淺談自由基對(duì)人體健康的危害

摘要：目的 了解自由基對(duì)機(jī)體的損害，研究解決的方法，增強(qiáng)防疫能力。方法 闡述自由基通過(guò)強(qiáng)氧化與蛋白質(zhì)脂肪發(fā)生修飾性反應(yīng)，進(jìn)而引起急性損傷，慢性疾病及衰老現(xiàn)象，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生明顯的有害作用，因此把自由基看作是致病\"元兇\"和促進(jìn)衰老的\"禍根\"。體內(nèi)存在過(guò)量的自由基，活性氧，罹患腫瘤，心腦等疾病的比例明顯增加，衰老速度加快，如果機(jī)體抗氧化水平高則患病風(fēng)險(xiǎn)顯著降低，且壽命延長(zhǎng)。認(rèn)識(shí)對(duì)機(jī)體損傷的機(jī)理和導(dǎo)致疾病發(fā)生的過(guò)程，淺談?lì)A(yù)防的途徑。結(jié)果 只要充分認(rèn)識(shí)自由基對(duì)機(jī)體損害的機(jī)理，就能找到如何避免的措施。結(jié)論 機(jī)體不僅有來(lái)自體內(nèi)外的自由基、活性氧，還有抗氧化酶，維生素C、E等組成的\"抗氧化防御系統(tǒng)\"，只有該系統(tǒng)功能降低或異常時(shí)，自由基才會(huì)過(guò)量生成，出現(xiàn)損傷效應(yīng)。只要我們平時(shí)做好了一級(jí)預(yù)防，自由基對(duì)機(jī)體的損害將會(huì)降到最低。

關(guān)鍵詞：自由基；活性氧（ROS）超氧化物歧化酶（SOD）

近年來(lái)，對(duì)自由基參與人體生理和病理過(guò)程的認(rèn)識(shí)，愈加引起人們的重視，一些疾病如冠心病、腫瘤、創(chuàng)傷、炎癥及現(xiàn)行的一些衰老理論，均以自由基學(xué)說(shuō)學(xué)為基礎(chǔ)的，并以此向更深層次的探討。

1機(jī)體內(nèi)常見(jiàn)的自由基

自由基又稱(chēng)活性氧或游離基，它是指帶有不配對(duì)價(jià)電子的分子，原子或原子團(tuán)。其化學(xué)活性高，均不穩(wěn)定，存在時(shí)間短，性質(zhì)活潑，有極高的反應(yīng)性，能與生物體系組分起反應(yīng)，破壞蛋白質(zhì)，脂類(lèi)，多糖，核酸，導(dǎo)致細(xì)胞的損傷[1]。

機(jī)體內(nèi)常見(jiàn)自由基有超氧離子自由基，及由自由基反應(yīng)形成的自由基。自由基來(lái)源有：①單線(xiàn)態(tài)氧獲得電子而生成，單線(xiàn)態(tài)氧在體內(nèi)時(shí)強(qiáng)電子受體，很容易獲得電子而生成自由基；②由酶促氧化還原反應(yīng)形成。此外，非酶性的氧化還原反應(yīng)也會(huì)生成自由基。

自由基可以通過(guò)歧化反應(yīng)生成過(guò)氧化氫和氧，并可進(jìn)一步生成有關(guān)的自由基，如氫過(guò)氧基，羥自由基，羥自由基又可重新與其它生物分子作用，引起非酶促過(guò)氧化連鎖反應(yīng)。

2自由基對(duì)機(jī)體的損害

自由基作用于生物分子，通過(guò)加成，均裂和交聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞受到損害。

