自由基

自然 | 物理物质 | 基本粒子 | 具有非偶电子的基团或原子

自由基,化学上也称为“游离基”,是指化合物的分子在光热等外界条件下,共价键发生均裂而形成的具有 不成对电子 的原子或基团。(共价键不均匀裂解时,两原子间的 共用电子对 完全转移到其中的一个原子上,其结果是形成了带 正电 和带负电的离子,这种断裂方式称之为键的异裂。)在书写时,一般在原子符号或者 原子团 符号旁边加上一个“·”表示存在未成对的电子。如氢自由基(H·,即 氢原子 )、氯自由基(Cl·,即氯原子)、甲基自由基(CH3·)。 自由基反应 在燃烧、气体化学、聚合反应、等离子体化学、生物化学和其他各种化学学科中扮演很重要的角色。历史上第一个被发现和证实的自由基是由 摩西·冈伯格 在1900年于 密歇根大学 发现的三苯甲基自由基。中国有机化学家刘有成院士在 自由基化学 领域也做出了杰出贡献。

发现

历史上第一个被发现和证实的自由基是由摩西·冈伯格在1900年于密歇根大学发现的三苯甲基自由基,该自由基在隔绝空气的条件下发生二聚,形成“六苯基乙烷”

简单的有机自由基,如甲基自由基、乙基自由基,是在20年代通过气相反应证实的。有机自由基作为 活泼中间体 ,是在30年代由D.H.海伊、W.A.沃特斯和M.S.卡拉施等的研究发现的。

形成方式

在一个化学反应中,或在外界(光、热、辐射等)影响下,分子中共价键断裂。

有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。当共价键发生均裂(homolyticbondcleavage)时,两个成键电子的分离,所形成的碎片有一个 未成对电子 ,如H·,CH·,Cl·等。若是由一个以上的原子组成时,称为自由基(radical)。因为存在未成对电子。

外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基,使核酸突变,这是人类衰老和患病的根源。体内活性氧自由基具有一定的功能,如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用,导致人体正常细胞和组织的损坏,从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、 帕金森病 和肿瘤。

自由基还可以通过一个原子或者分子的氧化还原过程来形成。

人体影响

众多医学研究及临床试验证明:人体细胞电子被抢夺是万病之源,自由基ROS是一种缺乏电子的物质(不饱和电子物质),进入人体后到处争夺电子,如果夺去细胞蛋白分子的电子,使蛋白质接上支链发生烷基化,形成畸变的分子而致癌。该畸变分子由于自己缺少电子,又要去夺取邻近分子的电子,又使邻近分子也发生畸变而致癌。这样,恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子。 基因突变 ,形成大量 癌细胞 ,最后出现癌症。而当自由基或畸变分子抢夺了基因的电子时,人就会直接得癌症。人体得到负离子后,由于负离子带负电有多余的电子,可提供大量电子,而阻断恶性循环,癌细胞就可防止或被抑制。

反应

有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical),CH3·,Cl·等。若是由一个以上的原子组成时,称为自由基(radical)。

研究现状

比起细菌学、病毒学等很多学术领域来说,自由基还是一门比较年轻的学科。人类对自由基的研究开始于二十世纪初,最初的研究主要是自由基的化学反应过程,随后自由基知识渗透到生物学领域。虽然在二十世纪六十年代人们已经认识到自由基与疾病的密切关系,但由于受到技术方法的限制,研究进展缓慢。研究短寿命自由基的技术有了新的突破,推动了生物学的迅速发展,形成了一个以化学、物理学和生物医学相结合的蓬勃发展的新领域即 自由基生物学 、医学领域。这是一个跨学科的边缘学。

人类对自然界的认识总是随着科技手段的发展而逐渐深入的。80年代人类认识焦油对人体的攻击与危害后运用了大量的科技手段进行阻断.进入二十一世纪,对自由基的认识也毫不例外的需要依靠先进的技术手段。由于含有一个不成对电子的自由基很活跃,大多数自由基的寿命都非常短,常以 毫秒微秒 记,因此,对自由基研究的难度可想而知。借助与 电子自旋共振 技术  和自旋捕集剂,国内外的科学家们已经捕捉到了一部分自由基。但在成千上万种自由基中,被直接捕捉到的自由基还有限。

自从发现自由基对人类健康的危害后,如何能更接近生命现象,进一步研究自由基的反应机理和损伤的分子机理就成为这个领域国际上期待解决的前沿课题。从国内外的大量报纸看,很多自由基的反应规律和损伤机理中的一些关键问题至今尚在研究中。

随着对自由基研究的逐步深入,科学家们越来越清楚地认识到,清除多余自由基的措施有益于某些疾病的预防和治疗,而自由基清除剂的研究对人体健康的意义便显得更为重大。因此,开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂——自由基清除剂,已成为当今科学发展的趋势。

科学家们相信,在21世纪,人类一定能认识和控制自由基,使我们的生命质量再实现一个新的飞跃。

国民认识

随着中国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高,人们对保健知识的需求也与日俱增,近一段时间内,在有关保健知识的传播中,一个新的名词--自由基出现的频率越来越高,保健用品中、化妆品中、烟草中、日常食品中等…..那么,究竟什么是自由基,它与我们人类的健康有什么关系呢?

