氧化应激与DNA损伤

氧化应激与DNA损伤一、本文概述氧化应激与DNA损伤是当前生物学和医学领域的研究热点，两者紧密关联，共同参与了多种疾病的发生与发展。本文旨在深入探讨氧化应激对DNA损伤的影响及其机制，以期为预防和治疗相关疾病提供新的思路和方法。文章首先概述了氧化应激和DNA损伤的基本概念，然后详细分析了氧化应激导致DNA损伤的途径和机制，包括直接氧化损伤和间接损伤等。接着，文章综述了氧化应激与DNA损伤在各类疾病中的作用，如癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等。文章展望了未来的研究方向，包括寻找抗氧化剂以减轻氧化应激、开发DNA修复技术以治疗DNA损伤等。通过本文的阐述，读者可以对氧化应激与DNA损伤的关系有更深入的理解，为相关领域的研究提供有益的参考。二、氧化应激的来源与类型氧化应激是指细胞在遭受各种内外源性刺激时，体内活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS）和活性氮（ReactiveNitrogenSpecies,RNS）的产生超过抗氧化防御系统的清除能力，从而导致细胞结构和功能的损伤。这种应激状态是许多疾病发生发展的重要因素，特别是在DNA损伤和突变中扮演着关键角色。氧化应激的来源多种多样，可分为外源性和内源性两大类。外源性来源主要包括环境因素，如紫外线、电离辐射、空气污染、化学毒素等。这些因素可以直接或间接诱导细胞内ROS和RNS的产生，进而引发氧化应激反应。内源性来源则与细胞内的正常代谢过程有关，如线粒体电子传递链的泄漏、内质网应激、炎症反应等。这些过程都会产生ROS和RNS，对细胞造成氧化损伤。根据ROS和RNS的性质和产生方式，氧化应激可分为几种类型。最常见的是活性氧应激，主要由超氧阴离子（O₂⁻）、过氧化氢（H₂O₂）和羟自由基（•OH）等引起。这些ROS具有高度活性，能够攻击DNA、蛋白质和脂质等生物大分子，导致细胞结构和功能的破坏。还有活性氮应激，主要由一氧化氮（NO）及其衍生物如过氧亚硝酸盐（ONOO⁻）等引起。RNS同样能够引发DNA损伤，特别是在与ROS共同作用时，其损伤效应更为显著。了解氧化应激的来源和类型对于深入认识其在DNA损伤中的作用具有重要意义。通过识别并消除这些应激源，或者增强细胞的抗氧化防御能力，可以有效地减轻氧化应激对细胞的损伤，从而预防和治疗相关疾病。三、DNA损伤的类型与机制DNA损伤是一个复杂的生物过程，涉及多种类型和机制。主要的DNA损伤类型包括碱基修饰、DNA单链断裂（SSB）、DNA双链断裂（DSB）以及DNA交联等。这些损伤的产生通常源于外源性因素（如紫外线、化学致癌物等）和内源性因素（如活性氧自由基、复制错误等）。碱基修饰是最常见的DNA损伤类型之一，包括碱基氧化、脱氨基和烷基化等。这些修饰可以直接改变碱基的化学结构，影响碱基配对和DNA复制，从而引发突变。DNA单链断裂是指DNA链上的磷酸二酯键断裂，导致链的连续性丧失。这种损伤通常由活性氧自由基等氧化剂引起，也可由某些DNA修复酶在DNA修复过程中产生。DNA双链断裂是更为严重的DNA损伤类型，它会导致DNA双螺旋结构的完整性严重受损。双链断裂通常由电离辐射等高能射线引起，也可在某些酶的作用下发生。这种损伤对细胞的生存和遗传信息的传递具有极大的威胁。除了上述几种主要的DNA损伤类型外，还有DNA交联等其他类型的损伤。DNA交联是指两个或多个DNA链之间通过共价键连接在一起，这种损伤会严重干扰DNA的复制和转录过程。DNA损伤的机制主要包括直接作用和间接作用两种。直接作用是指外源性或内源性因素直接作用于DNA分子，导致DNA链的断裂或碱基修饰。间接作用则是指这些因素首先作用于细胞内的其他分子（如水分子、蛋白质等），产生具有活性的自由基或氧化剂，再间接作用于DNA分子导致损伤。DNA损伤的类型和机制多种多样，它们对细胞的生存和遗传信息的传递具有重要影响。深入研究DNA损伤的类型和机制，对于理解生物体的生命活动和疾病发生发展具有重要意义。四、氧化应激与DNA损伤的影响氧化应激与DNA损伤的影响深远且多元化，涉及从生物个体到细胞分子层面的各种生命活动。这些影响不仅直接关联到人类健康的诸多方面，也在生命科学、医学和公共卫生等领域的研究中占据重要地位。从生物个体层面来看，氧化应激和DNA损伤与多种疾病的发生和发展密切相关。例如，长期暴露于环境污染、吸烟、不良饮食习惯等氧化应激源下，人体细胞内的DNA易受到损伤，从而增加患癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等风险。