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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。

21-ODA-53069 图

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。

 

Chris S
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Chris Sumner 是《实验室展望》的主编。不阅读或撰写治疗疾病的内容时,他总是在林间漫步、弹吉他,或者寻找世界上最棒的龙虾卷。

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