简单的说,在我们这个由原子组成的世界中,有一个特别的法则,这就是,只要有两个以上的原子组合在一起,它的外围电子就一定要配对,如果不配对,它们就要去寻找另一个电子,使自己变成稳定的物质。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。

自由基非常活跃,非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样,如果总也找不到理想的伴侣,可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢?又如何对人的身体产生危害的呢?早在上个世纪末90年代初期,中国大陆对自由基的认知来自于 北京卷烟厂 在出口产品定单中外方产品的要求,外方,尤其是日本提出, 吸烟危害 人体健康,不仅仅是 尼古丁 、焦油,还有一种更厉害的物质是自由基。

当一个稳定的原子的原有结构被外力打破,而导致这个原子缺少了一个电子时,自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼,很容易与其他物质发生化学反应。 当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时,就会恢复平衡,变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的,也可能是有害的。

一般情况下,生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动,每一瞬间都在燃烧着能量,而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时,它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制,超过一定的量,生命的正常秩序就会被破坏,疾病可能就会随之而来。

存在空间

自由基由于含有不成对电子,表现得非常活跃,而存在空间相当广泛。

科学家在二十世纪初从 烟囱 和汽车尾气中发现了这种十分活跃的物质。随后的研究表明,自由基的生成过程复杂多样,比如,加热、燃烧、光照,一种物质与另一种物质的接触或任何一种化学反应都会产生自由基。简单地说,在日常生活中,烹饪、吸烟等活动都会产生自由基。化妆品等化工产品中,也含有一定量的自由基。

自由基的种类非常多,自由基的存在的空间也是无处不在。它们以不同的结构特征,在与其他元素结合时,发挥着不同的作用。

人体里也有自由基。受控的自由基对人体是有益的。它们既可以帮助传递维持生命活力的能量,也可以被用来杀灭细菌和寄生虫,还能参与排除毒素。但当人体中的自由基超过一定的量,便会失去控制,给我们的生命带来伤害。

生命体内的自由基是与生俱来的,既然生命能力历经35亿年沧桑而延续至今,就说明生命本身具有平衡自由基,或者说,清除多余自由基的能力。然而,随着人类文明的飞速发展,在科学技术给人类创造了巨大生产力的同时也带来了大量的副产品,其中就有与日俱增的自由基。化学制剂的大量使用、汽车尾气和工业生产废气的增加、还有 核爆炸 ……这些活动都会导致自由基的产生。人类文明活动还在不断破坏着生态环境,制造着更多的自由基。骤然增加的自由基,早已超过了人以及生命所能正常保持平衡的标准,人类健康面临着前所未有的严峻挑战。

形成反应

形成方式

自由基 自由基又称游离基,是具有非偶电子的基团或原子,它有两个主要特性:

一是化学反应活性高;

二是具有 磁矩

在一个化学反应中,或在外界(光、热等)影响下,分子中共价键分裂的结果,使共用电子对变为一方所独占,则形成离子;若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子(或基团),则形成自由基。

产生方法

引发剂 引发,通过引发剂分解产生自由基

②热引发,通过直接对单体进行加热,打开 乙烯基 单体的双键生成自由基

③光引发,在光的激发下,使许多烯类单体形成自由基而聚合

④辐射引发,通过高能辐射线,使单体吸收辐射能而分解成自由基

⑤等离子体引发,等离子体可以引发单体形成自由基进行聚合,也可以使杂环 开环聚合

⑥微波引发,微波可以直接引发有些烯类单体进行 自由基聚合

反应情况

有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical),共价键的断裂可以有两种方式:均裂(homolytic bond cleavage)和异裂(heterolyticcleavage)。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂(homolyticbondcleavage)。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。

体内信息

重要自由基

1. 超氧阴离子 自由基:O2

2. 羟自由基 :OH

3.羧自由基:RCOO·

4.脂氧自由基:ROOH·

5.一氧化氮自由基:NO·

6.硝基自由基:ONOO

7.超氧化氢自由基:HO2

由于特殊的电子排列结构,氧分子极容易形成自由基。这些由氧分子形成的自由基统称为氧自由基。上述的氧自由基, H2O2 ,单态氧O2和 臭氧 ,统称为活性氧(ROS)。

来源

1.自动氧化(体内一些分子,例如儿茶酚胺、 血红蛋白 、肌红蛋白、细胞色素C和 巯基 在氧化的过程中会产生自由基。)

2.酶促氧化(一些经由酶催化的氧化过程会产生自由基。)