这些疾病的发生往往伴随着DNA修复机制的减弱或失效，使得损伤的DNA无法及时修复，进而引发细胞功能障碍或突变。从细胞层面来看，氧化应激和DNA损伤会干扰细胞的正常生命活动。氧化应激会导致细胞内活性氧（ROS）的产生增加，这些ROS会直接攻击DNA分子，引发DNA链断裂、碱基修饰等损伤。这些损伤不仅会影响DNA的复制和转录过程，导致基因表达异常，还会激活细胞凋亡或坏死等程序性死亡途径，影响细胞的存活和功能。从分子层面来看，氧化应激和DNA损伤会影响DNA的结构和功能。DNA作为遗传信息的载体，其完整性和稳定性对于生命的延续至关重要。氧化应激和DNA损伤会导致DNA链断裂、碱基修饰等结构变化，进而影响DNA的复制、转录和翻译等生命过程。这些过程的异常不仅会干扰遗传信息的传递，还可能引发突变，影响蛋白质的功能和细胞的行为。氧化应激与DNA损伤的影响广泛而深远，涉及到生物个体、细胞和分子等多个层面。深入研究氧化应激与DNA损伤的机制及其影响，对于预防和治疗相关疾病、维护人类健康具有重要意义。也为生命科学、医学和公共卫生等领域的研究提供了新的思路和方法。五、抗氧化系统与DNA修复机制在面对氧化应激时，生物体已发展出两种主要的防御机制：抗氧化系统和DNA修复机制。这些机制共同协作，以最小化氧化应激对DNA可能造成的损害。抗氧化系统主要由一系列的抗氧化剂构成，包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等。这些抗氧化剂能够清除活性氧和自由基，从而防止它们对生物大分子的攻击。抗氧化剂如维生素C、维生素E和β-胡萝卜素等也能在食物中找到，它们可以通过饮食摄入并在体内发挥抗氧化作用。即使有了抗氧化系统的保护，DNA仍可能受到氧化损伤。在这种情况下，DNA修复机制就显得尤为重要。DNA修复机制主要包括直接修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复和重组修复等。这些修复机制能够识别并修复受损的DNA，从而保持遗传信息的完整性和稳定性。值得注意的是，抗氧化系统和DNA修复机制的效率会随着年龄的增长而下降。这可能是因为随着年龄的增长，抗氧化剂的含量和活性降低，同时DNA修复能力也会减弱。这可能就是为什么老年人更容易受到氧化应激和DNA损伤的影响。抗氧化系统和DNA修复机制是生物体对抗氧化应激和DNA损伤的重要武器。了解这些机制的工作原理和影响因素，有助于我们更好地理解和预防由氧化应激和DNA损伤引起的各种疾病。六、氧化应激与DNA损伤在疾病中的作用氧化应激和DNA损伤在多种疾病的发生和发展中扮演着重要的角色。这些疾病包括但不限于心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、癌症以及慢性炎症性疾病。心血管疾病中，氧化应激和DNA损伤是关键的病理过程。例如，动脉粥样硬化的发展就与内皮细胞的氧化应激和DNA损伤有关。当内皮细胞受到氧化应激的影响时，DNA损伤可能引发一系列炎症反应，导致血管壁增厚和斑块形成。神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病也与氧化应激和DNA损伤密切相关。在这些疾病中，神经元细胞受到氧化应激的攻击，导致DNA损伤和细胞死亡，进而引发神经功能的衰退。再者，糖尿病患者的机体长期处于高血糖状态，这种状态会引发氧化应激和DNA损伤，进一步导致血管病变、神经病变以及多种并发症的发生。癌症的发生也与氧化应激和DNA损伤有着密切的联系。肿瘤细胞往往伴随着高水平的氧化应激和DNA损伤，这可能与肿瘤细胞的增殖失控、逃避凋亡等特性有关。慢性炎症性疾病如关节炎、慢性阻塞性肺疾病等也与氧化应激和DNA损伤有关。在这些疾病中，持续的炎症反应会导致组织细胞的氧化应激和DNA损伤，从而加重病情。氧化应激和DNA损伤在多种疾病的发生和发展中起到了关键作用。深入研究氧化应激和DNA损伤的机制，以及寻找对抗这些损伤的有效策略，对于预防和治疗这些疾病具有重要的科学意义和应用价值。七、抗氧化与DNA保护策略在面对氧化应激和DNA损伤的挑战时，生物体已经发展出了一系列抗氧化和DNA保护策略。这些策略的核心在于清除活性氧和活性氮物种，修复受损的DNA，以及防止进一步的氧化损伤。抗氧化剂在保护细胞免受氧化应激损伤方面起着至关重要的作用。抗氧化剂包括维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、谷胱甘肽等，它们可以直接清除活性氧和活性氮物种，或者通过提供电子给这些自由基，使它们变得无害。抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等，也能有效地分解和清除自由基。当DNA受到损伤时，细胞会启动DNA修复机制。这包括碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复、双链断裂修复等多种方式。这些修复机制能够识别并修复DNA链上的损伤，防止损伤积累，保持遗传信息的完整性。生物体还会通过调节基因表达、改变代谢途径等方式来应对氧化应激和DNA损伤。例如，一些基因的表达可以被激活，以产生更多的抗氧化剂或修复酶。同时，一些可能导致氧化应激和DNA损伤的生物过程可能会被抑制或调整。尽管生物体具有这些保护策略，但在某些情况下，如环境压力、疾病状态或年龄增长等，这些保护机制可能会受到损害，导致氧化应激和DNA损伤积累。通过饮食、运动、药物等手段增强抗氧化和DNA保护能力，对于维护人体健康、预防疾病具有重要意义。抗氧化和DNA保护策略是生物体应对氧化应激和DNA损伤的重要手段。通过深入研究和理解这些策略，我们可以更好地保护人类健康，预防和治疗由氧化应激和DNA损伤引起的疾病。八、结论本文深入探讨了氧化应激与DNA损伤之间的复杂关系，以及这种关系在多种生物体中的普遍性和重要性。氧化应激作为一种生物体在面临各种环境压力时常见的生理反应，其产生的活性氧自由基(ROS)对DNA分子的直接攻击，是导致DNA损伤的重要原因之一。通过详细阐述氧化应激诱导的DNA损伤机制，包括碱基修饰、单链和双链断裂等，我们进一步理解了这种损伤如何影响DNA的复制、转录和表达，进而可能引发一系列疾病，如癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等。我们还讨论了抗氧化防御系统在防止DNA损伤中的作用，以及如何通过调控这些系统来对抗氧化应激。在总结部分，我们必须强调，尽管我们已经对氧化应激与DNA损伤的关系有了更深入的理解，但仍有许多问题有待解决。例如，我们需要更深入地了解抗氧化防御系统的具体作用机制，以及如何通过调控这些系统来更有效地防止DNA损伤。我们还需要研究如何通过提高DNA自身的修复能力来抵抗氧化应激带来的损伤。未来，随着分子生物学、遗传学、生理学等相关学科的发展，我们有望对氧化应激与DNA损伤的关系有更深入的认识，从而为预防和治疗相关疾病提供新的思路和方法。对氧化应激与DNA损伤的研究不仅有助于我们理解生命的本质，也为我们提供了对抗疾病的新策略。参考资料：在生物体的生命活动中，氧化应激是一种常见的现象。它是由体内的氧化还原反应失衡引起的，可能导致DNA损伤。为了维护基因组的稳定性，生物体发展出了复杂的DNA损伤修复机制。DNA损伤修复基因在抵抗氧化应激引起的DNA损伤中起着至关重要的作用。DNA损伤修复基因是一类能够识别和修复DNA损伤的基因。在氧化应激条件下，这些基因能快速响应，通过各种修复机制，如碱基切除修复、同源重组修复和非同源末端连接等，对受损的DNA进行修复。目前，对DNA损伤修复基因在氧化应激中的作用机制已有深入的研究。这些基因通过调控细胞内的氧化还原状态、激活抗氧化的应激反应以及调控细胞周期和细胞凋亡等途径，在抵抗氧化应激和维持基因组稳定性方面发挥重要作用。尽管我们已经对DNA损伤修复基因在氧化应激中的作用有了一定的了解，但还有许多未知的领域等待我们去探索。例如，这些基因的表达是否会受到其他因素的影响？它们之间的相互作用又是怎样的？未来的研究将有助于我们更深入地理解这些基因在生物体内的功能，并为预防和治疗由氧化应激引起的疾病提供新的思路。DNA损伤修复基因在抵抗氧化应激引起的DNA损伤中发挥着关键作用。对这类基因的深入研究，不仅有助于我们理解生物体在面对氧化应激时的反应机制，还可能为未来的疾病治疗和预防提供新的策略。随着科技的进步和研究的深入，我们期待在未来能够更好地利用这些知识，为人类的健康和生活质量做出更大的贡献。氧化应激是指体内氧化与抗氧化能力失衡，倾向于形成过氧化状态，导致组织损伤和疾病发生的一种病理生理状态。这种状态通常是由细胞内活性氧（ROS）的产生超过细胞的清除能力所引起的。ROS是一类具有高度化学活性的含氧分子，包括超氧阴离子、羟自由基和过氧化氢等。在正常生理条件下，ROS在细胞内主要参与信号转导、免疫防御和细胞凋亡等生物学过程。当ROS的产生超过细胞的清除能力时，ROS的水平会升高，从而对细胞内的DNA和其他生物分子造成损伤。这种DNA损伤可能导致基因突变、染色体畸变和细胞凋亡等生物学效应。DNA是生物体内重要的遗传物质，对于维持生物体的生命活动具有重要意义。