自由基生物醫學

自由基 (Free radicals) 長久以來被認為是對生物體有害的活性物質，在哺乳類細胞主要是由粒線體電子傳遞鏈中的Complex I 及 Complex III 之電子漏與氧分子反應而產生，粒線體功能異常或抗氧化酵素系統缺陷皆可造成細胞內之活性氧(reactive oxygen species, ROS) 過多，進而引發氧化壓迫 (oxidative stress) 和氧化損傷，導致許多的神經退化性疾病和老年相關疾病。另一方面，近年來的研究發現適當濃度的ROS 是維持細胞生理功能所必需，它在細胞內也參與了許多重要的生化反應，例如調控基因表現及介導訊息傳遞等。然而，細胞內的 ROS 過少則會產生還原壓迫 (reductive stress)，也會引發許多疾病。以上這些發現使得自由基相關的研究在生物醫學領域中逐漸形成一門相當重要的學科。

本書由台灣與中國的著名自由基研究學者和專家撰寫編著而成，上篇說明自由基的基本觀念和其物理化學性質，下篇則探討自由基對細胞和生物體所造成的影響及其與疾病的關係，最後介紹自由基和抗氧化劑與臨床的關聯。各章節的作者在自己的專業領域中介紹最新的研究進展，並於彙整相關研究後提出綜合論述，讓讀者們可以透過本書一窺自由基生物醫學的博大精深及其與個體健康和疾病的密切關係。­

前言

近20年來，自由基生物學這一學科一直以飛快的速度發展著，並深入到醫學、農學、食品科學和環境科學等多種領域，發掘出許多不為人知的新現象和新機理，大大促進了廣義生命科學的發展，成為生命科學不可或缺的重要分支，許多大學紛紛開設受學生歡迎的相關課程。回想上世紀七八十年代，這一學科常被譏為“老王賣瓜，自賣自誇”，後來知曉自由基這一概念的人日漸增多，可又由於自由基與許多疾病都有關係，遂被貶為“萬金油”。

今非昔比，由於自由基與健康有密切關係，使得自由基這一術語幾乎家喻戶曉。對自由基的認識已從初期只知它的危害作用擴展到它還有維持正常生理功能的有利作用，甚至它還起著基因開關和細胞訊息傳遞調控者的關鍵作用，由此主宰著一切最基本的生命過程。在醫學上，它參與許多重要疾病的發生和發展；在農學上，它參與各種作物抗逆性的形成和育種過程；也參與食品保存和環境保護等方面。

已有多個與自由基有直接或間接關係的研究成果獲得了諾貝爾生理學和醫學獎。意想不到的是今年新年伊始，在二十天內有關自由基生物醫學的重要論文就在頂級刊物上密集發表，諾貝爾獎得主Watson J首先在英國皇家學會辦的Open Biology上撰文說道：“從2008年開始我把精力轉到氧自由基與治癌的緊密關係上，這是我繼發現DNA雙螺旋結構後最重要的工作”。Nature緊接報導氧自由基控制組織再生和傷口癒合。Cell報導氧自由基參與包括癌細胞在內的快速增殖細胞的有氧酵解過程。以上三文均涉及生命科學的核心，也表明本學科正在蓬勃發展中。

2009年初夏，臺灣中興大學胡淼琳教授來信擬採用高等教育出版社的拙著《自由基生物學（第三版）》作為研究生教材，但礙於海峽兩岸書籍交流尚不順暢，不能在台購到此書，胡教授建議購買版權在台印刷發行。我雖感謝他對拙著的抬愛，但覺此書出版於2007年6月，實則完稿於2006年夏，有些內容已成明日黃花，必須更新，此其一；更為重要的原因是臺灣同仁的整體學術水準遠在我上，若貿然出書真乃班門弄斧，豈敢造次！鑒於以上二原因，特邀請兩岸活躍在各自研究領域、成果卓著、甚至有國際聲望的同仁共襄盛舉，完成《自由基生物醫學》一書，以貢獻給臺灣學界，也期望將來在大陸發行。

編委會約定以最高水準編成本書，在諸編委和作者的共同把關下，終臻差強人意。本書納入了不少重要的新概念，例如：超氧炫、自由基的有益作用、食物中硝酸鹽和亞硝酸鹽的有益作用、抗氧化劑的促氧化作用、抗氧化療法的公正評價、氧化壓力指標輔助診斷和預後、還原壓力、防禦中的Ⅱ相、粒線體既是內源性自由基的源頭又是防禦前哨，自由基與粒線體疾病的關係等。完稿之後猶存內容趕不上學科快速發展的遺憾，學界前輩早就有過“凡是成書的內容皆已過時”之說，此說固然有其道理，但也失之偏頗。教材首要定義嚴格、立論準確和內容完整，理應有較長時效；而專著和綜述則首要新穎。

