抗氧化酶系统

抗氧化酶系统是细胞内由特定蛋白质构成的防御体系，通过催化生化反应直接清除自由基。其作用依赖于矿物质辅因子（锌、铜、锰、硒等）作为活性中心的必需成分。

1. 一级防御酶——超氧化物歧化酶（SOD）

   • 位于细胞质和线粒体，催化超氧阴离子（O₂•⁻）转化为过氧化氢（H₂O₂）
   • 需锌铜离子（Cu/Zn-SOD）或锰离子（Mn-SOD）激活活性中心
   • 反应速率达扩散极限（10⁹ M⁻¹s⁻¹），是体内最高效的酶反应之一

2. 二级防御酶——过氧化氢酶（CAT）

   • 主要存在于过氧化物酶体，以铁卟啉为辅基
   • 将H₂O₂分解为水和氧气，防止羟基自由基（•OH）形成
   • 单个酶分子每秒可分解数百万个H₂O₂分子

3. 三级防御网络——谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）

   • 依赖硒半胱氨酸活性中心，还原脂质过氧化物和H₂O₂
   • 同步氧化谷胱甘肽（GSH）为GSSG，需谷胱甘肽还原酶再生
   • 在细胞膜脂质双分子层中保护多不饱和脂肪酸

4. 辅助防御机制

   • 硫氧还蛋白系统：修复被氧化的蛋白质巯基
   • 血红素加氧酶：分解促氧化的血红素为胆绿素
   • 金属硫蛋白：通过巯基螯合过渡金属离子

5. 调节机制与影响因素

   • Nrf2/ARE信号通路：氧化应激激活转录因子Nrf2，促进抗氧化酶基因表达
   • 运动适应：规律运动上调SOD和GPx活性，峰值增幅达30-50%
   • 营养调控：硒缺乏直接导致GPx活性丧失，锌不足影响Cu/Zn-SOD功能

6. 系统协同特性

   • 酶防御网络存在地理分区：SOD在自由基生成位点立即响应
   • 代谢耦合：GPx与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶共同维持NADPH池
   • 昼夜振荡：肝脏抗氧化酶活性受生物钟基因Bmal1调控