2.1誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化物的生成 自由基和羥自由基可誘發(fā)不飽和脂肪酸的過(guò)氧化，生成過(guò)氧化脂質(zhì)。多價(jià)不飽和脂肪酸在生物膜中含量很高，過(guò)氧化脂質(zhì)的形成，就是對(duì)膜的損害，加之過(guò)氧化脂質(zhì)本身可以進(jìn)一步均裂產(chǎn)生烷自由基和羥自由基，這樣就更進(jìn)一步加重生物膜的損害。同時(shí)過(guò)氧化脂質(zhì)的分解產(chǎn)物醛類(lèi)，可與蛋白質(zhì)，磷脂和核酸的氨基形成希夫（schiff）堿，能使分子之間發(fā)生交聯(lián)，生成比原來(lái)大許多倍的生物分子，使蛋白質(zhì)變性，造成細(xì)胞代謝和功能形態(tài)改變，一些酶也因交聯(lián)而失活[2]，這些改變了的細(xì)胞成分，雖被溶酶體吞噬，但不能完全被消化，隨著年齡的不斷增長(zhǎng)而蓄積其中，成為脂褐質(zhì)顆粒，也稱(chēng)為脂褐素（Lipofuscin），此顆粒沉積于細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞功能障礙，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)體一系列衰老狀態(tài)，如臨床上最多是老人斑及色素沉著。

2.2導(dǎo)致DNA、RNA的交聯(lián)或氧化破壞 自由基與嘧啶及嘌呤等作用，生成相應(yīng)的自由基，在有氧條件下，最后生成相應(yīng)的氫過(guò)氧化物，且與相鄰的嘧啶自由基相互聚合，這種交聯(lián)可發(fā)生RNA和DNA分子內(nèi)部或分子間，使其結(jié)構(gòu)破壞，功能障礙。自由基還可以作用在核酸的任何部位，使其脫氨基，與堿基---糖鏈斷裂，糖的氧化以及磷酸釋放等。

2.3誘導(dǎo)蛋白質(zhì)，氨基酸氧化破壞和交聯(lián) 自由基與蛋白質(zhì)分子結(jié)合，使其分子之間發(fā)生交聯(lián)，形成多聚蛋白，同時(shí)可使蛋白質(zhì)分子中的肽鍵斷裂，氨基酸殘基分解或氨化脫氨，影響蛋白質(zhì)的構(gòu)形與酶的活性。如結(jié)締組織中膠原蛋白產(chǎn)生交聯(lián)而收縮，會(huì)使皮膚發(fā)皺，在臨床上所見(jiàn)到的中老年所出現(xiàn)的皮膚皺紋。自由基使關(guān)節(jié)滑液中的粘多糖解聚，是造成關(guān)節(jié)炎的主要原因，臨床上所見(jiàn)到的中老年退行性骨關(guān)節(jié)炎大都屬于這種類(lèi)型[3]。由此可見(jiàn)，不論蛋白質(zhì)和酶的聚合，交聯(lián)或其多肽鏈斷裂，以及單個(gè)氨基酸的化學(xué)改變，都可導(dǎo)致蛋白質(zhì)和酶生理功能破壞。特別是在細(xì)胞膜和細(xì)胞器中，精確排列的蛋白質(zhì)和酶，由于聚合作用和交聯(lián)反應(yīng)，可造成蛋白質(zhì)和酶分子的大雜亂，從而使其生物活性遭到損失和破壞。

2.4加重缺血后再灌流的組織損傷 近來(lái)有人提出，多臟器功能衰竭的重要原因之一就是缺血后再灌流造成的臟器組織損傷。這種損傷是由于氧自由基的增加，并通過(guò)膜脂質(zhì)過(guò)氧化，加劇組織臟器損傷。在缺血組中，因缺氧，ATP生成受限，細(xì)胞內(nèi)能量不足使細(xì)胞膜不能維持離子的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并可將電子供給氧生成自由基。當(dāng)再灌流時(shí)，又提供了氧，次黃嘌呤與氧，在黃嘌呤氧化酶作用下，生成自由基與尿酸。自由基進(jìn)一步形成對(duì)細(xì)胞毒性更強(qiáng)的羥自由基，更加重了細(xì)胞膜及細(xì)胞的損害作用[4]。

3自由基與疾病的發(fā)生

3.1自由基與腫瘤病的發(fā)生 近年來(lái)，人們研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤組織中，超氧離子歧化酶活性缺失，當(dāng)其缺失時(shí)，會(huì)使組織中的自由基濃度增加。自由基可以給金屬離子提供電子，改變它的氧化還原狀態(tài)，從而影響以金屬作輔助因子的氧化還原反應(yīng)。羥自由基可以抑制腺苷酸化酶而激活鳥(niǎo)甘酸化酶，改變細(xì)胞內(nèi)CAMP和CGMP的濃度，促使細(xì)胞的異常增殖。另一方面，不飽和脂肪酸氧化形成的脂質(zhì)過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞的損傷，也與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。

