自由基

自由基，化學上也稱為“游離基”，是指化合物的分子在光熱等外界條件下，共價鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。在書寫時，一般在原子符號或者原子團符號旁邊加上一個“·”表示存在未成對的電子。如氫自由基（H·，即氫原子）、氯自由基（Cl·，即氯原子）、甲基自由基（CH3·）和四甲基哌啶氧自由基等。

自由基極易發(fā)生反應，如二聚反應、奪氫反應、氧化反應、歧化反應等。自由基可以是帶正電荷、負電荷或者不帶電荷。雖然金屬以及它們的離子或者它們的絡合物有不成對的電子，但按照常規(guī)習慣定義不算是自由基。除了極個別情況，大多數(shù)的未成對電子形成的自由基都具有較高的化學活性。此外，自由基可被溶劑籠包圍。

自由基廣泛存在于自然界和人類活動中，涉及大氣化學、燃燒反應、光化學反應以及生命體的代謝過程1。例如，在生物系統(tǒng)中，自由基在信號傳遞、免疫防御等過程中扮演重要角色，但其過量生成會導致氧化應激，損傷細胞，進而引發(fā)多種疾病。在化學合成中，自由基常用于聚合反應（如自由基聚合）、有機合成和催化反應。自由基的生成和控制也是科學研究的熱點2，例如通過激光、熱解、電解或光解等方法產(chǎn)生自由基，并通過自旋捕獲或電子順磁共振（EPR）技術進行檢測和研究。

自由基的發(fā)現(xiàn)

歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)和證實的自由基是由摩西·岡伯格在1900年于密歇根大學發(fā)現(xiàn)的三苯甲基自由基，該自由基在隔絕空氣的條件下發(fā)生二聚，形成“六苯基乙烷”。簡單的有機自由基，如甲基自由基、乙基自由基，是在20世紀20年代通過氣相反應證實的。有機自由基作為活潑中間體，是在30年代由D.H.海伊、W.A.沃特斯和M.S.卡拉施等的研究發(fā)現(xiàn)的。

形成方式

自由基又稱游離基，是具有非偶電子的基團或原子，它有兩個主要特性：

一是化學反應活性高；

二是具有磁矩。

在一個化學反應中，或在外界（光、熱、輻射等）影響下，分子中共價鍵斷裂，使共用電子對變?yōu)橐环剿氄?，則形成離子；若分裂的結果使共用電子對分屬于兩個原子（或基團），則形成自由基。4

有機化合物（Organic compounds）發(fā)生化學反應時，總是伴隨著一部分共價鍵（covalent bond）的斷裂和新的共價鍵的生成。當共價鍵發(fā)生均裂（homolyticbondcleavage）時，兩個成鍵電子的分離，所形成的碎片有一個未成對電子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一個以上的原子組成時，稱為自由基（radical）。因為存在未成對電子，自由基和自由原子非常的活潑，通常無法分離得到。不過在許多反應中，自由基和自由原子以中間體的形式存在，盡管濃度很低，存留時間很短。

外界環(huán)境中的陽光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。體內活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信號傳導過程。但過多的活性氧自由基就會有破壞作用，導致人體正常細胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。

自由基還可以通過一個原子或者分子的氧化還原過程來形成。4

具體形成包括以下產(chǎn)生方式：

①引發(fā)劑引發(fā)，通過引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基。

②熱引發(fā)，通過直接對單體進行加熱，打開乙烯基單體的雙鍵生成自由基。

③光引發(fā)，在光的激發(fā)下，使許多烯類單體形成自由基而聚合。

④輻射引發(fā)，通過高能輻射線，使單體吸收輻射能而分解成自由基。

⑤等離子體引發(fā)，等離子體可以引發(fā)單體形成自由基進行聚合，也可以使雜環(huán)開環(huán)聚合。

⑥微波引發(fā)，微波可以直接引發(fā)有些烯類單體進行自由基聚合。

人體影響

危害

眾多醫(yī)學研究及臨床試驗證明：人體細胞電子被搶奪是萬病之源，自由基ROS是一種缺乏電子的物質（不飽和電子物質），進入人體后到處爭奪電子，如果奪去細胞蛋白分子的電子，使蛋白質接上支鏈發(fā)生烷基化，形成畸變的分子而致癌。該畸變分子由于自己缺少電子，又要去奪取鄰近分子的電子，又使鄰近分子也發(fā)生畸變而致癌。這樣，惡性循環(huán)就會形成大量畸變的蛋白分子?；蛲蛔儯纬纱罅堪┘毎?，最后出現(xiàn)癌癥。而當自由基或畸變分子搶奪了基因的電子時，通過RNA的轉錄，其產(chǎn)生的蛋白為畸變蛋白，人就會直接或間接罹患癌癥。人體得到負離子后，由于負離子帶負電有多余的電子，可提供大量電子，而阻斷惡性循環(huán)，癌細胞就可防止或被抑制。56

