2 条评论 /氧化简介/布拉德·马歇尔 / 2021 年 12 月 8 日

这是我正在撰写的关于 NAD+/NADH 定义的减压的系列文章中的下一篇。这篇文章着眼于超氧化物作为还原电子载体的独特性。  超氧化物与其他电子载体不同。大多数电子载体，例如 NADH，需要先将电子交给其他东西，然后才能接受另一个。当氧气得到一个电子变成超氧化物时，还需要两个电子！！这是摆脱减压的关键。

有关背景信息，请查看认识您的抗氧化系统、超氧化物：不太可能的英雄、作为 NAD+ 再生产热循环的 ROS和作为全球琥珀酸脱氢酶活性缺陷的肥胖。

氧化还原生物学描述了电子的流动。电子从脂肪和碳水化合物中的碳和氢流向分子氧 - O2。O2 是“终端电子受体”。电子不会沿着电线流动，它们会流过电子载体，例如 NAD+。当 NAD+ 吸收一个电子（和一个质子，H+，在溶液中很容易获得），它变成了 NADH。

得到电子的东西被还原，失去电子的东西被氧化。您可以使用助记符 OILRIG 记住这一点，这意味着就电子而言，氧化正在失去，还原正在获得。

NADH 是 NAD 的还原形式，NAD+ 是氧化形式。脂肪、葡萄糖和乙醇在进入柠檬酸循环之前都会转化为乙酰辅酶 A。柠檬酸循环的每一轮都需要三个氧化的 NAD 分子——NAD+。线粒体内的 NAD+ 越少，柠檬酸循环进行得越慢，新陈代谢就越慢。

整个过程需要 3 NAD+。

据说具有还原性 NADH 与氧化性 NAD+ 比率相对较高的线粒体具有“还原性压力”。由于没有足够的可用电子载体，代谢无法有效进行。

NADH 氧化回 NAD+ 的经典方式是将其电子传递给线粒体电子传递链的复合体 1。每当两个分子之间发生氧化还原反应时，一个被还原，另一个被氧化。所以在这个反应中，配合物 1 被还原。请记住，还原正在获得，它获得了 NADH 失去的电子。氧化正在失去。

生物学有一堆“氧化还原对”，这就是NAD+和NADH的统称。其他包括 FAD 和 FADH2；谷胱甘肽，在氧化 (GSSH) 和还原 (GSH) 之间循环；和硫辛酸，在硫辛酸（氧化）和二氢硫辛酸（还原）之间来回循环。其中一个被还原成氧化的唯一方法是它还原其他东西。你必须有人把电子交给他。

电子传递链的工作原理是将质子泵入内膜以产生电压梯度。质子通过复合体 V 流回，释放用于将 ADP 转化为 ATP 的能量。当能量水平高时——这可能是由于餐后血糖高或禁食时游离脂肪酸水平高；当能源需求低时——仔细阅读 Facebook 或阅读此博客；ADP 转化为 ATP，减慢质子通过复合体 V 的流动。跨膜的电压梯度变得更高。NADH 将其电子交给复合体 I 变得更加困难，复合体 I 必须更加努力地推动质子。NADH 水平升高，NAD+ 水平下降。

此时乙酰辅酶A水平开始攀升，启动反馈回路，通过抑制CPT1（β-氧化中的限速酶）来减缓脂肪氧化。  

这是减压，结果是脂肪堆积。

假设您来自淀粉饮食文化。  你的体脂非常饱和。现在是早上的时间，你开始做早餐。现在是收获的季节，食物充足，你已经吃饱了，只吃几磅。您的瘦素水平升高，因此 AMPK 被磷酸化，您的身体脂肪正在迅速氧化。能量需求很低，因为你们只是随便一起吃早餐。由于游离脂肪酸充足，AMPK 被激活（脂肪被快速燃烧）并且活动水平低，您是否会迅速进入减压状态？电子将流向何处？NAD+的来源是什么？

减少的电子载体——NADH 和 FADH2——必须将电子推到电子传输链上。如果 ATP 水平高且质子梯度高，则此过程将缓慢进行。在这种情况下，会最大限度地产生超氧化物——低胰岛素（你禁食）、高质子梯度、激活的 AMPK、饱和脂肪。

当质子梯度高且饱和脂肪被快速氧化时，琥珀酸脱氢酶活性最大。琥珀酸脱氢酶是线粒体ROS产生的主要驱动力。通过琥珀酸脱氢酶进入链的电子通过复合体 I 向后移动，并通过称为反向电子传输 (RET) 的过程“ping”出来。这些电子形成超氧化物。  