当ROS对DNA造成损伤时，如果不能得到及时的修复，将会导致基因突变和染色体畸变等遗传变异。这些变异可能导致细胞功能异常，甚至引发癌症等严重疾病。除了直接对DNA造成损伤外，ROS还可能通过影响DNA的甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制来调节基因表达。这些表观遗传修饰的改变可能会导致细胞分化、衰老和凋亡等生物学过程异常，进一步影响疾病的发生和发展。为了预防和减轻氧化应激对DNA的损伤，人们可以通过调整生活方式和饮食结构来增加体内的抗氧化能力。例如，适量摄入富含抗氧化剂的食物（如水果、蔬菜和坚果）可以增加体内抗氧化物质含量，从而有效清除ROS，减轻DNA损伤。加强体育锻炼、戒烟和避免长期暴露于污染环境等措施也可以降低氧化应激水平，保护DNA免受损伤。氧化应激与DNA损伤密切相关，ROS的产生和清除失衡可能导致DNA损伤和疾病发生。通过调整生活方式和饮食结构、加强锻炼和避免不良环境等因素可以降低氧化应激水平，保护DNA免受损伤，从而维护身体健康。随着现代生活节奏的加快，人们面临着越来越多的心理压力，这种压力常常被称为心理应激。而心理应激不仅会影响我们的心理健康，还可能对我们的生理健康产生深远影响。近年来的研究表明，心理应激与DNA损害之间存在一定关联，这为我们理解心理与生理健康的交互关系提供了新的视角。我们需要了解什么是心理应激。心理应激通常指的是由于生活中的压力事件（如工作压力、家庭问题、人际关系等）引起的心理反应，如焦虑、抑郁、愤怒等。这些情绪反应会影响我们的认知、行为和生理状态，长期的心理应激还可能引发各种身心疾病。那么，心理应激是如何影响DNA的呢？研究表明，心理应激可以通过影响激素水平和免疫系统来间接影响DNA。例如，长期的心理应激会导致肾上腺素、皮质醇等应激激素的分泌增加，这些激素会影响DNA的复制和修复过程，从而增加DNA损害的风险。心理应激还会影响免疫系统的功能，使免疫系统对DNA损害的反应减弱，进一步加剧DNA损害。DNA损害是一个严重的问题，它可能导致基因突变、染色体异常等，进而增加患癌症、心血管疾病等慢性病的风险。了解心理应激与DNA损害之间的关系对于预防和治疗这些疾病具有重要意义。那么，如何减轻心理应激对DNA的损害呢？我们需要学会应对压力，如通过运动、冥想、呼吸练习等方式来减轻压力。保持良好的生活习惯和饮食习惯也有助于减轻心理应激对DNA的损害。例如，充足的睡眠、均衡的饮食、避免过度饮酒和吸烟等都可以提高身体的抵抗力，减轻心理应激对DNA的影响。除了个人层面的努力外，社会层面的支持也非常重要。政府、企业和社会组织应该关注员工的心理健康问题，提供适当的心理援助和支持。例如，可以设立心理健康热线、提供心理咨询服务、组织心理健康讲座等，帮助员工更好地应对心理压力和应激事件。心理应激与DNA损害之间的关系提醒我们关注心理健康对整体健康的重要性。通过减轻心理应激、保持良好的生活习惯和获取社会支持等方式，我们可以降低DNA损害的风险，维护身心健康。这也为我们提供了一个全新的视角来看待心理健康问题，提醒我们在追求物质成功的不要忽视内心的需求和压力。氧化应激（OxidativeStress，OS）是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用，并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。ROSs包括超氧阴离子（.O₂-）、羟自由基（.OH）和过氧化氢（H₂O₂）等；RNS包括一氧化氮（.NO）、二氧化氮（.NO₂）和过氧化亚硝酸盐（.ONOO-）等。机体存在两类抗氧化系统，一类是酶抗氧化系统，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等；另一类是非酶抗氧化系统，包括麦角硫因、维生素C、维生素E、谷胱甘肽、褪黑素、α-硫辛酸、类胡萝卜素、微量元素铜、锌、硒（Se）等。理解这些要点对于临床普及推广都很有用。但在临床上，氧化应激的定量仍旧存在问题。因氧化应激与各种各样疾病均密切相关，故缺乏特异性，其量化指标难以用于特别指定的疾病。所以认为，当用于“全身评价”，或者在已经明确疾病原因为氧化应激后的“严重程度及予后”的评价。具有代表性的生物标志物：8-OHdG是敏感的DNA损害标志物，因一个氢氧基接在鸟嘌呤的第8个碳上而形成。其氧化“系由氧化应激所产生的羟自由基诱导”这一点，则为1984年葛西首次报道。8-OHdG由高效液相色谱分离后，容易为电化学方法检测出，故许多研究室都能进行测定。