氧化应激与DNA损伤_冉茂良VIP专享VIP免费

动物营养学报2013，25(10):2238-2245ChineseJournalofAnimalNutritiondoi:10．3969/j．issn．1006-267x．2013．10．007氧化应激与DNA损伤冉茂良1高环1尹杰2，3陈斌1*(1．湖南农业大学动物科学技术学院，长沙410128;2．中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，湖南省畜禽健康养殖工程技术中心，农业部中南动物营养与饲料科学观测实验站，长沙410125;3．中国科学院研究生院，北京100049)摘要:人和动物机体细胞在遭受氮氧化合物、钙和病原体等体内外环境的刺激后，氧化和抗氧化系统之间的平衡被破坏，从而促进细胞内活性氧分子(ＲOS)的大量产生和积累，最终导致机体产生氧化应激。氧化应激可以导致DNA链断裂、DNA位点突变、DNA双链畸变和原癌基因与肿瘤抑制基因突变等形式的DNA损伤;同时，DNA也在遭受脱嘌呤和脱嘧啶、X射线、紫外线、烷化剂和嵌入剂等体内外物理或化学因素的刺激下造成DNA损伤，DNA损伤也能诱导机体产生氧化应激。本文主要对氧化应激与DNA损伤之间的联系作一综述，以期为后续的相关研究提供参考。关键词:氧化应激;ＲOS;DNA损伤中图分类号:S852．2文献标识码:A文章编号:1006-267X(2013)10-2238-08收稿日期:2013－04－03基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CAＲS-36)作者简介:冉茂良(1989—)，男，重庆城口人，硕士研究生，从事猪的遗传与育种研究。E-mail:ranmaoliang0903@126．com*通讯作者:陈斌，教授，博士生导师，E-mail:chenbin7586@126．com人和动物机体内由于细胞呼吸和能量代谢时刻发生着有氧氧化，在细胞中产生活性氧分子(reactiveoxygenspecies，ＲOS)，如超氧阴离子(·O－2)和羟自由基(·OH)等自由基。当细胞受到内外环境的刺激后，ＲOS产生增多，从而破坏了机体氧化与抗氧化系统之间的平衡，最终导致氧化应激(图1)［1－3］。过多的ＲOS能够激活核因子E2相关因子2(Nrf2)、核转录因子－κB(NF-κB)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)等，从而调节许多氧化物质和抗氧化物质相关基因的表达［4－5］。不仅如此，蛋白质和DNA也是ＲOS的攻击靶标，ＲOS能够造成蛋白质结构突变或丧失生物活性、DNA链断裂、DNA位点突变、DNA双链畸变和原癌基因与肿瘤抑制基因突变，最终导致机体产生氧化损伤［6－7］。DNA作为生物体最重要的遗传物质能够保持其自身一定的稳定性，但是DNA却经常发生内在的自发性损伤和遭受X射线、紫外线、烷化剂、嵌入剂等外在刺激而发生损伤，据统计每个细胞内的DNA在24h内出现10000次损伤。而DNA损伤能够加速细胞的衰老和凋亡、引起癌症和肿瘤等疾病。不仅如此，有研究报道DNA损伤也可以诱导ＲOS的产生［8］，且对细胞死亡和自救有重要的作用［9］，其原因可能是由于ＲOS能调节p53基因(一种抗癌基因)的活性［10－11］。由此可见，ＲOS可引起DNA损伤，而DNA损伤也可以诱导产生ＲOS，因而氧化应激和DNA之间存在着一定的联系。1ＲOS和氧化应激信号通道1．1ＲOS的产生大量研究表明，ＲOS有2种来源:一种是内源性，线粒体呼吸链氧化磷酸化过程活性氧泄漏、过氧化酶体和被激活的炎性细胞等［12］;另一种是外源性，例如外源物、病原体、促炎细胞因子和重金属等［13］。尽管细胞色素p450氧化酶也能产生ＲOS，但线粒体仍是细胞ＲOS最重要的来源。研10期冉茂良等:氧化应激与DNA损伤究表明，在线粒体呼吸链辅酶还原型辅酶Ⅰ(NADH)、泛醌氧化还原酶和泛醌细胞色素C氧化还原酶的作用下，0．15%的氧被转化为ＲOS，其中主要是·O－2［12，14］，由于·O－2能攻击细胞内许多大分子(如脂质、蛋白质和DNA)且能通过酶催化反应产生其他ＲOS，如·OH和过氧化氢(H2O2)等，因而·O－2被视为“首要ＲOS”［15］。·O－2在超氧化物歧化酶(SOD)的催化作用下被转变为H2O2，H2O2通过过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和Fenton反应被清除。其中过氧化氢酶能够通过歧化反应将2分子H2O2转化为1分子O2和2分子H2O，GPx利用一些还原剂将H2O2转化为2分子H2O，Fenton反应则是在Fe2+的催化下将H2O2分解生成·OH［1，16］。尽管·OH的半衰期(大约10－9s)非常短，但其活性很高，几乎对所有大分子(如碳水化合物、核酸、脂质和蛋白质)造成损伤...