成書歷時三載，三易其稿，通讀五遍，在彌合兩岸術語差異和採用臺灣習慣表達方式上也頗費周折，陽明大學陳建村博士在這方面付出了細緻和辛勤的勞動。

1989年11月長庚大學趙祟義教授應邀在重慶召開的第二屆自由基生物學與醫學學術會議上作精采報告，從此開啟了海峽兩岸同行愉快和頻繁的交流，本書正是二十多年來切磋的見證和紀念。

衷心希望同仁和讀者批評指正。

鄭榮梁 於蘭州
2013新年

上篇 基本概念

1. 自由基與活性氧的基本概念 鄭榮梁、周波 1
概論 1
1.1 自由基的定義及特性 2
1.2 自由基在體外的生成 5
1.2.1 加熱產生自由基 5
1.2.2 電離輻射產生自由基 5
1.2.3 氧化還原過程產生自由基 6
1.3 自由基的化學反應 7
1.4 活性氧 (ROS) 8
1.4.1 活性氧的種類 8
1.4.2 活性氧的性質 11
1.4.3 活性氧的作用範圍 12
1.4.4 活性氧對生物分子的損傷 13
1.4.5 機體對活性氧的防禦 13
1.4.6 與活性氧相關的疾病 15
1.4.7 活性氧的有益作用 16
參考文獻 17

2. 內源性活性氧的產生 鄭榮梁 19
2.1 粒線體產生活性氧 20
2.1.1 電子傳遞鏈生成最早的O2‧- 20
2.1.2 複合物I和III是O2‧-的主產地 20
2.1.3 輔? Q非?性產生O2‧- 21
2.1.4 細胞色素非?性產生O2‧- 21
2.1.5 電子傳遞鏈的末端 22
2.1.6 影響電子傳遞鏈產生O2‧-的三個因素 22
2.1.7 電子傳遞鏈產生的活性氧為維持正常功能所必需 24
2.2 微粒體產生的活性氧 24
2.3 過氧化物?體產生的活性氧 25
2.4 細胞膜產生的活性氧 26
2.5 在代謝過程中產生的活性氧 26
2.5.1 O2‧-的產生 26
2.5.2 ‧OH的產生 28
2.5.3 H2O2的產生 30
2.5.4 單線態氧的產生 31
2.5.5 藥物和毒物經代謝產生的活性氧 32
2.6 活性氧對生物分子的損傷 32
2.6.1 脂類 33
2.6.2 蛋白質 34
2.6.3 碳水化合物 36
2.6.4 核酸 37
參考文獻 38

3. 活性氧的防禦 鄭榮梁 39
3.1 抗氧化 39
3.1.1 超氧化物歧化 39
3.1.2 過氧化氫 40
3.1.3 穀胱甘H過氧化物及協同類 41
3.1.4 過氧化物 42
3.1.5 泛?還原? 42
3.1.6 氫?－清除羥自由基的? 42
3.1.7 抗氧化?的抑制劑 43
3.2 II相? 44
3.3 抗氧化劑 45
3.3.1 內源性抗氧化劑 45
3.3.2 食源性抗氧化劑 49
3.3.3 中草藥抗氧化劑 51
3.3.4 微量元素抗氧化劑 51
3.3.5 金屬螯合物抗氧化劑 52
3.4 修復 53
3.4.1 蛋白質的降解和修復 53
3.4.2 DNA的降解和修復 53
3.5 凋亡 54
3.6 抗氧化劑的特性和相互作用 54
3.6.1 各施所長，互相配合 54
3.6.2 互相代償以維持總抗氧化能力恆定 56
3.6.3 抗氧化能力的誘導性增強和交叉誘導 56
3.6.4 某些抗氧化劑也起促氧化作用 57
3.7 不濫用抗氧化劑 61
3.8 正確評價抗氧化療法 62
3.9 粒線體的抗氧化防禦 64
3.9.1 細胞色素氧化是最徹底的防禦 64
3.9.2 粒線體脂相的防禦 64
參考文獻 70

