酒精所致氧化應(yīng)激相關(guān)研究進(jìn)展

王榮榮，張子璐，李嘉欣，張鋒，郭嘉偉，張瑞嶺

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，河南 新鄉(xiāng) 453002)

過(guò)度飲酒或不恰當(dāng)?shù)娘嬀茣?huì)引發(fā)肝損傷、肺病、發(fā)育異常和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，酒精對(duì)人類健康的危害正成為日益嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題[1]。這些相關(guān)損傷形成的原因目前尚無(wú)定論，其分子機(jī)制可能涉及酒精代謝、免疫調(diào)節(jié)、離子通道開(kāi)放和氧化應(yīng)激等。

氧化應(yīng)激是機(jī)體能量代謝過(guò)程中一種復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象，其基本概念涉及生物氧化、自由基產(chǎn)生和氧化損傷等，參與多種病理生理過(guò)程，反映了活性氧造成的機(jī)體損傷與生物系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)性中間物質(zhì)的解毒能力之間的不平衡[2]。

酒精引起的氧化應(yīng)激在多種酒精相關(guān)疾病的形成過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，如酒精性肝病、神經(jīng)炎癥和酒精性肺病等。雖然酒精引起這些疾病的機(jī)制在很大程度上仍然是未知的，但研究者普遍認(rèn)為氧化應(yīng)激在造成相關(guān)損傷的機(jī)制中起著核心作用。

1 酒精與氧化應(yīng)激

與酒精相關(guān)的氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物在疾病的預(yù)防和診斷中起著重要作用。多種與酒精誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激有關(guān)的生物標(biāo)志物，如蘋果酸、氧化谷胱甘肽、甘麥谷氨酸、三磷腺苷、苯丙氨酸、腺苷酸、硝基酪氨酸和色氨酸等[5]，或可為酒精性相關(guān)疾病的診斷及其他研究提供重要靶點(diǎn)。

1.2 酒精引發(fā)氧化應(yīng)激損傷的分子機(jī)制酒精對(duì)機(jī)體的損傷機(jī)制非常復(fù)雜，氧化應(yīng)激近年來(lái)受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注，但酒精引發(fā)ROS增加以及線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在氧化應(yīng)激發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制還未得到充分的研究。

有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期飲用酒精的大鼠肝臟線粒體產(chǎn)生的超氧陰離子和H2O2多于正常大鼠，這可能是導(dǎo)致酒精性肝損傷發(fā)生的機(jī)制之一。ROS生成增加的主要原因之一是長(zhǎng)期酒精暴露下，谷氨酸的氧化作用增強(qiáng)[6]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在確保新合成的蛋白質(zhì)正確折疊方面起著至關(guān)重要的作用，蛋白質(zhì)翻譯后修飾異常將導(dǎo)致內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，進(jìn)而引起心血管疾病加重和發(fā)展。乙醇脫氫酶參與乙醇代謝為乙醛的催化作用，關(guān)于乙醇脫氫酶對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性和心臟影響的研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會(huì)損害心臟收縮功能，而乙醇脫氫酶可以減輕這一損傷，其分子機(jī)制可能是通過(guò)降低氧化應(yīng)激和調(diào)控磷酸酶及張力蛋白同源基因(gene of phosphate and tension homology deleted on chromsometen，PTEN) /蛋白激酶(protein kinase B，BAkt)/雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路影響自噬作用來(lái)穩(wěn)定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性，降低心臟功能異常[7]。

還有研究發(fā)現(xiàn)，在酒精代謝過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量自由基，若與多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)共同作用，自由基的生成將會(huì)進(jìn)一步增加，導(dǎo)致氧化應(yīng)激增強(qiáng)[8]。

