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一 自由基(free radicals)是会窃取其它分子中的电子之不稳定分子，自由基攻击其它分子的过程称之为氧化压力(oxidativestress)。 一般状况下，身体机制会自动修补氧化压力所带来的伤害。然而，若身体存在过多的自由基却无足够的抗氧化物(antioxidant)来平衡它，就会造成细胞受损。所以氧化压力就是自由基与抗氧化物不平衡所产生的结果。 氧化压力产生的原因很多，像是酗酒、药物、创伤、冷、毒素与辐射线等。 氧化压力也可能是来自于肝脏暴露于环境毒素的产物，此过程需要特殊的细胞抗氧化物参与，像是榖胱甘肽(glutathione，GSH)、维生素C 或维生素E 等。 与氧化压力有关的疾病有发炎、神经退化性疾病、心血管疾病、癌症、老化、关节炎(arthritis)、呼吸道疾病、肾脏病、痛风(gout)、糖尿病(diabetes)等。 虽然细胞代谢是属于正常的情况，但生活环境中的毒素、不良的生活习惯、暴饮暴食等所产生的氧化压力会加快细胞代谢的速度。 身体长期处于高氧化压力下，抗氧化能力又偏低，将会影响您身体健康，小则轻微病痛、大则重疾缠身。因此，氧化压力对于预防医学与健康是极其重要的警告信号，另外，在疾病治疗上也可作为重要临床诊断参考 二 自由基是带有不成对电子且具有活性的化学中间产物，相当不稳定。分为活性氧分子(reactive oxygen species，ROS)与活性氮分子(reactive nitrogen species，RNS )。 当体内的活性氧太多则会造成氧化压力。 有超氧阴离子(superoxide anion)、 过氧化氢(hydrogen peroxide，H2O2)、 氢氧基(hydroxyl，?OH)、 单线态氧(singlet oxygen)、 过氧化脂质(lipid peroxyl radical) 与一氧化氮(Nitric oxide)等。 自由基的生成主要来自于以下五种方式： 1)藉由X-射线(X-Ray)、紫外光(UV)、gamma 射线照射而产生 2)藉由金属催化反应 3)存在于大气间的污染物 4)由嗜中性白血球(neutrophile)与巨噬细胞(macrophage)于发炎反应时释出 5)粒线体(mitochondria)催化电子传递链的副产物。 活性氧分子(ROS)与活性氮分子(RNS)对于生物体同时具有益处与害处，微量时可作为细胞对入侵物的信息分子或是诱导有丝分裂(mitosis)；相反的，过量时会破坏脂质、细胞膜、蛋白质与核酸，对细胞造成伤害，但也可被一些抗氧化物抑制，尽管如此，自由基造成的伤害仍会在体内累积加速老化的进行。癌症、心血管疾病、巴金森氏症(Parkinson′s disease)皆与老化有关。 体内自由基的产生 1)粒线体 (mitochondria)： 生物体内最常见的自由基来自细胞粒线体，粒线体为生物体的能源工厂，粒线体在转换物质与产生能量的过程中，会释放出过氧化物。好比一座火力发电厂，在燃烧燃料取得能量的同时也释放出有毒的烟一样。所以只要有生命现象存在，就不可能免除自由基的存在。其中ROS 可分别在细胞内与细胞外产生，主要细胞内产生有粒线体、微粒体及细胞发炎反应，粒线体在细胞内产生大量的过氧化氢(H2O2)，过氧化氢本身不是自由基，若受到紫外线(UV)激发或二价铁离子(Fe2+)的催化，就会产生氢氧自由基(?OH)。在完整粒线体内很难侦测到超氧化自由基的存在，因粒线体内含有高含量的超氧化物歧化酶(SOD)与谷胱甘肽过氧化酶(GSHPx)，可降低胞器内的氧化压力。 2)黄嘌呤氧化酶 (XO，xanthine oxidase)： 除了粒线体外，黄嘌呤氧化酶也可产生超氧自由基，可将次黄嘌呤(hypoxanthine)催化为黄嘌呤(xanthine)，再将黄嘌呤催化为尿酸，这两个步骤会形成超氧化阴离子(superoxide anion)与氢氧自由基(hydroxyl radical)。 3)嗜中性球与巨噬细胞(neutrophils and macrophage)： 被活化时会先提高氧的吸收而产生超氧自由基、一氧化氮(NO)、过氧化氢(H2O2)等物质。 4)微粒体(microsphere)： 有80%的过氧化氢来自于微粒体，主要存在于肝脏中。其它含微粒体的器官也可产生过氧化氢，近来脂肪酸也被认为是过氧化氢重要的来源之一。 自由基也可由胞外产生，一些致癌物，放射性物质、巴比妥盐(barbiturate)等可直接或间接诱导细胞内ROS 产生。 自由基与细胞之关系 生物分子是构成生物体的基本单位，为有机化合物，包括醣类、脂质、蛋白质、核酸、维生素等。自由基，一般来说对生物体具有毒性，会对细胞造成伤害致使生物体构造或功能异常产生疾病。