78-1.jpg 

之前在文章 [期刊導讀:維生素C以選擇性地殺死KRAS及BRAF突變的大腸直腸癌細胞?] 中有提到
維生素C可以有效降低ROS,那麼,ROS究竟是什麼?


        活性氧物質 (Reactive oxygen speciesROS)是人體內氧化代謝過程及自然防禦系統中,所產生具有高度活性的物質。活性氧物質又稱分為含氧自由基及非自由基 (圖一),而自由基 (Free radical) 定義為具獨立不成對電子的原子、分子或離子,例如HOH O2 -HO2NONO2,而含氧自由基則定義為氧氣在體內代謝之後所衍生出活性高、攻擊性強的氧氣化合物,如:1O2O2 -OHH2O2

        一般來說,ROS主要可以分成四大類:

          (1) 超氧化物陰離子 (O2-)

          (2) 氫氧自由基 (OH)

          (3) 過氧化氫 (H2O2)

          (4) 單重態氧 (Single oxygen, 1O2)

78-2.jpg

圖一、活性氧物質 (ROS)分類

ROS的來源有內在及外在兩個方面,外在方面包含空氣污染、離子輻射、傳染、抽菸、毒物入侵;而內在方面則經由人體內的氧化反應、粒線體電子傳遞鏈產生 (圖二)。過量的ROS會破壞體內抗氧化防禦系統恆定性,由於這些具有未成對電子的氧化物質含有相當活潑的化學性質,因此會攻擊體內許多分子而造成生物體內氧化性傷害,例如:

  1. ROS會攻擊體內細胞膜上之多元性不飽和脂肪酸,形成脂質過氧化反應,並與膜上之接受器產生共價結合,進而導致細胞膜完整性遭受破壞。
  2. ROS與蛋白質產生交錯連結反應,改變蛋白質結構或使蛋白變性,進而促使生物體內負責催化代謝反應之酵素活性喪失。
  3. ROS會攻擊DNA分子的鹼基結構,進一步產生基因突變或毒性。

         這些反應會造成細胞損傷、破壞,甚至導致細胞死亡,進一步產生體內正常生理調節反應受阻及氧化壓力 (Oxidative stress)危機,根據許多文獻指出,這些自由基的破壞以及在體內的堆積,是形成老化相關現象與疾病的重要原因之一,例如:退化性疾病、癌症、心血管疾病、關節炎等等,其中有研究報導,現代成人病中約有85% ROS及過氧化脂質有關。

78-3.jpg

圖二、活性氧物質 (ROS)的不同來源

 

         生物體內具有抗氧化的防禦系統,由抗氧化酵素及非酵素之抗氧化物質這兩個部分組成,共同去除活性氧及自由基,以保護生物體不受到因ROS產生的氧化性傷害。

         抗氧化酵素性防禦系統主要含有:Superoxide dismutase(SOD)CatalaseSe-dependent glutathione peroxidase (GSH-Px)等,其中,SOD會使得超氧陰離子轉變成過氧化氫,以去除超氧陰離子;而過氧化氫會再經由CatalaseGSH-Px作用而還原成水和氧,另外,GSH-Px也會還原脂質過氧化物成為無毒害產物 (圖三);非酵素性之抗氧化系統主要包括維生素E (又稱Tocopherol)、維生素C (又稱Ascorbic acid)、麩胱甘胺酸(Glutathione, GSH)β-胡蘿蔔素(β-carotene)等。

         維生素E存在於生物膜及脂蛋白中,是一種脂溶性抗氧化劑,可直接與自由基反應以有效阻止自由基對生物膜及脂蛋白上多元不飽和脂肪酸進行脂質過氧化鏈鎖反應,減少氧化壓力(Oxidative stress)的產生,進而降低對生物體之傷害。

         維生素C為細胞內外液主要之水溶性抗氧化劑,除可直接消除自由基進而有效終止自由基引發之鏈鎖反應外,亦可將維生素E還原,麩胱甘胺酸為細胞內液主要的抗氧化劑,不僅可經由 GSH peroxidase之酵素性反應以還原脂質過氧化物或H2O2而間接抑制自由基之鏈鎖反應,亦可與自由基反應,使細胞免受到自由基之傷害。b-胡蘿蔔素為自然界廣泛存在之脂溶性色素,其為維生素A的前趨物,在體內它可以消除單重態氧的毒性及作為自由基的清除劑,特別是可以消除白血球(如吞噬細胞)所產生的過多自由基。

78-4.jpg

圖三、抗氧化酵素系統轉化活性氧物質 (ROS)

 

         雖然活性氧物質容易對體內細胞造成種種損傷,但事實上,適量的活性氧物質是維持生命所必需的,例如:白血球活化時可產生超氧陰離子與過氧化氫等活性氧物質,這可以幫助白血球殺滅細菌。而活性氧物質會不會對人體造成傷害,主要決定於體內產生的活性氧物質與體內抗氧化防禦系統之間是否可以達到平衡,然而此種平衡會因疾病、營養不良或隨著年齡的增長而受到破壞,一旦失去平衡,即會形成氧化壓力,劇烈的氧化壓力仍然會造成細胞傷害或死亡,進而導致許多疾病的形成。要消除與疾病相關的氧化壓力,可以從飲食中攝取豐富的蔬菜與水果,以確保身體中具有充分的抗氧化營養素。

 

Edited by Perfect

 

Reference

1. http://slideplayer.com/slide/5372691/

2. http://www.slideshare.net

3. https://www.researchgate.net

4. hrrp://www.beaver.ncnu.edu.tw

    基因叔叔 發表在 痞客邦 留言(2) 人氣()