的患者颗粒细胞UCP2表达升高,卵母细胞成熟比例低.结论 颗粒细胞通过增加UCP2表达反馈性抑制细胞内活性氧水平过高,进而控制卵泡液活性氧水平,保护卵母细胞免受氧化应激损伤.     

蛋白激酶C-δ抑制剂Rottlerin抑制造影剂诱导的肾小管上皮细胞凋亡

目的:研究蛋白激酶C-δ(PKC-δ)抑制剂Rottlerin在造影剂诱导的肾小管上皮细胞凋亡中的作用及其机制。方法:体外培养的大鼠肾小管细胞(NRK-52E)分别与不同碘浓度(25,50,100,150 gI/L)的碘帕醇（非离子型造影剂）共孵育2 h;或者以100 gI/L碘帕醇先后处理NRK-52E细胞0.5,1...     

迷迭香酸激活Parkin介导的线粒体自噬并抑制高糖诱导的心肌细胞肥大

目的 评估迷迭香酸对高糖培养下心肌细胞线粒体自噬水平以及细胞肥大的影响。方法 体外培养H9c2大鼠心肌母细胞,分为对照组（葡萄糖5.5 mmol/L）、高糖组（葡萄糖25 mmol/L）、高糖+迷迭香酸组（葡萄糖25 mmol/L+迷迭香酸50 μmol/L）、高糖+迷迭香酸+Parkin-siRNA组（葡萄糖25 mmol/L+迷迭香酸50 μmol/L+Parkin-siRNA转染）;Western blot法测定PINK1、Parkin、LC3II/LC3I蛋白表达水平,透射电子显微镜下观察线粒体自噬体形成情况,流式细胞术检测活性氧物质（ROS）与凋亡水平,分光光度法检测细胞线粒体呼吸链复合酶活性,荧光酶标法检测线粒体膜电位水平,3H-亮氨酸标记法检测细胞蛋白质合成速率,光学显微镜下检测心肌细胞表面积。结果 迷迭香酸可提高高糖培养下心肌细胞内PINK1、Parkin、LC3-II/LC3-I蛋白表达水平（P<0.05）,增多线粒体自噬体数量,并抑制高糖诱导的ROS生成、恢复线粒体呼吸链复合酶活性与线粒体膜电位水平（P<0.05）,抑制高糖诱导的细胞凋亡（P<0.05）,并降低心肌细胞表面积与蛋白质合成速率（P<0.05）。利用Parkin-siRNA抑制心肌细胞线粒体自噬,则阻断了迷迭香酸对高糖培养下心肌细胞氧化应激与心肌细胞肥大的保护作用（P<0.05）。结论 迷迭香酸可通过激活Parkin介导的线粒体自噬,对高糖诱导心肌细胞的氧化应激损伤有保护作用,并改善心肌细胞肥大。     

凋亡信号调节激酶1在紫花牡荆素诱导结肠癌细胞凋亡中的作用

目的:研究紫花牡荆素诱导人结肠癌细胞凋亡作用及其作用机制。方法:体外培养人结肠癌HT-29细胞。碘化丙啶(P)I染色流式细胞术(FCM)和细胞凋亡ELISA试剂盒检测细胞凋亡。荧光探针二氯荧光素(DCFH-DA)标记FCM测定细胞内活性氧的含量。Western blot和小干扰RNA转染用于探索其分子机制。结果:紫花牡荆素以浓度依赖性的方式诱导结肠癌HT-29细胞系细胞凋亡。紫花牡荆素引起活性氧(ROS)的产生,并激活HT-29细胞的凋亡信号调节激酶1(ASK1)。N-乙酰半胱氨酸(NAC)预处理HT-29细胞有效地抑制ASK1活性,减弱紫花牡荆素处理引起的细胞凋亡。ASK1特异小干扰RNA能显著减弱紫花牡荆素诱导HT-29细胞凋亡作用。结论:紫花牡荆素通过刺激活性氧形成活化ASK1诱导结肠癌HT-29细胞凋亡。     

高原低氧适应与低氧实体瘤

寒武纪生命大爆发是一次由于环境氧浓度改变而导致的重大生命演化事件。对氧气的利用是高等生命赖以生存的本能,并因此进化出了复杂的调节系统来应对环境中氧气浓度的变化。低氧是高原环境的典型特点之一,通过高原低氧环境的长期自然选择,生活在高原地区的许多物种都演化出了独特的低氧适应机制。高原低氧环境中各种生物通过自然选择而实现的低氧适应过程与各种人类实体瘤中的肿瘤细胞低氧适应性状高度相似,本文从高原生物和实体瘤细胞的低氧适应性进化两个方面进行总结与讨论,以期通过对高原低氧适应性进化的分子机制进行深入解析,为低氧适应新基因的筛选和低氧实体瘤发生发展的分子机制解析提供新的研究策略。     

双黄连对多重耐药大肠埃希菌抗菌增敏作用及机制研究

目的：探讨双黄连粉针剂对多重耐药大肠埃希菌抗菌增敏作用及其作用机制。方法：取分离于临床的多重耐药大肠埃希菌,二倍稀释法测定双黄连与头孢他啶单独使用的最低抑菌浓度（MIC）,棋盘稀释法测定双黄连和头孢他啶联合使用时部分抑菌浓度指数（FIC）,动态生长曲线法观察双黄连和头孢他啶及其联合使用时对细菌生长的影响,采用荧光分光光度法测定双黄连对柔红霉素在细菌菌体内聚集的影响。结果：双黄连粉针剂与头孢他啶联合应用时FIC指数=0.375,具有协同抑菌作用;双黄连联合头孢他啶能够明显抑制细菌生长;亚抑菌浓度双黄连分别预处理4、6、8 h后,大肠埃希菌菌体内柔红霉素蓄积程度较空白对照增强（P〈0.05）,其中6~8 h时较为明显。结论：双黄连与头孢他啶联合应用具有协同作用,其作用机制可能与增加药物在菌体内蓄积水平有关。     