所谓的伤害是指自由基与生物分子发生反应，使生物分子的组成或结构改变，引起性质的改变造成生理功能的异常。 1)脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)： 自由基对于核酸(nucleic acid)的伤害，有两种形式： a)原子组成不变，但分子形状上发生改变，造成功能异常。核酸所受到的伤害有螺旋结构扭曲、单股或双股骨架断裂、分子内两股互换、与染色体的变异(chromosomal aberrations)。 b)脱氧核糖(deoxyribose)之核糖(ribose)与碱基(base)间的键结断裂，造成碱基的缺失。或自由基与碱基的取代反应，使碱基组成改变。以上皆会导致遗传密码的改变致使生理功能异常。 2)脂质(lipids)： 最容易受到伤害的脂质为不饱和脂肪酸，尤其是多元不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFA)， 即分子中含有多个双键的不饱和脂肪酸。此类脂肪酸与自由基反应后，造成脂肪酸的断裂，并生成对生物体有害的物质丙二醛(malondialdehyde, MDA)。丙二醛易与核酸中的碱基反应，造成碱基组成改变，影响核酸生理功能，其中丙二醛(MDA)与鸟粪嘌呤(guanine)反应后之产物易发生鸟粪嘌呤(G)到胸腺嘧啶(T)的替换(transversions)或鸟粪嘌呤(G)到腺嘌呤(A)的转(transitions)，造成遗传密码的改变。因此，自由基对于脂质的伤害，不仅伤害脂质本身，还伤害到核酸。 3)蛋白质(proteins)： 自由基对蛋白质的伤害类似脂质，是使胺基酸形成自由基，进而改变蛋白质形状，甚至断裂或改变性质，影响正常生理功能。蛋白质的侧炼(side chains)与骨架部分(backbone)最易受到氢氧自由基的攻击。 抗氧化物与自由基、细胞之关系 一般而言，抗氧化物分为两大类： 酵素型抗氧化物(enzymatic antioxidant) 及非酵素型抗氧化物(non-enzymaticantioxidant)。 酵素型抗氧化物(enzymatic antioxidant)多为人体直接产生且存在细胞内，促使自由基被还原。主要含有 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、 过氧化氢酶(catalase)与 谷胱甘肽过氧化酶(Se-dependent glutathioneperoxidase，GSHPx)等， 都需金属离子或矿物质的帮助才具有活性。非酵素型抗氧化物(non-enzymatic antioxidant)依其作用机制可分为 预防性抗氧化物(preventing antioxidants)和 清除性抗氧化物(scavenging antioxidants)或 打破连锁(chain-breaking)的抗氧化剂。包括 维生素E (tocopherols)、 维生素C (ascorbic acid)、 谷胱甘肽(glutathione, GSH)、 β-胡萝卜素(β-carotene)及 有机硒(selenium)等。 三 1)精神压力过大者 2)严重污染的生活环境 3)过量吸烟与饮酒、吃槟榔的人 4)过度运动者 5)曾经罹患心脏、脑血管等成人病者 6)长期遭受紫外线或曝露放射线污染环境中 7)糖尿病病患 8)更年期妇女。 根据医学研究指出，人类的疾病中至少有85%以上与活性氧有关。例如： 心血管疾病、 老人痴呆症、 抽烟者、 中风、 各种发炎、 白内障、 过敏性皮肤炎、 风湿性关节炎、 痛风、 地中海型贫血、 蚕豆症、 肾脏病、 老化、 自体免疫疾病、 糖尿病、 癌症、 放射治疗或化学治疗之副作用。 四 在分析血液中的 MDA(丙二醛)、 SOD (超氧化物歧化酶)、 f-Thiols(含硫化合物)、 t-GSH (总谷胱甘肽)、 GSHPx(谷胱甘肽过氧化酶)、与 GST(谷胱甘肽转硫酶-红血球) 的变化，来评估身体的氧化压力状态及抗氧化储存量。氧化压力分析可单独进行或是配合其它检验项目进行，可帮助您对自我身体健康更完整的认识。 像是肝脏解毒功能分析 藉由咖啡因、水杨酸(aspirin)、醋胺酚(acetaminophen)的小剂量投与，分析唾液、尿液中这些药物的代谢情形，藉以评估肝脏在转化和清除有毒物质的Phase I 与Phase II 解毒功能。此评估提供对身体解毒能力，与对氧化伤害耐受潜力的完整分析。 或抗氧化维生素分析 测量血浆中维生素A、? -胡萝卜素、 β-胡萝卜素、 茄红素、 叶黄素、?- 维生素E ? -维生素E、 δ-维生素E、 辅酶Q10 与 维生素C 的浓度。， 而平衡与适量的各类维生素浓度则可有助于防止自由基的伤害。 |
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