自由基可以氧化血液中的低密度脂蛋白（LDL）。被氧化的 LDL 容易沉積在血管壁上，形成動脈粥樣硬化斑塊。這些斑塊會使血管變窄，影響血液流動，增加心臟病發(fā)作和中風的風險。例如，長期高膽固醇飲食的人群，血液中 LDL 含量較高，在自由基的作用下，患心血管疾病的概率會顯著增加。7

自由基具有高度的化學反應活性，它可以攻擊細胞的各種生物分子。例如，它能與細胞膜中的不飽和脂肪酸發(fā)生反應，引發(fā)脂質過氧化反應。這個過程就像一個連鎖反應，會產(chǎn)生更多的自由基，并且破壞細胞膜的結構和功能。細胞膜的完整性一旦被破壞，細胞的正常代謝就會受到影響，細胞內的物質可能會泄漏，同時外部的有害物質也更容易進入細胞。8

自由基還會攻擊細胞內的線粒體。線粒體是細胞的 “能量工廠”，當自由基攻擊線粒體時，會導致線粒體的功能障礙，使細胞能量供應不足。例如，在神經(jīng)細胞中，線粒體功能受損可能會影響神經(jīng)信號的傳遞，長期積累可能導致神經(jīng)退行性疾病。9

積極作用

吞噬細胞（如巨噬細胞和中性粒細胞）在吞噬外來病原體時，會產(chǎn)生自由基，如超氧陰離子、過氧化氫等。這些自由基可以破壞病原體的細胞膜、蛋白質和核酸，從而將其殺死。就像在一場 “細胞戰(zhàn)爭” 中，自由基是免疫系統(tǒng)的 “武器”，幫助人體抵御外來微生物的入侵。

自由基在細胞內信號傳導過程中也發(fā)揮著一定的作用。例如，在一些細胞生長和分化的過程中，低濃度的自由基可以作為信號分子，激活某些信號通路，調節(jié)細胞的基因表達和生理功能。它們可以通過氧化還原反應來調節(jié)細胞內的一些酶的活性，從而影響細胞的代謝和功能狀態(tài)。

研究現(xiàn)狀

比起細菌學、病毒學等很多學術領域來說，自由基還是一門比較年輕的學科。人類對自由基的研究開始于20世紀初，最初的研究主要是自由基的化學反應過程，隨后自由基知識滲透到生物學領域。雖然在20世紀60年代人們已經(jīng)認識到自由基與疾病的密切關系，但由于受到技術方法的限制，研究進展緩慢。研究短壽命自由基的技術有了新的突破，推動了生物學的迅速發(fā)展，形成了一個以化學、物理學和生物醫(yī)學相結合的蓬勃發(fā)展的新領域即自由基生物學、醫(yī)學領域。

人類對自然界的認識總是隨著科技手段的發(fā)展而逐漸深入的。80年代人類認識焦油對人體的攻擊與危害后運用了大量的科技手段進行阻斷。進入21世紀，對自由基的認識也毫不例外的需要依靠先進的技術手段。由于含有一個不成對電子的自由基很活躍，大多數(shù)自由基的壽命都非常短，常以毫秒或微秒記，因此，對自由基研究的難度可想而知。借助與電子自旋共振技術和自旋捕集劑，國內外的科學家們已經(jīng)捕捉到了一部分自由基。但在成千上萬種自由基中，被直接捕捉到的自由基還有限。

化學領域

新型自由基聚合反應的發(fā)現(xiàn)：上海交通大學朱晨教授團隊發(fā)現(xiàn)了 “官能團轉移自由基聚合（GTRP）” 這一新型聚合模式，不僅進行了均聚反應，還開展了多元共聚研究，并將其用于擴鏈劑的研發(fā)，增加了樹脂的加工性能，有望突破擴鏈劑進口依賴，解決高分子材料 “卡脖子” 難題，為高分子合成化學拓展了新方向。

自由基重排反應的應用拓展：朱晨團隊圍繞自由基重排反應開展研究，通過官能團的遷移實現(xiàn)復雜分子的快速構建，可用于非活化烯烴的雙官能化、“對接 - 遷移” 策略的應用、碳氫鍵官能化和擴環(huán)反應等，為有機小分子合成及高分子材料合成提供了新策略。

自由基的穩(wěn)定化研究：王新平課題組在合成長壽命自由基方面取得進展，合成了一系列含主族雜原子的自由基化合物，促進了相關中間體結構、反應、機理和功能等方面的研究。此外，該課題組還在過渡金屬自由基化學方面取得重要成果，如成功合成了 (C6Me6) Cr (CO)3?+ 自由基陽離子以及含 Co-Co 三電子鍵的陽離子自由基 (Co2Cp2(CO)4)?+，為合成一系列穩(wěn)定的 ArM (CO)n?+（M = 過渡金屬）自由基提供了方法。

生物醫(yī)學領域

自由基與疾病的關系研究不斷深入：大量研究表明自由基與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關，如癌癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等。5自由基可攻擊細胞的生物分子，引發(fā)脂質過氧化、DNA 突變等，導致細胞損傷和功能障礙。

