氧自由基与新型氧自由基清除剂.ppt

1、氧自由基与 新型氧自由基清除剂,山东大学齐鲁医院 于金贵,氧自由基, 自由基的概念,自由基（free radical，FR）是指外层轨道上有未配对电子的原子、原子团、分子或离子的总称。因其含有未配对的电子，故化学性质非常活泼，极易与其生成部位的其他物质发生反应，而这种反应的最大特点是以连锁反应的形式进行。,氧原子上有未配对电子的自由基称为氧自由基。人体吸入的分子氧，在正常状态下绝大多数（98%）都连接4个电子，它们最终与H+结合，代谢还原为H2O。但有极少数氧（12%）在代谢过程中被夺去或接受一个电子而形成活性氧，即氧自由基。, 氧自由基,氧自由基,生理上必需的物质，如合成ATP和前列腺素、中

2、性粒细胞杀灭细菌、酸性粒细胞杀灭寄生虫等过程，都必须有氧自由基。 生成与清除保持动态平衡，且在体内存在时间甚短。 化学性极强，反应剧烈，生产过量对机体造成极大危害。, 生理作用,氧自由基,超氧化物阴离子（ ） 羟自由基（OH) 过氧化氢（H2O2） 单线态分子氧（1O2） 其他含氧的自由基如脂质过氧化物（ROOH）等, 氧自由基的种类,氧自由基,超氧化物阴离子( ) 氧自由基连锁反应的启动者，使生物膜、激素和脂肪酸过氧化。 过氧化氢(H2O2) 过渡型氧化剂，主要使巯基氧化，可氧化不饱和脂肪酸。 羟自由基(OH) 作用最强的自由基，可破坏氨基酸、蛋白质、核酸和糖类。, 氧自由基的作用,氧自由基

3、,单线态氧（1O2） 氧分子的激发状态，亲电子性强，在光作用 下可由O2直接产生，对细胞有杀伤作用。 脂质过氧化物（ROOH） 易于分解再产生自由基，腐化脂肪，破坏DNA，可与蛋白质交联使之形成变性交聚物。,氧自由基, 氧自由基的作用,O2,1O2,H2O2,OH,ROOH,H2O,氧自由基, 氧自由基的产生过程,机制一：直接提供电子，以确保氧自由基还原。 机制二：增强抗氧化酶的活性，以有效地消除 或抵御氧自由基的破坏作用。,氧自由基, 抗氧化机制,酶类：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）。 非酶类抗氧化剂：VE、VC、辅酶Q、还原型谷胱甘肽（G

4、SH）、葡萄糖、含硫氨基酸和不饱和脂肪酸等。,*,*,SOD：多存在于细胞的线粒体内，作用是将氧自由基歧化，将其一半转变成H2O，另一半转变成O2，从而清除氧自由基。 CAT：是血红蛋白酶类之一，作用是分解H2O2，并将其清除之。 GSH：主要作用也是分解H2O2，并使脂质过氧化物还原为H2O和无害的羟基化合物。,抗氧化酶类,氧自由基, 抗氧化机制,*,*,*, 麻醉与自由基的产生, 麻醉中吸入高浓度氧引起急性肺损伤 麻醉药本身及代谢物可引起脂质过氧化 应激反应引起自由基释放 术中缺血再灌注引起自由基释放,氧自由基,吸入高浓度氧,自由基, 肺高氧毒性,氧自由基,急 性肺损伤,氟烷、乙醚、氯仿

5、硫喷妥钠可卡因等, 麻醉药的毒副反应与自由基有关,自由基,肝脏微粒体线粒体脂质过氧化,肝脏损害,氧自由基, 体外循环(CPB)本身引起氧自由基反应 心肌再灌注诱发自由基大量产生 CPB复灌后引起的灌注心脏和肺部并发症成为死亡的重要原因, 体外循环下氧自由基反应,氧自由基,缺血,Ca2+依赖性蛋白水解酶,Ca2+,钙泵活性,ATP合成,ADP,AMP,次黄嘌呤,再灌注,黄嘌呤脱 氢酶(XD),黄嘌呤氧 化酶(XO),腺嘌呤核苷,次黄嘌呤核苷,O2,O2,黄嘌呤 + O2 + H2O2,黄嘌呤氧化酶源性氧自由基的生成,氧自由基, 缺血/再灌注时氧自由基生成增多,中性粒细胞所摄取氧的70%经细胞内的

