自由基指能独立存在的, 具有不配对电子的原子、原子团、离子或分子[1]如超氧阴离子自由基 (·O2-) 、羟离子自由基 (·OH) 、过氧化氢自由基 (·H2O2) 等。
人体自由基来源有两个:一来自体外, 如紫外线照射、室内外废气、烟尘、细菌等, 它们会直接导致自由基的产生;二来自体内, 人体利用氧过程中线粒体内会产生自由基 (占人体内自由基的90%) , 它是人体代谢过程的正常产物。
自由基是一类具有高度活性的物质, 在人体代谢中发挥着重要作用, 许多生理过程如线粒体和微粒体内的氧化还原反应, 白细胞对病原体及肿瘤细胞的杀伤作用均需要其参与。正常情况下体内产生的自由基可被机体的防御系统—抗氧化酶 (超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶等) 和抗氧化剂 (Vit E、Vit C、辅酶Q、谷胱甘肽等) 清除而不会造成危害。只有当自由基产生过多, 超出机体清除能力时, 便会对机体产生损伤。其中很平常的衰老现象就与自由基相关[2]。
衰老一般指机体发育成熟后, 机体的生理功能逐渐下降, 组织器官发生退行性病变, 并最终走向死亡的过程[3]。现代科学认为:衰老死亡是人类无法抗拒的自然规律。但是, 人们可以寻找一定的方法来延缓衰老。随着科学的不断发展, 人们从不同角度阐明衰老的发生机制, 其中最具影响力的是1956年由哈曼提出的自由基学说。该学说认为引起人类衰老的主要原因就是细胞代谢过程中不断产生的自由基积累引起的毒害作用[4]。
自由基主要通过以下作用机制来促进衰老的发展:
1 脂褐素的形成
自由基性质活泼, 且极不稳定, 容易与其它物质发生反应而生成新的自由基与高氧化物。过量的·O2-和·OH氧化细胞膜中不饱和脂肪酸引起脂质过氧化、交联、聚合成脂褐素 (一种难以消除的惰性废物) , 它堆积在细胞内, 阻止细胞内物质和信息的传递。脂褐素在皮肤细胞中堆积, 形成老年斑;在脑细胞中堆积, 则会引起记忆减退或智力障碍, 甚至导致老年性痴呆症;在心肌细胞中堆积, 心脏功能减退。胶原蛋白聚合则引起皮肤失去张力和弹性, 皱纹增多以及老年性骨质增生。这些都是衰老的基本特征。
2 线粒体DNA突变
人类线粒体DNA为一环状双链超螺旋DNA, 存在于线粒体基质中。线粒体DNA具有极其经济的基因排列, 没有内含子, 却有部分区域基因重复使用, 因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。线粒体DNA片段缺失或点突变, 可导致机体老化、心肌缺血、老年心衰等老年性心脏疾病的发生;衰老心肌中片段缺失和遗传性氧化磷酸化中酶活性下降可导致自由基介导的脂类过氧化反应加速, 形成动脉粥样硬化斑块。
3 诱导细胞凋亡
细胞的衰老性死亡就是细胞凋亡。体内的自由基特别是·O2-和·OH主要产生于那些具有重要功能、高度活动性、耗氧量高的组织细胞如脑细胞、神经细胞、心肌及内分泌细胞内, 并造成过度堆积, 它们通过氧化作用攻击生命大分子物质, 导致这些组织细胞内DNA、蛋白质、脂膜的损伤。诱导细胞凋亡, 加速机体老化。
4 蛋白质合成减少
自由基通过其强氧化作用对核酸进行氧化和交联, 使其发生断裂、突变, 从而严重影响遗传信息的正常转录和翻译, 使蛋白质表达量降低甚至消失, 或者产生突变蛋白质, 而蛋白质合成减少正是老年性记忆减退、智力障碍及肌肉萎缩的重要原因。
衰老是自然规律, 当体内自由基产生过多或抗氧化酶活性下降, 自由基清除减少[5]会加快衰老的速度。如何延缓衰老是人类一直在探索的课题, 希望随着科学技术的不断发展, 一些更多的抗氧化剂被寻找和发掘出来, 从而为人类延缓衰老, 防治疾病做出更大的贡献。
摘要：自由基是人体代谢过程中产生的具有不配对电子的原子、原子团、分子或离子等。它性质活泼, 具有强氧化性, 正常情况下在机体内发挥重要的免疫作用, 并能被机体存在的抗氧化系统所清除。随着外界环境的恶化, 人体内自由基产生越来越多, 其副作用也愈加明显, 它可使脂褐素生成增加, 线粒体DNA突变、蛋白质合成减少等作用加速衰老。
关键词：自由基,抗氧化酶,脂褐素
参考文献
[1] 李素云, 王立芹, 郑稼琳, 刘晓倩.自由基与衰老的研究进展[J].中国老年学杂志.2007 (10) .
[2] 孙善存, 张建中, 段绍瑾, 等.自由基生物学导论.安徽:中国科学技术大学出版社.1999:258-264.
[3] 贾秀月, 高艳华, 赵晓莲, 栾海艳.自由基与抗衰老的研究概况[J].黑龙江医药科学.2007 (2) .
[4] 敖拉哈.衰老的自由基学说与抗氧化食物[J].家庭医学, 2008 (12) .
[5] 方雅秀, 陈晓春.线粒体氧自由基与衰老的关系[J].国外医学.老年医学分册, 2006 (01) .