低氧及其在代谢中的作用

低氧，定义为生物环境下氧不足，导致细胞应激并改变正常的代谢活动。暴露于低氧环境造成活性氧种类 (ROS) 累积增加，并导致氧化应激，这可能对庞大种类的细胞组分产生破坏性影响。细胞已响应于低氧调整胞内信号转导机制以维持活力。这些通路具有降低整体代谢率的净效应，以允许细胞在低氧骤发期间存活和恢复。特别是，低氧是许多实体瘤的共同特征，因为这些实体瘤生长增加超出其供血量，造成肿瘤区域的氧浓度相比周围健康组织显著较低。

低氧定义

低氧是因细胞 O₂消耗量与血管灌注量之间失衡所致氧 (O₂) 不足而造成的病理生理状态。

• 在低氧条件下，有限的氧分子可用于充当电子传递链中的最终电子受体，导致活性氧种类 (ROS) 的产生增加。
• ROS 的堆积产生一种称为氧化应激的状态，即 ROS 产生与细胞的抗氧化防御之间失衡。过量的 ROS 可以损害所有细胞组分，包括脂质、蛋白质和 DNA。
• 细胞通过激活专门化低氧响应通路适应于低氧，这下调代谢活动以避免压跨生物能量机制。
• 低氧诱导因子-1 (HIF-1) 是一种转录因子，它通过协调电子传递链活跃度降低及下调蛋白质翻译和 Na-K-ATP 酶活性来充当细胞低氧响应通路的主要调节者。

什么是活性氧种类？

活性氧种类 (ROS) 是高活性氧化物分子和衍生自分子氧的自由基。

• ROS 是线粒体中经由电子传递生成 ATP 过程的正常副产物并且在细胞信号转导和细胞稳态中具有重要作用。
• 在健康细胞中，胞内抗氧化系统（包括过氧化氢酶、谷胱甘肽和超氧化物歧化酶 (SOD)）保持 ROS 毒性受控。
• 当细胞遭受应激时，如缺氧条件下那样，ROS 累积，从而产生氧化应激。

过量 ROS 对细胞组分具有损害作用，包括损害 DNA 或 RNA、氨基酸氧化、脂质过氧化和酶活性的氧化性失活。