6、NADPH氧化酶和NADH氧化酶的作用形成氧自由基，用以杀灭微生物及外来异物。 缺血/再灌注时中性粒细胞被激活并大量聚集，氧耗量显著增加，产生的氧自由基也显著增加。 XO系统引起者是原发性的，而中性粒细胞所致者是继发性的。,氧自由基,粒细胞源性自由基生成增多, 缺血/再灌注时氧自由基生成增多,*,*,*,线粒体代谢的氧约有12%转变为 。正常生理条件下，这些 可被MnSOD所破坏。 缺血缺氧Ca2+进入线粒体MnSOD合成、活性，同时过氧化氢酶和过氧化物酶活性不断增多的 和过氧化物进一步反应生成活性更强的羟自由基。羟自由基可损伤DNA。 缺氧时Ca2+进入线粒体线粒体功能受损 细胞色素氧化酶系

7、统功能失调进入细胞内的氧经单电子还原而形成的氧自由基。,氧自由基,线粒体源性自由基生成增多, 缺血/再灌注时自由基生成增多,*,*,*,缺氧条件下，交感肾上腺髓质系统分泌大量儿茶酚胺。儿茶酚胺一方面具有重要的代偿作用，另一方面，过多的儿茶酚胺特别是它的氧化产物，往往又成为对机体的有害因素。实验证明，儿茶酚胺氧化能产生具有细胞毒性的氧自由基。,氧自由基,儿茶酚胺源性自由基生成增多, 缺血/再灌注时自由基生成增多,*,在缺血/再灌注损伤时，体内抗氧化酶类及抗氧化剂合成减少、活性减弱；同时又被增加的氧自由基大量消耗，使自由基的清除不足，最终造成自由基增多。,氧自由基,抗氧化系统能力减弱, 缺血/再灌

8、注时自由基生成增多,*,再灌注时大量形成的自由基，尤其是OH可引发生物膜中多价不饱和脂肪酸的皲裂，形成脂性自由基和脂质过氧化物，改变膜的结构，降低膜的流动性，使膜受体、膜蛋白酶、离子通道和膜转运功能障碍，从而导致膜的通透性增加，酶活性降低等。,氧自由基, 自由基在缺血/再灌注损伤中的作用,*,脂质过氧化增强损伤生物膜,自由基细胞膜脂质过氧化膜的液态性和流动性通透性细胞外Ca2+内流；Na+泵活性Na+、Na+Ca2+交换胞内Ca2+。 线粒体膜的液态及流动性线粒体功能障碍ATP生成,钙泵活性细胞浆中过多的Ca2+不能泵出细胞浆内Ca2+超载。,氧自由基, 自由基在缺血/再灌注损伤中的作用,*,

9、引起细胞内Ca2+超载,*,低分子自由基清除剂：维生素E、维生素A、维生素C（抗坏血酸）和谷胱甘肽等； 含巯基化合物：具有清除OH的作用。6-巯基嘌呤甘氨酸（MPG）。 别嘌呤醇：清除OH(抑制黄嘌呤氧化酶参与的黄嘌呤和次黄嘌呤氧化酶参与的黄嘌呤和次黄嘌呤氧化代谢，减少自由基产生)。, 减轻自由基危害的措施,氧自由基,含巯基的ACEI：有抑制 形成的作用。 酶性自由基清除剂：CAT、过氧化物酶、SOD等。 甘露醇、潘生丁、布洛芬和氟碳乳剂：具有清除自由基的作用。 中草药：也有抗氧化作用，如山莨菪碱、丹参、人参、生麦散、小檗碱、黄芪、何首乌、枸杞和紫苏等。,氧自由基, 减轻自由基危害的措施, 吸

10、入性麻醉药的抗氧自由基作用大量实验研究和临床研究证明氟烷、安氟醚、异氟醚、七氟醚对缺血再灌注心肌的氧自由基有拮抗作用(SOD活性较高;MDA生成量下降)，对心脏功能有保护作用。, 麻醉药的抗氧自由基作用,氧自由基, 静脉麻醉药的抗氧自由基作用异丙酚对缺血再灌注心肌和脑组织有保护作用，其主要机制之一是抗氧化作用。异丙酚的化学结构中含有酚羟基，一个分子的异丙酚可以捕捉两个氧自由基，干扰了脂质过氧化的夺氢过程，形成的酚基进一步与脂质过氧化基反应形成一个更稳定的无活性产物，从而中断脂质过氧化过程。, 麻醉药的抗氧自由基作用,氧自由基,新型氧自由基清除剂 依达拉奉（Edaravone）, 依达拉奉化学结

