淺談自由基對人體健康的危害

摘要：目的 了解自由基對機體的損害，研究解決的方法，增強防疫能力。方法 闡述自由基通過強氧化與蛋白質(zhì)脂肪發(fā)生修飾性反應(yīng)，進而引起急性損傷，慢性疾病及衰老現(xiàn)象，對機體產(chǎn)生明顯的有害作用，因此把自由基看作是致病\"元兇\"和促進衰老的\"禍根\"。體內(nèi)存在過量的自由基，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，如果機體抗氧化水平高則患病風(fēng)險顯著降低，且壽命延長。認識對機體損傷的機理和導(dǎo)致疾病發(fā)生的過程，淺談預(yù)防的途徑。結(jié)果 只要充分認識自由基對機體損害的機理，就能找到如何避免的措施。結(jié)論 機體不僅有來自體內(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，自由基才會過量生成，出現(xiàn)損傷效應(yīng)。只要我們平時做好了一級預(yù)防，自由基對機體的損害將會降到最低。

關(guān)鍵詞：自由基；活性氧（ROS）超氧化物歧化酶（SOD）

近年來，對自由基參與人體生理和病理過程的認識，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)說學(xué)為基礎(chǔ)的，并以此向更深層次的探討。

1機體內(nèi)常見的自由基

自由基又稱活性氧或游離基，它是指帶有不配對價電子的分子，原子或原子團。其化學(xué)活性高，均不穩(wěn)定，存在時間短，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，多糖，核酸，導(dǎo)致細胞的損傷[1]。

機體內(nèi)常見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。自由基來源有：①單線態(tài)氧獲得電子而生成，單線態(tài)氧在體內(nèi)時強電子受體，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)也會生成自由基。

自由基可以通過歧化反應(yīng)生成過氧化氫和氧，并可進一步生成有關(guān)的自由基，如氫過氧基，羥自由基，羥自由基又可重新與其它生物分子作用，引起非酶促過氧化連鎖反應(yīng)。

2自由基對機體的損害

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

2.1誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化物的生成 自由基和羥自由基可誘發(fā)不飽和脂肪酸的過氧化，生成過氧化脂質(zhì)。多價不飽和脂肪酸在生物膜中含量很高，過氧化脂質(zhì)的形成，就是對膜的損害，加之過氧化脂質(zhì)本身可以進一步均裂產(chǎn)生烷自由基和羥自由基，這樣就更進一步加重生物膜的損害。同時過氧化脂質(zhì)的分解產(chǎn)物醛類，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)，生成比原來大許多倍的生物分子，使蛋白質(zhì)變性，造成細胞代謝和功能形態(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而蓄積其中，成為脂褐質(zhì)顆粒，也稱為脂褐素（Lipofuscin），此顆粒沉積于細胞內(nèi)，使細胞功能障礙，導(dǎo)致整個機體一系列衰老狀態(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，會使皮膚發(fā)皺，在臨床上所見到的中老年所出現(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，臨床上所見到的中老年退行性骨關(guān)節(jié)炎大都屬于這種類型[3]。由此可見，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。特別是在細胞膜和細胞器中，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，并通過膜脂質(zhì)過氧化，加劇組織臟器損傷。在缺血組中，因缺氧，ATP生成受限，細胞內(nèi)能量不足使細胞膜不能維持離子的正常運轉(zhuǎn)，并可將電子供給氧生成自由基。當再灌流時，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。自由基進一步形成對細胞毒性更強的羥自由基，更加重了細胞膜及細胞的損害作用[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，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，當其缺失時，會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甘酸化酶，改變細胞內(nèi)CAMP和CGMP的濃度，促使細胞的異常增殖。另一方面，不飽和脂肪酸氧化形成的脂質(zhì)過氧化物對細胞的損傷，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脈粥樣硬化病變中，有大量的脂類物質(zhì)堆聚，這些脂類是從哪里來的有不同學(xué)說，有人認為來自血小板和血細胞。他們認為首先是血小板在動脈內(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有促進血小板聚集和小血管收縮作用，冠狀動脈收縮，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)過氧化物和過氧羥基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 有人認為，衰老可能是起因于代謝過程中不斷產(chǎn)生的自由基，因為生物在生存過程中需要能量，而能量又來源于體內(nèi)的氧化過程，在此過程必然會產(chǎn)生自由基，它通過破壞細胞壁及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，破壞激素，使酶失活，導(dǎo)致細胞內(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，等各個組織器官中，損害整個機體。沉積于老年人大腦中的脂褐素，導(dǎo)致腦功能減退，最常見的行動遲緩，動作不協(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)差生過多自由基，自由基作用于細胞膜，造成脂肪和蛋白質(zhì)變性，經(jīng)過溶酶體處理后就會形成脂褐素，沉積在細胞內(nèi)，經(jīng)過紫外線照射后變成棕褐色，引起皮膚黃褐斑的外在表現(xiàn)。20多年前，人們雖然不再認為自由基是體內(nèi)細胞\"垃圾\"，但是大量研究事實證明，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)展過程中，自由基通過強氧化，與蛋白質(zhì)，脂肪發(fā)生修飾性反應(yīng)，進而引起急性損傷，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\"，促進衰老的\"禍根\"。

4機體對自由的防御系統(tǒng)

自由基在人體內(nèi)不斷產(chǎn)生，同時亦不斷被人體清除。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，人們通過對長壽及病患人群調(diào)查研究證實，如果體內(nèi)存在過量的自由基，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；如果機體抗氧化水平高，則患病風(fēng)險顯著降低，且較長壽。因此，人們對抗氧壞劑\"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參與細胞膜結(jié)構(gòu)及細胞內(nèi)多種生化過程，能防止脂質(zhì)，過氧化作用，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通過對自由基起歧化反應(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，使細胞免遭損害。近年來對缺血后再灌流研究十分活躍，常見于心、肝、腎、腦、腸等器官。缺血時，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]。近年來有人報道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谷胱甘肽過氧酶（GSH-PX）：此酶可防止血紅蛋白被H2O2氧化，同時亦可使氫過氧化物還原，防止脂質(zhì)氫過氧化物生成，對保護生物膜，防止氧化具有重要作用。③過氧化氫酶（CAT）：此酶只能分解H2O2，而不能以其他過氧化物為基質(zhì)，催化效率極高，保證了體內(nèi)不會有H2O2的蓄積。

總之，機體不僅有來自體內(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，自由基才會過量生成，出現(xiàn)損傷效應(yīng)。自由基生物學(xué)是當今生物醫(yī)學(xué)中的最熱點領(lǐng)域，揭示細胞增殖分化動力學(xué)機制，已經(jīng)初露端倪，必將為進一步揭示胚胎發(fā)育、腫瘤生長、損傷修復(fù)、神經(jīng)再生等機制奠定堅實基礎(chǔ)。

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編輯/申磊