已于上世纪90年代研制出8-OHdG的特异性单克隆抗体，此后相关论文显著增加；不但用于理解各种疾病，尚以作为预防医学健康指标的价值更加受到重视。进一步，近年已使用诸多抗氧化物质进行临床干预实验，期待着通过减少8-OHdG，来达到抗衰老和预防疾病目的。报道，可导致8-OHdG上升的疾病就有：慢性病毒性肝炎，系统性红斑狼疮，大肠癌以及幽门螺杆菌感染引起的胃炎等。进一步了解到，生活方式亦可使8-OHdG增加，比如吸烟饮酒、剧烈运动、进食过饱和紫外线/放射线的暴露等；人们正在探寻，应该采用怎样的生活方式来控制8-OHdG的水平，形成生活指南，维系个体的健康。TR为细胞内重要的氧化还原调节分子之一；遇有病毒感染、紫外线和环境污染物等各种刺激时，将诱导其细胞内表达。即使TR单独存在也可表现出对单态氧和羟自由基的消除作用，除可作为抗氧化剂使用之外，还用做还原蛋白的二硫键。进一步，就突触传递，TR能够抑制ASK1和p38MAPK的活化。再者，认识到TR也同样向细胞外释放，显示其细胞因子/趋化因子样作用。有报告指出，在与人类疾病的相互关系方面，HⅣ感染者和丙型肝炎患者的血清中，可出现TR浓度的上升。此外尚注意到，对包括风湿性关节炎在内的自身免疫性疾病、缺血再灌注损伤以及慢性心功能不全之类可导致氧化应激的疾病，亦均可应用TR做有效评价。TR已有检测试剂盒。高游离脂肪酸（FFA）刺激的后果是高活性反应分子性氧簇（ROS）和活性氮簇（RNS）生成增多，从而启动了氧化应激机制（高活性反应分子产生和抗氧化作用之间长期失衡而引起组织损伤）。这些活性分子可直接氧化和损伤DNA、蛋白质、脂类，还可作为功能性分子信号，激活细胞内多种应激敏感信号通路，这些信号通路与胰岛素抵抗和β细胞功能受损密切相关。β细胞也是氧化应激的重要靶点β细胞内抗氧化酶水平较低，故对ROS较为敏感。ROS可直接损伤胰岛β细胞，促进β细胞凋亡，还可通过影响胰岛素信号转导通路间接抑制β细胞功能。β细胞受损，胰岛素分泌水平降低、分泌高峰延迟，血糖波动加剧，因而难以控制餐后血糖的迅速上升，对细胞造成更为显著的损害。2004年Ceriello教授提出共同土壤学说，即氧化应激是IR、糖尿病和心血管疾病的共同发病基础，04年是学说，09年已经成为了不争的事实。低密度脂蛋白（LDL）在动脉内膜的沉积是动脉粥样硬化（AS）始动因素在血管细胞分泌的ROS作用下，“原始”LDL成为氧化型LDL(ox-LDL），刺激内皮细胞分泌多种炎性因子,诱导单核细胞黏附、迁移进入动脉内膜，转化成巨噬细胞。ox-LDL还能诱导巨噬细胞表达清道夫受体，促进其摄取脂蛋白形成泡沫细胞。同时，ox-LDL是NADPH氧化酶激活物，能增强其活性、促进ROS产生，也更有利于LDL氧化为ox-LDL。ox-LDL能抑制NO产生及其生物学活性，使血管舒张功能异常上世纪70年代以来，生物学和医学的研究与实践积累了大量资料，证明体内过多的活性氧（包括氧自由基）引起的氧化应激是涉及人类多种疾病的发生发展与人体衰老的一个重要因素，因此受到重视。营养与氧化应激间存在着双重密切关系。一方面，营养素在体内代谢过程中可以产生活性氧及中间产物自由基；过渡金属微量元素，如铁离子、铜离子可促进活性氧生成。另一方面，平衡膳食、合理营养可增强机体的抗氧化防御功能；某些营养素和食物成分能直接或间接地发挥抗氧化作用。基础代谢、抗氧化剂与动物物种的寿限相关。物种比较发现：哺乳动物的基础代谢率（SMR）与最高寿限（MLSP）之间存在一种关系，MLSP（年）高的，其基础代谢率低；反之，MLSP低的，则基础代谢率高。SMR与MLSP的乘积近于常数，也提示机体的氧利用情况与衰老相关。据文献资料分析，哺乳动物的最高寿限与血浆某些抗氧化化合物的浓度相关，认为某些抗氧化物可能是MLSP的决定因子。●超氧化物歧化酶（SOD）含铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）的酶，催化的歧化反应，在体内有含铜锌的CuZn－SOD和含锰的Mn－SOD。CuZn－SOD中Cu参与酶分子的活性中心结构，并在催化反应中传递电子；Zn则不参与催化作用，但对活性中心有支持稳定作用。CuZn－SOD主要分布于细胞液，细胞器中极少存在。Mn－SOD主要分布于线粒体基质中，因此是歧化线粒体生成的的主要抗氧化酶。已经证明，线粒体是生成的主要部位。两种SOD所催化的反应相同，催化反应速度常数接近。人体各种组织器官的CuZn－SOD含量相差较大，以肝与大脑灰质的含量最高。这种差异可能与该组织的耗氧量有关。●过氧化氢酶、过氧化物酶含铁的酶。