一个激进的重新思考

活性氧的流行观点是化学坏人射杀你的身体健康,造成老化。这些充满活力的激进分子紊乱成蛋白质,脂类和DNA,削弱甚至破坏他们。抗氧化剂可以认为把这些自由基,一种导弹系统在水果、蔬菜或药丸形式消灭敌人。

可悲的是,这种有吸引力的图片是错误的:抗氧化补充剂不杀伤,好人和科学家们挖掘他们的高能敌人发现了证据,在体内活性物种作出积极贡献。他们活跃在健康的伤口修复和各种应激反应。最重要的两个是过氧化氢和过氧化物。

自由基与衰老之间的关系要追溯到1940年代的研究由美国化学家哈曼丹汉姆。他提出,老化主要是由于氧化应激:自由基破坏DNA和蛋白质——导致突变。

它不需要一个很强的细胞生物学。自由基破坏东西,导致衰老。理论变得非常受欢迎,今天仍然是受欢迎的在某种程度上,说西蒙Melov巴克研究所研究老龄化在加州。流行是证明了一个蓬勃发展的药丸行业宣传等抗氧化剂的大国维生素E。我们的想法是如此强大,它经受无尽的临床试验显示没有积极作用。的结果似乎没有对公众意识的影响(缺乏)功效服用这些补充剂,“Melov补充道。

本药片吗?

不过,自由基会造成严重的伤害。他们负责阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病的恶化,造成损害神经元,并与冠心病、糖尿病甚至癌症,据开尔文戴维斯洛杉矶的南加州大学。但是并不容易。

如果你进行心内直视手术,心脏灌注鸡尾酒的抗氧化剂的浓度很高,”戴维斯说。这工作和保护你免受氧化损伤。同样的,番茄红素和β-胡萝卜素在高浓度的番茄和胡萝卜,分别保护植物免受自由基在他们自己的组织。

年前做的实验给我们的番茄红素和其它植物分子能保护我们。把大量在试管中,添加一个发电机的羟基自由基等活性物种,扔在DNA或蛋白质,可以显示,番茄红素的存在抑制了蛋白质或DNA的氧化,”戴维斯说。但越来越集中在你的身体是不可行。”

当你坐在沙发上享受啤酒,这是当你的线粒体产生自由基

抗氧化剂补充药丸利差过于分散到全身,几个分子在这里或那里,而有那么多番茄红素在西红柿变红。同样,维生素E有抗氧化作用,但提供精确的脂质并肩站在哺乳动物细胞膜,陷入一个氧化链式反应完全是另一个问题。

宏观研究证实。2007元分析回顾68维生素和池的研究数据来自47个试验发现的早期死亡率增加了5%,这是有关问题补充β-胡萝卜素,维他命A和维他命E。¹没有多少安慰年轻、健康的维生素吃。

活性氧在体内

活性氧(ROS)生成在体内通过两个主要路径。首先,一组酶免疫细胞如巨噬细胞和中性粒细胞生成它们,使用它们来靶和破坏病原体。其次,他们是在线粒体代谢的结果生成的。线粒体电子传递链的泄漏约5%的直接电子传递它到氧气,”戴维斯解释道。这导致一个单电子还原生成过氧化物的氧离子自由基。

过氧化物是一种还原剂,但它被超氧化物歧化酶、过氧化氢转化为一个非常常见的和强大的酶中发现的所有生物。1 - 5%的氧气消耗最终沿着这路径和副产品是重要的生物。

这不是当线粒体努力工作,他们产生更多的氧化应激。当你锻炼的时候,你的线粒体是微调,做他们的工作很好,还有小氧化应激。但是当你坐在沙发上,享受一个好的碗薯条和一杯啤酒,这是当你的线粒体生成自由基,Melov说。

电子从电子载体载体,但没有生成三磷酸腺苷(ATP),链倾向于拖延和电子氧并产生过氧化物。测量过氧化物生产和理解氧化应激水平的利率在多个细胞在不同的生理条件下已经困难的体内,因为它在技术上具有挑战性和需要昂贵的设备。

当齐格弗里德海克米在蒙特利尔麦吉尔大学发现了一个非常长寿秀丽隐杆线虫突变体,1996年是有意义的突变引起的线粒体异常。²(我们认为)可能降低ROS生产造成的功能障碍,“海克米回忆说。但我们意识到障碍实际上增加了活性氧的生产。多余的活性氧是好的的线虫突变体,并允许它活得更长。