11、构, 化学名：3-甲基-1苯基-2-吡唑啉-5-酮3-Methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one 分子式 C10H10N2O 分子量 174.20 结构式,氧自由基清除剂, 依达拉奉在日本的临床研究历史, 期临床试验：1987年12月-1988年11月 期前期临床试验：1988年12月-1991年8月(全国12个验证中心) 期后期临床试验(双盲剂量研究试验)：1991年10月-1993年3月(全国93个验证中心) 期安慰剂对照的双盲临床试验：1993年12月-1996年3月(全国108个验证中心) 上市使用：2001年6月,氧自由基清除剂, 依达拉奉的作用机制 向自由基

12、提供电子,氧自由基清除剂, 抑制膜脂质过氧化连锁反应； 减轻羟自由基引起的细胞毒性作用； 抑制氧自由基介导的蛋白质、核酸不可逆的破坏作用。, 依达拉奉的作用,氧自由基清除剂,依达拉奉的清除自由基作用 生物学指标研究, 依达拉奉抑制脂质过氧化作用,没有抗氧化剂 VE(2M) 依达拉奉(50 M) 依达拉奉(50 M)+ VE(2 M),0 60 120 180min,卵磷脂过氧化物PC-OOH(M),1201008060,Folia Pharmacol Jpn 119.301-308 (2002),氧自由基清除剂, 依达拉奉减轻大鼠损伤性脑组织脂质过氧化反应,MDA含量，盐水组明显高于假手术组（

13、P0.001） MDA含量，依达拉奉组明显低于盐水组（各为P0.001和P0.05）,0.06,0.10,0.14,0,(min),0.08,0.12,0.16,0,20,50,80,110,180,假手术组 盐水组 依达拉奉组,0.18,0.02,0.04,日本圣玛丽大学医学院神经外科系,MDA,氧自由基清除剂, 依达拉奉对家兔失血性休克SOD的影响,0,50,100,150,200,250,休克前,休克1h,复苏1h,复苏5h,复苏20h,假手术组,休克盐水组,休克依达拉奉组,P0.01,P0.01,U/ml,浙江大学医学院附属第二医院急诊科,P0.01,氧自由基清除剂,0,1,2,3,4

14、,5,6,7,休克前,休克1h,复苏1h,复苏5h,复苏20h,假手术组,休克盐水组,休克必存组,P0.01,P0.01,U/ml,浙江大学医学院附属第二医院急诊科,P0.01, 依达拉奉对家兔失血性休克MDA的影响,氧自由基清除剂, 依达拉奉抑制大鼠前脑缺血再灌注中 2,3-DHBA(二羟基苯甲酸)的产生,再灌注前,再灌注后,对照组 依达拉奉1mg/kg 依达拉奉3mg/kg,缺血再灌注后2,3-二羟基苯甲酸 (2,3-DHBA)的增加(nm),*2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHBA), 水杨酸捕捉 OH后生成的羟化产物,80,60,40,20,0,*,氧自由基清除剂, 依达拉奉对脑梗塞大

15、鼠缺血区OH浓度的影响,200,400,0,0 30 60 90 120 150 180（min）,对照组 依达拉奉组,2,3-DHBA浓度（基础值的%）,氧自由基清除剂,依达拉奉的清除自由基作用 细胞水平研究, 依达拉奉抑制15-HPETE对细胞造成的损伤,在牛大动脉的血管内皮细胞的培养液中，加入花生四烯酸过氧化物15-HPETE可引起细胞的氧化损害依达拉奉对细胞损害存在浓度依赖性地抑制作用,对照组 依达拉奉组,细胞死亡率%,* P0.05, 与对照组比较,Folia Pharmacol Jpn 119.301-308 (2002),80,60,40,20,0,*,1 10 100 (mM)