在体内，它们能不断清除处理体内生成的主要的氧化产物，即过氧化氢（H2O2）和过氧化物，阻止它们进一步产生氧化性质更强的·OH。过氧化氢酶（CAT）也称触酶，含有铁卟啉辅基。它的作用是分解H2O2成为水与氧。此酶主要分布在细胞的过氧化物体内，过氧化物体内还有产生H2O2的代谢反应，如黄素蛋白脱氢酶催化的反应。线粒体、内质网等仅有少量CAT，因此产生的H2O2须由其他过氧化物酶处理。人体各组织的CAT活性差别悬殊。●含硒谷胱甘肽过氧化物酶（SeGPx）发现有四种，即SeGPx－1，SeGPx－2，SeGPx－3及SeGPx－4。人体内该酶的活性以肝、肾及脾最高。实际上，体内可以测得含硒与不含硒的GPx总活力，其中包括一些非特异的过氧化物酶。非硒GPx活力在不同动物是有差别的，人体的肝脏非硒GPx活力占总活力的84%，而大鼠肝则非硒GPx活力只占35%。SeGPx由4个亚基组成，每个亚基含有1个硒原子，以硒代半胱氨酸残基形式存在于蛋白质肽链中，硒半胱氨酸的硒醇是酶的活性中心，催化作用时它发生氧化还原的反复循环。如果膳食中硒摄入不足，该酶活性下降；血浆硒低于正常水平时，该酶活性与硒水平呈正相关，故测定该酶活性可作为补硒效果的指标。各种抗氧化酶与各种抗氧化的营养素之间，存在相互补充、相互依赖的协调平衡关系，因而可能存在比较完善的防御体系。●相互补充作用对于氧自由基生成、清除、过氧化链式反应的终止等不同环节，细胞的不同区域，都有相应的抗氧化剂起作用。如：由SOD（超氧化物歧化酶）催化反应生成的过氧化氢，由过氧化氢酶进而分解，并有铜蓝蛋白催化亚铁氧化，从而减少过渡金属通过产生自由基引发及促进自由基损伤；细胞内有脂溶性抗氧化剂维生素E与作用于膜脂质的PHGPx（磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶），同时有水溶性的维生素C和SeGPx（含硒谷胱甘肽过氧化物酶），维生素C和维生素E能互相偶联，虽然SeGPx只能催化游离的脂氢过氧化物分解，PHGPx则能催化膜上的脂氢过氧化物分解；动物实验中发现Mn缺乏的鸡，组织中的Mn－SOD活力降低，CuZn－SOD活力则升高。磷脂酶A2能水解磷脂中的过氧化脂质，糖苷酶能识别与切下脱氧核糖核酸双螺旋中的被氧化的碱基等，这既是一种防御的补充，又是一种修复功能。●相互依赖关系抗氧化剂或酶之间互有联系，如维生素C与维生素E在清除自由基过程中互相支持；当它们自身均被氧化后，要恢复还原状态，需有其他还原剂，并有催化还原反应酶参与；又如，GSH（还原型谷胱甘肽）是细胞内主要的、直接的还原剂，它也是GPx（谷胱甘肽过氧化物酶）催化过氧化物还原的必需底物，故细胞内GSH的浓度通常为氧化型谷胱甘肽的十倍左右。维持GSH的高水平则有赖于谷胱甘肽还原酶催化的辅酶（NADPH）的氧化反应，而充足的NADPH又依赖葡萄糖代谢的磷酸戊糖途径，谷胱甘肽的合成还必须有充足的含硫氨基酸与合成酶的参与等。抗氧化成员间互相代偿，如动物缺硒时，SeGPx活力降低，其同功酶—谷胱甘肽硫转移酶的活力则升高。依靠氧气，我们的身体才焕发出勃勃生机。我们吸入氧气，用它来燃烧燃料（消耗食物）并制造能量。细胞使用氧气时会产生副产品——以高能氧气分子形式存在的废物。这些反应性氧气分子有一个名字，叫自由基。自由基会对人体组织和细胞结构造成损害，我们把这种损害称为氧化应激——人体在利用氧气过程中加诸自身的压力。大部分与老化有关的健康问题，如皱纹、心脏病和阿尔兹海默症，都与体内氧化应激过大有关。正如美国加州大学伯克利分校的邓汉姆·哈尔蒙博士指出的那样：“很少有人能活到他们潜在的最大寿命。他们往往提早死于各种疾病，其中很大一部分是自由基引发的。”尽管哈尔蒙博士的研究成果已经是半个世纪以前的事了，人们却直到最近才对他的理念有所了解。事实上，人体几乎所有的器官都很容易受到氧化应激带来的伤害，症状表现不计其数，如疲倦、全身无力、肌肉和关节痛、消化不良、焦虑、抑郁、皮肤瘙痒、头痛，以及注意力难以集中和感染难以痊愈等。由氧化应激水平升高诱发的最常见疾病有心脏病、癌症、骨关节炎、风湿性关节炎、糖尿病以及神经退化性问题如阿尔兹海默症、帕金森病。而令人吃惊的是，引起氧化应激的一个主要因素，正是人体对食物的处理结果。正如前文所述，人体处理食物时，先是消化食物，将其转变为燃料，然后在线粒体内燃烧（内燃的过程）以制造能量，与此同时也就产生了自由基。这是正常现象。也正因为如此，人体每天都在自动地制造出抗氧化剂来消除这些自由基。控制老鼠热量摄入（不控制营养物质）的研究表明，这些动物的存活寿命比通常饮食的老鼠增长了40%，而且它们的生活质量也更好，它们没有患上“老化病”，如关节炎、糖尿病、痴呆症和癌症。