4. 還原壓力 王春明、鄭榮梁、王振華 73
4.1 氧化還原平衡 73
4.1.1 氧還狀態決定抗氧化療法的成敗 75
4.1.2 氧還平衡調控路徑 75
4.1.3 Nrf2在不同狀態下的作用機制 78
4.2 還原壓力的定義和發生 80
4.2.1 還原壓力的第一個指標：NADH/NAD+ 81
4.2.2 還原壓力的第二個指標：NADPH/NADP+ 81
4.2.3 還原壓力的第三個指標：GSH/GSSG 83
4.3 還原壓力誘導相關基因表現 83
4.4 還原壓力致病 84
4.4.1 心臟病 84
4.4.2 糖尿病 85
4.5 生物大分子的還原性損傷 86
4.6 還原壓力也生成ROS 88
4.7 還原壓力模型的製造 89
4.8 抗還原劑及其作用機制 90
參考文獻 92

5. 脂類的氧化性損傷 周波 95
5.1 脂類過氧化的機制、動力學和產物 98
5.2 自由基介導多元不飽和脂肪酸的順反異構化 104
5.3 脂類過氧化產物的檢測 105
5.4 脂類過氧化產物的Michael加成受體活性、氧化性和誘導II相功能 106
5.5 生物抗氧化劑直接清除自由基的機制 108
5.6 生物抗氧化劑間接清除自由基的機制 112
5.7 抗氧化劑在一定條件下起促氧化作用 113
5.7.1 α-生育酚的促氧化作用 114
5.7.2 β-胡蘿蔔素的促氧化作用 114
5.7.3 一般酚類的促氧化作用 115
參考文獻 117

6. DNA的氧化損傷與修復 譚曉榮 119
6.1 DNA的氧化損傷 119
6.1.1 導致DNA損傷的因素 119
6.1.2 DNA氧化損傷的類型及後果 122
6.2 DNA氧化損傷的預防 125
6.2.1 ?性修復 128
6.2.2 非?性修復（快速修復） 141
6.2.3 生物系統中非?性修復的驗證 149
6.3 DNA損傷與疾病 150
6.3.1 癌症 150
6.3.2 神經退行性疾病 154
6.3.3 其他疾病 155
參考文獻 157

7. 一氧化氮功能及其作用機制 陳暢 163
7.1 一氧化氮的基本性質 163
7.2 一氧化氮合成與代謝 165
7.2.1 NO的內源性生成 165
7.2.2 NO代謝 168
7.3 一氧化氮的生理和病理作用 170
7.3.1 NO在神經系統中的功能 170
7.3.2 NO在免疫系統中的功能 171
7.3.3 NO在心血管系統中的功能 172
7.3.4 NO在呼吸系統中的功能 172
7.3.5 NO在消化系統中的功能 173
7.3.6 NO在生殖系統中的功能 173
7.3.7 NO在植物中的功能 173
7.3.8 NO在腫瘤發展中的作用 174
7.4 NO作用的分子機制 175
7.4.1 經典的cGMP依賴的訊息路徑 175
7.4.2 金屬中心反應 176
7.4.3 酪胺酸硝基化 176
7.4.4 不飽和脂肪酸的修飾 177
7.4.5 蛋白質巰基的亞硝基化修飾 177
7.5 亞硝酸鹽和硝酸鹽的新功能研究 189
7.5. 1 亞硝酸鹽 189
7.5. 2 硝酸鹽 191
7.5. 3 飲食中的硝酸鹽與亞硝酸鹽的作用 191
7.6 一氧化氮相關藥物開發和應用 192
參考文獻 195

8. 蛋白質的氧化性損傷和修復 劉建軍、盧乃浩 197
8.1 蛋白質氧化損傷機制 198
8.1.1 蛋白質主鏈氧化 199
8.1.2 蛋白質側鏈氧化 200
8.1.3 H鏈斷裂 203
8.1.4 蛋白質交聯聚合物 204
8.1.5 蛋白質構象變化 204
8.2 鐵促進蛋白質氧化損傷 205
8.2.1 Fenton反應對蛋白質的損傷 206
8.3 去鐵胺防禦蛋白質氧化損傷 207
8.3.1 去鐵胺的藥理作用 208
8.3.2 去鐵胺對蛋白質氧化及功能的影響 209
8.4 蛋白質氧化性損傷的修復 211
8.4.1 硫氧還蛋白/硫氧還蛋白還原?系統和蛋白二硫化合物異構? 211
8.4.2 甲硫胺酸亞?還原?和?甲硫胺酸亞?還原? 215
8.4.3 蛋白質降解 216
8.5 奈米二氧化矽對人皮膚角質形成細胞蛋白質表現的影響 218
8.5.1 不同粒徑nm-SiO2促進細胞生成活性氧 219
8.5.2 不同粒徑nm-SiO2抑制蛋白質表現 219
參考文獻 220