2 酒精相關(guān)疾病的治療與氧化應(yīng)激

對(duì)酒精所致肝纖維化小鼠進(jìn)行血樣分析、肝抗氧化劑測(cè)定和組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，酶抗氧化劑超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過(guò)氧化氫酶(catalase from micrococcus lysodeikticus，CAT)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)在5-羥甲基糠醛治療的肝組織中明顯升高，肝細(xì)胞凋亡、脂肪變性和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少，說(shuō)明5-羥甲基糠醛對(duì)小鼠的肝臟損傷及肝纖維化有一定的保護(hù)作用[10]。果糖1，6-二磷酸是一種糖酵解的中間體，已被鑒定具有抗氧化活性，在體實(shí)驗(yàn)表明，小鼠口服果糖1，6-二磷酸可減輕酒精導(dǎo)致的肝臟抗氧化能力降低，提高SOD、CAT、谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase，GR)等的水平，并能通過(guò)增加醇脫氫酶(alcohodehydrogenase，ADH)活性和乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase，ALDH)水平及下調(diào)細(xì)胞色素CYP2E1來(lái)提高酒精代謝率[11]。動(dòng)物和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶活性可通過(guò)保護(hù)線粒體功能來(lái)改善酒精誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累和細(xì)胞凋亡[12]。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)改善氧化應(yīng)激來(lái)預(yù)防酒精所致肝損傷的藥物還包括葉黃素[13]、硫黃素[14]、竹子提取物SQEE80[15]、五味子中的三萜類化合物[16]、肉桂[17]、黃酮類化合物Apigenin[18]、卡維地洛[19]、大豆蛋白Bb[20]、川芎嗪[21]、果實(shí)提取物[22]、大麻酚[23]、麥草提取物[24]、雞胸肌水解物[25]、從蜈蚣體內(nèi)分離出的化合物helenalin和大蒜、生姜、胡椒粉的水溶性提取物等[26-27]。

2.2 酒精性中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷與氧化應(yīng)激慢性和過(guò)度飲酒會(huì)導(dǎo)致各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如腦白質(zhì)萎縮、神經(jīng)炎癥、小腦退化，嚴(yán)重者甚至造成酒精性癡呆，相關(guān)顯微病理學(xué)改變包括神經(jīng)元胞體收縮、軸突損傷、神經(jīng)膠質(zhì)異常、樹(shù)突棘損失和突觸形成損傷[1]，越來(lái)越多的證據(jù)表明，氧化應(yīng)激是造成這些中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的重要原因之一。

為研究酒精對(duì)認(rèn)知功能和神經(jīng)化學(xué)變化的影響，PANT等[28]每日用酒精和DNA修復(fù)酶抑制劑處理小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，28 d后小鼠出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，此外，還在小鼠海馬區(qū)發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激和促炎因子水平升高。

關(guān)于酒精所致大鼠氧化應(yīng)激與突觸體膜特性的關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，酒精處理顯著提高硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)和蛋白質(zhì)羰基的含量，并降低CAT、GSH-Px、SOD活性，降低突觸體中谷胱甘肽含量，而由于氧化應(yīng)激的增強(qiáng)，脂質(zhì)成分也發(fā)生變化，脂質(zhì)膜的流動(dòng)性和膜結(jié)合酶活性發(fā)生變化，而給予維生素E進(jìn)行治療能防止酒精誘導(dǎo)的突觸體膜的結(jié)構(gòu)受到影響[29]。

姜黃素或辣椒素治療對(duì)酒精處理小鼠大腦的CAT和SOD活性無(wú)影響，但可以預(yù)防酒精導(dǎo)致的腦質(zhì)量的下降，此外，在腦組織提取液中還發(fā)現(xiàn)酒精給藥組小鼠的MDA和H2O2含量顯著降低，證實(shí)了姜黃素和辣椒素對(duì)酒精誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激的抗氧化作用[30]。

2.3 酒精性胃病、肺病與氧化應(yīng)激大量飲酒會(huì)導(dǎo)致胃潰瘍。SELMI等[31]研究表明，Wistar大鼠用酒精誘導(dǎo)胃潰瘍后，血清中MDA、H2O2、SOD、CAT、葡聚糖等的表達(dá)增加，柑橘果皮水提取物和橙皮苷對(duì)酒精引起的大鼠胃損傷有顯著的保護(hù)作用，這種保護(hù)作用可能與其抗氧化特性有關(guān)。