它们看上去也相当不错，毛发浓密，两眼发亮。更重要的是，它们通过迷宫的速度，能和年岁较小的老鼠一样快。人类也有类似的证据。8名男女在亚利桑那州沙漠与世隔绝的环境中，自给自足地生活了两年。他们种粮食和喂养家畜供自己食用，自制氧气，自制水，并处理自己产生的废物。两年过去后，男性体重减轻了大约18%，女性减轻了10%。而且，各项可以检测的身体指标（脂肪、血压、运动能力、氧气消耗量、血糖水平、胆固醇水平、皮质醇水平、白血球数量等）都表明，这些人在各个方面都比他们刚来这个环境的时候要健康得多。出现这种情况的原因是，他们能够生产出的食物数量有限，饮食中的热量摄入很少，消耗了较少的能量，因此所要承受的氧化应激水平也低得多。氧化应激的产生既有内部也有外部的。外因包括接触环境污染、石化制品或重金属；内因包括慢性或急性感染，还有血糖调节方面存在的问题。氧化应激的出现还与生活方式有关，如吸烟、喝酒、运动过度、服用药物，还有进食过量。特别要注意的是，日晒（紫外线辐射）过多也会引起氧化应激。营养物质的缺乏也会导致氧化应激。如果我们缺硒，或者体内的维生素E、维生素A或其他关键性抗氧化剂含量不足，那么就无法给自身提供维护抗氧化系统正常工作的必要因素。体重超重也有危害，脂肪组织制造发炎分子，从而导致氧化应激。我们还发现，氧化应激和炎症是紧密相连的。全身无论何处，只要出现其中一种现象，就一定会有另一种现象相伴而生。以存在大量氧化应激的区域——吸烟者的肺为例。烟是一种氧化剂，具有极高的氧化能力。当吸入这种氧化过的烟草时，肺部组织就会出现损伤，很快引发炎症。烟民大多患有支气管炎。在坎伦医院，对于那些不经过检查根本就看不出有病的就诊者，我们会检测他们的氧化应激水平。假如发现某人的氧化应激水平确实很高，就说明必须采取措施预防未来可能出现的疾病了。我们会建议他改变饮食结构，调整生活方式，补充营养物质及接受其他进补治疗。比如，多吃水果和蔬菜，因为它们含有多种抗氧化物质，如维生素C、维生素E和β-胡萝卜素，以及类黄酮和其他高效化学物质。我们认为，饮食中营养物质与热量的比率即NCR，应该保持较高的水平。我们希望患者吃富含多种营养物质的食物，而不是富含热量的食物。如果你饮食中的大部分是高热量食物，而营养物质的比重却很低，那么氧化应激水平就会升高。这些高热量食物包括人们常常谈论的“白色威胁”：白糖、白面包和白米等。非精制食品所含的重要营养物质则往往比较高，因此你的最佳选择是水果和蔬菜。研究表明，抗氧化剂可以减缓氧化应激带来的危害。氧化应激破坏了强氧化剂和抗氧化剂的平衡导致的潜在伤害，氧化剂、抗氧化剂平衡的破坏是细胞损伤的主要原因。氧化应激的指示剂包括损伤的DNA碱基、蛋白质氧化产物、脂质过氧化产物。反应性氧化物（ReactiveOxidativeSpecies,ROS）是血管细胞增长的重要细胞内信号。氧化应激，过度的ROS活性状态，与血管疾病状态（如高血压、动脉粥样硬化）有关。ROS家族的一个重要成员是过氧化物。大量研究表明神经退行性病变中有ROS增加现象；在冠状动脉疾病状态OS由于血管细胞外超氧化物歧化酶减少而加剧，而超氧化物歧化酶在正常情况下是对抗超氧化物阴离子的重要保护性酶；OS在肺纤维化、癫痫、高血压、动脉粥样硬化、帕金森病、猝死中均扮演重要角色。麦角硫因（巯基组氨酸三甲基内盐，ergothioneine，EGT）是1909年发现的一种化合物，最初在一种真菌Clavicepspurpurea中被发现，纯品是白色晶体，水溶性，（室温下可溶解9mol/L），在生理PH值下和强碱溶液中不会自身氧化。它存在两种异构体，即thiol和thione两种形式。麦角硫因是一种天然抗氧化剂，在人体内可以对细胞起到保护作用，是机体内的重要活性物质。国内外多使用化学合成抗氧化剂，但动物试验表明它们有一定毒性和致癌作用，而天然抗氧化剂安全，无毒，已经成为研究的热点。麦角硫因作为一种天然抗氧化剂，已经走入人们的视野，它具有清除自由基，解毒，维持DNA的生物合成，细胞的正常生长及细胞免疫等多种生理功能。硫辛酸(alphalipoicacid)是一种存在于线粒体的酶，类似维他命，能消除加速老化与致病的自由基。硫辛酸在体内经肠道吸收后进入细胞,兼具脂溶性与水溶性的特性，因此可以在全身通行无阻，到达任何一个细胞部位，提供人体全面效能，是具脂溶性与水溶性的万能抗氧化剂。硫辛酸是B族维生素在欧洲是用于治疗糖尿病性神经病或神经系统并发症的药物。抗氧化剂被称为“万能抗氧化剂”，更是自由基捕手，是机体细胞利用糖类等能源物质产生能量所需的一种限制性必需营养物质，广泛用于治疗和预防心脏病、糖尿病等多种疾病。