3.2自由基與冠心病的發(fā)生 冠心病的形成和生化特征是動(dòng)脈粥樣硬化病變中，有大量的脂類(lèi)物質(zhì)堆聚，這些脂類(lèi)是從哪里來(lái)的有不同學(xué)說(shuō)，有人認(rèn)為來(lái)自血小板和血細(xì)胞。他們認(rèn)為首先是血小板在動(dòng)脈內(nèi)膜\"損傷\"處聚集，形成血栓及一系列生化反應(yīng)。這種聚集現(xiàn)象受各種因素影響，其中最主要的是受血栓惡烷A2和前列腺環(huán)素的調(diào)節(jié)。血栓惡烷A2有促進(jìn)血小板聚集和小血管收縮作用，冠狀動(dòng)脈收縮，導(dǎo)致心肌缺血[5]。前列腺環(huán)素則與血栓惡烷A2作用正好相反。各種脂質(zhì)過(guò)氧化物和過(guò)氧羥基20碳不飽和脂肪酸，可以抑制前列腺環(huán)素的合成，同時(shí)抑制血栓惡烷A2自然降解為穩(wěn)定的血栓惡烷A2，因而使血栓惡烷A2堆積，由此破壞了前列腺環(huán)素與血栓惡烷A2的動(dòng)態(tài)平衡，促使冠心病的形成和發(fā)生。

3.3自由基與人體衰老 有人認(rèn)為，衰老可能是起因于代謝過(guò)程中不斷產(chǎn)生的自由基，因?yàn)樯镌谏孢^(guò)程中需要能量，而能量又來(lái)源于體內(nèi)的氧化過(guò)程，在此過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生自由基，它通過(guò)破壞細(xì)胞壁及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，破壞激素，使酶失活，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)核酸突變及免疫功能低下，形成脂褐素顆粒，沉積于內(nèi)臟及皮膚，等各個(gè)組織器官中，損害整個(gè)機(jī)體。沉積于老年人大腦中的脂褐素，導(dǎo)致腦功能減退，最常見(jiàn)的行動(dòng)遲緩，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，老年癡呆等臨床衰老表現(xiàn)。婦女在內(nèi)分泌失調(diào)狀態(tài)下，體內(nèi)差生過(guò)多自由基，自由基作用于細(xì)胞膜，造成脂肪和蛋白質(zhì)變性，經(jīng)過(guò)溶酶體處理后就會(huì)形成脂褐素，沉積在細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)照射后變成棕褐色，引起皮膚黃褐斑的外在表現(xiàn)。20多年前，人們雖然不再認(rèn)為自由基是體內(nèi)細(xì)胞\"垃圾\"，但是大量研究事實(shí)證明，在許多疾病，如腫瘤、心血管疾病、2型糖尿病、老年性癡呆、老年性白內(nèi)障的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，自由基通過(guò)強(qiáng)氧化，與蛋白質(zhì)，脂肪發(fā)生修飾性反應(yīng)，進(jìn)而引起急性損傷，慢性疾病及衰老現(xiàn)象，都表現(xiàn)明顯的有害作用。因此，把自由基看作是致病\"元兇\"，促進(jìn)衰老的\"禍根\"。

4機(jī)體對(duì)自由的防御系統(tǒng)