这违背了这个想法,我们的线粒体成为功能失调的随着年龄的增长,开始喷涌出有害的自由基。海克米的实验室进一步研究指出ROS生产是有益的。这打开压力反应机制,让你活得更久,”他说。我们的想法是,细胞内ROS修改特殊反应途径,调整蛋白质与导体的作用,从而改变全球的基因表达模式。

的基因表达模式的改变带来的细胞或生物体的生理变化,让他们活得更久,我们只是不知道,‘海克米说。但是,堆积如山的证据表明,高能活性物种作为信号分子。了解他们的代码,他们似乎让我们如何应对压力将迎来新类的疗法,科学家现在相信。

教条不见了

与果蝇、蠕虫、斑马鱼和两栖动物已经逐步消除活性氧对你有坏的想法。五年前的教条是,活性氧破坏细胞和有一个假设,随着时间的推移,他们导致衰老。但现在在我的实验室和其他研究指出快乐中ROS水平不是太高,但不是太低,说,这可以促进修复和再生恩里克Amaya英国曼彻斯特大学的。

Amaya审查后的实验室ROS产生了浓厚的兴趣,改变他们的基因表达水平的尾巴非洲爪蟾蜍青蛙的蝌蚪是切除。³在几周后,所有组织甚至脊髓修复和再生。我们感兴趣的机制;问什么基因上升和下降在这个过程中,Amaya说。

活性氧对细胞在高浓度有毒但在低水平帮助生物启动生化自我修复和防御机制

一千个基因转移他们的表达水平和许多酶参与生产活性氧被上调,暗示活性氧的作用。⁴“我们不仅报道,产生活性氧(再生期间),但是如果一个人不允许ROS产生受伤期间,蝌蚪不再生尾巴,“Amaya说。

在他的实验室里加州大学圣地亚哥,安德鲁•奇泽姆使用线虫秀丽隐杆线虫研究皮肤伤口修复——它几乎是一个大的皮肤细胞。如果穿刺,线虫可以漏出,所以快速修复是至关重要的。我们的结果导致了一些令人惊讶的结论,从线粒体活性氧能促进伤口修复,“Chisholm说的证据指向超氧化物。⁵

受伤后,似乎飙升到线粒体钙,扰乱了电子传递,导致超氧化物的生产。当他的实验室创建突变体不允许钙流入,伤口不愈合。

短暂的超氧化物修改和抑制三磷酸鸟苷(三磷酸鸟苷)绑定酶(Rho1)通常块聚合物微纤丝的组装蛋白质(f -肌动蛋白)在伤口边缘。在所有物种,f -肌动蛋白的组装需要关闭伤口。因此线粒体超氧化物瞬变抑制伤口愈合的抑制剂,打开一个窗口为提高伤口愈合,解释道林Galliot在瑞士,日内瓦大学研究无脊椎动物的伤口愈合九头蛇和生产确认过氧化物的伤口。

后她说这within-cell ROS信号损伤及其保护作用已经完全被忽视,可能因为ROS在凝血和炎症通过细胞间信号已知的作用。更有限的线虫上下文,结合•奇泽姆和他的合著者Suhong徐的想象能力超氧化物生产与传感器记录的频率和强度mitoflash,躺的核心启示,Galliot说。

这发现打开看的新方法治疗慢性伤口的治疗方法。ROS的积极影响慢性伤口已经知道,”她说,但机制是一个谜,而“现在可以集中在正确的目标”。方法可能包括增加超氧化物生产,防止其过快降解或针对ρ。

这项研究表明至关重要,non-housekeeping线粒体功能的探测器生物组织损伤的压力和介质反应的补充道菲利普Niethammer在纽约的纪念斯隆凯特林癌症中心,谁写的预览。他的实验室研究早期信号分子,在几秒内生成造成的伤口。

学习他的突破性发现到达时偶然发现的一个新的过氧化氢传感器。他在斑马鱼诱导伤口吸引白细胞(白细胞),生成过氧化氢,但发现它是过氧化氢信号白细胞的伤口。⁶

细胞在高浓度有毒的ROS的Niethammer指出,假设他们恶化本已糟糕的形势。这仍然是真正的在某些情况下,但他指出,“越来越多的概念,低水平的ROS帮助生物启动生化自我修复和防御机制,它允许他们应对压力的。

