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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...

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