9. 蛋白質酪胺酸硝基化的機制及與疾病的關係 李曉芸、卞卡 223
概論 223
9.1 蛋白質酪胺酸硝基化的三條路徑 224
9.1.1 Tyr‧+ ‧NO2路徑 224
9.1.2 Tyr‧ + ‧NO路徑 229
9.1.3 NO2-酸化成HNO2後的路徑 231
9.2 生理病理情況下的蛋白質酪胺酸硝基化 231
9.3 蛋白質酪胺酸硝基化與疾病 234
9.3.1 動脈粥樣硬化 234
9.3.2 高血壓 236
9.3.3 腎損傷 238
9.3.4 肝損傷與肝性腦病 238
9.3.5 肺損傷 239
9.3.6 糖尿病 239
9.3.7 其他 240
參考文獻 242

10. 天然多酚類的抗氧化作用 黃中洋 245
10.1 天然多酚類種類及作用 245
10.1.1 天然多酚類的種類 245
10.1.2 多酚類的抗氧化作用 248
10.2 茶多酚 248
10.2.1 茶多酚對自由基的清除作用 248
10.2.2 茶多酚防護DNA氧化性損傷 250
10.2.3 茶多酚的抗癌作用 251
10.2.4 茶多酚對神經系統疾病的防治作用 252
10.3 葡萄的多酚類 252
10.3.1 白藜蘆醇 252
10.3.2 原花青素 253
10.4 非食物來源的多酚類 255
10.4.1 松樹皮的多酚類 255
10.4.2 蜂製品的多酚類 256
10.5 中草藥的多酚類 258
10.5.1 酚酸類 258
10.5.2 黃酮類 259
10.5.3 鞣酸類 259
結語 259
參考文獻 260

11. 綜談茶之保健原理，並論茶科學之創新發現 林仁混 263
前言 263
11.1 茶葉是最健康的天然飲料 264
11.2 茶的醫療保健作用 265
11.2.1 提神健腦，利尿解乏 265
11.2.2 降脂減肥，助消化作用 266
11.2.3 抗癌 266
11.2.4 抗輻射 267
11.2.5 延年益壽 267
11.2.6 預防心腦血管疾病 267
11.2.7 緩解糖尿病 268
11.2.8 其他作用 270
參考文獻 271

12. 天然類胡蘿蔔素之抗氧化與防癌作用 胡淼琳 273
12.1 類胡蘿蔔素的化學性質與生理活性 273
12.2 β-胡蘿蔔素 275
12.3 茄紅素 276
12.4 胡蘿蔔素的抗氧化作用 276
12.4.1 直接抗氧化與間接抗氧化作用 276
12.4.2 β-胡蘿蔔素與茄紅素的直接抗氧化作用 281
12.4.3 間接抗氧化作用 282
12.5 β-胡蘿蔔素與茄紅素的促氧化作用及機制 283
12.6 β-胡蘿蔔素與茄紅素的抗癌作用 286
12.6.1 β-胡蘿蔔素之抗癌作用 286
12.6.2 茄紅素之抗癌作用及機制 286
12.7 茄紅素的抗癌與抗氧化力的關係 288
12.8 結論 289
參考文獻 290

13. 粒線體產生的活性氧及其醫學意義 徐建興 293
13.1 引言 293
13.2 粒線體研究的歷史回顧 294
13.3 呼吸鏈的漏電現象 295
13.4 呼吸鏈電子漏旁路假說及其論證 296
13.4.1 細胞色素c把呼吸鏈電子傳遞給外源的H2O2 297
13.4.2 細胞色素c把電子傳遞給呼吸鏈自身漏電產生的H2O2 298
13.4.3 呼吸鏈電子漏旁路的生物學意義 298
13.4.4 細胞色素c通過呼吸鏈電子漏旁路行使清除O2‧-和H2O2的功能 299
13.5 粒線體自由基代謝的概念和"分子發動機"的熱機原理 301
13.6 呼吸鏈漏電的方向性 302
13.7 粒線體生成自由基的醫學意義 304
13.7.1 與衰老和老年退行性疾病的關係 304
13.7.2 與缺血再灌流損傷的關係 305
13.7.3 與粒線體DNA突變相關的母系遺傳疾病的關係 305
13.7.4 與運動疲勞的關係 306
13.7.5 與中醫"陰陽"平衡理論的關係 306
13.8 中國學者對呼吸鏈研究的貢獻 306
參考文獻 309

