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自由基

什麼是自由基?

自由基,係氧在體內新陳代謝後所產生的物質,它的活性極強,可與任何物質發生強烈的反應。在正常生理情況下,如遇細菌、黴菌、病毒或異物等侵入時,體內的防禦系統會通知吞噬細胞準備應戰,於是吞噬細胞經由相關酵素的催化,產生超氧陰離子自由基,以清除細菌或受感染細胞;換言之,體內必須具備一定量的自由基作為預防、抵禦疾病的武器。若受到異常環境的影響,例如輻射線或紫外線、抽煙、農藥、空氣物等、甚至心理壓力、生活不正常、熬夜焦慮也會產生自由基。一旦體內自由基的數量超過人體正常防禦的範圍,就會產生「自由基連鎖反應」,促使蛋白質、碳水化合物、脂質等細胞基本構成物質,遭受氧化而成為新的自由基,再去氧化別人;不斷的惡性循環下,人體的功能因此逐漸損傷敗壞,各種疾病就接踵而至。

正常的化學物質是由原子與分子構成,同時攜帶成對電子來維持化學狀態的安定;而自由基即是含有不成對電子的原子或分子,因此它急需搶奪其它原子或分子的電子湊對,才能解除它的野性,轉為安定狀態;然而,若是自由基豪奪的對象是蛋白質、碳水化合物、脂質,這些失去電子的氧化態物質會再去搶奪其他電子,最後體內的細胞膜、蛋白質及核酸遭到氧化,多數的器官、系統均會受到影響。


活性氧與自由基

在自然界中,氧是以安定的三重態氧(triplet state oxygen, 3O2)存在。安定的氧分子可經由不同的途徑活化形成1O2(singlet oxygen)、O2-˙(superoxide anion)、H2O2、˙OH(hydroxyl redical)等自由基與活性氧,這些物質統稱為活性氧分子(reactive oxygen species;ROS)(Chen et al., 1998)。先前已論述過自由基和活性氧會經過生物性及環境因子而產生,並且經由連鎖反應形成更多的自由基。此外,一些較不具活性的自由基也會經由期間的交互作用產生更具活性的自由基。例如﹕O2-˙+NO˙→ONNO-(peroxynitrite);超氧陰離子(O2-˙)在過度金屬(Fe3+或Cu2+)的催化作用而產生最具破壞活性的氫氧自由基(˙OH)(Berry et al., 1994;Halliwellet et al., 1989;Liochev et al., 1994)進而對人體造成更大的傷害。
活性氧分子對人體的影響

活性氧分子就是自由基的統稱,正常的生理代謝過程中,自由基多源於粒線體電子傳遞鏈(electron transport chain)、過氧化?(peroxidase)、細胞色質P450(cytochrome P-450)等系統下產生。再活化白血球及其他淋巴球細胞、纖維細胞及血管內皮細胞等,皆會利用活性氧進行殺菌、調解細胞訊息傳遞和影響細胞生長等作用。(Meier et al., 1990;Halliwell et al., 1993)

過多的自由基當作壞份子時,它以各種手段對人體進行氧化傷害;如﹕

1. 傷害細胞的遺傳因子DNA
2. 破壞不飽和脂肪酸,引起脂質過氧化作用
3. 破壞蛋白質分子、氧化體內酵素,干擾其活性
4. 刺激單核白血球及巨嗜細胞的不正常反應,使它們釋放發炎原,引起發炎反應
5. 攻擊人體的牙周組織,分解破骨細胞和骨界面的骨基質
6. 引起細胞的惡化變形與死亡,造成人體的老化現象
7. 直接衝擊細胞核使基因發生突變而致癌
8. 對心臟等器官及血管造成傷害


人體的生化調節機制是非常微妙的,可以容許『適量』的壞份子,去對付其他入侵的壞份子,如超氧陰離子自由基(O2-˙)在組織內被當作一種殺菌劑;當牙周組織受到細菌侵入時,免疫系統會通知吞噬細胞(包括多型核白血球、巨嗜細胞、嗜伊性白血球汗淋巴細胞)準備應戰,於是吞噬細胞經由相關酵素的催化,產生超氧陰離子自由基,作為清除細菌或受感染細胞的利器,具有預防、抵禦疾病的功能。


哪些物質可以對抗自由基﹖

「抗氧化物」與自由基有著天敵一般的關係,維生素A、C、E及b胡蘿蔔素,還有最近聲名大噪的茄紅素都具有消除自由基、抗氧化的作用。另外,人體中還有3個專司抗氧化任務的酵素系統﹕
1. 超氧化物歧化?(superoxide dismutase,簡稱SOD)
2. 過氧化氫?(catalase)
3. 谷胱甘?過氧化?(glutathione peroxide,簡稱GSH-PX)
除了人體自有的抗氧化?及維生素系統,一些食品也具有抗氧化、清除自由基的功能;如含硒(selenium)食物﹕茶、蒜頭、菇菌類、全麥麵包、魚蝦等,都有此功效。

醱酵食品也具有抗自由基的功效,如﹕味噌、酒、麵包、優酪乳到醱酵真菌菌絲體,能提高身體的免疫功能,達到預防疾病、減緩細胞老化的目的。


 

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