鄭州大學(xué)二附院趙根尚主任科普氧自由基的兩面性

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2026年特別關(guān)注欄目第38-3期

—趙根尚/文 鄭州大學(xué)二附院心血管外科教授

氧自由基是一把典型的“雙刃劍”，它在生命活動(dòng)中扮演著不可或缺的角色，但過量時(shí)又會(huì)造成嚴(yán)重危害。其核心矛盾源于它極其活潑的化學(xué)性質(zhì)。首先，明確概念：自由基是指含有未配對電子的原子、分子或離子。這個(gè)“單身”的電子使其極不穩(wěn)定、反應(yīng)性極高，總想從其他物質(zhì)那里“搶”一個(gè)電子來配對，從而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。氧自由基主要指活性氧簇中的一部分，是含氧且具有高反應(yīng)活性的自由基，例如超氧陰離子自由基（·O??）、羥基自由基（·OH）。廣義上也常把一些非自由基但氧化性極強(qiáng)的活性氧（如過氧化氫 H?O?）一起討論。

一、 氧自由基之“利”——生理功能。在正常生理水平下，氧自由基是細(xì)胞信號傳導(dǎo)和防御系統(tǒng)的重要工具。1. 細(xì)胞信號傳導(dǎo)的“信使”：低濃度的活性氧（特別是H?O?）作為重要的第二信使，參與調(diào)控細(xì)胞生長、增殖、分化、凋亡（程序性死亡）和免疫反應(yīng)等多種關(guān)鍵生理過程。它們通過可逆地氧化修飾特定的蛋白質(zhì)（如激酶、磷酸酶），像開關(guān)一樣精確調(diào)節(jié)其功能。2. 免疫防御的“武器”：當(dāng)病原體（細(xì)菌、病毒）入侵時(shí)，免疫細(xì)胞（如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞）會(huì)大量產(chǎn)生活性氧（此過程稱為“呼吸爆發(fā)”），直接氧化破壞病原體的細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和DNA，是機(jī)體抵抗感染的第一道防線。3. 參與生物合成。在甲狀腺，H?O?是合成甲狀腺激素（T3/T4）所必需的原料。在一些細(xì)胞中，活性氧參與膠原蛋白、白三烯等重要分子的合成。

二、 氧自由基之“害”——氧化損傷。當(dāng)氧自由基產(chǎn)生過多，或機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)能力下降時(shí)，過量的自由基會(huì)無差別地攻擊細(xì)胞內(nèi)的各種重要分子，造成“氧化應(yīng)激”，這是衰老和許多疾病的根源。1. 損傷脂質(zhì)——脂質(zhì)過氧化。攻擊細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜上的不飽和脂肪酸，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致膜流動(dòng)性下降、通透性增加、細(xì)胞器功能受損。這是細(xì)胞衰老和死亡的重要機(jī)制。2. 損傷蛋白質(zhì)：攻擊蛋白質(zhì)的氨基酸側(cè)鏈，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變、功能喪失或異常聚集。許多神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）中的蛋白纏結(jié)就與此有關(guān)。3. 損傷DNA：攻擊細(xì)胞核和線粒體中的DNA，造成基因突變、DNA鏈斷裂。這是衰老和癌癥發(fā)生發(fā)展的重要誘因。4. 破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)：氧化應(yīng)激會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)的鈣離子平衡，損傷線粒體功能（能量工廠），最終可能啟動(dòng)細(xì)胞凋亡或壞死程序。

三、 連接具體疾病與衰老：

心血管疾病：氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成的核心；自由基還損傷心肌細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)疾病：帕金森病、阿爾茨海默病等都與腦內(nèi)特定區(qū)域的氧化損傷密切相關(guān)。癌癥：DNA的持續(xù)氧化損傷積累，是癌變的關(guān)鍵步驟之一。糖尿病：高血糖環(huán)境會(huì)促進(jìn)自由基生成，損傷血管和神經(jīng)，導(dǎo)致并發(fā)癥。炎癥性疾病：過度的炎癥反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量自由基，加劇組織損傷。衰老的自由基理論：該理論認(rèn)為，線粒體在產(chǎn)能過程中不斷產(chǎn)生的自由基造成的累積性損傷，是驅(qū)動(dòng)機(jī)體衰老的根本原因之一。

四、 關(guān)鍵在于平衡：抗氧化防御系統(tǒng)。健康的身體依賴于自由基生成系統(tǒng)與抗氧化防御系統(tǒng)之間的精密平衡。抗氧化防御系統(tǒng)包括：1. 酶系統(tǒng)（第一道防線）：超氧化物歧化酶（SOD）：將 ·O?? 轉(zhuǎn)化為 H?O?。

過氧化氫酶（CAT）：將 H?O? 分解為無害的水和氧氣。谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）：在谷胱甘肽幫助下，清除H?O?和脂質(zhì)過氧化物。2. 非酶小分子抗氧化劑（第二道防線）：內(nèi)源性：谷胱甘肽、輔酶Q10、尿酸等。外源性（從食物獲取）：維生素C、維生素E、類胡蘿卜素（如β-胡蘿卜素）、多酚類（如茶多酚、花青素）等。它們通過“捐獻(xiàn)”電子給自由基，中和其毒性，并中斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。你可以將氧自由基想象成：有用的工具/警察：在受控、適量時(shí)，它們是維護(hù)生命秩序（信號傳導(dǎo)）和打擊外敵（免疫）的必需品。暴徒/破壞者：一旦失控、過量，它們就會(huì)變成恐怖分子，不分?jǐn)澄业仄茐某鞘校?xì)胞）的基礎(chǔ)設(shè)施（膜、蛋白質(zhì)、DNA）。因此，維護(hù)健康的核心理念不是“消滅”所有自由基（這既不可能，也有害），而是通過健康的生活方式（均衡飲食富含抗氧化劑、適度運(yùn)動(dòng)、避免吸煙和過度日曬等）來支持我們強(qiáng)大的內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，維持這種精妙的“氧化-抗氧化”平衡。

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