14. 粒線體超氧炫及其生物學意義 方華強、侯婷婷、王顯花、鄭銘、程和平 311
14.1 新型超氧陰離子探針 311
14.2 粒線體超氧炫 314
14.3 超氧炫產生的分子機制 317
14.4 超氧炫與疾病 319
參考文獻 321

15. 粒線體DNA的氧化損傷、突變和疾病 魏耀揮、陳建村 323
15.1 粒線體的結構與氧化代謝 324
15.2 粒線體DNA 325
15.3 粒線體疾病 327
15.4 與粒線體疾病有關的粒線體DNA突變與分子診斷 327
15.5 氧化壓力與粒線體疾病 332
15.6 粒線體疾病之抗氧化治療與老化理論 335
15.7 粒線體疾病之遺傳諮詢 336
參考文獻 337

16. 活性氧的訊息傳遞作用 林昌俊 339
16.1 ROS的訊息傳遞機制 340
16.1.1 ROS作為細胞訊息分子的基礎 341
16.1.2 細胞內氧化還原平衡系統與訊息傳遞 342
16.1.3 蛋白的氧化還原修飾 346
16.2 ROS的訊息傳遞路徑 349
16.2.1 ROS調控配體/受體相關訊息 349
16.2.2 ROS調控第二信使 355
16.2.3 ROS調控蛋白磷酸化 357
16.3 NADPH氧化?誘導的活性氧在訊息傳遞中的作用 361
16.3.1 NADPH氧化?的結構及分類 361
16.3.2 NADPH氧化?與訊息傳遞 362
16.4 總結 363
參考文獻 364

17. 活性氧對基因的調控 林昌俊 367
17.1 ROS調控表觀遺傳修飾 367
17.1.1 ROS調控DNA甲基化 368
17.1.2 ROS調控組蛋白乙醯化 368
17.2 ROS調控轉錄因子 370
17.2.1 ROS調控轉錄因子NF-kB 371
17.2.2 ROS調控轉錄因子AP-1 373
17.2.3 ROS調控轉錄因子AP-2 374
17.2.4 缺氧調控轉錄因子HIF-1 374
17.2.5 ROS調控Nrf2/ARE訊息 375
17.2.6 ROS調控轉錄因子p53 375
17.2.7 ROS調控轉錄因子STAT 377
17.2.8 小結 378
17.3 ROS對基因轉錄後的調控－對miRNA的調控 379
17.4 ROS對基因轉譯後的調控 381
17.5 ROS對原核生物的基因表現調控 381
17.5.1 ROS調控SoxRS 382
17.5.2 H2O2調控轉錄因子OxyR 382
17.6 氧化壓力調控粒線體的基因表現 383
17.7 氧化壓力相關疾病與基因表現異常 384
17.8 總結 384
參考文獻 386

下篇 與醫學的聯繫

18. 活性氧對細胞增殖分化存亡的調控 李忌 389
18.1 細胞功能與ROS 389
18.2 ROS對細胞增殖的調控 389
18.2.1 NADH氧化?在調節細胞增殖方面的作用 392
18.2.2 NADH氧化?調控細胞增殖的分子機制 395
18.3 ROS在細胞分化中的作用 398
18.4 ROS對細胞週期的調控 399
18.5 ROS參與機體生長發育 400
18.6 ROS與衰老的關係 401
18.7 ROS調控細胞凋亡 402
18.8 小結 403
參考文獻 405

19. 活性氧對生殖發育的調控 牟萍、張紅 409
19.1 ROS對精子結構與功能的影響 409
19.1.1 精液中ROS的產生 409
19.1.2 精液對ROS的防禦 410
19.1.3 適量ROS/RNS確保精子正常生理功能 411
19.1.4 過量ROS危害精子功能 412
19.1.5 抗氧化劑在醫學及畜牧業中的應用 416
19.2 ROS對雌性生殖的影響 417
19.2.1 ROS的產生及防禦 417
19.2.2 ROS使卵泡閉鎖 418
19.2.3 ROS參與黃體萎縮和溶解 419
19.2.4 ROS與胚胎和新生兒發育 420
19.3 NO在生殖發育中的作用 421
19.3.1 NO保障男性生育力 421
19.3.2 NO調節雌性生殖活動 422
參考文獻 424