16、,*,*,氧自由基清除剂, 依达拉奉对大鼠缺血再灌注3天后海马区 所产生的迟发性神经细胞死亡的抑制作用,剂量(mg/kg,iv) 动物数量 活细胞(个/mm) 假手术组 7 16412* 对照组 7 4620 依达拉奉组 1 8 7717 依达拉奉组 3 8 11725*P0.05，与对照组比较,氧自由基清除剂,依达拉奉的清除自由基作用 器官组织水平研究, 依达拉奉对脑梗塞大鼠梗死面积的影响,对照组 依达拉奉3mg/kg,30,20,10,0,*,*,皮层 纹状体 总面积,梗死面积（%）,氧自由基清除剂, 依达拉奉对脑损伤大鼠脑水肿的减轻作用,脑损伤后脑组织水含量，依达拉奉组和盐水组明显高于假

17、手术组（各为P0.001和P0.05）依达拉奉组又明显低于盐水组(P0.05）,水含量(%),74,76,78,80,82,84,86,假手术组,盐水组,依达拉奉组,(日本圣玛丽大学医学院神经外科系),88,氧自由基清除剂,Edaravone + r-tPA, 依达拉奉与r-tPA联合治疗大鼠脑梗死的疗效,南京军区总医院神经科 2005,Vehicle,Control,Edaravone,氧自由基清除剂,依达拉奉的清除自由基作用 在体动物研究,21只杂种成犬，随机分成三组： A组：在即将解除阻断前，不给任何药物实施再灌注； B组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即生理盐水1ml/kg, 然后再

18、灌注； C组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即给予依达拉奉1mg/ml/kg,然后再灌注。, 依达拉奉对心脏直视手术心输出量的影响,56.5,55.8,83.7,0,20,40,60,80,A组,B组,C组,C组与A组、B组比较有显著性差异,CO（%）（再灌注60min后）,氧自由基清除剂, 依达拉奉对心脏直视手术左室内压的影响,45.6,49.9,70.5,0,20,40,60,80,A,组,B,组,C,组,C组与A组、B组比较有显著性差异,LVP（%）（再灌注60min后）,21只杂种成犬，随机分成三组： A组：在即将解除阻断前，不给任何药物实施再灌注； B组：在即将解除阻断前，从主动脉

19、根部立即生理盐水1ml/kg, 然后再灌注； C组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即给予依达拉奉1mg/ml/kg,然后再灌注。,氧自由基清除剂, 依达拉奉对心脏直视手术中自由基的影响,C组与A组、B组比较有显著性差异,0.23,0.17,0.12,0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,A,组,B,组,C,组,LPO差值（%）(再灌注后10min),21只杂种成犬，随机分成三组： A组：在即将解除阻断前，不给任何药物实施再灌注； B组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即生理盐水1ml/kg, 然后再灌注； C组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即给予依达拉奉1mg/ml/kg,然

20、后再灌注。,氧自由基清除剂,C组与A组、B组比较有显著性差异, 依达拉奉对心脏直视手术心肌含水量的影响,81.9,81.4,79.8,79.0,80.0,81.0,82.0,A组,B组,C组,心肌含水量（%）(再灌注后10min),21只杂种成犬，随机分成三组： A组：在即将解除阻断前，不给任何药物实施再灌注； B组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即生理盐水1ml/kg, 然后再灌注； C组：在即将解除阻断前，从主动脉根部立即给予依达拉奉1mg/ml/kg,然后再灌注。,氧自由基清除剂,Transplantation 2005；80：213221, 依达拉奉对移植肾缺血再灌注损伤的影响,目的

21、: 评估依达拉奉对移植肾的保护作用。 方法：将犬（各6只）分成对照组(1)和治疗组(2)，分别观察两组两周后的肾功能指标。,氧自由基清除剂,依达拉奉的清除自由基作用 临床研究,依达拉奉可促进脑出血患者的神经功能康复。,结论,治疗19天后,治疗组神经功能缺损评分为(9.66.3)分,明显低于对照组的(14.47.6)分(P0.05);治疗组的显效率和有效率分别为48.3和86.2,显著高于对照组的20.1和62.1(P0.05)。,结果,将116例脑出血患者随机分为治疗组和对照组。治疗组在常规治疗的基础上,给予依达拉奉30mg加生理盐水100ml静脉滴注,30分钟内滴完,每日2次,共19天。治疗

