酒精所致氧化应激相关研究进展

王荣荣，张子璐，李嘉欣，张锋，郭嘉伟，张瑞岭

(1.新乡医学院第二临床学院，河南 新乡 453003；2.新乡医学院第二附属医院，河南 新乡 453002)

过度饮酒或不恰当的饮酒会引发肝损伤、肺病、发育异常和中枢神经系统疾病等，酒精对人类健康的危害正成为日益严重的社会问题[1]。这些相关损伤形成的原因目前尚无定论，其分子机制可能涉及酒精代谢、免疫调节、离子通道开放和氧化应激等。

氧化应激是机体能量代谢过程中一种复杂的生物学现象，其基本概念涉及生物氧化、自由基产生和氧化损伤等，参与多种病理生理过程，反映了活性氧造成的机体损伤与生物系统对反应性中间物质的解毒能力之间的不平衡[2]。

酒精引起的氧化应激在多种酒精相关疾病的形成过程中起着至关重要的作用，如酒精性肝病、神经炎症和酒精性肺病等。虽然酒精引起这些疾病的机制在很大程度上仍然是未知的，但研究者普遍认为氧化应激在造成相关损伤的机制中起着核心作用。

1 酒精与氧化应激

与酒精相关的氧化应激的生物标志物在疾病的预防和诊断中起着重要作用。多种与酒精诱导的氧化应激有关的生物标志物，如苹果酸、氧化谷胱甘肽、甘麦谷氨酸、三磷腺苷、苯丙氨酸、腺苷酸、硝基酪氨酸和色氨酸等[5]，或可为酒精性相关疾病的诊断及其他研究提供重要靶点。

1.2 酒精引发氧化应激损伤的分子机制酒精对机体的损伤机制非常复杂，氧化应激近年来受到越来越多研究者的关注，但酒精引发ROS增加以及线粒体和内质网在氧化应激发展过程中的作用机制还未得到充分的研究。

有研究发现，长期饮用酒精的大鼠肝脏线粒体产生的超氧阴离子和H2O2多于正常大鼠，这可能是导致酒精性肝损伤发生的机制之一。ROS生成增加的主要原因之一是长期酒精暴露下，谷氨酸的氧化作用增强[6]。

内质网在确保新合成的蛋白质正确折叠方面起着至关重要的作用，蛋白质翻译后修饰异常将导致内稳态失衡，进而引起心血管疾病加重和发展。乙醇脱氢酶参与乙醇代谢为乙醛的催化作用，关于乙醇脱氢酶对内质网应激性和心脏影响的研究发现，内质网应激会损害心脏收缩功能，而乙醇脱氢酶可以减轻这一损伤，其分子机制可能是通过降低氧化应激和调控磷酸酶及张力蛋白同源基因(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)通路影响自噬作用来稳定内质网应激性，降低心脏功能异常[7]。

还有研究发现，在酒精代谢过程中产生的过量自由基，若与多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)共同作用，自由基的生成将会进一步增加，导致氧化应激增强[8]。

2 酒精相关疾病的治疗与氧化应激

对酒精所致肝纤维化小鼠进行血样分析、肝抗氧化剂测定和组织病理学研究发现，酶抗氧化剂超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶(catalase from micrococcus lysodeikticus，CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)在5-羟甲基糠醛治疗的肝组织中明显升高，肝细胞凋亡、脂肪变性和炎性细胞浸润减少，说明5-羟甲基糠醛对小鼠的肝脏损伤及肝纤维化有一定的保护作用[10]。果糖1，6-二磷酸是一种糖酵解的中间体，已被鉴定具有抗氧化活性，在体实验表明，小鼠口服果糖1，6-二磷酸可减轻酒精导致的肝脏抗氧化能力降低，提高SOD、CAT、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase，GR)等的水平，并能通过增加醇脱氢酶(alcohodehydrogenase，ADH)活性和乙醛脱氢酶(acetaldehyde dehydrogenase，ALDH)水平及下调细胞色素CYP2E1来提高酒精代谢率[11]。动物和细胞实验证实，抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶活性可通过保护线粒体功能来改善酒精诱导的脂质积累和细胞凋亡[12]。

近年来发现，可以通过改善氧化应激来预防酒精所致肝损伤的药物还包括叶黄素[13]、硫黄素[14]、竹子提取物SQEE80[15]、五味子中的三萜类化合物[16]、肉桂[17]、黄酮类化合物Apigenin[18]、卡维地洛[19]、大豆蛋白Bb[20]、川芎嗪[21]、果实提取物[22]、大麻酚[23]、麦草提取物[24]、鸡胸肌水解物[25]、从蜈蚣体内分离出的化合物helenalin和大蒜、生姜、胡椒粉的水溶性提取物等[26-27]。