基于抗氧化机制的中药及化学成分在骨质疏松中的应用

目前,氧化应激在骨质疏松发病中的地位日益突出。研究发现高水平的活性氧（ROS）及相关氧化产物的蓄积可打破骨代谢平衡,造成骨质疏松症的发生。近年来,中药及其化学成分通过改善氧化应激防治骨质疏松的研究日益增多,并取得较多进展。本文在对氧化应激与骨质疏松症关系进行总结基础上,对常见中药及其抗氧化化学成分,如黄酮类、多酚类、皂苷类等经由抗氧化应激机制,防治骨质疏松症的研究做出简要综述,以期为临床应用、新药研发等提供借鉴。     

活性氧与男性不育相关研究进展

在生殖系统内,活性氧主要由精子自身和精液中的白细胞产生,活性氧在低浓度时可以调节正常精子功能,而过量活性氧会引起氧化应激反应,影响精子膜功能、精子运动能力和DNA完整性,是男性不育的重要原因。因此,如何清除过量活性氧、进行抗氧化治疗是男性不育研究的重要课题。     

单壁碳纳米管的肺毒性及氧化应激机制

目的 研究单壁碳纳米管(single-wall carbon nanotubes,SWCNTs)的肺毒性,并探讨其毒性机制,为安全生产和应用SWCNTs提供实验依据.方法 A549细胞用质量浓度为0、25、50、100、150、200 μg/mL的SWCNTs溶液孵育24 h,用CCK-8和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)试剂盒分别检测SWCNTs对A549细胞活性和细胞膜的影响,Hoechst 33342和PI荧光双染法检测细胞死亡情况,透射电镜(TEM)观察细胞超微结构变化,并检测细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平、谷胱甘肽(glutathione,GSH)浓度和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力以评估氧化应激情况.分别将0.5 mg/mL和1 mg/mL的SWCNTs溶液通过气管灌流的方法使大鼠肺部染毒,3d后取大鼠肺脏,常规H-E染色,检测肺组织病理学变化.结果SWCNTs对A549细胞表现出明显毒性,使细胞活性降低,死亡细胞增多,细胞膜和细胞结构损伤严重,细胞内ROS水平升高,GSH浓度和SOD活力降低.体内毒性检测结果表明SWCNTs在大鼠肺组织内积累,造成肺泡壁水肿增厚.结论 体外细胞毒性检测和动物毒性检测结果表明SWCNTs具有较大的肺毒性,其主要毒性机制是氧化应激反应.     

Nrf2/HO-1信号轴在氧化应激性疾病中的机制

在氧化应激性疾病发生发展过程中,活性氧(reactive oxygen species,ROS)的清除障碍或生成过多导致爆发性释放后,可损伤机体各组织器官。最新研究证明：核因子E2相关因子2/血红素加氧酶-1(nuclear factor erythroid-2-related actor 2/heme oxygenase 1,Nrf2/HO-1)信号轴通过发挥抗炎、抗氧化、减少线粒体损伤、调节钙离子内流、调控细胞凋亡(apoptosis)、焦亡(pyroptosis)、铁死亡(ferroptosis)及自噬(autophagy)等作用,抵抗氧化应激损伤,这为它在不同脏器(呼吸、心血管、神经、消化、泌尿、血液)的氧化应激性疾病中的治疗潜力提供了分子机制上的理论基础。因此,有效调控Nrf2/HO-1信号轴可成为治疗氧化应激性疾病的重要靶点。     

针刺对快速老化鼠线粒体钙离子浓度和活性氧簇的影响

[目的] 探讨针刺对快速老化鼠线粒体钙离子浓度和活性氧簇的调节。[方法] 运用快速老化鼠SAMP8和正常老化鼠SAMR1作为实验对象,采用“三焦针法”（原“益气调血,扶本培元”针法）,应用荧光指示剂及荧光探针标记,观察针刺对小鼠皮层、海马线粒体钙离子浓度以及活性氧簇含量的影响。[结果] SAMP8对照组皮层、海马线粒体钙离子浓度和活性氧簇与正常对照组相比,表达上调;针刺组表达下调并趋向正常组;非穴组表达上调,与针刺组有显着差异。[结论] 针刺能明显抑制线粒体内钙离子的蓄积,减少氧自由基的产生。非穴位的针刺在一定程度上会对机体产生不良刺激,加速氧化损伤。     

糖尿病并发症治疗新策略:防护线粒体氧化损伤

活性氧(ROS)引起的氧化损伤在糖尿病并发症的发病机制中起重要作用。最新研究显示,线粒体ROS增加可能是糖尿病并发症发病的共同机制。因此,减少线粒体ROS生成及其引起的氧化损伤,为糖尿病并发症的防治提供了新策略。这一新策略有望通过设计线粒体靶向性抗氧化剂及减少线粒体膜电位的药物来实现。文章简述线粒体氧化损伤的背景,并就线粒体靶向性抗氧化剂及解耦联蛋白在糖尿病并发症的防护作用进行探讨。