抗氧化劑的研究與應用：一方面，科學家對傳統(tǒng)抗氧化劑如維生素C、維生素E和類胡蘿卜素等的作用機制及效果有了更深入的認識，發(fā)現(xiàn)其在清除自由基方面可能不如以前認為的那樣有效12；另一方面，新的抗氧化劑不斷被發(fā)現(xiàn)，如姜黃素、白藜蘆醇等，同時，研究人員也在探索如何提高人體內源性抗氧化劑如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等的水平，以增強機體的抗氧化能力。

自由基在生理過程中的作用機制探索：除了關注自由基的危害，其在正常生理過程中的積極作用也受到重視，如在免疫防御中，吞噬細胞產(chǎn)生的自由基可幫助殺死外來病原體；在細胞信號傳導方面，低濃度的自由基可作為信號分子調節(jié)細胞的基因表達和生理功能。

環(huán)境科學領域

自由基捕獲研究的新進展：中國科學技術大學環(huán)境科學與工程系揭示了常見金屬氧化物在傳統(tǒng)的自旋捕獲 - 電子順磁共振（EPR）波譜方法中可能導致的假陽性結果，并提出了基于動力學研究的可靠解決方案，完善了自由基鑒定的實驗流程，為準確鑒定自由基在污染物降解過程中的作用提供了保障。

自由基與環(huán)境污染的關系研究：研究自由基在環(huán)境中的產(chǎn)生、轉化和歸宿，對于理解環(huán)境污染的形成機制和治理具有重要意義。例如，在大氣化學中，自由基參與了許多重要的化學反應，如臭氧的生成和消耗等；在水污染控制方面，自由基氧化技術被廣泛應用于難降解有機污染物的去除，但需要更深入地了解自由基與污染物之間的反應機理，以提高處理效率和降低成本 。13

國民認識

隨著健康知識的科普，部分國民對自由基有一定的知曉度，但總體認知程度不算高。比如，在一些關注健康養(yǎng)生的人群、知識分子群體以及患有相關疾病的人群中，對自由基的了解相對較多；而一些文化程度較低、生活在信息較為閉塞地區(qū)的人群，對自由基則知之甚少。

許多國民了解到自由基會攻擊皮膚中的膠原蛋白和彈性纖維，使皮膚出現(xiàn)皺紋、松弛等衰老跡象，因此將自由基視為導致衰老的重要因素之一。不少人認識到自由基與多種疾病相關，如癌癥、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等。自由基可損傷細胞的DNA、蛋白質等生物大分子，從而導致細胞病變，進而引發(fā)各類疾病。部分人知道自由基過多會損害免疫細胞，影響機體的免疫功能，使人體更容易受到病原體的侵襲.

一些常見的因素被國民所熟知，如環(huán)境污染、紫外線照射、吸煙、酗酒、不良飲食習慣、長期熬夜等，都可能導致體內自由基的產(chǎn)生增加。

一般情況下，生命是離不開自由基活動的。我們的身體每時每刻都從里到外的運動，每一瞬間都在燃燒著能量，而負責傳遞能量的搬運工就是自由基。當這些幫助能量轉換的自由基被封閉在細胞里不能亂跑亂竄時，它們對生命是無害的。但如果自由基的活動失去控制，超過一定的量，生命的正常秩序就會被破壞，疾病可能就會隨之而來。

存在空間

這種缺少了一個電子，而又非?；钴S的原子或分子的自由基，存在空間相當廣泛。

科學家在20世紀初從煙囪和汽車尾氣中發(fā)現(xiàn)了這種十分活躍的物質。隨后的研究表明，自由基的生成過程復雜多樣，比如，加熱、燃燒、光照，一種物質與另一種物質的接觸或任何一種化學反應都會產(chǎn)生自由基。簡單地說，在日常生活中，烹飪、吸煙等活動都會產(chǎn)生自由基。化妝品等化工產(chǎn)品中，也含有一定量的自由基。

自由基的種類非常多，自由基的存在的空間也是無處不在。它們以不同的結構特征，在與其他元素結合時，發(fā)揮著不同的作用。

人體里也有自由基。受控的自由基對人體是有益的。它們既可以幫助傳遞維持生命活力的能量，也可以被用來殺滅細菌和寄生蟲，還能參與排除毒素。但當人體中的自由基超過一定的量，便會失去控制，給我們的生命帶來傷害。

生命體內的自由基是與生俱來的，既然生命能力歷經(jīng)35億年滄桑而延續(xù)至今，就說明生命本身具有平衡自由基，或者說，清除多余自由基的能力。然而，隨著人類文明的飛速發(fā)展，在科學技術給人類創(chuàng)造了巨大生產(chǎn)力的同時也帶來了大量的副產(chǎn)品，其中就有與日俱增的自由基?；瘜W制劑的大量使用、汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)廢氣的增加、還有核爆炸……這些活動都會導致自由基的產(chǎn)生。人類文明活動還在不斷破壞著生態(tài)環(huán)境，制造著更多的自由基。驟然增加的自由基，早已超過了人以及生命所能正常保持平衡的標準，人類健康面臨著前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。

體內信息

重要自由基

1．超氧陰離子自由基：O2-·

2．羥自由基：·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.超氧化氫自由基：HO2.