20. 活性氧對免疫和炎症的調控 李載權 429
20.1 急性炎症過程中花生四烯酸代謝 431
20.1.1 花生四烯酸代謝 431
20.1.2 基於抑制環加氧?反應活性的非固醇類抗炎藥物 432
20.1.3 前列腺素H合成?自由基循環催化原理 433
20.2 急性炎症反應中吞噬細胞的殺菌過程 434
20.2.1 ROS的直接殺菌作用 435
20.2.2 ROS－RHS－RNS強力殺菌系統的形成 435
20.2.3 吞噬細胞NADPH氧化?活性的啟動 436
20.2.4 ROS－RHS－RNS殺菌系統殺菌的最後途徑 437
20.3 炎症固有免疫反應中炎性複合體的組裝 438
20.4 慢性炎症肉芽組織中纖維化增生與血管形成 439
20.4.1 纖維母細胞合成、分泌膠原纖維 439
20.4.2 肉芽組織中血管新生 440
20.4.3 肉芽組織屏障與Langerhans細胞 441
20.4.4 促進膠原纖維化的重要轉錄因子TGFb 442
20.5 ROS對免疫或炎症反應的分子調節 443
20.5.1 腫瘤壞死因子 443
20.5.2 白介素JAK-STAT訊息傳遞和干擾素NO的NF-kB-iNOS訊息路徑 444
20.5.3 轉錄因子NF-kB訊息傳遞對炎症反應基因轉錄調節的多樣性 445
20.5.4 ROS經組蛋白乙醯化?路徑對白介素IL-8基因的轉錄調節 447
參考文獻 448

21. 缺氧復氧性損傷 王春明 451
21.1 概論 451
21.2 缺血再灌流損傷的ROS機制 453
21.2.1 ROS產生的時間 454
21.2.2 ROS產生的來源 454
21.3 典型事例：肝臟和小腸的缺血再灌流損傷 456
21.4 缺血再灌流損傷與RNS的關係 458
21.4.1 缺血再灌流造成組織中NO水準降低 458
21.4.2 NO對缺血再灌流損傷的保護作用 460
21.4.3 NO2-和NO3-對缺血再灌流的保護作用 461
21.5 防治缺血再灌流損傷 462
21.5.1 缺血預處理 462
21.5.2 缺血後處理 464
21.5.3 抗氧化療法 465
參考文獻 465

22. 自由基及金屬與神經退化症的關連性 蕭水銀、林仁混 467
22.1前言 467
22.2 自由基破壞細胞功能 468
22.3 過渡金屬鐵與銅促進氧化壓力所造成的疾病 469
22.4 鐵的吸收、代謝及恆定機制 470
22.5 鐵增加氧化壓力導致Parkinson症的相關作用機制 472
22.6 銅吸收、代謝及恆定機制 474
22.7 銅與人類疾病關係 475
22.8 銅與Alzheimer症之關係 477
參考文獻 479

23. 神經功能與自由基 趙保路 481
23.1 NO自由基和神經功能 481
23.1.1 NO在神經發育中的細胞訊息傳遞作用 482
23.1.2 腦發育早期NO對神經元發育的作用 484
23.1.3 NO在金黃地鼠視皮層生後發育中的作用 487
23.1.4 NO在學習和記憶中的作用 490
23.2 NO和神經退行性疾病 494
23.2.1 NO介導的神經毒性和細胞凋亡 495
23.2.2 腦卒中與NO 498
23.2.3 NO和Alzheimer症及尼古丁對AD的預防和治療作用 507
23.2.4 NO與Parkinson症 512
23.3 結論 522
參考文獻 522

24. 自由基與心血管疾病 陳肇文 529
前言 529
24.1 影響心血管細胞的ROS種類及生成與清除的系統 529
24.1.1 影響心血管細胞的ROS 529
24.1.2 ROS的生成與清除系統 531
24.2 氧化壓力引發心血管疾病 531
24.3 ROS調控心血管細胞的功能 532
24.4 ROS與動脈粥樣硬化 533
24.5 ROS與缺血/再灌流 534
24.6 ROS與高血壓 536
24.6.1 氧化壓力與高血壓 536
24.6.2 ROS的來源與作用 536
24.6.3 一氧化氮與高血壓 537
24.6.4 氧化與抗氧化對動物高血壓的影響 537
24.6.5 氧化壓力與人類高血壓 537
24.7 ROS與心衰竭 538
24.8 ROS與腦中風 539
24.9 ROS與心律不整及心肌梗塞 540
24.10 討論 541
參考文獻 542

