(一)什么是自由基
自由基也叫游离基,就是原子、离子、分子或其基团的外层轨道上具有不配对的电子,这种原子、离子、分子或其基团都称为自由基。自由基通常以符号的标记圆点(°)表示,如氢自由基(H°)、羟自由基(OH°)、脂质过氧化自由基(LOO°或ROO°,L及R均代表脂质)、超氧负离子自由基等等。
体内正常代谢可以产生少量自由基,如羟自由基,超氧阴离子自由基等,此外受环境影响,如紫外线高能电离辐射以及NO和N02污染大气等,都可以使人体产生自由基。过多的自由基对机体有相当危害,它极易攻击生物膜上磷酸脂分子中多不饱和脂肪酸产生过氧化脂质,破坏生物膜的正常结构与功能,也是促进衰老的因素之一。自由基能使蛋白质由肽链断裂式交联,影响蛋白质分子的生物学功能,也可诱导嘌吟与嘧啶形成自由基而影响核酸代谢,自由基对脂类可引起超氧化作用而损害生物膜,影响组织与细胞的结构与功能,超氧化物歧化酶与过氧化氢酶组成对自由基和过氧化物的防御系统,以对抗其危害,人体超氧化物歧化酶的含量随年龄的增长而递减,这也是产生许多老年性疾病的重要因素。
(二)自由基产生的基础是细胞电衰
细胞在发生电衰减时,由于分子氧在细胞色素氧化酶系统中得不到足量的电子而产生各种活性氧和氧自由基。体内清除氧自由基的“清道夫”——超氧化物歧化酶(SOD)有两类:一是大脑中的SOD,它的活性基团是锰元素;二是躯体性的SOD,它的活性基团是铜和锌元素。如果同时伴有体内“清道夫细胞”(产生SOD细胞)电衰,对机体自由基清除能力减弱,就更加重活性氧在体内的堆积。活性氧在体内堆积是诱发各种疾病的祸根。
(三)细胞内电衰的原因
细胞膜电位随年龄增加而减弱。刚出生的婴儿体内带0-200 mv负电荷,随年龄增加向正电荷方向转移。随年龄增加体内酸性(H+)增加,可削弱细胞膜电位及动作电位的强度。
由于体内自由基的污染,对细胞膜的损伤及随年龄增长细胞生理性衰老,细胞膜生理固有的特性改变,细胞膜上离子通道及能量代谢的改变,均可直接影响细胞功能减退,通透性增加,膜内外正负电荷可出现部分中和,出现不全除极状态,可使膜电位值变小。因此,有人主张在婴儿期后就开始补充负离子,对年龄在45岁以上的中老年人,伴有不同程度的脏器病变者,应大剂量的补充负离子。
(四)氧自由基产生原因
- 细胞代谢的产物:生物在氧化过程中,总伴有电子的得失,某些分子或原子带上了未配对的电子,便形成了自由基。人体的每个细胞中都含有成百上千个线粒体,它是细胞和机体的供能中心,摄人的糖、脂肪和部分蛋白质都在这里“燃烧”,产生能量供代谢使用。控制线粒体进行能量代谢的是线粒体基因,线粒体在进行“燃烧”时需要有氧的参与。在正常条件下,进入机体的绝大部分氧分子在细胞的线粒体内,线粒体是进行氧化磷酸化产生能量物质三磷酸腺苷(ATP)的场所。
羟自由基、氢离子自由基、脂质过氧化物自由基。这些自由基即平常老百姓所说的“火”,中医认为是“邪热”。另外,来自细胞内代谢的还有过氧化氢、单线态分子氧、脂质过氧化物,它们不是自由基,但其性质活泼,有人把它们列为自由基的前身。
- 电离辐射:天然的成人工的放射线或随食物进入人体的放射性物质,对人体构成了隐匿的杀手,使机体内部组织形成电离辐射,使许多物质分解成自由基,如水分子被分解成经自由基、氢自由基等。
- 不良的生活习惯:吸烟对人体的伤害罄竹难书,自由基也有吸烟的份儿。实验证明,各种香烟的烟灰和烟雾中都含有自由基。每吸一口香烟,烟雾中自由基含量达一百万个。有人做过这样的实验,将人体的组织细胞放在20℃香烟的烟雾水溶液中浸泡1小时,可使细胞中脱氧核糖核酸(DNA)的键发生断裂。另外,香烟含有40种以上的致癌物质,致癌物质也可在体内形成自由基。
肥胖作为一种疾病,也与自由基有密切关系,营养过度者,耗氧增多,自由基增多也是必然的。
- 感染:各种感染物可引起中性粒细胞和巨噬细胞的激活,也能催化分子氧发生单价还原,产生氧自由基。
(五)氧自由基的危害
机体内有适量的自由基对人体有益无害,如自由基能参与正常的新陈代谢和储能作用、防御解毒作用、转化排废作用、抗癌作用等。但超过了机体的清除限度,则对人体危害很大。例如:它可以破坏蛋白质、使人衰老、损害核酸、破坏碳水化合物、破坏细胞膜、加速动脉硬化、抑制免疫功能、致癌。