由于特殊的電子排列結構，氧分子極容易形成自由基。這些由氧分子形成的自由基統(tǒng)稱為氧自由基。上述的氧自由基，H2O2，單態(tài)氧O2.和臭氧，統(tǒng)稱為活性氧（ROS）。

來源

1．自動氧化(體內一些分子，例如兒茶酚胺、血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素C和巰基在氧化的過程中會產(chǎn)生自由基。)

2．酶促氧化（一些經(jīng)由酶催化的氧化過程會產(chǎn)生自由基。)

3．呼吸帶入（吞噬細胞在清除外來微生物時會產(chǎn)生自由基。)

4．藥物(例如某些抗生素、抗癌藥物會在體內產(chǎn)生自由基，特別是在高氧狀態(tài)。)

5．輻射（電磁輻射和粒子輻射會在體內產(chǎn)生自由基。)

6．吸食煙草（吸煙會產(chǎn)生大量的自由基。)

7．非有機微粒（吸入石棉、石英、或矽塵，吞噬細胞會在肺部產(chǎn)生自由基。)

8．氣體(臭氧會產(chǎn)生自由基。)

9．其它(發(fā)燒、使用大量類固醇、或甲狀腺機能亢進等情況會提高體內的代謝速率而產(chǎn)生較多的自由基?？諝庵械墓I(yè)廢氣、殺蟲劑、麻醉氣體、有機溶劑也會在體內產(chǎn)生自由基。)

作用

由于自由基含未配對的電子，所以極不穩(wěn)定（特別是羥自由基），因此會從鄰近的分子（包括脂肪、蛋白質、DNA）上奪取電子，讓自己處于穩(wěn)定的狀態(tài)。這樣一來，鄰近的分子又變成一個新的自由基，然后再去奪取電子。如此連鎖反應的結果，讓細胞的結構受到破壞，造成細胞功能喪失、基因突變、甚至死亡。9

但是少量并且控制得宜的自由基是有用的9。例如白血球利用自由基（超級氧，一氧化氮）來殺死外來的微生物，體內一些分解代謝的反應須要自由基來催化，血管的舒張和部分神經(jīng)、消化系統(tǒng)訊號的傳導要藉助于自由基（一氧化氮），基因經(jīng)由自由基的刺激而得以產(chǎn)生突變以更適應環(huán)境的變化。

危害

（1）削弱細胞的抵抗力，使身體易受細菌和病菌感染；

（2）產(chǎn)生破壞細胞的化學物質，形成致癌物質；

（3）阻礙細胞的正常發(fā)展，干擾其復原功能，使細胞更新率低于枯萎率；

（4）破壞體內的遺傳基因（DNA）組織，擾亂細胞的運作及再生功能，造成基因突變，演變成癌癥；

（5）破壞細胞內的線粒體（能量儲存體），造成氧化性疲勞；

（6）破壞細胞膜，干擾細胞的新陳代謝，使細胞膜喪失保護細胞的功能；

（7）侵襲細胞組織及荷爾蒙所必須的氨基酸，干擾體內系統(tǒng)的運作，導致惡性循環(huán)，以致產(chǎn)生更多自由基，其連鎖反應可導致自由基危害遍及全身；

（8）破壞蛋白質，破壞體內的酶，導致炎癥和衰老；

（9）破壞脂肪，使脂質過氧化，導致動脈粥樣硬化，發(fā)生心腦血管疾?。?/p>

（10）破壞碳水化合物，使透明質酸降解，導致關節(jié)炎等。

攻擊途徑

途徑一

自由基是無處不在的，自由基對人體攻擊的途徑是多方面的，既有來自體內的，也有來自外界的。當人體中的自由基超過一定的量，并失去控制時，這些自由基就會亂跑亂竄，去攻擊細胞膜，去與血清抗蛋白酶發(fā)生反應，甚至去跟基因搶電子，對我們的身體造成各種各樣的傷害，產(chǎn)生各種各樣的疑難雜癥。

人類生存的環(huán)境中充斥著不計其數(shù)的自由基，我們無時無刻不暴露在自由基的包圍和進攻中。離我們生活最近的，例如，炒菜時產(chǎn)生的油煙中，就有自由基，這種油煙中的自由基使經(jīng)常在廚房勞作的家庭婦女中餐大廚肺部疾病和腫瘤的幾率遠遠高于其他人；此外，還有吸煙，吸煙最直接產(chǎn)生自由基。

