俞園園

陜西省可降解生物醫(yī)用材料重點實驗室 西北大學化工學院 陜西·西安 710069）

摘 要：鋅是人體內含量最為豐富的一種營養(yǎng)必需成分，對體內多種生物大分子的的結構和功能以及300多種酶促反應的進行起著不可或缺的作用。同時，金屬元素鋅在機體的抗氧化作用方面也發(fā)揮著重要作用。針對鋅與抗氧化作用之間的關系進行初步探究。

關鍵詞：鋅 抗氧化 自由基

中圖分類號：Q581 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）007-093-02

1 概述

研究表明，金屬元素鋅與生物體的多種生理過程密切相關，包括細胞增殖、個體繁殖、機體免疫、抗自由基氧化等。鋅是機體細胞內最廣泛存在的一種微量元素，在基因穩(wěn)定性和功能性方面發(fā)揮著重要作用，在保護生物體的細胞成分免于被氧化損傷方面具有重要意義。本文將對鋅元素的抗氧化性進行初探。

2 機理

2.1 鋅與銅/鋅超氧化物歧化酶（CuZn SOD）

鋅是CuZn SOD的必需組分之一，而CuZn SOD是機體細胞抵御活性氧自由基（ROS，reactive oxygen species）的第一道重要防線，其功能在于清除超氧陰離子自由基（O2·-），機理如下所示：

2.2 鋅與過渡金屬

鋅能夠阻斷過渡金屬，如鐵和銅的氧化還原反應。大部分生物分子不會被氧氣、超氧化物或過氧化氫嚴重損傷，但能被羥自由基氧化。當一個自由電子轉移到過氧化氫分子上就會生成羥自由基（HO·）。

e- + H2O2 → HO· + OH-

過渡金屬通過Fenton反應給過氧化氫分子提供自由電子而產(chǎn)生羥自由基。

Fe2+ + H2O2 → HO· + OH- + Fe3+

Cu+ + H2O2 → HO· + OH- + Cu2+

通過與過渡金屬競爭結合位點，鋅能夠減弱過渡金屬提供自由電子的能力，并降低其發(fā)生類似Fenton反應的可能性，從而阻止過渡金屬產(chǎn)生羥自由基。

另一方面，鋅能夠阻止蛋白質上的巰基被氧化。目前研究較多的是 -氨基酮戊酸脫氫酶。鋅通過阻止酶上的巰基被氧化而生成二硫鍵以保護該種酶不被氧化失活。鋅對其他一些含巰基的蛋白質也有保護作用，如二氫乳清酸酶、微管蛋白、鋅指蛋白、內氨酰tRNA合成酶以及法尼基轉移酶等。但并不是對所有含巰基的蛋白質都具有保護作用，例如鋅金屬硫蛋白在鋅存在時仍與羥自由基反應生成二硫鍵，并導致鋅原子減少。

2.3 鋅與金屬硫蛋白

鋅通過調節(jié)金屬硫蛋白的代謝來實現(xiàn)其抗氧化作用。作為一種低分子量蛋白質，金屬硫蛋白在鋅的體內穩(wěn)態(tài)方面起著重要作用，并具有潛在的抗氧化活性。鋅通過金屬轉錄因子1（MTF-1）的活化作用來誘導表達富含半胱氨酸的金屬硫蛋白。鋅與MTF-1直接結合并使其活化，MTF-1再與金屬應激因子相結合以誘導基因表達生成蛋白質，例如金屬硫蛋白。金屬硫蛋白自身就能夠清除羥自由基。因此，金屬硫蛋白缺乏可導致機體細胞抗氧化防御體系受損，并使細胞對氧化壓力的敏感性增強。

3 鋅缺乏與氧化易感性間的關系

盡管目前還不完全清楚鋅的抗氧化機制，但已明確缺鋅對機體細胞的抗氧化能力有顯著影響。細胞在缺鋅培養(yǎng)基中生長時氧化成分的產(chǎn)量較高。缺鋅小鼠體內的氧化性蛋白增加，且DNA損傷的幾率增大。已有體內和體外實驗結果表明，缺鋅時自由基數(shù)量增多，損傷增加。例如，與鋅量充足組的小鼠相比，缺鋅組小鼠中發(fā)生四氯化碳中毒和脂質過氧化作用的幾率較高。綜上，缺鋅使機體氧化損傷的易感性增強。另一方面，補鋅有助于抵抗氧化損傷和由ROS引起的疾病。因此，通過保護細胞DNA免受氧化損傷，鋅的抗氧化作用在保持機體細胞的DNA完整性方面具有重要意義。

在機體細胞的正常新陳代謝過程中會產(chǎn)生ROS。但在一定的壓力條件下，如營養(yǎng)不良，ROS的生成量增加并超過機體抗氧化體系的防御能力，從而引起氧化損傷。實驗結果證明，與氧化壓力有關的病理學和疾病可能不完全由氧化損傷引起。ROS也可作為信號分子引發(fā)病理學癥狀。因此，缺鋅在慢性疾病，如糖尿病和癌癥的發(fā)展中所起的作用比單純引起氧化損傷更為復雜。除此之外，機體中鋅的水平還會影響體內的氧化還原敏感信號，并最終改變在壓力響應、DNA修復和細胞凋亡過程中的信號路徑。

4 展望

綜上所述，缺鋅會導致機體對氧化壓力的敏感性增加，而且有證據(jù)表明氧化壓力是引發(fā)多種慢性疾病的重要促成因素之一。因此，補鋅劑的制備及其安全性和營養(yǎng)功能性評價成為近年來的研究熱點。

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