超氧化物是还原的电子载体。它是 O2 ^–^，一种吸收了额外电子的氧。减少正在获得（电子）。它把电子交给谁？

当我还是个孩子的时候，在 80 年代初，我的父母在一个圣诞节订阅了有线电视和一台 Betamax 录音机，让我们大吃一惊。我从 HBO 录制了《超人 2》。在《超人 2》中，超人决定嫁给露易丝·莱恩。他母亲的全息影像告诉他，他必须放弃超能力才能娶一个人类女人。他前往遥远的北方并进入水晶室，这会带走他的力量。后来坏人来自他的出生星球，他冒险向北取回他的力量来对抗他们，但他们有三个，只有他一个。他们听说了水晶室，囚禁了洛伊丝·莱恩，整个队伍搬到了冰冻的北方，在那里超人被迫进入水晶室……夺走了水晶室外的其他三个超级人的力量！！！

这是最终的切换台。

酶超氧化物歧化酶（SOD2）的两个分子迅速转换超氧成过氧化氢（H2O2）和O 2。这是如何发生的，值得一看。  超氧化物歧化酶的核心是锰离子。锰是一种金属，从氧化还原的角度来看，金属非常灵活。这就是电子流过铜线的原因。当 SOD2 与超氧化物接触时，它会将额外的电子转移到锰上，将超氧化物氧化回氧。

当现在被还原的 SOD2（Reduction Is Gaining）与第二个超氧化物接触时，它会将额外的电子从锰转移到超氧化物，再次还原它！这将产生一个带 2- 电荷的氧，除了几个质子从溶液中被抓住以制造 H2O2 外，还有 2 个额外的电子。

的超氧化物歧降低的第二次！减少是有收获的。这就是魔法。SOD 没有给任何人额外的电子。氧气是一种电子接受者，超氧化物的形成开始了这个过程。^1^

超氧化物歧化酶的全反应。第一个超氧化物被氧化回 O2。第二个进一步还原为 H2O2。

在接下来的反应中，谷胱甘肽扩散过氧化氢。谷胱甘肽将 H2O2 中的一个氧原子还原成水。氧气第三次吸收电子。谷胱甘肽在此过程中被氧化。当谷胱甘肽被回收成还原型谷胱甘肽——准备还原另一个 H2O2——一个 NADPH 分子被转化为 NADP+（氧化）。然后酶 NNT 使用氧化的 NADP+ 将 NADH 转化为 NAD+，提供必要的辅助因子以继续运行柠檬酸循环。

因此，最初将氧气还原为超氧化物会引发一系列反应，所有这些反应都会减少氧气。形成超氧化物的电子，“应该”用于泵送质子并增加还原应力，而不是最终氧化 NADPH 并减少还原应力。

终极切换台。

氧的特殊性在于它的高电负性，这是衡量元素对电子的强烈程度的衡量标准。氧（3.5 - 右上角红色）在任何元素中具有第二高的电负性。 

唯一比氧更具电负性的元素是氟，而且氟的反应性如此之大，以至于一小撮氟气就会在钢丝绒上形成一个洞。

鉴于氧的高电负性以及分子氧 (O2) 是三线态双自由基这一事实，氧出奇地稳定。^2^  似乎获得第一个额外的电子成为超氧化物是它实现命运的关键。   

由于线粒体超氧化物的产生，吃淀粉的人会具有相对较高的代谢率。该超将重新生成NAD +，并让事情哼唱。以木薯和高粱为生的 Tsimane 农民-觅食者就是一个例子。^3^

不饱和脂肪通过降低琥珀酸脱氢酶活性来减少线粒体超氧化物的产生。在实验室中，我们可以通过给小鼠喂食主要由高PUFA、玉米喂养的猪油和少量大豆油组成的高脂肪饮食来导致小鼠肥胖。看看这些小鼠的 NAD+/NADH 比率会发生什么变化。^4^

NAD+ 水平在猪油大豆饮食中下降了一半。

喂食不饱和脂肪的小鼠也会变得代谢减退。^5^ （忽略纯黑色形状。）

喂食不饱和脂肪的小鼠代谢率低。

相反，在缺乏SCD1酶且不能使自身脂肪不饱和的小鼠中，它们的 NAD+/NADH 比率会出现大量峰值，这可以通过喂食不饱和脂肪来逆转。  SCD1缺陷小鼠具有非常饱和的体脂、高 NAD+ 比率并且代谢亢进。^6^

与正常 (WT) 小鼠相比，缺乏SCD1 (SCD -/-) 且体脂肪非常饱和的小鼠的 NAD+ 有一个巨大的峰值。通过用一点豆油喂养小鼠高PUFA猪油来消除尖峰。

大多数猪油的不饱和度如何？我最近寄了一份我的Firebrand 肉类低 PUFA 猪肉脂肪样品和一份来自史密斯菲尔德的样品。差异相当惊人！它目前正在运送到较低的 48 个州。

氧气的独特特性允许使用减压减压阀。当氧气通过反向电子传输获得一个电子时，它在变成水的过程中还需要两个电子。这种行为与其他氧化还原对的行为非常不同。NAD+ 的再生是快速代谢率的关键。不饱和脂肪会阻止反向电子传输，导致低水平的 NAD+ 和减少压力。

下一篇：抗氧化剂可减轻压力！

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https://fireinabottle.net/nad-reductive-stress-and-the-magic-of-superoxide/

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