3.呼吸带入(吞噬细胞在清除外来微生物时会产生自由基。)

4.药物(例如某些 抗生素 、抗癌药物会在体内产生自由基,特别是在高氧状态。)

5.辐射(电磁辐射和 粒子辐射 会在体内产生自由基。)

6.吸食烟草(吸烟会产生大量的自由基。)

7.非有机微粒(吸入 石棉石英 、或 矽尘 ,吞噬细胞会在肺部产生自由基。)

8.气体(臭氧会产生自由基。)

9.其它( 发烧 、使用大量 类固醇 、或甲状腺机能亢进等情况会提高体内的代谢速率而产生较多的自由基。空气中的工业废气、杀虫剂、麻醉气体、 有机溶剂 也会在体内产生自由基。)

作用

由于自由基含未配对的电子,所以极不稳定(特别是 羟 自由基),因此会从邻近的分子(包括脂肪、蛋白质、和DNA)上夺取电子,让自己处于稳定的状态。这样一来,邻近的分子又变成一个新的自由基,然后再去夺取电子…。如此连锁反应的结果,让细胞的结构受到破坏,造成细胞功能丧失、基因突变、甚至死亡。

但是少量并且控制得宜的自由基是有用的。例如 白血球 利用自由基(超级氧, 一氧化氮 )来杀死外来的微生物,体内一些分解代谢的反应须要自由基来催化,血管的舒张和部分神经、消化系统讯号的传导要藉助于自由基(一氧化氮),基因经由自由基的刺激而得以产生突变以更适应环境的变化。

危害

(1)削弱细胞的抵抗力,使身体易受细菌和病菌感染;

(2)产生破坏细胞的化学物质,形成致癌物质;

(3)阻碍细胞的正常发展,干扰其复原功能,使细胞更新率低于枯萎率;

(4)破坏体内的遗传基因(DNA)组织,扰乱细胞的运作及再生功能,造成基因突变,演变成癌症;

(5)破坏细胞内的线粒体(能量储存体),造成氧化性疲劳;

(6)破坏细胞膜,干扰细胞的新陈代谢,使细胞膜丧失保护细胞的功能;

(7)侵袭细胞组织及荷尔蒙所必须的 氨基酸 ,干扰体内系统的运作,导致恶性循环,以致产生更多自由基,其连锁反应可导致自由基危害遍及全身;

(8)破坏蛋白质,破坏体内的酶,导致炎症和衰老;

(9)破坏脂肪,使脂质过氧化,导致 动脉粥样硬化 ,发生 心脑血管疾病

(10)破坏碳水化合物,使 透明质酸 降解,导致关节炎等。

攻击途径

途径一

自由基是无处不在的,自由基对人体攻击的途径是多方面的,既有来自体内的,也有来自外界的。当人体中的自由基超过一定的量,并失去控制时,这些自由基就会乱跑乱窜,去攻击细胞膜,去与血清抗蛋白酶发生反应,甚至去跟基因抢电子,对我们的身体造成各种各样的伤害,产生各种各样的疑难杂症。

人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基,我们无时无刻不暴露在自由基的包围和进攻中。离我们生活最近的,例如,炒菜时产生的油烟中,就有自由基,这种油烟中的自由基使经常在厨房劳作的家庭妇女中餐大厨肺部疾病和肿瘤的几率远远高于其他人;此外,还有吸烟,吸烟最直接产生自由基。

吸烟的过程是一个十分复杂的化学过程,您知道您吸食一只香烟的时候您就象开起了一座小化工厂,它产生了数以千计的化合物,其中除了早在80年代以被认知的焦油和烟碱(尼古丁)外,还存在最大最难以控制的就是多种自由基。

传统观念认为吸烟对人体的损害来自烟碱(尼古丁)。然而,最新研究表明,吸烟中自由基的危害要远远大于烟碱(尼古丁)。吸烟产生的自由基,有的是可以被 过滤嘴 清除的,但还有很多种自由基不能被传统的过滤方法清除掉,必须采取更科技的手段来对其进行清除和降低。

自由基的存活时间仅仅为10秒,但吸入人体后,就会直接或间接损伤细胞膜或直接与基因结合导致细胞转化等,从而引起 肺气肿 、肺癌、 肺间质纤维化 等纤一系列与吸烟有关的疾病。

通过呼吸系统吸入的自由基决不仅仅来自炒菜和吸烟,象汽车尾气、工业生产废气等等环境污染产生的大量自由基也会在人们日常生活运动中被无防备的吸入。

散布在空气中,使用的化妆品中的自由基还会直接攻击人的皮肤,从表皮细胞中抢夺电子,使皮肤失去弹性,粗糙老化产生皱纹。

自由基对人体的攻击,既在最深层引起突变,又在最表层留下痕迹。可以说,人类被包围在自由基的内外夹击中。

途径二

自由基对人体的攻击既有来自体内的也有来自体外的;既在最深层引起的突变,也在最表层留下痕迹。可以说,人类处于自由基的内外夹击中。例如:当人体内的低密度脂蛋白(简称LDL)升高后,在血液流动的过程中,低密度脂蛋白在细胞内皮的作用下进入血管腔内,由于大量自由基的存在,氧化自由基与低密度脂蛋白结合形成氧化型的低密度脂蛋白(Ox-LDL)。