2.2 酒精性中枢神经系统损伤与氧化应激慢性和过度饮酒会导致各种神经系统疾病，如脑白质萎缩、神经炎症、小脑退化，严重者甚至造成酒精性痴呆，相关显微病理学改变包括神经元胞体收缩、轴突损伤、神经胶质异常、树突棘损失和突触形成损伤[1]，越来越多的证据表明，氧化应激是造成这些中枢神经系统损伤的重要原因之一。

为研究酒精对认知功能和神经化学变化的影响，PANT等[28]每日用酒精和DNA修复酶抑制剂处理小鼠，结果发现，28 d后小鼠出现认知功能障碍，此外，还在小鼠海马区发现氧化应激和促炎因子水平升高。

关于酒精所致大鼠氧化应激与突触体膜特性的关系的研究发现，酒精处理显著提高硫代巴比妥酸反应物质和蛋白质羰基的含量，并降低CAT、GSH-Px、SOD活性，降低突触体中谷胱甘肽含量，而由于氧化应激的增强，脂质成分也发生变化，脂质膜的流动性和膜结合酶活性发生变化，而给予维生素E进行治疗能防止酒精诱导的突触体膜的结构受到影响[29]。

姜黄素或辣椒素治疗对酒精处理小鼠大脑的CAT和SOD活性无影响，但可以预防酒精导致的脑质量的下降，此外，在脑组织提取液中还发现酒精给药组小鼠的MDA和H2O2含量显著降低，证实了姜黄素和辣椒素对酒精诱导的氧化应激的抗氧化作用[30]。

2.3 酒精性胃病、肺病与氧化应激大量饮酒会导致胃溃疡。SELMI等[31]研究表明，Wistar大鼠用酒精诱导胃溃疡后，血清中MDA、H2O2、SOD、CAT、葡聚糖等的表达增加，柑橘果皮水提取物和橙皮苷对酒精引起的大鼠胃损伤有显著的保护作用，这种保护作用可能与其抗氧化特性有关。

即使在未醉酒的情况下，酒精饮料滥用也是导致各种肺疾病的原因。酒精导致肺病发生的可能机制包括氧化应激和长期内质网压力。酒精喂养的小鼠肺血管周围和支气管内出现淋巴细胞浸润和明显的氧化损伤，且在肺中发现了细胞色素P450-2e1、caspase-8和caspase-3的成倍增长，但缺乏对恢复内质网稳态的纠正机制的激活，推测氧化应激和长期的内质网压力，再加上细胞毒素的形成和积累，可能是导致酒精性肺病的重要原因[32]。肺泡巨噬细胞在肺泡中协调免疫反应，了解酒精抑制肺泡巨噬细胞吞噬细胞的潜在机制对改善临床结果至关重要。在肺泡中，慢性酒精摄入会导致严重的氧化应激，并减少对肺泡巨噬细胞功能至关重要的抗氧化剂含量，线粒体在维持细胞氧化还原平衡和提供三磷腺苷进行吞噬作用方面起重要作用。以线粒体为靶点的抗氧化剂有望改善酒精诱导的线粒体氧化应激和肺泡巨噬细胞吞噬活力降低[33]。

2.4 酒精导致的发育障碍与氧化应激孕前及怀孕期间酒精摄入可能导致早期胚胎发育迟滞、神经管缺陷和胎盘形成异常，从而增加胎儿致畸风险[34]。对成年雌性小鼠的研究发现，在酒精处理的雌性胚胎中，CAT的含量和活性显著降低，而且谷胱甘肽含量增加，亚硝酸盐含量明显降低，但硫代巴比妥酸反应物质含量无变化(脂质过氧化的指标)；且妊娠期10 d内酒精摄入会改变自由基的氮素种类、抗氧化酶和非酶的表达，从而诱发氧化应激，这表明氧化机制可能在孕期酒精致畸中发挥重要作用[35]。SOGUT等[36]研究发现，产前酒精饮用会诱导新生大鼠大脑皮层氧化应激，而硼酸可抑制酒精导致的MDA含量增加和CAT活性降低，说明硼酸对产前酒精暴露造成的氧化应激损伤具有一定的治疗作用。

青少年期前额皮质发育不完全成熟，在这一时期，大脑区域可能更容易受到酒精的影响。用二氢乙锭荧光染色法测定大鼠前额皮质区原位氧化应激结果显示，内源性大麻素的抗氧化作用可以抑制急性和慢性酒精饮用导致的青春期大鼠前额皮质的氧化应激[37]。