Amaya是乐观的治疗潜力。的终极目标是让人类患者产生有益的ROS水平促进伤口愈合和再生,(蠕虫)显然是做,”他说。现在我们需要的是解开的机制,了解这些高度带电分子的目标。

保持营养均衡

酶超氧化物歧化酶和氧化酵素等采取行动降低过氧化物和过氧化氢的浪潮对细胞内晃动,但损害发生,特别是羟基自由基形成。这可能发生,如果过氧化氢进行电子减少三分之一。

身体是设置了丰富的酶首先处理与过氧化氢过氧化物,然后。在多个生物已经表明,删除这两组酶几乎总是致命的,”戴维斯说。

“在过去的20年里变得清晰,damage-removal或修复酶对持续的健康是非常重要的,”他解释说。氢氧自由基是非常有害的。它会损伤脂质,蛋白质、碳水化合物和DNA不加选择地。”也有丰富的酶选择性地识别氧化蛋白质,砍起来和重用好新蛋白质的氨基酸。水解酶是一个这样的群的酶,在细胞线粒体期望随处可见,朗蛋白酶做同样的工作。

损伤修复老化和自由基可能领带。都是这一过程被称为自适应体内平衡。如果你遇到烟雾,你遭受轻微损伤蛋白质,但这是马上修理。如果你的过氧化氢水平略有增加,它没有大幅增加或造成损害,那么细胞反应通过水解酶和其他保护酶,”戴维斯解释道。

这种自适应内稳态过程看到身体更强调改变状态,可以持续几个小时,在恢复正常。生产超氧化物特别是过氧化氢,戴维斯认为,是主要的信号;他们国旗信号转导途径。这些途径,比如NFκB,可能会出现也许50保护性酶的生产,并将50名左右其他酶,戴维斯说。

酶去除氧化蛋白质似乎失去功能随着年龄的增长,然而。水解酶和朗蛋白酶从旧细胞或细胞从年长的人往往有更少的活动,”戴维斯说。自适应体内平衡能力是非常有效的在年轻的蠕虫,苍蝇和老鼠,但年底大幅下降的生活。所以我们应对化学应力或氧化压力的能力消失了。”

信号的作用

活性物种在健康细胞信号分子,但是为什么选择潜在的破坏性,高能代理商信号压力吗?的细胞是务实的。这些东西,他们的属性,所以身体使用它们,海克米解释说。他的进一步的研究秀丽隐杆线虫显示的证据自由基参与细胞死亡(凋亡)信号通路身体位于线粒体,⁷他认为“衰老的线粒体自由基理论”应该成为历史。

自由基生物学的重要信号分子;挑战在于解剖出最优和病理是什么

我们的结论是,活性氧可以pro-longevity的方式采取行动,因此他们是为了回应身体老化。看起来他们造成它,但它是一个应对战斗,”他补充道。如何通过信号通路,它可能是继电器的蛋白质链最终将向上或向下通过基因调控蛋白的体积。

但在生物学信号通常被认为是两个互补的结合表面彼此承认并生成一个信号。这是很难想象与ROS,小的化学物质氧化,“Niethammer说,但很可能他们广播消息的广大读者的蛋白质。

磷酸化的氨基酸如苏氨酸、酪氨酸、丝氨酸可以显著改变蛋白质的活动,“Amaya观察。同样的事情可能发生在活性物种,由于氨基酸半胱氨酸及其二硫化ROS尤其容易受到氧化的债券。”,可以改变蛋白质的形状或活动,允许新的蛋白质绑定或防止其他人,“Amaya说。

活性氧氧化不需要酶和更无处不在。它可以改变蛋白质,而不是特定的,”他补充道。真正回答这个问题需要看蛋白质的变化在全球范围内,他的实验室已着手开始。

的自由基生物学的重要信号分子,“Melov总结道。的挑战是解剖出最佳和病理是什么。问题就在于此。”

与此同时,抗氧化行业仍旧健康的很。数十亿美元获得销售无用的补充剂,在面对压倒性的证据反对他们的效果。

的想法可以得到更有效的化合物从药丸比吃新鲜水果和蔬菜是毫无根据的,”戴维斯说。但是,这个前提是支撑的无拘束的简单和令人印象深刻的术语好的抗氧化剂和坏的自由基,使其非常受欢迎。科学更混乱:活性物种可以是好是坏,取决于上下文和剂量。

安东尼是一个基于科学作家王在都柏林,爱尔兰