25. 呼吸功能與自由基 趙金垣 545
25.1 肺組織之解剖生理特點 545
25.1.1 肺是呼吸器官，也是最易遭受氧化性損傷的器官 545
25.1.2 肺更是循環器官 546
25.1.3 肺內維持著體內最豐富的炎性細胞群 546
25.1.4 肺血管內皮和肺泡結構薄弱 547
25.2 自由基與急性肺損傷 550
25.2.1 ALI/ARDS發病時首先出現肺內炎性細胞的"扣押" 551
25.2.2 ALI/ARDS早期即出現肺循環障礙 552
25.2.3 抗凝溶栓處理可明顯改善ARDS肺循環障礙及低氧血症 552
25.2.4 大量自由基生成是ALI/ARDS肺循環障礙的啟動環節 553
25.2.5 抗氧化干預對ALI/ARDS的防護作用 555
25.2.6 自由基引起肺組織損傷的最新分子機制 558
25.3 自由基與其他肺疾病 560
25.3.1 肺纖維化 560
25.3.2 肺部腫瘤 562
25.3.3 矽肺 565
參考文獻 567

26. 衰老的自由基學說 鄭榮梁 571
26.1 ROS是衰老的決定性因素 573
26.1.1 過多ROS促衰 573
26.1.2 過弱抗氧化能力促衰 575
26.1.3 重要生物分子氧化性損傷隨齡加劇 575
26.1.4 壽命基因與抗氧化能力相關 581
26.2 強抗氧化能力延壽 581
26.3 延壽的有效措施 584
26.3.1 抗氧化劑延壽 584
26.3.2 降低耗氧延壽 586
26.3.3 限食延壽 589
26.3.4 適度運動加限食的延壽效果最好 592
26.4 婦女長壽緣於抗氧化力強 592
26.5 自由基致衰學說的爭議 593
參考文獻 597

27. 癌與自由基 鄭榮梁 603
27.1 致癌物和促癌物必須變成自由基後才起作用 604
27.1.1 多環芳烴類 604
27.1.2 芳胺和偶氮染料類 605
27.1.3 硝基及亞硝基類 607
27.1.4 激素類 607
27.1.5 促癌物 607
27.2 ROS致癌 609
27.2.1 金屬離子生成的ROS致癌 609
27.2.2 慢性炎症生成的ROS致癌 609
27.2.3 ROS損傷DNA才致癌 612
27.2.4 DNA損傷修復能力低下而致癌 614
27.2.5 ROS使染色體不穩定而致癌 615
27.2.6 ROS調控原癌基因和抑癌基因 616
27.2.7 ROS攻擊氧還敏感分子而致癌 617
27.2.8 ROS參與癌的惡化過程 617
27.3 抗氧化力弱易罹癌 621
27.4 癌細胞和癌病人都遭受氧化壓力 621
27.4.1 癌細胞自發產生ROS 621
27.4.2 癌細胞MnSOD活性低於正常細胞 622
27.4.3 癌細胞處於氧化壓力下 623
27.4.4 癌患者也處於氧化壓力下 624
27.4.5 雌激素致癌緣於其促氧化作用 624
27.5 減輕氧化壓力抗癌 624
27.5.1 抗氧化?抗癌 625
27.5.2 抗氧化劑抗癌 625
27.5.3 快速修復DNA損傷以削弱癌的特徵 627
27.5.4 限食和運動防癌 628
27.6 ROS也抗癌 629
27.6.1 抗癌藥產生大量ROS殺癌 629
27.6.2 ROS使癌細胞分化和凋亡 630
27.6.3 維生素C的抗癌作用源於促氧化而非抗氧化 631
27.6.4 薑黃素的抗癌和致癌作用取決於ROS的水準 633
27.6.5 ROS抑制端粒?使癌細胞停止分裂 635
27.7 活性氮與癌 636
27.7.1 活性氮的致癌作用 636
27.7.2 活性氮的抗癌作用 637
參考文獻 640

28. 6-磷酸葡萄糖脫氫?與氧化壓力、細胞功能以及退化性疾病的關係 劉晶晶、楊宏基、潘逸芸、鄭美玲、何鴻耀、趙崇義 649
28.1 臺灣和華南的G6PD缺乏症 650
28.2 G6PD變異型的分子特徵 651
28.2.1 生化變異型 651
28.2.2 G6PD基因及其突變型 651
28.2.3 遺傳變異與臨床嚴重程度 653
28.3 G6PD在細胞裡扮演的角色 653
28.3.1 G6PD是否參與調節細胞生長與死亡 653
28.3.2 G6PD與病毒感染 656
28.3.3 G6PD與發育 658
28.3.4 G6PD與代謝平衡 660
28.3.5 G6PD是抗氧化?？還是氧化?？ 660
28.4 G6PD與人類疾病 661
28.4.1 G6PD與心血管疾病 662
28.4.2 G6PD與癌症 663
28.4.3 G6PD與健康的其他方面 663
28.5 G6PD研究之未來展望 664
28.6 總結 664
參考文獻 665

