自由基與細胞損傷

1、自由基與細胞損傷自由基，化學(xué)上也稱為“游離基”，是含有一個不成對電子的原子團。由于原子形成分子時，化學(xué)鍵中電子必須成對出現(xiàn)，因此自由基就到處奪取其他物質(zhì)的一個電子，使自己形成穩(wěn)定的物質(zhì)。自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團，普遍存在于生物系統(tǒng)。主要包括：氧自由基（如羥自由基·OH ）、氫自由基（·H ）、碳自由基、脂自由基等，其中·OH 的化學(xué)性質(zhì)最活潑。我們生物體系主要遇到的是氧自由基，例如超氧陰離子自由基、羥自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上過氧化氫、單線態(tài)氧和臭氧，通稱活性氧。人體里也有自由基，它們的產(chǎn)生有兩方面：一是環(huán)境中的高

2、溫、輻射、光解、化學(xué)物質(zhì)等引起的外源性自由基；二是體內(nèi)各種代謝反應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)源性自由基。內(nèi)源性自由基是人體自由基的主要來源，其產(chǎn)生的主要途徑有：由線粒體呼吸鏈電子泄漏產(chǎn)生；由經(jīng)過氧化物酶體的多功能氧化酶（MFO ）等催化底物羥化產(chǎn)生。此外，機體血紅蛋白、肌紅蛋白中還可通過非酶促反應(yīng)產(chǎn)生自由基。人體內(nèi)的自由基既可以幫助傳遞維持生命活力的能量，也可以被用來殺滅細菌和寄生蟲，還能參與排除毒素。受控的自由基對人體是有益的，但當(dāng)人體中的自由基超過一定的量，并失去控制時，這種自由基就會給我們的生命帶來傷害。導(dǎo)致人體正常細胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。此外，外界環(huán)境中

3、的陽光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。自由基是帶有未成對電子的分子或離子，具有很高的反應(yīng)活性。它可對機體產(chǎn)生毒害，破壞生物大分子，影響細胞活性。主要損害細胞包括血管內(nèi)皮細胞膜，及亞微結(jié)構(gòu)，并引起一系列有害的生化反應(yīng)。現(xiàn)已明確自由基與許多病理生理現(xiàn)象都有密切的關(guān)系，如衰老、腫瘤、炎癥、突變、心腦缺血、動脈粥樣硬化、帕金森病等，因此致使抗自由基生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)與日用化學(xué)品科學(xué)的研究成為一個十分活躍的研究領(lǐng)域。在生物的生殖、生長、發(fā)育的過程中都有許多細胞發(fā)生自然死亡。這一自然死亡過程是由細胞內(nèi)客觀存在的，也稱為細胞凋亡。是由基因編碼的代

4、謝過程控制的。氧自由基具有很多種形式, 對人體的損害主要有三個方面：一、使細胞膜被破壞；二、使血清抗蛋白酶失去活性；三、損傷基因?qū)е录毎儺惖某霈F(xiàn)和蓄積。氧自由基對人體的攻擊首先是從細胞膜開始的。細胞膜極富彈性和柔韌性，這是由它松散的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的 ，正因為如此，它的電子很容易丟失，因此細胞膜極易遭受自由基的攻擊。一旦被自由基奪走電子，細胞膜就會失去彈性加速細胞凋亡進程。更為嚴重的是自由基對基因的攻擊，可以使基因的分子結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致基因突變，從而引起整個生命發(fā)生系統(tǒng)性的混亂。同時它也是脂質(zhì)過氧化的引發(fā)劑，氧自由基代謝在機體內(nèi)的生成和去向處于平衡狀態(tài)。有些氧代謝的產(chǎn)物對機體是有利的，而當(dāng)機體的

5、自由基清除能力減弱或自由基清除劑供給不足，以及食入生成自由基的物質(zhì)過多時，體內(nèi)的自由基將過剩，造成組織損傷，組織損傷主要是指脂質(zhì)過氧化引起的損傷。人體內(nèi)不斷產(chǎn)生自由基，但并未對身體造成嚴重后果，原因是體內(nèi)同時存在著有清除自由基的酶系統(tǒng)和有效的小分子清除劑，二者保持相對平衡。人之所以會老化、體力衰退、皮膚失去光澤及彈性，除了年齡是無法抗拒的因素外，主要的原因是體內(nèi)自由基過多，年輕時體內(nèi)有較好的中和系統(tǒng)來排除自由基，降低它所造成的傷害；然而隨著年齡增長，人體修復(fù)自由基的能力也隨之下降；若未能及時補充抗氧化物，細胞就開始損傷，疾病于是產(chǎn)生，越來越多的證據(jù)顯示，體內(nèi)自由基含量越高，壽命越短。隨著科學(xué)家

6、們對自由基研究的日漸深入，清除自由基，以減少自由基對人體的危害的方法也逐漸被揭示出來。研究表明，自由基從產(chǎn)生到衰亡的過程就是電子轉(zhuǎn)移的過程。在生命體系中，電子的轉(zhuǎn)移是一種最基本的運動，而氧是最容易得到電子的元素，因此，生物體內(nèi)許多化學(xué)反映都與氧有關(guān)。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)損害人體健康的自由基幾乎都與那些活性較強的含氧物質(zhì)有關(guān)，他們把與這些物質(zhì)相結(jié)合的自由基叫作活性氧自由基?；钚匝踝杂苫鶎θ梭w的損害實際上是一種氧化過程。因此，要降低自由基的損害，就要從抗氧化做起。既然自由基不僅存在于人體內(nèi)，也來自于人體外，那么，降低自由基危害的途徑也有兩條：一是，利用內(nèi)源性自由基清除系統(tǒng)清除體內(nèi)多余自由基；二是發(fā)掘外源性

7、抗氧化劑-自由基清除劑，阻斷自由基對人體的入侵。大量研究已經(jīng)證實，人體內(nèi)本身就具有清除多余自由基的能力，這主要是靠內(nèi)源性自由基清除系統(tǒng)，它包括超氧化物歧化酶（SOD ）、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化酶等一些酶和維生素C 、維生素E 、還原性谷胱甘肽、胡蘿卜素和硒等一些抗氧化劑。酶類物質(zhì)可以使體內(nèi)的活性氧自由基變?yōu)榛钚暂^低的物質(zhì)，從而削弱它們對肌體的攻擊力。酶的防御作用僅限于細胞內(nèi)，而抗氧化劑有些作用于細胞膜，有些則是在細胞外就可起到防御作用。這些物質(zhì)就深藏于我們體內(nèi)，只要保持它們的量和活力它們就會發(fā)揮清除多余自由基的能力，使我們體內(nèi)的自由基保持平衡。要降低自由基對人體的危害，除了依靠體內(nèi)自由基清除系統(tǒng)外，還要尋找和發(fā)掘外源性自由基清除劑，利用這些物質(zhì)作為替身，讓它們在自由基進入人體之前就先與自由基結(jié)合，以阻斷外界自由基的攻擊，使人體免受傷害。在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化劑范圍很廣，種類極多。目前，國內(nèi)外已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多有價值的天然抗氧化劑。字這方面的研究中，中國的科學(xué)家們已經(jīng)走在世界的前列。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并證明了，我國一些特有的食用和藥用植物中，含有大量的酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)的特點是，有著很容易被自由基奪走的電子，而它們在失去電子后就會成為一種對人沒有傷害的穩(wěn)定物質(zhì)。中國科學(xué)院生物物理研究所的專家歷經(jīng)八年時間從這些植物中研制出