氧自由基与人体健康

所谓自由基，是指带有未成对电子的分子、原子或离子，未成对电子具有成双的趋向，因此常易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。

氧气维持着地球上绝大多数生物的生命。虽然氧对需氧生物是有用的，但氧也有对生物不利的一面。

在生物体系中，电子转移是一个基本的变化。氧分子可以通过单电子接

受反应，依次转变为O^• ⁻ ，HO^• ，HOOH与·OH等中间产物。由于这些

物质都是直接或间接地由分子氧转化而来，而且具有较分子氧活泼的化学反应性，遂统称为活性氧，亦称氧自由基。

超氧阴离子自由基O^• − 既可以作为还原剂供给电子，又可以作为氧化

剂接受电子。O^• ⁻ 可以与H^{+ 结合生成超氧酸HO
•} ；O^• ⁻ 可以在铁螯合物

2 2 2

催化下与H 2 O 2 反应产生羟自由基·OH。

O^• ⁻ + H O ^铁^螯^合^物→ O + •OH + OH ⁻

2 2 2 2

OH 是化学性质最活泼的活性氧物种。其反应特点是无专一性，几乎与生物体内所有物质，如糖、蛋白质、DNA、碱基、磷脂和有机酸等都能反应，且反应速率快，可以使非自由基反应物变成自由基①。例如，·OH 与细胞膜及细胞内容物中的生物大分子（用 RH 表示）作用：

·OH+RH→H2O+R·

生成的有机自由基R·又可继续起作用生成RO^• ：

R • +O →RO^•

这样，自由基通过上述方式传递和增强。愈来愈多的氧自由基在细胞内出现会损伤细胞，引发各种疾病。很多研究表明，含氧自由基关系到 60 多种疾病，由于O^• ⁻ 自由基可使细胞质和细胞核中的核酸链断裂，会导致肿

瘤、炎症、衰老、血液病以及心、肝、肺、皮肤等方面病变的产生。在人体和环境中持续形成的自由基来自人体正常新陈代谢过程，大量体育运动、吸烟、食用脂肪和腌熏烤肉、发生炎症、某些抗癌药物、安眠药、射线、农药、有机物腐烂、塑料用品制造过程、油漆干燥、石棉、空气污染、化学致癌物、大气中的臭氧等也都能产生自由基。已知自由基可损伤蛋白质，可使蛋白质的转换增加；损害 DNA 可导致细胞突变；造成损失核苷辅酸可扰乱某些生化代谢；损伤－SH 可使某些酶的活性降低或丧失；攻击未饱和脂肪酸可引起脂质过氧化，其氧化产物可引起－SH 氧化、酶失活、膜功能受损、干扰膜的运送功能等。另外，由燃料废气、香烟和一些粉尘造成的大气污染，使大气上空的自由基占分子污染物总量的 1%～10%，因此环境污染中的自由基反应也是不可忽视的。

在生物体内的O^• ⁻ 过量和不足对身体都不利，因此O^• 的产生和消

2 2

除应处于动态平衡，即生物体内活性氧自由基不断产生又不断被清除是属于

① 半胱氨酸（Cys）在蛋白质中经常以其氧化型的胱氨酸（Cy）存在。

生命所必需的过程，也有其重要的生理功能。正常生物体具有维持活性氧的平衡生理浓度的能力，只有当活性氧的浓度失去控制时才会造成伤害，体内过多的O^• ⁻ 可以依靠SOD去消除。SOD是超氧化物歧化酶英文名称的缩

写，是一种具有特定生物催化功能的蛋白质，由蛋白质和金属离子组成，广

泛存在于自然界的动、植物和一些微生物体内。SOD能催化O^• ⁻ 发生歧化

反应：

O^• ⁻ + O^• ⁻ + 2H⁺ ^S^O^D→ H O + O

2 2 2 2 2

活性氧 H2O2 对机体亦有害，但有过氧化氢酶能催化 H2O2 与一种还原性反应而被清除，由此在体内形成一套解毒系统，

对机体起保护作用。因此，SOD是机体内O^• ⁻ 的清除剂。有研究表明，人体的一些病变可反映在SOD与O^• ⁻ 含量变化上。对SOD减少或O^• ⁻ 增加的

疾病可用 SOD 药物治疗。