傳統(tǒng)觀念認為吸煙對人體的損害來自煙堿（尼古?。?。然而，最新研究表明，吸煙中自由基的危害要遠遠大于煙堿（尼古?。Ｎ鼰煯a(chǎn)生的自由基，有的是可以被過濾嘴清除的，但還有很多種自由基不能被傳統(tǒng)的過濾方法清除掉，必須采取更科技的手段來對其進行清除和降低。

通過呼吸系統(tǒng)吸入的自由基決不僅僅來自炒菜和吸煙，像汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)廢氣等等環(huán)境污染產(chǎn)生的大量自由基也會在人們日常生活運動中被無防備的吸入。13

散布在空氣中，使用的化妝品中的自由基還會直接攻擊人的皮膚，從表皮細胞中搶奪電子，使皮膚失去彈性，粗糙老化產(chǎn)生皺紋。自由基對人體的攻擊，既在最深層引起突變，又在最表層留下痕跡?？梢哉f，人類被包圍在自由基的內外夾擊中。

途徑二

當人體內的低密度脂蛋白（簡稱LDL）升高后，在血液流動的過程中，低密度脂蛋白在細胞內皮的作用下進入血管腔內，由于大量自由基的存在，氧化自由基與低密度脂蛋白結合形成氧化型的低密度脂蛋白（Ox-LDL）9。

氧化型的低密度脂蛋白在血管壁內就會被當成異己存在，而被巨噬細胞、單核細胞、內皮細胞和平滑肌細胞吞噬掉。平滑肌細胞和巨噬細胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就變成為泡沫細胞。大量的泡沫細胞堆積，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變），粥樣硬化斑塊的形成就導致動脈粥樣硬化。

血管內皮細胞吞噬氧化型的低密度脂蛋白后，造成血管內壁的損壞，血管內壁間隙增大，在血管內由于T細胞釋放的γ干擾素，使泡沫細胞破裂，內容物就會從血管內壁間隙增大處流入血管腔內。由于血管的應激作用就會將滲出的內容物包裹，形成血栓斑塊。當這種血栓在心臟部位產(chǎn)生就形成心梗，在腦部產(chǎn)生就形成腦梗。因此防止低密度脂蛋白被氧化是防止心血管疾病的關鍵所在。8

保護機制

1．酶促機制

(1)超氧化物歧化酶[Superoxide dismutases (SOD)] :催化把兩個氧自由基轉變?yōu)镠2O2和O2的反應，抗氧化能力來自其所含之鎂、銅、或鋅，其濃度可被誘導而提高。

(2)過氧化氫酶（Catalase）：催化H2O2轉變?yōu)镠2O和O2的反應。

(3)谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidases ）：大部分含硒，也是催化H2O2轉變?yōu)镠2O和O2的反應。此外還可以把有機的過氧化物轉變?yōu)榫凭?/p>

(4)除了上述酶之外，谷胱甘肽轉移酶，血漿銅藍蛋白，血紅素加氧酶及其他的一些酶類可能參與非酶主導的控制自由基及其代謝產(chǎn)物的過程.

2．非酶促機制

(1)維生素E（脂溶性，把細胞膜上產(chǎn)生的過氧自由基的電子接收，讓自己暫時成為自由基。)

(2)維生素C（水溶性，可讓Vitamin E自由基恢復其抗氧化能力。)

(3)谷胱甘肽(細胞內最重要的抗氧化物，其巰基（SH）可以接收自由基的電子。)

(4)除了這三大抗氧化劑之外，機體內還存在為數(shù)眾多的小分子抗氧化劑，如膽紅素、尿酸、類黃酮、類胡蘿卜素等。

降低危害

自由基是客觀存在的，對人類來說，無論是體內的還是體外的，自由基還在不斷地，以前所未有的速度被制造出來。與自由基有關的疾病發(fā)病率也呈加速上升的趨勢。既然人類無法逃避自由基的包圍和夾擊，那么就只有想方設法降低自由基對我們的危害。

隨著科學家們對自由基研究的日漸深入，清除自由基，以減少自由基對人體的危害的方法也逐漸被揭示出來。

研究表明，自由基從產(chǎn)生到衰亡的過程就是電子轉移的過程。在生命體系中，電子的轉移是一種最基本的運動，而氧的得電子能力很強，因此，生物體內許多化學反映都與氧有關。科學家們發(fā)現(xiàn)損害人體健康的自由基幾乎都與那些活性較強的含氧物質有關，他們把與這些物質相結合的自由基稱為活性氧自由基?；钚匝踝杂苫鶎θ梭w的損害實際上是一種氧化過程。因此，要降低自由基的損害，就要從抗氧化做起。15

既然自由基不僅存在于人體內，也來自于人體外，那么，降低自由基危害的途徑也有兩條：一是利用內源性自由基清除系統(tǒng)清除體內多余自由基；二是發(fā)掘外源性抗氧化劑-自由基清除劑1516，阻斷自由基對人體的入侵。