2.5 酒精导致血液学变化与氧化应激在成年雄性Wistar大鼠酒精诱导产生的血液学变化和红细胞氧化应激实验中发现，酒精处理可显著增加红细胞脂多糖氧化，减少巯基(- SH)含量，降低SOD、CAT和GPx表达，而洋甘菊不仅可以抑制中性粒细胞生成，还能抑制乙醇诱导的血液学参数改变及红细胞氧化应激[38]。一种草药混合物提取物(DTS20)对人体饮酒后氧化应激和宿醉影响的研究发现，DTS20可通过降低血浆酒精浓度而提高健康成年男性机体的抗氧化活性，从而降低氧化应激和宿醉[39]。

3 酒精性氧化应激与炎症

酒精滥用与从精神障碍到机体病变的多种疾病相关。酒精对机体的损害与氧化应激有关，可能是通过促进与炎症相关指标的表达来引起细胞改变，最终导致细胞死亡或细胞周期停止[40]。

在成人正畸治疗中，酒精摄入可引起氧化条件改变，进而导致白细胞介素、金属蛋白酶和其他促炎因子的表达，这会成为造成骨破坏的潜在影响因素[2]。

4 酒精戒断过程中的氧化应激

酒精戒断过程中，氧化应激参数会发生改变。有研究发现，在酒精戒断过程中，与正常对照组小鼠相比，酒精戒断组小鼠血清中反应氧化水平的MDA水平升高，反应抗氧化水平的SOD水平升高，CAT水平降低。在酒精戒断症状缓解后，MDA水平仍然高于正常对照组，并保持较高的SOD水平，说明氧化应激参数在酒精戒断过程中发生了变化，但与酒精戒断的严重程度无关[41]。

5 酒精与其他因素相互作用导致的氧化应激

酒精滥用常常与昼夜节律紊乱和睡眠减少有关，此外，研究表明，慢性酒精摄入伴昼夜节律紊乱可能会导致大脑中脂质过氧化[42]。

能量饮料经常与酒精混合，有研究显示，饮用混合酒精的能量饮料60 d的大鼠，其颞叶皮质和海马中白细胞介素- 1β、肿瘤坏死因子-α、诱导型一氧化碳合酶、ROS、过氧化脂质和一氧化碳表达增加，表明酒精与能量饮料的结合会引起炎症反应和氧化应激，从而导致大鼠颞叶皮层和海马细胞凋亡[43]。

6 结论

酒精介导的氧化应激已被证实与酒精性肝病、中枢神经系统异常、酒精性胃病、肺病和发育障碍等密切相关，其分子机制可能是酒精促进谷氨酸的氧化作用，进而刺激线粒体产生更多的超氧阴离子和H2O2，细胞内过载的过氧化物又会引起内质网应激，最终导致蛋白质翻译后修饰异常；其次，酒精也可诱导红细胞产生氧化应激，而在与多不饱和脂肪酸共同作用下，酒精在代谢过程中产生的过量自由基会进一步增加，这些超氧基团可能通过血液循环损伤其他器官或组织；再次，氧化应激和炎症发生的相关性均已被证实，酒精介导的氧化应激可能通过促进炎症介质表达，最终引发细胞凋亡。

目前，已发现多种药物能够通过调控氧化应激来预防、缓解甚至治疗酒精性疾病，例如5-羟甲基糠醛可减轻肝脏损伤及肝纤维化，维生素E能防止酒精诱导的突触体膜的结构受到影响，柑橘果皮水提取物和橙皮苷对酒精引起的胃损伤有保护作用，硼酸补给可治疗产前酒精暴露造成的胎儿发育迟滞和神经管缺陷等。在酒精戒断过程中也应该关注氧化应激水平的变化，寻找安全、有效的具有抗氧化活性的药物或可帮助酗酒患者更好地进行酒精戒断。

酗酒会对机体造成损伤，而少量饮酒对身体是无害的，这一观点受到了多数人的赞同，但近期研究发现，慢性酒精饮用如与其他刺激因素结合(例如昼夜节律紊乱、与能量饮料共用等)也可导致脑损伤，因此，合理作息和健康饮食也有助于减少酒精性疾病的发生。

总之，多种组织和器官对酒精具有敏感性，易被酒精诱导的过氧化物攻击而发生病变，因此，研究酒精代谢过程中氧化应激的产生和以氧化应激为靶标来预防和治疗相关疾病具有重要的临床意义。