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大量证据显示，氧化应激和多种疾病的发生、发展有着密切联系。因此，从自由基生物学的角度来寻找有效的预防和治疗的方法具有重要的意义。基于这种观点，本文从细胞水平上探讨了植物多酚类抗氧化剂对神经细胞的保护作用和光动力治疗癌症的分子机制。
一、桔酸类衍生物结构与抗氧化能力及神经保护作用关系研究
研究表明，氧化应激诱导的神经细胞过度调亡与帕金森症等多种神经退行性疾病密切相关，而能够有效清除氧自由基的抗氧化剂可以防止氧化应激诱导的损伤，因此筛选筛选高效、价廉、低毒甚至无毒的天然抗氧化剂来预防或治疗神经退行性疾病倍受关注。桔酸及其衍生物是一大类优良的植物多酚类抗氧化剂，具有多种生物和药理功能，如清除自由基，参与Ca2+和ROS信号通路等。为了研究棓酸类衍生物结构与抗氧化活力及神经保护作用的关系，我们选取了八种梧酸类衍生物，检测了它们清除脂质体中的DPPH自由基能力和对6-羟多巴胺诱导的神经细胞(SH-SYSY)调亡的保护作用。结果表明：这些多酚类抗氧化剂具有不同的分子极性，能够进入脂质体膜，以时间和剂量依赖的方式清除DPPH自由基。同时，结合计算化学方法研究了它们的结构与活性的关系。在细胞体系中，通过对细胞活力、细胞核形态、细胞内GSH和活性氧水平以及钙离子内流等凋亡指标的分析发现桔酸类衍生物对氧化损伤的保护作用依赖于它们的抗氧化能力和分子极性，具有强抗氧化能力和合适的分子极性的抗氧化剂能够更加有效地预防和保护6-羟多巴胺诱导的神经细胞调亡。
二、2-BA-2-DMHB光动力治疗中线粒体活性氧和一氧化氮介导的癌细胞凋亡
光动力治疗是一种新型的，具有良好应用前景的治疗癌症的方法，其主要原理是将光敏剂和可见光照射相结合诱导癌细胞凋亡。单线态氧被认为是光动力治疗过程中细胞氧化应激的主要来源，然而光动力如何诱导细胞凋亡的分子机理仍然没有完全阐明，特别是一氧化氮在其中“双刃剑”的作用。为了研究光动力治疗诱导的细胞凋亡通路，笔者应用了一种最新合成的光敏剂2-butylamino-2-demethoxy-hypocrellinB(2-BA-2-DMHB)，检测了2-BA-2-DMHB在光动力治疗人乳腺癌细胞MCF-7中细胞内自由基的变化，结果发现对用2-BA-2-DMHB处理的细胞进行光照可以在短时间内产生大量活性氧，促进钙离子内流，引起细胞内钙离子浓度增加，激活了线粒体一氧化氮合酶，导致细胞色素C的释放，最终引起细胞凋亡。清除单线态氧或一氧化氮可以减弱光动力治疗诱导的细胞活力下降和细胞核形态改变，抑制线粒体膨胀和细胞色素C释放，降低促凋亡基因P53和P21的tuRNA水平上调。这些结果说明，活性氧和一氧化氮在光动力治疗诱导的细胞凋亡中起着重要作用。
三、过表达线粒体铁蛋白提高细胞对氧化应激诱导凋亡的敏感性
线粒体铁蛋白是最新发现一种位于细胞线粒体的铁蛋白，能够显著影响细胞的铁代谢。笔者利用可以用四环素调控表达线粒体铁蛋白的细胞系H1299，研究了过表达线粒体铁蛋白对氧化应激诱导的细胞凋亡的影响。结果发现，叔丁基过氧化氢处理可以提高细胞内活性氧水平和促凋亡蛋白Bax的表达，降低还原型谷胱甘肽水平和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，导致了细胞凋亡。过表达线粒体铁蛋白增加了细胞转铁蛋白受体的表达，进而促进了细胞对叔丁基过氧化氢诱导的细胞凋亡，而细胞外铁的螯合剂H-DFO可以减少铁的摄入，抑制了叔丁基过氧化氢诱导的细胞凋亡。