大量研究已經(jīng)證實，人體內本身就具有清除多余自由基的能力，這主要是靠內源性自由基清除系統(tǒng)，它包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化酶等一些酶和維生素C、維生素E、還原性谷胱甘肽、胡蘿卜素和硒等一些抗氧化劑。酶類物質可以使體內的活性氧自由基變?yōu)榛钚暂^低的物質，從而削弱它們對機體的攻擊力。酶的防御作用僅限于細胞內，而抗氧化劑有些作用于細胞膜，有些則是在細胞外就可起到防御作用。這些物質就深藏于我們體內，只要保持它們的量和活力它們就會發(fā)揮清除多余自由基的能力，使我們體內的自由基保持平衡。

要降低自由基對人體的危害，除了依靠體內自由基清除系統(tǒng)外，還要尋找和發(fā)掘外源性自由基清除劑，利用這些物質作為替身，讓它們在自由基進入人體之前就先與自由基結合，以阻斷外界自由基的攻擊，使人體免受傷害。

在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化劑范圍很廣，種類極多。已從單純的合成抗氧化劑和食品氧化劑逐漸發(fā)展成為天然抗氧化劑與體內自由基清除劑。因此，對抗氧化劑的要求也越來越高，而各種廣泛使用的合成抗氧化劑由于其潛在毒性和致癌作用等逐漸受到人們的排斥。在這方面的研究中，中國的科學家們已經(jīng)走在世界的前列。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并證明了，中國一些特有的食用和藥用植物中，含有大量的酚類物質，這些物質的特點是，有著很容易被自由基奪走的電子，而它們在失去電子后就會成為一種對人沒有傷害的穩(wěn)定物質。從研究來看，天然植物抗氧化劑絕大部分都是多酚類物質，其中應用得較多的有茶多酚、葡萄籽提取物、迷迭香提取物等。

自由基與疾病

衰老

衰老過程涉及到許多內外因素，與衰老過程有關的最常見的內源性生化因子是自由基。國內外大量研究已證實：老年動物及老年人血清脂質自由基(脂質過氧化物) 水平增高，組織內(尤其腦，肝細胞內) 脂褐素含量增多。組織內脂褐素含量多少可做為衰老的客觀依據(jù)之一，其形成與脂質自由基有關。脂質自由基的分解產(chǎn)物為醛類，它可與蛋白質、磷質和核酸的氨基起反應，使分子發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)的結果，使蛋白質變性，使酶失活。這些變性物質被吞噬細胞吞噬，但不能完全消化，結果不斷增加細胞內的年色素。Harman 指出，逃脫中和的自由基所積聚的毒性作用，可能是衰老的根本原因。17

動脈粥樣硬化及腦血栓

花生四烯酸是細胞膜磷脂的重要組成部分，機體缺血缺氧后，細胞外液中的Ca 2+ 進入細胞內使細胞膜中的鈣依賴的磷脂酶A2 被激活，后者使AA釋出，AA 通過環(huán)氧化酶途徑產(chǎn)生PGH2 (具有自由基性質的活性物質，PGH2 稱氫過氧化物)，后者在血小板微粒體內，在血栓素合成酶作用下，生成血栓素(TXA2)；在動脈血管內皮細胞微粒體內，在前列腺素合成酶作用下，生成前列環(huán)素(PGI2)。TXA2和PGI2是2種作用完全相反的血管活性介質，前者主要為強烈的血管收縮劑和血小板聚集劑；后者的作用與之相反，當動脈血管內皮細胞受到損害時，PGI2生成減少，TXA2的量及作用增多增強，導致血管痙攣和促進血栓形成。此外，AA通過脂氧化酶途徑產(chǎn)生的5-過氧化氫花生四烯酸(5-HPETE)和脂質自由基強抑制前列環(huán)素合成酶的作用，使PGI2合成減少。5-HPETE尚可激活血小板中的血栓素合成酶，導致血栓形成的惡性循環(huán)。18

腦的再灌流性損害

缺血后再灌流氧自由基的產(chǎn)生，是腦再灌流性損害的根本。通常情況下，機體自由基的生成與清除能力保持動態(tài)平衡。當缺血時，清除超氧陰離子和過氧化氫的自由基清除劑超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)降低，但在再灌流時自由基反應更為明顯。

防老化習慣

人之所以會老化、體力衰退、皮膚失去光澤及彈性，除了年齡是無法抗拒的因素外，主要的即是體內自由基過多，年輕時體內有較好的中和系統(tǒng)來排除自由基，降低它所造成的傷害；然而隨著年齡增長，人體修復自由基的能力也隨之下降；若未能及時補充抗氧化物，細胞就開始損傷，疾病于是產(chǎn)生，越來越多的證據(jù)顯示，體內自由基含量越高，壽命越短。

開始抗老化治療原則上最好在身體器官尚未老化前或有衰老現(xiàn)象時即應開始治療。除了接受健康專業(yè)咨詢外，重要的還是要從自己的生活做起。由于不當?shù)纳罴帮嬍沉晳T會在體內制造自由基，此自由基會進一步破壞細胞之脂質，蛋白質及染色體中之核酸，而導致細胞突變成為癌細胞。