22、组于治疗前及治疗后第19天分别进行神经功能缺损评分及疗效评定。,方法, 依达拉奉治疗急性脑出血临床疗效观察,李大臣 单士海，宁夏医学杂志,2005(27):9,氧自由基清除剂, 依达拉奉治疗高血压脑出血继发性脑损伤,依达拉奉对高血压脑出血继发性脑损伤的治疗是安全有效的。,结论,治疗组近期优良率(68.1)和远期治愈及良好患者比率(76.9)明显高于对照组(40.3,45.5) (P0.05);治疗组的近期死亡率(6.7)明显低于对照组(20) (P0.01);而治疗组无明显不良反应。,结果,对60例重症高血压脑出血微创术后患者随机分为治疗组30例和对照组30例,治疗组给予依达拉奉注射液30mg

23、 2次/d,共14d,同时给予抗生素、赖氨酸及对症治疗;对照组除不用依达拉奉外,余同治疗组.采用GOS及日常生活能力量表评分,比较两组的近期(21d)和远期(3个月)疗效。,方法,贾巍 张小林 张敏 刘明勇，中华神经医学杂志,2005(4):8,氧自由基清除剂, 依达拉奉对急性心肌梗死患者再灌注损伤的疗效评价,Kenochi Tsujita,etc. 美国心脏病学杂志 2004;94;481- 484,氧自由基清除剂, 对左心室射血分数(LVEF)的影响(n=40),美国心脏病学杂志 2004；94；481-484,氧自由基清除剂, 对肌酸激酶同功酶(CK-MB)的影响(n=40),36203

24、46,5073442,P=0.02,美国心脏病学杂志 2004；94；481-484,氧自由基清除剂, 再灌注后心律失常发生率,依达拉奉组 盐水组 P值 心律失常 1(3%) 8(20%) 0.03 病例(n) 40 40,美国心脏病学杂志 2004；94；481-484,氧自由基清除剂, 依达拉奉在CPB心脏手术中对心肌的保护作用,MCI186可提高心肌细胞SOD活性,减少MDA产生,抑制脂质过氧化反应,减轻心肌缺血再灌注损伤。,结论,CKMB术后6h,cTnI、LDH术后24h最高;组间比较M组LDH、CKMB、cTnI术后24h,CKMB术毕,cTnI术后6h均低于C组(P0.05)。M

25、DA术后各时相均升高,术后6h、24hM组低于C组(P0.05);SOD在术毕、术后6hM组明显高于C组(P0.05).升主动脉开放后心脏自动复跳率M组为80,C组为55.M组术后24h多巴胺平均最大剂量少于C组(P0.05)。,结果,40例风湿性心脏病行瓣膜置换术的患者随机分为两组,依达拉奉组(M组)20例,对照组(C组)20例.M组接受依达拉奉0.5mg/kg一次性加入心脏停搏液中。分别于术前、术毕、术后6h、24h测量血浆SOD活性、MDA、LDH、CK-MB、cTnI水平,记录心脏复跳及术后正性肌力药物的应用情况。,方法,李军 秦建伟 邵永丰 梁永年 张憬 薛磊，中国体外循环杂志,20

26、05(3):3,氧自由基清除剂,清除半衰期2h左右，体内无蓄积,Cmax(ng/ml) 888171 1041106 T1/2(hr) 0.270.11 0.170.03 T1/2(hr) 2.270.80 1.840.17,0.5mg/kg/30分x 2次/日，连续2天内静脉给药, 依达拉奉的药代学特点,氧自由基清除剂, 穿透血脑屏障 （脑脊液与血浆中药物浓度比为60%）,分子式 C10H10N2O 分子量 174.20,3小时狗血浆和脑脊液中药物浓度变化,血脑屏障特性：阻止了分子质量大于180的水溶性物质的通过。,氧自由基清除剂, 依达拉奉在围术期的使用方法, 常规使用方法：手术后，30mg,Bid,7-10天 将依达拉奉30-60mg溶于100ml生理盐水中，在即将阻断血管前静滴(30min内)，以后30mg，Bid,连用-10天。 将依达拉奉30mg溶于100ml生理盐水中，在即将解除血管阻断前静脉点滴（30min内），以后30mg，Bid,连用天-10天。 禁用:重度肾功能衰竭的患者，既往对本品有过敏史的患者。,氧自由基清除剂,祝大家工作顺利！,2009.11.7,