自由基在人體內(nèi)不斷產(chǎn)生，同時(shí)亦不斷被人體清除。在生理情況下，體內(nèi)具有抗氧化劑和抗氧化酶組成的防御系統(tǒng)。

4.1體內(nèi)天然抗氧化劑 10多年前，人們通過(guò)對(duì)長(zhǎng)壽及病患人群調(diào)查研究證實(shí)，如果體內(nèi)存在過(guò)量的自由基，ROS（活性氧）罹患腫瘤，心腦疾病的比例明顯增加，衰老速度加快；如果機(jī)體抗氧化水平高，則患病風(fēng)險(xiǎn)顯著降低，且較長(zhǎng)壽。因此，人們對(duì)抗氧壞劑\"防衰老抗疾病\"便寄予極大的期望。體內(nèi)天然抗氧化劑，目前公認(rèn)的有輔酶Q、維生素C、A、E、及各種硫基化合物等[6]。輔酶Q和維生素C能在氧化還原中，發(fā)揮遞氫作用，參與體內(nèi)物資代謝，在消除自由基中，生成較穩(wěn)定的自由基。維生素E參與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及細(xì)胞內(nèi)多種生化過(guò)程，能防止脂質(zhì)，過(guò)氧化作用，可以消除脂褐質(zhì)的沉積，有清除自由基和抗氧化功能。硫基化合物分子能與硫基酶結(jié)合，保護(hù)硫基酶免受自由基損害。

4.2體內(nèi)天然抗氧化酶 組成體內(nèi)天然抗氧化酶系統(tǒng)，最常見(jiàn)的有：①超氧化物歧化酶（SOD）；此酶是人體內(nèi)自由基的天然清除劑。SOD通過(guò)對(duì)自由基起歧化反應(yīng)，使之生成水H2O2，再由其它抗氧化酶連續(xù)代謝轉(zhuǎn)變成水，從而清除自由基，使細(xì)胞免遭損害。近年來(lái)對(duì)缺血后再灌流研究十分活躍，常見(jiàn)于心、肝、腎、腦、腸等器官。缺血時(shí)，自由基和 超氧化物歧化酶（SOD）平衡失調(diào)，SOD活力顯著降低[7]。近年來(lái)有人報(bào)道SOD可以使休克癥狀減輕，如能使用SOD，可以改善低血容量性休克。目前認(rèn)為SOD還能抑制自由基引起的直接損傷作用和阻止羥自由基的生成，從而有抗炎作用。②谷胱甘肽過(guò)氧酶（GSH-PX）：此酶可防止血紅蛋白被H2O2氧化，同時(shí)亦可使氫過(guò)氧化物還原，防止脂質(zhì)氫過(guò)氧化物生成，對(duì)保護(hù)生物膜，防止氧化具有重要作用。③過(guò)氧化氫酶（CAT）：此酶只能分解H2O2，而不能以其他過(guò)氧化物為基質(zhì)，催化效率極高，保證了體內(nèi)不會(huì)有H2O2的蓄積。

總之，機(jī)體不僅有來(lái)自體內(nèi)外的自由基、活性氧，還有抗氧化酶，維生素C、E等組成的\"抗氧化防御系統(tǒng)\"，只有該系統(tǒng)功能降低或異常時(shí)，自由基才會(huì)過(guò)量生成，出現(xiàn)損傷效應(yīng)。自由基生物學(xué)是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)中的最熱點(diǎn)領(lǐng)域，揭示細(xì)胞增殖分化動(dòng)力學(xué)機(jī)制，已經(jīng)初露端倪，必將為進(jìn)一步揭示胚胎發(fā)育、腫瘤生長(zhǎng)、損傷修復(fù)、神經(jīng)再生等機(jī)制奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉次全.自由基與腫瘤[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)分冊(cè)，1980，2（2）：76.

[2]周新，超氧化物歧化酶與活性氧[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)分冊(cè)，1980.2（2）：84.

[3]張稻玉，等編譯.現(xiàn)代老年[M].第一版.哈爾濱：黑龍江人民出版社，1987：63-68.

[4]劉建武，等主編.中老年保健[M].第一版.北京：人民軍醫(yī)出版社 1992：162-164.

[5]王劍平，葉元星.前列腺素，醫(yī)學(xué)新技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京人民軍醫(yī)出版社，1989，1（3）：135.

[6]潘碧霞.維生素E對(duì)生物膜及蛋白質(zhì)的合成作用[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)分冊(cè)，1974，1（3）：135.

[7]海春旭.自由基三起三落[J].醫(yī)學(xué)爭(zhēng)鳴，2013，3：16-17.

編輯/申磊