一、拒絕抽煙

科學研究抽煙是產(chǎn)生最快及最多自由基的方式，每吸一口煙會制造十萬個以上之自由基，會導致全身性的癌癥，甚至加速癌癥細胞生長。尤其是肺癌高達50倍以上的危險率，還有它會造成許多慢性病，例如心血管病癥及糖尿病，還有研究證實一手煙及二手煙傷害是一樣的。

二、減少做菜的油煙

中國人做菜喜歡煎煮炒炸，大多數(shù)家庭主婦做菜是使用色拉油。色拉油是多元不飽和脂肪酸，很容易氧化成為自由基。還有盡量少食煎炸食物，所以為了您的健康，美式快餐店及中式自助餐店少去。

三、少服不需要藥物

有些藥物包括中西藥是有毒性的，例如抗生素，消炎痛劑，化療藥物是會產(chǎn)生自由基的，不要誤信藥物可以有病治病，無病保身。患病時應該找醫(yī)生看病，應該服藥才可以服藥，不可以隨便亂服藥。

四、避免農(nóng)藥的污染

農(nóng)藥會產(chǎn)生大量自由基。選擇蔬果產(chǎn)品外觀應不好看，甚至有蟲咬過的農(nóng)產(chǎn)品，是較安全及少農(nóng)藥的。另外一種降低農(nóng)藥殘留方法是將蔬果放入冰箱一至二天才用，這樣可以降低百分之八十至九十之農(nóng)藥殘留量，還有應時常清洗冰箱。

五、大量飲用干凈的水

健康的飲水每日應飲用干凈水1200毫升以上。臺灣學者研究發(fā)現(xiàn)，臺灣人身體中的重金屬80%以上過量，最常見有汞、鉛、鎘等重金屬。所以我們更要注意飲水健康，天然且檢驗合格的礦泉水是很好的選擇，飲用弱堿性電解水也是很好的選擇，現(xiàn)有的電解水機，大多都有過濾系統(tǒng)，可將重金屬及水中細菌等濾除，弱堿性水中含有大量的電子，呈負電位，這些多余的電子可賦予自由基，去除其活性，進而清除自由基。罐裝各式飲料含各種添加物是不好的水分補充，純凈的弱堿性電解水是最好的水分補充物。

六、多食用蔬菜及水果

健康的飲食應是每日蔬果及肉類比例為7:3，蔬果中含有天然抗自由基的維生素及黃酮素，還有增加腸蠕動的纖維素。食用蔬果最好生食，以免維生素及黃酮素流失，每天食用有三種顏色以上之蔬果，這樣才能補充充足的維生素及黃酮素。

七、少攝取高脂肪食物

魚、蛋、奶、豆類均含有豐富蛋白質，應適當攝取。研究發(fā)現(xiàn)高脂肪及蛋白食物經(jīng)煙熏、燒烤過程中，肉類油脂滴入碳中，在高溫下裂解，與炭火作用形成毒性強的致癌物——多環(huán)芳烴，隨煙熏揮發(fā)會回到食物中。高溫烹調會使蛋白質及氨基酸裂解，產(chǎn)生胺類衍生物而致癌。

八、減少加工食物攝取

食品加工過程中會添入色素，防腐劑及香料等，這些過多食入身體會產(chǎn)生過多自由基的。例如腌制食品含有硝酸鹽，如在加工過程中添加過量，會在胃中與肉類，蔬菜中之胺類作用，造成硝酸胺，此為高致癌物。

抗氧化食物

茶

茶中的有效成分茶多酚是一種抗氧化劑物質，凡經(jīng)常飲茶的地區(qū)，其居民患癌癥的比率較少。由此可見茶多酚能消除自由基防止癌癥的發(fā)生。

菠菜

其含有的大量β胡蘿卜素和鐵，能提供人體豐富營養(yǎng)。菠菜中的大量抗氧化劑，既能激活大腦功能，又可增強青春活力，有助于防止大腦的老化，防治老年癡呆。

山楂

所含有的黃酮類物質和維生素C、胡蘿卜素等能阻斷并減少自由基的生成，增強機體的免疫力，還有防衰老、抗癌的作用。

紅葡萄酒

葡萄中含的原花青素和白黎蘆醇都是強力抗氧化劑，可抗衰老，并可清除體內的自由基。吃葡萄應盡量連皮和籽一起吃，因為葡萄的很多營養(yǎng)成分都存在于皮和籽中。

胡蘿卜

胡蘿卜不僅能夠增強人體免疫力，有抗癌作用，它更含有豐富的胡蘿卜素，胡蘿卜素可以清除致人衰老的單線態(tài)氧和自由基，減緩人體衰老的過程，防止皮膚老化。

黃豆

含有異黃酮，是一種天然抗氧化劑，同時具有弱雌性激素作用。常喝豆?jié){可以明顯減弱婦女更年期癥狀，而且還有防癌和預防老年癡呆癥的作用。有美容養(yǎng)顏的功效。