即使在未醉酒的情況下，酒精飲料濫用也是導(dǎo)致各種肺疾病的原因。酒精導(dǎo)致肺病發(fā)生的可能機(jī)制包括氧化應(yīng)激和長(zhǎng)期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。酒精喂養(yǎng)的小鼠肺血管周圍和支氣管內(nèi)出現(xiàn)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和明顯的氧化損傷，且在肺中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞色素P450-2e1、caspase-8和caspase-3的成倍增長(zhǎng)，但缺乏對(duì)恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的糾正機(jī)制的激活，推測(cè)氧化應(yīng)激和長(zhǎng)期的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，再加上細(xì)胞毒素的形成和積累，可能是導(dǎo)致酒精性肺病的重要原因[32]。肺泡巨噬細(xì)胞在肺泡中協(xié)調(diào)免疫反應(yīng)，了解酒精抑制肺泡巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)胞的潛在機(jī)制對(duì)改善臨床結(jié)果至關(guān)重要。在肺泡中，慢性酒精攝入會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，并減少對(duì)肺泡巨噬細(xì)胞功能至關(guān)重要的抗氧化劑含量，線粒體在維持細(xì)胞氧化還原平衡和提供三磷腺苷進(jìn)行吞噬作用方面起重要作用。以線粒體為靶點(diǎn)的抗氧化劑有望改善酒精誘導(dǎo)的線粒體氧化應(yīng)激和肺泡巨噬細(xì)胞吞噬活力降低[33]。

2.4 酒精導(dǎo)致的發(fā)育障礙與氧化應(yīng)激孕前及懷孕期間酒精攝入可能導(dǎo)致早期胚胎發(fā)育遲滯、神經(jīng)管缺陷和胎盤形成異常，從而增加胎兒致畸風(fēng)險(xiǎn)[34]。對(duì)成年雌性小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，在酒精處理的雌性胚胎中，CAT的含量和活性顯著降低，而且谷胱甘肽含量增加，亞硝酸鹽含量明顯降低，但硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)含量無(wú)變化(脂質(zhì)過(guò)氧化的指標(biāo))；且妊娠期10 d內(nèi)酒精攝入會(huì)改變自由基的氮素種類、抗氧化酶和非酶的表達(dá)，從而誘發(fā)氧化應(yīng)激，這表明氧化機(jī)制可能在孕期酒精致畸中發(fā)揮重要作用[35]。SOGUT等[36]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前酒精飲用會(huì)誘導(dǎo)新生大鼠大腦皮層氧化應(yīng)激，而硼酸可抑制酒精導(dǎo)致的MDA含量增加和CAT活性降低，說(shuō)明硼酸對(duì)產(chǎn)前酒精暴露造成的氧化應(yīng)激損傷具有一定的治療作用。

青少年期前額皮質(zhì)發(fā)育不完全成熟，在這一時(shí)期，大腦區(qū)域可能更容易受到酒精的影響。用二氫乙錠熒光染色法測(cè)定大鼠前額皮質(zhì)區(qū)原位氧化應(yīng)激結(jié)果顯示，內(nèi)源性大麻素的抗氧化作用可以抑制急性和慢性酒精飲用導(dǎo)致的青春期大鼠前額皮質(zhì)的氧化應(yīng)激[37]。

2.5 酒精導(dǎo)致血液學(xué)變化與氧化應(yīng)激在成年雄性Wistar大鼠酒精誘導(dǎo)產(chǎn)生的血液學(xué)變化和紅細(xì)胞氧化應(yīng)激實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，酒精處理可顯著增加紅細(xì)胞脂多糖氧化，減少巰基(- SH)含量，降低SOD、CAT和GPx表達(dá)，而洋甘菊不僅可以抑制中性粒細(xì)胞生成，還能抑制乙醇誘導(dǎo)的血液學(xué)參數(shù)改變及紅細(xì)胞氧化應(yīng)激[38]。一種草藥混合物提取物(DTS20)對(duì)人體飲酒后氧化應(yīng)激和宿醉影響的研究發(fā)現(xiàn)，DTS20可通過(guò)降低血漿酒精濃度而提高健康成年男性機(jī)體的抗氧化活性，從而降低氧化應(yīng)激和宿醉[39]。

3 酒精性氧化應(yīng)激與炎癥

酒精濫用與從精神障礙到機(jī)體病變的多種疾病相關(guān)。酒精對(duì)機(jī)體的損害與氧化應(yīng)激有關(guān)，可能是通過(guò)促進(jìn)與炎癥相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)來(lái)引起細(xì)胞改變，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡或細(xì)胞周期停止[40]。

在成人正畸治療中，酒精攝入可引起氧化條件改變，進(jìn)而導(dǎo)致白細(xì)胞介素、金屬蛋白酶和其他促炎因子的表達(dá)，這會(huì)成為造成骨破壞的潛在影響因素[2]。