氧化型的低密度脂蛋白在血管壁内就会被当成异己存在,而被 巨噬细胞单核细胞 、内皮细胞和平滑肌细胞吞噬掉。平滑肌细胞和巨噬细胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就变成为泡沫细胞。大量的泡沫细胞堆积,使血管壁向外凸出(但是做 血管造影 是看不出血管壁有任何的改变),粥样硬化斑块的形成就导致动脉粥样硬化。

血管内皮细胞 吞噬氧化型的低密度脂蛋白后,造成血管内壁的损坏,血管内壁间隙增大,在血管内由于T细胞释放的 γ干扰素 ,使泡沫细胞破裂,内容物就会从血管内壁间隙增大处流入血管腔内。由于血管的应激作用就会将渗出的内容物包裹,形成血栓斑块。当这种血栓在心脏部位产生就形成心梗,在脑部产生就形成 脑梗 。因此防止低密度脂蛋白被氧化是防止心血管疾病的关键所在。

保护机制

1.酶促机制

(1) 超氧化物歧化酶[Superoxide dismutases(SOD)]:催化把两个氧自由基转变为H2O2和O2的反应,抗氧化能力来自其所含之镁、铜、或锌,其浓度可被诱导而提高。

(2)过氧化氢酶(Catalase):催化H2O2转变为H2O和O2的反应。

(3) 谷胱甘肽过氧化物酶( Glutathione peroxidases):大部分含 硒 ,也是催化H2O2转变为H2O和O2的反应。此外还可以把有机的过氧化物转变为 酒精

(4)除了上述酶之外,谷胱甘肽转移酶, 血浆铜蓝蛋白血红素加氧酶 及其他的一些酶类可能参与非酶主导的控制自由基及其代谢产物的过程.

2.非酶促机制

(1)维生素E(脂溶性,把细胞膜上产生的过氧自由基的电子接收,让自己暂时成为一自由基。)

(2)维生素C(水溶性,可让Vitamin E自由基恢复其抗氧化能力。)

(3)谷胱甘肽(细胞内最重要的 抗氧化物 ,其 巯 基(SH)可以接收自由基的电子。)

(4)除了这三大抗氧化剂之外,机体内还存在为数众多的小分子抗氧化剂.如 胆红素 ,尿酸,类黄 酮 ,类胡萝卜素等。

癌变

高级生物才会患癌,因此癌与氧之间必有某种关系。已发现癌变的两个阶段都有氧自由基的参与。致癌物质必须经过代谢,经物理化学因素作用使之成为自由基后才会致癌。生成自由基的能力与致癌能力之间有平行关系。一些药物所以能抗癌也与氧自由基有关。这并不矛盾,因为无论致癌或抗癌,其分子基础都是共同的,即自由基使DNA损伤,如改变了细胞原有的状态,就会产生致癌或抗癌的结果。

活性氧对DNA的损伤已有许多研究。 郑荣梁 等发现,凡能促进活性氧产生的因子,都能加剧损伤;凡能抑制活性氧产生的因子都能缓解损伤。刘本仙等测得氧负离子及-0H能使脱氧核糖、 胸腺嘧啶胸苷 都变成自由基。几乎任何癌的Cu,Zn-SOD活性常低于正常组织,而Mn-SOD则明显低于正常,因此把Mn-SOD活性低下看作癌的特征之一。Oberley提出细胞癌变假设,认为正常细胞的生成与Mn_SOD活性间处于动态平衡中;在致癌因子影响下,氧负离子生成增多或不变,但Mn-SOD活性却相对变低,细胞处于较多的氧负离子中,可引起癌变。

根据上述假说,很多专家认为可从两条途径来达到抗癌目的:增加SOD活性,以达到新的平衡,或者进一步抑制SOD,使氧负离子能更多地积累以至于达到杀伤细胞的程度。沈文梅等发现癌症病人血清中Cu,Zn-SOD发生了免疫学性质的改变,这种改变了的Cu,Zn-SOD含量明显高于健康人。当把癌切除后,免疫学性质改变的Cu,Zn-SOD含量明显下降,推测可以根据免疫学性质改变的Cu,Zn-SOD的含量多少来鉴别肿瘤是良性还是恶性的,也可能用于评价治疗效果。

许多致癌物经细胞活化而生成致癌物自由基,CT能使DNA转变成DNA,随后形成DNA-C加合物,这种加合物可能是癌变诱发阶段的关键因子。如果非致癌物N与致癌物竞争生成DNA-N加合物,保护DNA免遭C的攻击,可能从而阻止癌变。

