Ảnh hưởng về sinh học và hóa học Ứng kích oxy hóa

Về mặt hóa học, ứng kích oxy hóa liên quan tới hiện tượng tăng sinh các chất oxy hóa mạnh hay sự suy giảm đáng kể của các chất chống oxy hóa như glutathione.[3] Hậu quả của ứng kích oxy hóa tùy thuộc vào mức độ của những biến đổi đó; ở mức độ nhẹ tế bào có thể tự xử lý được sự nhiễu loạn và khôi phục lại trạn thái ban đầu. Tuy nhiên, ứng kích oxy hóa ở mức độ nặng hơn có thể giết chết tế bào; thậm chí việc oxy hóa ở mức độ trung bình cũng có thể khơi mào quá trình tự hủy của tế bào còn ứng kích mức nặng hơn thì khiến tế bào bị hoại tử.[4]

Một khía cạnh mang tính hủy diệt đặc biệt của ứng kích oxy hóa là sự sản sinh ra các hình thái ôxi hoạt tính, chúng bao gồm các gốc tự do và peroxide. Một số dạng mang tính oxy hóa kém hơn như superoxide có thể bị biến đổi bởi các phản ứng oxy hóa khử với kim loại chuyển tiếp hay bởi một số hợp chất oxy hóa khử khác (ví dụ quinone) để trở thành các dạng mang gốc tự do hoạt tính cao hơn và có thể gây hư hại cho tế bào ở quy mô lớn.[5] Một phần lớn của các hậu quả lâu dài của ứng kích oxy hóa là việc DNA bị hư hại.[6] Đa số các dạng chất bắt nguồn từ ôxi được sản sinh ở mức độ thấp bởi quá trình trao đổi chất kỵ khí và những tổn hại do chúng gây ra được sửa chữa thường xuyên. Tuy nhiên, ở các mức độ ứng kích oxy hóa nghiêm trọng đến mức gây ra hoại tử, các hư hại của ứng kích oxy hóa khiến lượng ATP bị suy kiệt, gây cản trở đến các cơ chế điều khiển quá trình tự hủy của tế bào và khiến cấu trúc tế bào sụp đổ tan tành.[7][8]

Chất oxy hóaMô tả
•O2-, Ion âm superoxideTrạng thái khử một điện tử của O2, hình thành trong nhiều phản ứng oxy hóa khử và bởi chuỗi chuyển điện tử. Nhìn chung nó có hoạt tính không quá cao tuy nhiên nó có thể sản sinh ion Sắt2+ từ các protein sắt-lưu huỳnh và ferritin. Trải qua quá trình dismutation để hình thành H2O2 một cách tự động hoặc được xúc tác bởi enzyme; nó là tiền thân của quá trình hình thành gốc tự do •OH (với xúc tác kim loại).
H2O2, Hiđrô peroxideTrạng thái khử hai điện tử, hình thành bởi sự dismutation của •O2 hoặc bởi sự khử trực tiếp của O2. Tan trong chất béo và vì vậy có thể thẩm thấu qua màng sinh chất.
•OH, gốc tự do hydroxylTrạng thái khử ba điện tử, hình thành bởi phản ứng Fenton và sự phân hủy của peroxynitrit. Có hoạt tính cực kì cao: phần lớn các quan bào đều là mục tiêu của chúng.
ROOH, Hiđrô peroxide hữu cơHình thành bởi phản ứng của các gốc hóa học với các thành phần của tế bào như chất béo và các base của nucleotide.
RO•, alkoxy và ROO•, các gốc tự do peroxyCác gốc hữu cơ với trung tâm là ôxi. Các dạng chất báo tham gia trong phản ứng peroxide hóa chất béo. Được sản sinh dưới sự có mặt của ôxi bởi sự cộng gốc hóa học vào liên kết đôi hay sự khử hydro.
HOCl, Acid hypoclorơHình thành từ H2O2 bởi myeloperoxidase. Tan trong chất béo và có hoạt tính cao. Sẵn sàng oxy hóa các phần tử protein, bao gồm gốc thiol, gốc amin và methionine.
ONOO-, peroxynitritHình thành trong một phản ứng chóng vánh giữa các gốc •O2- và NO•. Tan trong chất béo và có hoạt tính tương tự như HOCl. Nhận một proton từ acid peroxynitrơ, có thể trải qua sự đồng ly để hình thành gốc hydroxyl nitơ dioxide.

Nguồn:[9][10][11]