一般认为它能保存和再生其它抗氧化剂，如维生素C和E等，并能平衡血糖浓度。有效增强体内免疫系统，免受于自由基的破坏。它对多种病症具有治疗功效：肝病、糖尿病、人类后天免疫不全带原者、艾滋病、牛皮藓、湿疹、烧伤、皮肤癌、多发性硬化症、帕金森氏症、神经科方面的疾病、风湿病、风湿性关节炎、红斑性狼疮、硬皮症、自体免疫方面的疾病、白内障、其它眼科疾病、心脏病、中风、动脉硬化、用于急性及慢性肝炎、肝硬变、肝性昏迷、脂肪肝等疾病。一种重金属螯合剂2HLa+M2+（二价金属）====2H++-，介电常数很高可抑制早老性痴呆将硫辛酸类药物这种价格低廉的糖尿病辅助治疗药物与治疗阿尔茨海默症的常用药物乙酰胆碱酯酶抑制剂配合使用，可以有效抑制病人病情发作，并使部分病人的病情得到缓解。硫辛酸的作用力很强它参与能量代谢，增加其它抗氧化剂消灭自由基的能力，促进恢复，提高人体增肌减脂的能力，还可以提高胰岛素敏感性，帮助肌酸导入肌肉细胞，硫辛酸是挡住衰老的七种营养品之一。可以美颜、活化细胞、改善生发。以体外（invitro）研究为主的许多报告认为，作为脂溶性维生素的维生素E具有抑制氧化LDL生成等抗氧化作用，故对其预防心脑血管疾病寄予厚望。借助于抗氧化作用，就“维生素E是否就可抑制人类的动脉硬化和冠心病发病？”问题，试验的结果尚不一致。有效者如剑桥心脏抗氧化研究（CHAOS），无效者像意大利急性心梗静脉溶栓治疗临床试验（GISSI）和心脏后果预防评估（HOPE）。所以对研究这些临床试验及动物实验的评价，可说是“毁誉参半”，无法做出最后结论。有研究者指出，除维生素E制剂实际上可能无效以外，必须考虑给药期间的问题以及有可能组合了其他具有抗氧化作用的食品等因素，这些均已作为维生素E未被认同的理由。再一则是作为癌症化学预防的若干个临床干预试验的报告。比如，芬兰进行的以吸烟男性为对象的预防肺癌效果研究，虽然未见维生素E对肺癌具有抑制效果，但前列腺癌发生率下降了32%。不否定这是一个意想不到的结果，有偶然性的成分在里头。所以，开始关注2001年美国着手实施的“以预防前列腺癌作为终点指标的临床实验（硒和维生素E组合）”开始受到重视。但另一方面，尚有动物实验中维生素E引发癌症的报道，因而希望今后慎重行事。更进一步，最近以预防心血管疾病和癌症为目的随机化对照等试验指出，较之使用安慰剂组，当维生素E用量超过400IU（267mg）/日时，其总死亡率的相对风险度呈有意义增高，为04（95%CI；01-07，P=035）。另一方面，日本第6次修订的国人营养需求中，维生素E的推荐摄取量虽然为“男性10mg（约15IU），女性8mg（约12IU）”，但允许摄取量的上限却达600mg（约90IU）。因为此数字要高于前面谈到的具有危害的400IU（约267mg），故于今后，各国必须结合本国具体情况，深入探讨在健康人群中应用维生素E所具有的风险和益处。近年只要一提起“癌的化学预防”，人们立刻就会联想到“黄绿色蔬菜”；想到“黄绿色蔬菜”，则又会浮现出“ß-胡萝卜素”来。ß-胡萝卜素系作为具有防癌效果的“营养补助剂”而被一般人所认识的。除此之外，因其存在抗氧化作用，人们还期待其能够抑制癌症发生。事实上已经有体外（invitro）和动物实验的研究报道，支持ß-胡萝卜素防癌的结论，故期待在人体内同样能够实现癌的化学预防，进而于世界各地进行了各种各样的临床干预实验。其结果尚不能尽人意：除中国林县的研究外，在美国和冰岛所进行的一系列研究中，不仅均未显示出ß-胡萝卜素的防癌作用，反而得出了“使吸烟者肺癌罹患率上升”的出人意料结果。对此，存在着各种解释，包括：1）一般饮食情况下只可增补5~10倍的ß-胡萝卜素，过量反而有害。2）比之中国居民，芬兰和美国的人群营养状态相对良好，只从食物中摄取ß-胡萝卜素就已经足够。3）具有防癌效果的并非ß-胡萝卜素，而是存在于黄绿色蔬菜中的其它物质。4）在研究过程中诊断为肺癌的病人，大都于开始使用ß；—胡萝卜素时已产生癌细胞，故ß-胡萝卜素反而促进了癌细胞生长。综合以上，并对这些临床研究以外的试验做判断，其结果应当是；“在经普通饮食摄取ß-胡萝卜素低水平（2~3mg/day）范围内，食用较多的人群便癌症发生率低，但如果在某种程度上已经从食物中摄取了足够数量，那么即使再怎么超量增补也不会使癌症发生率下降。更进一步，最近的Meta-分析报告并不认为“摄取ß-胡萝卜素等抗氧化营养补助剂，消化道癌（食道癌、胃癌、大肠癌、胰腺癌和肝癌）的发生率便会下降”。相反，由于ß-胡萝卜素和维生素A，或者ß-胡萝卜素和维生素E的组合应用，出现了使其死亡率增加的结果。尽管尚未见单独应用ß-胡萝卜素导致死亡率上升的情况，但今后于摄取&