有报道DNA可与 氮氧自由基 形成加合物,有人建议把这类自由基物质作为抗癌药。郑荣梁发现7种氮氧自由基对白血病瘤细胞的生长和DNA合成都有程度不同的抑制作用,有些作用很强。但是当把氮氧自由基还原成分子后就失去了抑制作用。氮氧自由基具有自由基的清除作用,由此推测氮氧自由基的确能与DNA或CT形成加合物来实现抗癌作用。

吸烟致癌已有定论,不幸的是1986年我国卫生部调查报告表明中国男人吸烟者达61%,多数在15~24岁就开始吸烟;妇女占7%。被迫吸烟者同样易患癌。

劝阻戒烟的最大障碍;不是来自吸烟者,而是来自烟草工业的惊人利润,1986年我国烟业收人为432亿元,仅次于石油工业。如果考虑到吸烟致病而投入的医疗费,以及由此丧失的人才,那么发展烟草工业无异于饮 鸩 止渴。

1990年2月21日洛杉矶时报报道美政府每年因吸烟引起疾病的医疗费和给生产降低造成的损失超过520亿美元。国内外多人曾测得 香烟烟雾 及气相中的ESR信号,既有氧自由基也有有机自由基。这些自由基也损伤细胞DNA。

空气中自由基来自 汽车发动机 尾气、工业废气、含硫劣质煤的燃烧,以及 光化学烟雾 等。城市上空多环芳烃自由基占分子污染物的1%~10%。

降低危害

自由基 自由基是客观存在的,对人类来说,无论是体内的还是体外的,自由基还在不断地,以前所未有的速度被制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。既然人类无法逃避自由基的包围和夹击,那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。

随着科学家们对自由基研究的日渐深入,清除自由基,以减少自由基对人体的危害的方法也逐渐被揭示出来。

研究表明,自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。在生命体系中,电子的转移是一种最基本的运动,而氧的得电子能力很强,因此,生物体内许多化学反映都与氧有关。科学家们发现损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关,他们把与这些物质相结合的自由基叫作活性氧自由基。活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。因此,要降低自由基的损害,就要从抗氧化做起。

既然自由基不仅存在于人体内,也来自于人体外,那么,降低自由基危害的途径也有两条:一是,利用内源性自由基清除系统清除体内多余自由基;二是发掘外源性抗氧化剂--自由基清除剂,阻断自由基对人体的入侵。

大量研究已经证实,人体内本身就具有清除多余自由基的能力,这主要是靠内源性自由基清除系统,它包括超氧化物歧化酶(SOD)、 过氧化氢酶 、谷胱甘肽过氧化酶等一些酶和维生素C、维生素E、还原性谷胱甘肽、胡萝卜素和硒等一些抗氧化剂。酶类物质可以使体内的活性氧自由基变为活性较低的物质,从而削弱它们对肌体的攻击力。酶的防御作用仅限于细胞内,而抗氧化剂有些作用于细胞膜,有些则是在细胞外就可起到防御作用。这些物质就深藏于我们体内,只要保持它们的量和活力它们就会发挥清除多余自由基的能力,使我们体内的自由基保持平衡。

要降低自由基对人体的危害,除了依靠体内自由基清除系统外,还要寻找和发掘外源性自由基清除剂,利用这些物质作为替身,让它们在自由基进入人体之前就先与自由基结合,以阻断外界自由基的攻击,使人体免受伤害。

在自然界中,可以作用于自由基的抗氧化剂范围很广,种类极多。已从单纯的合成抗氧化剂和食品氧化剂逐渐发展成为天然抗氧化剂与体内自由基清除剂。因此,对抗氧化剂的要求也越来越高,而各种广泛使用的合成抗氧化剂由于其潜在毒性和致癌作用等逐渐受到人们的排斥。在这方面的研究中,中国的科学家们已经走在世界的前列。他们已经发现并证明了,中国一些特有的食用和药用植物中,含有大量的酚类物质,这些物质的特点是,有着很容易被自由基夺走的电子,而它们在失去电子后就会成为一种对人没有伤害的稳定物质。从研究来看,天然植物抗氧化剂绝大部分都是多酚类物质,其中应用得较多的有 茶多酚葡萄籽提取物迷迭香提取物 等。

疾病

衰老

自由基 衰老过程涉及到许多内外因素,与衰老过程有关的最常见的内源性生化因子是自由基。国内外大量研究已证实:老年动物及老年人血清脂质自由基(脂质过氧化物)水平增高,组织内(尤其脑,肝细胞内) 脂褐素 含量增多。组织内脂褐素含量多少可做为衰老的客观依据之一,其形成与脂质自由基有关。脂质自由基的分解产物为醛类,它可与蛋白质、磷质和 核酸 的氨基起反应,使分子发生交联,交联的结果,使 蛋白质变性 ,使酶失活。这些变性物质被吞噬细胞吞噬,但不能完全消化,结果不断增加细胞内的年色素。Harman指出,逃脱中和的自由基所积聚的毒性作用,可能是衰老的根本原因。

