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根据Yin and Brunk于1995年提出的羰基毒化衰老学说,羰基反应所导致的生物大分子交联过程是积累性衰老损变的核心过程甚至衰老的本质。在体内,由自由基氧化和非酶糖基化等多种生化副反应所产生的不饱和醛酮类物质与体内各种物质的氨基结合,并进一步重排,形成难解难溶的老年色素类色素基团或荧光物质。本文讨论了衰老的自由基学说、糖基化学说以及在其基础上根据老年色素的形成机制发展而成的羰基毒化衰老学说。由于羰氨交联反应是各种老年色素形成的核心生化机制,因此我们探讨了体内不同组织内产生的人造老年色素的荧光共性。在此基础之上,通过对多种老年色素生成体系的研究进一步寻找去除老年色素的方法,并初步解释了其发生机制。
本学位论文主要从羰基应激产物的共性和去除羰基应激产物两个方面展开研究:
一、对来自大鼠不同组织的人造老年色素进行比较研究,并将其与MDA-BSA体系和MDA-DNA体系产生的老年色素进行对比。使用改进的荧光技术对来自大鼠肝脏、脑、心脏和肾脏组织的人造老年色素进行了研究。组织样品经过紫外照射后,在荧光显微镜不同激发块下,都发出了相似的荧光。使用荧光分光光度计对其三维荧光地形图进行检测也发现了它们具有相似的老年色素类荧光峰。对相对简单的体系,即MDA与小牛血清白蛋白(BSA)或DNA反应的体系,也进行了3D荧光的检测。结果显示,不同组织或生物大分子材料在加速了氧化/羰基应激的环境下具有相似的命运。
二、研究含巯基化合物对老年色素类荧光物质的清除作用。不饱和羰基类化合物来源于自由基对脂类物质的攻击或美拉德反应(糖基化)。这些小分子与体内氨基特别是蛋白质侧链氨基发生交联反应并进一步发生重排形成老年色素。我们检测了一些巯基化合物后发现,它们能部分地降解老年色素类荧光物质,其中GSH效果最显著。而且,在这一过程中没有形成新的荧光峰。我们的结果显示,老年色素有可能在温和的条件下被降解。
综上所述,通过对不同组织和生物材料的研究证明,各种老年色素的生成可能遵循相似的生化途径并具有类似的发光基团,这为我们通过较为简单的方法将其清除提供了可能性。谷胱甘肽作为生物体内主要的巯基还原力提供者,一方面可以直接与自由基和不饱和羰基类化合物反应,另一方面也可以清除部分已形成的老年色素。