番茄

番茄紅素是發(fā)現(xiàn)的抗氧化功能最強的營養(yǎng)素，抗氧化活性是維生素E的100倍。每天攝入10毫克番茄紅素，對于清除體內自由基、消除疲勞、提高身體免疫力有明顯的促進作用。

番茄紅素屬于脂溶性類胡蘿卜素的一種，它的吸收和轉運必須溶于油或脂肪中才能利用，所以，食用烹炒的番茄或者番茄醬會有利于番茄紅素的吸收。番茄紅素的熱穩(wěn)定性較高，加熱可使番茄細胞裂解，比生食更易被人體吸收利用。

蜂蜜

現(xiàn)代研究表明，蜂蜜有清除自由基的功效。美國伊利諾斯州立大學的昆蟲學家布林伯教授對蜂蜜進行化學分析后發(fā)現(xiàn)，蜂蜜中含有數(shù)量驚人的抗氧化劑，它能清除人體內的“垃圾”——氧自由基，起到抗癌、防衰老的作用。研究表明，蜂蜜中所含維生素C、維生素E、黃酮類化合物及酚類物質、超氧化物歧化酶(SOD)等具有抗氧化性，可以清除在人體代謝過程中積累的過多自由基?？梢悦刻煸缟虾纫槐瓧椈ㄉ钌涿鬯?，或是面包上放蜂蜜。蜂蜜是清除自由基、維持健康和抗衰老的理想營養(yǎng)保健品，食用蜂蜜可以延緩人體的衰老。

堅果

富含維生素E的堅果類食物（腰果、核桃、榛子、花生等）除了具有抗氧化功能之外，還能修護皮膚組織。不過，又因為堅果類食物含有高油脂，如果攝取過量，不但有致胖的危險，由高油脂所造成的氧化反應還會損害維生素E的抗氧化作用。

草莓

莓類水果富含胡蘿卜素以及維生素C，而這兩種成分是抗氧化物里最為醫(yī)學界所肯定的物質，所以外形小巧、美觀的草莓、藍莓、小紅莓你要大啖特啖。

另外它含有的鉀及水溶性纖維，還能降低血膽固醇濃度及減少患高血壓的幾率。

燕麥

富含蛋白質、鈣、核黃素、硫胺素等成分的燕麥是五谷雜糧中惟一榮登抗氧化食物排行榜的。

黑枸杞

黑枸杞，最突出的成分為花青素，花青素是一種強效的抗氧化劑；可防止過早衰老，增強血管彈性，抑制過敏及炎癥，改善關節(jié)柔韌性。

運動與自由基

氧氣是生命的基礎，我們的生命基本上是一部氧化與還原的循環(huán)機器，我們吃下食物，然后吸收，再以氧化作用轉變成我們可以利用的能量消耗它，這個過程無疑會意外地產(chǎn)生許多自由基，當我們年輕時，體內有非常好的自由基中和系統(tǒng)來為我們免除自由基造成的傷害，但是當我們日日年老，我們的自由基修補系統(tǒng)也隨之老化效率下降，而未被中和的自由基就會慢慢累積，并且對們的身體攻擊與傷害。

運動時會發(fā)生比平常多的自由基，因為我們的身體在大量運用氧氣，會意外地發(fā)生單電子氧自由基，所以，對于40歲以上的人， 因為自由基修補系統(tǒng)已經(jīng)功能下降，所以可能會發(fā)生自由基傷害，所以美國老化醫(yī)學學會(amrican agingassociation)建議，40歲是一個關鍵的年齡，40歲以下的人因為自由基修補系統(tǒng)尚佳，無需顧慮運動的自由基問題，而40歲以上的人要避免做太過激烈的運動，以免產(chǎn)生的自由基傷害，而一方面也要多服用抗氧化物， 如常見的維生素C、E，β-胡蘿卜素，蝦青素（ASTA）以及各種青菜水果，來中和體內的自由基。

自由基與癌變

高級生物才會患癌，因此癌與氧之間必有某種關系。已發(fā)現(xiàn)癌變的兩個階段都有氧自由基的參與。致癌物質必須經(jīng)過代謝，經(jīng)物理化學因素作用使之成為自由基后才會致癌。生成自由基的能力與致癌能力之間有平行關系。19一些藥物所以能抗癌也與氧自由基有關。這并不矛盾，因為無論致癌或抗癌，其分子基礎都是共同的，即自由基使DNA損傷，如改變了細胞原有的狀態(tài)，就會產(chǎn)生致癌或抗癌的結果。20

有報道DNA可與氮氧自由基形成加合物，有人建議把這類自由基物質作為抗癌藥。研究人員發(fā)現(xiàn)7種氮氧自由基對白血病瘤細胞的生長和DNA合成都有程度不同的抑制作用，有些作用很強。但是當把氮氧自由基還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，由此推測氮氧自由基的確能與DNA或CT形成加合物來實現(xiàn)抗癌作用。