29. 氧化壓力指標與診斷和預後 蘇海翔 671
29.1 氧化壓力與動脈粥樣硬化、心血管疾病 672
29.1.1 血漿氧化性低密度脂蛋白和氧化性磷脂水準與動脈粥樣硬化 672
29.1.2 血清同型半胱胺酸、硫氧還蛋白與動脈粥樣硬化、冠狀動脈疾病 672
29.1.3 血漿抗氧化劑水準、脂質過氧化物、脯氨醯胺基酸二??等與動脈
粥樣硬化、冠狀動脈疾病 673
29.1.4 氧化壓力與動脈粥樣硬化斑塊的不穩定性 674
29.1.5 血漿新蝶呤水準與動脈粥樣硬化 675
29.1.6 氧化壓力損傷與心臟X綜合症 676
29.1.7 氧化壓力損傷與血管內皮功能 676
29.1.8 其他與心血管疾病相關的氧化壓力改變 677
29.2 神經退行性疾病與氧化壓力損傷 678
29.2.1 血清尿酸水準與Parkinson症 678
29.2.2 氧化壓力損傷與Alzheimer症 678
29.2.3 抗氧化劑水準、8-OHdG與輕度認知障礙 683
29.2.4 氧化壓力損傷與脊髓側索硬化、系統性硬化等 683
29.3 氧化壓力損傷與精神分裂症 684
29.3.1 GSH、TRX等與精神分裂症 684
29.3.2 脂質過氧化產物與精神分裂症 685
29.4 靜脈血烷氧自由基與急性腦損傷 686
29.5 氧化壓力損傷與風濕性關節炎、退行性骨關節病 686
29.5.1 關節腔液和滑膜組織中的4-HNE、8-OHdG等 686
29.5.2 脂質過氧化損傷與風濕性關節炎患者的動脈粥樣硬化 688
29.5.3 與自由基代謝相關的某些?的基因多型性和風濕性關節炎 688
29.6 氧化壓力損傷與癌症 689
29.6.1 抗氧化?、ROS與癌症 689
29.6.2 8-OHdG與癌症 689
29.6.3 DNA修復蛋白與乳腺癌 690
29.6.4 DNA損傷修復?基因和ROS代謝?基因的多態性與乳腺癌的易感性 691
29.6.5 氧化性損傷和肺癌 692
29.6.6 DNA損傷修復能力與頭頸鱗狀細胞癌 693
29.7 血漿SOD1蛋白水準與瘧疾 693
29.8 組織和血漿中MDA/SOD比值與麻瘋病 694
29.9 血清脂質過氧化、MDA、GSH/GSSG、SOD、CAT與肌肉應急狀態 694
29.10 氧化壓力與肥胖 695
29.10.1 DNA氧化性損傷與肥胖者血液生化參數 695
29.10.2 MDA與肥胖兒童 695
29.11 氧化性損傷與阻塞性肺病、哮喘 695
29.12 氧化壓力損傷與HIV感染 696
29.13 氧化壓力損傷與糖尿病 698
29.14 氧化壓力損傷與男性不孕 701
29.15 其他與氧化壓力損傷相關的臨床情況 702
29.15.1 唾液中8-OHdG、8-iso-PGF2、蛋白質羰基化產物和TAC水準與牙周病 702
29.15.2 NO和口咽生殖器綜合症 702
29.15.3 紅血球抗氧化?、8-iso-PGF2a、NOS與炎症性腸病 703
29.15.4 亞硝酸鹽/硝酸鹽比值 (NOx)、MDA與病毒性肝硬化門脈高壓 703
29.15.5 血清MDA水準與非酒精性脂肪肝 704
29.15.6 抗氧化?GPX、SOD、CAT與兒童膽汁淤積性慢性肝病 704
29.15.7 脂質過氧化與腎移植後腎小球濾過率 704
29.15.8 氧化損傷與妊娠毒血症 704
29.15.9 氧化壓力損傷與鐮刀型紅血球性貧血 705
29.15.10 兒童急性風濕熱和氧化壓力 705
參考文獻 706

30. 呼吸鏈作為"生命引擎"的工作原理及其與中醫陰陽五行理論的關聯徐建興、呂斌 713
引言 713
30.1 "生命引擎"的概念 714
30.2 "生命引擎"工作原理的突破性發現 715
30.3 "生命引擎"與中醫陰陽五行理論 717
結束語 721
參考文獻 722
中英文名詞對照 723
索引 729