动脉粥样硬化及脑血栓

花生四烯酸是细胞膜磷脂的重要组成部分,机体缺血缺氧后, 细胞外液 中的C++进入细胞内使细胞膜中的钙依赖的磷脂酶A2被激活,后者使AA释出,AA通过 环氧化酶 途径产生PGH2(具有自由基性质的活性物质,PGH2称氢过氧化物),后者在血小板微粒体内,在血栓素合成酶作用下,生成血栓素(TXA2);在动脉血管内皮细胞微粒体内,在前列腺素合成酶作用下,生成前列环素(PGI2)。TXA2和PGI2是2种作用完全相反的血管活性介质,前者主要为强烈的血管收缩剂和血小板聚集剂;后者的作用与之相反,当动脉血管内皮细胞受到损害时,PGI2生成减少,TXA2的量及作用增多增强,导致血管痉挛和促进血栓形成。此外,AA通过脂氧化酶途径产生的5-过氧化氢花生四烯酸(5-HPETE)和脂质自由基强抑制前列环素合成酶的作用,使PGI2合成减少。5-HPETE尚可激活血小板中的血栓素合成酶,导致血栓形成的恶性循环。

脑的再灌流性损害

缺血后再灌流氧自由基的产生,是脑再灌流性损害的根本。通常情况下,机体自由基的生成与清除能力保持动态平衡。当缺血时,则清除超氧阴离子和 过氧化氢 的自由基清除剂超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶( GSH-PX)降低,但在再灌流时自由基反应更为明显。郑彩梅等根据动物实验结果确认:脑缺血后在缺血期 花生四烯酸 代谢与氧自由基反应即已激活,并证实变化高峰在再灌流早期;陈曼娥等的实验也证明,脑再供血后,脑组织脂质过氧化反应更趋严重。

脑缺血后再灌流氧自由基的产生途径有:

(1)脑缺血时ATP不被利用,依次降解为 次黄嘌呤 ,同时 钙离子 激活蛋白酶,使 黄嘌呤脱氢酶 转变为黄嘌呤氧化酶,后者使大量堆积的次黄嘌呤产生超氧阴离子;

(2)低血氧时酶自由基积累,再灌流时自身氧化产生超氧阴离子及氧化酶;

(3)再灌流时,硫酸亚铁复合物自身氧化产生超氧阴离子。

此外,再灌流后 三羧酸循环 尚未恢复,而再灌流却提供了糖酵解所需要的 葡萄糖 ,从而加重了酸中毒,使再灌流区H+浓度升高,H+与超氧基反应产生H2O2,H2O2在活性铁的催化下产生HO-。再灌流时产生的些具有强烈 生物氧化 活性的自由基,具有损害膜不饱和脂肪酸的作用,其机制为:细胞膜是脂质双层结构,其疏水极存在大量不饱和脂肪酸,在不饱和脂肪酸内存在碳与碳之间的不饱和双带,这就削弱了邻近 碳原子碳酸 键,由于不饱和双带内的 电子离域 作用,在很小的能量下,邻近碳氢键就可以发生反应,氧自由基由此使不饱和脂肪部分激活,在金属复合物特别是铁的参与下,进而引起一系列的自由反应,造成膜不饱和脂肪酸的脂质过氧化,导致脂膜局部破坏,直至溶解,这些自由基同时也可造成微血管通透性增加及微循环障碍。HO-可使 磷酸 改变活性,膜磷脂释放花生四烯酸,AA在脂质过氧化酸作用下生成慢反应物质及 组织胺 ,使微血管通透性增强。AA经过如前述及一系列反应最终生成PGI2及TXA2,缺血后血管内皮自由基阻止PGI2合成,破坏了PGI2和TXA2之间的平衡使TXA2增高,微血栓形成,微循环出现障碍。

防老化习惯

自由基 人之所以会老化、体力衰退、皮肤失去光泽及弹性,除了年龄是无法抗拒的因素外,主要的即是体内自由基过多,年轻时体内有较好的中和系统来排除自由基,降低它所造成的伤害;然而随着年龄增长,人体修复自由基的能力也随之下降;若未能及时补充抗氧化物,细胞就开始损伤,疾病于是产生,越来越多的证据显示,体内自由基含量越高,寿命越短。

那什么时候开始抗老化治疗呢?原则上最好在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始治疗。除了接受健康专业咨询外,重要的还是要从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯会在体内制造自由基,此自由基会进一步破坏细胞之脂质,蛋白质及染色体中之核酸,而导致细胞突变成为癌细胞。

一、拒绝抽烟

科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式,每吸一口烟会制造十万个以上之自由基,会导致全身性的癌症,甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌高达50倍以上的危险率,还有它会造成许多慢性病,例如心血管病症及糖尿病,还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的。

