五、自由基的作用
自由基（free radical)是具有一個不配對電子的原子和原子團的總稱。由氧誘發(fā)的自由基稱為氧自由基或活性氧，如超氧陰離子（O2)、羥自由基（OH·)及單線態(tài)氧（1O2，激發(fā)態(tài)放出一個光子)等非脂性自由基。H2O2非自身基，但也是一種氧化作用很強的活性氧。氧自由基與多聚不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物烷自由基（L·)、烷氧基（LO·)、烷過氧基（LOO·)等屬于脂性自由基。氧自由基和脂性自由基的性質(zhì)極為活潑，易于失去電子（氧化)或奪取電子（還原)，特別是其氧化作用強，故具有強烈的引發(fā)脂質(zhì)過氧化的作用。在生理情況下，氧通常是通過細胞色素氧化酶系統(tǒng)接受4個電子還原成水，同時釋放能量，但也有1～2％的氧接受一個電子生成O2，或再接受一個電子生成H2O2。但由于細胞內(nèi)存有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶（glrtathione peroxidase, GSH-PX)等抗氧化酶類可以及時清除它們，所以對機體并無有害影響。在病理條件下，由于活性氧產(chǎn)生的過多或抗氧化酶類活性下降，則可引發(fā)鏈?zhǔn)街|(zhì)過氧化反應(yīng)損傷細胞膜系并進而使細胞死亡。
�。ㄒ�)細胞內(nèi)氧自由基的生成
分子氧在線粒體細胞色素氧化酶系統(tǒng)中接受一個電子而被還原生成O2。
O2e- → O2-
這是其他活性氧產(chǎn)生的基礎(chǔ)。過氧化氫（H2O2)及羥自由基（OH·)續(xù)發(fā)于此。即氧在獲得一個電子時還原生成O2-，獲得2個電子生成H2O2，獲得3個電子生成OH·,獲得四個電子生成H2O。
H2O2既可由O2-自發(fā)歧化產(chǎn)生，也可經(jīng)酶促歧化而生成。
H2O2本身并非自由基而是一種活性氧，它與氧自由基的產(chǎn)生有密切關(guān)系（詳下文)。
OH·自由基的產(chǎn)生不僅需要O2-或H2O2，而且要有過渡金屬，如鐵的螯合物的存在。由鐵催化的Fenton型Haber-Weiss反應(yīng)可迅速形成OH·，而單純的Haber－W-eiss反應(yīng)速度很慢，很難由此形成OH·。
O2-+H2O2→O2＋OH-＋OH·
(Haber－Weiss反應(yīng))
Fe（Ⅲ)＋O2-→fe(Ⅱ)＋O2�。�2)
Fe(Ⅱ)H2O2 →Fe(Ⅲ)+OH-+OH·�。�3)
也就是說，O2-使鐵還原，還原的鐵再使H2O2還原生成OH·，OH·是最活躍最強力的氧自由基。缺血與再灌注時氧自由基生成過多，其機制可能是：
1.黃嘌呤氧化酶的形成增多 黃嘌呤氧化酶（xanthine ocidase, XO)的前身是黃嘌呤脫氫酶（xanthine dehydrogenase, XD)。這兩種酶主要存在于毛細血管內(nèi)皮細胞內(nèi)。正常時只有10％以XO的形式存在，90％為XD。缺血時由于ATP減少，膜泵功能失靈，Ca2+進入細胞激活Ca2+依賴性蛋白水解酶，使XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O。缺血時ATP不能用來釋放能量，而且還依次降解為ADP、AMP和次黃嘌呤，故在缺血組織內(nèi)次黃嘌呤大量堆積。再灌注時，大量分子氧隨血液進入缺血組織，黃嘌呤氧化酶在催化次黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤并進而催化黃嘌吟轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩岬膬刹椒磻?yīng)中，都同時以分子氧為電子接受體，從而產(chǎn)生大量的O2-和H2O2，后者再在金屬離子參與下形成OH·。因此，再灌注時組織內(nèi)O2-、OH·等氧自由基大量增加。醫(yī)學(xué).全在.線www.med126.com
2.中性粒細胞 中性粒細胞在吞噬活動時耗氧量顯著增加，所攝取的O2絕大部分經(jīng)細胞內(nèi)的NADPH氧化酶和NADH氧化酶的作用而形成氧自由基，并用以殺滅病原微生物。如氧自由基產(chǎn)生過多或機體清除氧自由基的酶系統(tǒng)活性不足或抗氧化劑不夠時，中性粒細胞形成的氧自由基就可損害組織。
在再灌注時，由黃嘌呤氧化酶的作用所產(chǎn)生的氧自由基起原發(fā)的、主要的作用；這些自由基作用于細胞膜后產(chǎn)生的具有趨化活性的物質(zhì)如LTB4等可吸引大量中性粒細胞到局部釋放氧自由基等物質(zhì)而進一步損害組織。
3.線粒體 可能是由于缺氧使ATP減少，Ca2+進入線粒體增多而使線粒體功能受損，細胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)，以致進入細胞內(nèi)的氧，經(jīng)單電子還原而形成的氧自由基增多而經(jīng)4價還原而形成的水減少。細胞色素氧化酶的功能失調(diào)，也可能是缺氧時細胞內(nèi)氧分壓降低的結(jié)果。
4.兒茶酚胺的增加 交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)是機體在應(yīng)激時的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在各種應(yīng)激包括缺氧的條件下，此系統(tǒng)分泌大量的兒茶酚胺，兒茶酚胺一方面具有重要的代償調(diào)節(jié)作用，但過多的兒茶酚胺特別是它的氧化產(chǎn)物，往往又成為對機體的有害因素。實驗證明，大量的異丙腎上腺素、去甲腎上腺素、腎上腺素均能引起細胞損傷。造成心肌損害的是兒茶酚胺的氧化產(chǎn)物，而非兒茶酚胺本身。兒茶酚胺氧化能產(chǎn)生具有細胞毒性的氧自由基。腎上腺素代謝產(chǎn)生緊上腺素紅的過程中有O2-產(chǎn)生。