4 酒精戒斷過(guò)程中的氧化應(yīng)激

酒精戒斷過(guò)程中，氧化應(yīng)激參數(shù)會(huì)發(fā)生改變。有研究發(fā)現(xiàn)，在酒精戒斷過(guò)程中，與正常對(duì)照組小鼠相比，酒精戒斷組小鼠血清中反應(yīng)氧化水平的MDA水平升高，反應(yīng)抗氧化水平的SOD水平升高，CAT水平降低。在酒精戒斷癥狀緩解后，MDA水平仍然高于正常對(duì)照組，并保持較高的SOD水平，說(shuō)明氧化應(yīng)激參數(shù)在酒精戒斷過(guò)程中發(fā)生了變化，但與酒精戒斷的嚴(yán)重程度無(wú)關(guān)[41]。

5 酒精與其他因素相互作用導(dǎo)致的氧化應(yīng)激

酒精濫用常常與晝夜節(jié)律紊亂和睡眠減少有關(guān)，此外，研究表明，慢性酒精攝入伴晝夜節(jié)律紊亂可能會(huì)導(dǎo)致大腦中脂質(zhì)過(guò)氧化[42]。

能量飲料經(jīng)常與酒精混合，有研究顯示，飲用混合酒精的能量飲料60 d的大鼠，其顳葉皮質(zhì)和海馬中白細(xì)胞介素- 1β、腫瘤壞死因子-α、誘導(dǎo)型一氧化碳合酶、ROS、過(guò)氧化脂質(zhì)和一氧化碳表達(dá)增加，表明酒精與能量飲料的結(jié)合會(huì)引起炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，從而導(dǎo)致大鼠顳葉皮層和海馬細(xì)胞凋亡[43]。

6 結(jié)論

酒精介導(dǎo)的氧化應(yīng)激已被證實(shí)與酒精性肝病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常、酒精性胃病、肺病和發(fā)育障礙等密切相關(guān)，其分子機(jī)制可能是酒精促進(jìn)谷氨酸的氧化作用，進(jìn)而刺激線粒體產(chǎn)生更多的超氧陰離子和H2O2，細(xì)胞內(nèi)過(guò)載的過(guò)氧化物又會(huì)引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯后修飾異常；其次，酒精也可誘導(dǎo)紅細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激，而在與多不飽和脂肪酸共同作用下，酒精在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量自由基會(huì)進(jìn)一步增加，這些超氧基團(tuán)可能通過(guò)血液循環(huán)損傷其他器官或組織；再次，氧化應(yīng)激和炎癥發(fā)生的相關(guān)性均已被證實(shí)，酒精介導(dǎo)的氧化應(yīng)激可能通過(guò)促進(jìn)炎癥介質(zhì)表達(dá)，最終引發(fā)細(xì)胞凋亡。

目前，已發(fā)現(xiàn)多種藥物能夠通過(guò)調(diào)控氧化應(yīng)激來(lái)預(yù)防、緩解甚至治療酒精性疾病，例如5-羥甲基糠醛可減輕肝臟損傷及肝纖維化，維生素E能防止酒精誘導(dǎo)的突觸體膜的結(jié)構(gòu)受到影響，柑橘果皮水提取物和橙皮苷對(duì)酒精引起的胃損傷有保護(hù)作用，硼酸補(bǔ)給可治療產(chǎn)前酒精暴露造成的胎兒發(fā)育遲滯和神經(jīng)管缺陷等。在酒精戒斷過(guò)程中也應(yīng)該關(guān)注氧化應(yīng)激水平的變化，尋找安全、有效的具有抗氧化活性的藥物或可幫助酗酒患者更好地進(jìn)行酒精戒斷。

酗酒會(huì)對(duì)機(jī)體造成損傷，而少量飲酒對(duì)身體是無(wú)害的，這一觀點(diǎn)受到了多數(shù)人的贊同，但近期研究發(fā)現(xiàn)，慢性酒精飲用如與其他刺激因素結(jié)合(例如晝夜節(jié)律紊亂、與能量飲料共用等)也可導(dǎo)致腦損傷，因此，合理作息和健康飲食也有助于減少酒精性疾病的發(fā)生。

總之，多種組織和器官對(duì)酒精具有敏感性，易被酒精誘導(dǎo)的過(guò)氧化物攻擊而發(fā)生病變，因此，研究酒精代謝過(guò)程中氧化應(yīng)激的產(chǎn)生和以氧化應(yīng)激為靶標(biāo)來(lái)預(yù)防和治療相關(guān)疾病具有重要的臨床意義。