二、减少做菜的油烟

中国人做菜喜欢煎煮炒炸,大多数家庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元不饱和脂肪酸,很容易氧化成为自由基。 还有尽量少食煎炸食物,所以为了您的健康,美式 快餐店 及中式自助餐店少去。

三、少服不需要药物

有些药物包括中西药是有毒性的,例如抗生素,消炎痛剂,化疗药物是会产生自由基的,不要误信药物可以有病治病,无病保身。患病时应该找医生看病,应该服药才可以服药,不可以随便乱服药。

四、避免农药的污染

农药会产生大量自由基。选择蔬果产品外观应不好看,甚至有虫咬过的农产品,是较安全及少农药的。另外一种降低农药残留方法是将蔬果放入冰箱一至二天才用,这样可以降低百分之八十至九十之农药残留量,还有应时常清洗冰箱。

五、大量饮用干净的水

自由基书籍 健康的饮水每日应饮用干净水1200毫升以上。台湾学者研究发现,台湾人身体中的重金属80%以上过量,最常见有汞、铅、镉等重金属。所以我们更要注意饮水健康,天然且检验合格的矿泉水是很好的选择,饮用弱碱性电解水也是很好的选择,现有的 电解水机 ,大多都有过滤系统,可将重金属及水中细菌等滤除,弱碱性水中含有大量的电子,呈负电位,这些多余的电子可赋予自由基,去除其活性,进而清除自由基。罐装各式饮料含各种添加物是不好的水分补充,纯净的弱碱性电解水是最好的水分补充物。

六、多食用蔬菜及水果

健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例为七比三,蔬果中含有天然抗自由基的维生素及 黄酮素 ,还有增加肠蠕动的纤维素。食用蔬果最好生食,以免维生素及黄酮素流失,每天食用有三种颜色以上之蔬果,这样才能补充充足的维生素及黄酮素。

七、少摄取高脂肪食物

鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质,应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物经烟熏、烧烤过程中,肉类油脂滴入碳中,在高温下裂解,与炭火作用形成毒性强的致癌物-- 多环芳烃 ,随烟熏挥发会回到食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂解,产生胺类衍生物而致癌。

八、减少加工食物摄取

食品加工过程中会添入色素,防腐剂及香料等,这些过多食入身体会产生过多自由基的。例如腌制食品含有 硝酸盐 ,如在加工过程中添加过量,会在胃中与肉类,蔬菜中之胺类作用,造成硝酸胺,此为高致癌物。

抗氧化食物

自由基 茶中的有效成分茶多酚是一种抗氧化剂物质,凡经常饮茶的地区,其居民患癌症的比率较少。由此可见茶多酚能消除自由基防止癌症的发生。

菠菜

其含有的大量β胡萝卜素和铁,能提供人体丰富营养。菠菜中的大量抗氧化剂,既能激活大脑功能,又可增强青春活力,有助于防止大脑的老化,防治老年痴呆。

山楂

所含有的 黄酮类物质 和维生素C、胡萝卜素等能阻断并减少自由基的生成,增强机体的免疫力,还有防衰老、抗癌的作用。

红葡萄酒

葡萄中含的 原花青素白黎芦醇 都是强力抗氧化剂,可抗衰老,并可清除体内的自由基。吃葡萄应尽量连皮和籽一起吃,因为葡萄的很多营养成分都存在于皮和籽中。

胡萝卜

自由基 胡萝卜不仅能够增强人体免疫力,有抗癌作用,它更含有丰富

的胡萝卜素,胡萝卜素可以清除致人衰老的 单线态氧 和自由基,减缓人体衰老的过程,防止皮肤老化。

黄豆

含有 异黄酮 ,是一种天然抗氧化剂,同时具有弱雌性激素作用。常喝豆浆可以明显减弱妇女更年期症状,而且还有防癌和预防老年痴呆症的作用。对女性有很好的美容养颜的功效。

番茄

番茄红素是目前为止发现的抗氧化功能最强的营养素,抗氧化活性是维生素E的100倍。每天摄入10毫克 番茄红素 ,对于清除体内自由基、消除疲劳、提高身体免疫力有明显的促进作用。番茄红素属于脂溶性类胡萝卜素的一种,它的吸收和转运必须溶于油或脂肪中才能利用,所以,食用烹炒的番茄或者番茄酱会有利于番茄红素的吸收。番茄红素的热稳定性较高,加热可使番茄细胞裂解,比生食更易被人体吸收利用。

蜂蜜

现代研究表明,蜂蜜有清除自由基的功效。美国伊利诺斯州立大学的昆虫学家布林伯教授对蜂蜜进行化学分析后发现,蜂蜜中含有数量惊人的抗氧化剂,它能清除人体内的“垃圾”——氧自由基,起到抗癌、防衰老的作用。研究表明,蜂蜜中所含维生素C、维生素E、 黄酮类化合物 及酚类物质、超氧化物歧化酶(SOD)等具有抗氧化性,可以清除在人体代谢过程中积累的过多自由基。女性、小孩和老人,可以每天早上喝一杯枣花深色蜂蜜水,或是面包上放蜂蜜。蜂蜜是清除自由基、维持健康和抗衰老的理想营养保健品,食用蜂蜜可以延缓人体的衰老,保持女性年轻态。

坚果

富含维生素E的坚果类食物( 腰果 、核桃、 榛子 、花生等)除了具有抗氧化功能之外,还能修护皮肤组织。不过,又因为坚果类食物含有高油脂,如果摄取过量,不但有致胖的危险,由高油脂所造成的 氧化反应 还会损害维生素E的抗氧化作用。因此,营养师建议人们要摄取此类食物,但又要适量,否则过犹不及。

草莓

莓类水果富含胡萝卜素以及维生素C,而这两种成分是抗氧化物里最为医学界所肯定的物质,所以外形小巧、美观的草莓、 蓝莓小红莓 你要大 啖 特啖。另外它含有的钾及水溶性纤维,还能降低血胆固醇浓度及减少患 高血压 的几率呢!

燕麦

富含蛋白质、钙、核黄素、硫胺素等成分的燕麦是 五谷杂粮 中惟一荣登抗氧化食物排行榜的。每日摄取适量的燕麦能加速人体新陈代谢,加速氨基酸的合成,促进细胞更新。坚持每天喝一碗 燕麦粥 吧,它能使你容光焕发呢!

黑枸杞

黑枸杞(汇),最突出的成分为 花青素 ,花青素是一种强效的抗氧化剂;可防止过早衰老,增强血管弹性,抑制过敏及炎症,改善关节柔韧性。

运动

运动对于我们的身体好处是众人皆知的事,除了可以让我们放松压力,免除心血管疾病之苦,伸筋骨,可以说是百病良医,但是我们同时也知道,运动需要专业的辅助工具与适当的专业知识,否则运动不足毫无效用,过度运动却又容易造成运动伤害,但除此之外,您知道运动还会产生自由基。

氧气是生命的基础,我们的生命基本上是一部氧化与还原的循环机器,我们吃下食物,然后吸收,再以氧化作用转变成我们可以利用的能量消耗它,这个过程无疑会意外地产生许多自由基,当我们年轻时,体内有非常好的自由基中和系统来为我们免除自由基造成的伤害,但是当我们日日年老,我们的自由基修补系统也随之老化效率下降,而未被中和的自由基就会慢慢累积,并且对们的身体攻击与伤害。

自由基 运动时会发生比平常多的自由基,因为我们的身体在大量运用氧气,会意外地发生单电子氧自由基,所以,对于40岁以上的人,因为自由基修补系统已经功能下降,所以可能会发生自由基伤害,我们也听说,年长者更需要运动不是吗?如此一来不是很矛盾?所以美国老化医学学会(amrican agingassociation)建议,40岁是一个关键的年龄,40岁以下的人因为自由基修补系统尚佳,无需顾虑运动的自由基问题,而40岁以上的人要避免做太过激烈的运动,以免产生的自由基伤害,而一方面也要多服用抗氧化物,如常见的维生素C,E,β-胡萝卜素, 虾青素 (英文名称Astaxanthin,简称ASTA)以及各种青菜水果,来中和体内的自由基。

对抗

给予负离子,使生物体体内过剩的活性氧还原,就能够抑制生物体的氧化。负离子能够使生物体容易摄取 维他命 頪,氨基酸,矿物质等,这些成分能够分解,消除活性氧,提高SOD的活性。所以负离子是生物体不可或缺的物质。负离子是唯一能够消除活性氧自由基,保护生物体的自然要素。

负离子没有副作用,能够促进自然治愈力,治愈疾病,保持健康。负离子能够使血液变成弱碱性,使新陈代谢,生理作用旺盛,并强化免疫力,同时也能够给予生物体衰弱时增强的活性氧电子,仰制氧化,杜绝疾病的根源。氧附着于生物体的细胞组织中,当电子被夺走时,就会引起细胞组织的氧化。活性氧会从生物体的脂质(不饱和脂肪酸)或蛋白质那儿夺走电子,结果引起脑中风或心肌梗塞,动脉硬化症,癌症及糖尿病。负离子的本质是电子,因此给予生物体负离子,就能使生物体体内充满电子,代替生物体的脂质或蛋白质的电子给予活性氧,使活性氧安定,所以不会损伤生物体的细胞,同时能够抑制疾病的发生。

引用来源

中文名
自由基
外文名
Free radical
别名
游离基
本质
具有非偶电子的基团或原子
特性
活性高、具有磁矩
学科
化学
性质
强氧化性
反应条件
光热
化学名称