百病之源 — 自由基

人们每日24小时暴露在100,000~300,000个自由基的危害环境里,自由基乃是含有一个或多个不成对电子的化学物种,能够独立存在,经常是正常细胞代谢的产物或副产物;正常生理状况时,自由基的浓度不致于伤害细胞功能,但是不管任何原因造成抗氧化系统衰败时,就会造成细胞死亡。
自由基是高度活动的分子,能够和许多自然产生的细胞分子起作用。当它和碳水化合物、蛋白质、脂肪或核酸起作用产生的分子三度空间结构变化,就会改变细胞或系统的正常功能。
自由基在正常或不正常生理状况下都会在细胞内被产生,它引起的细胞伤害已被认为是许多疾病的起因及/或病情恶化的祸首。
疾病的起始和人体无力抵御外来及/或体内细胞正常代谢时产生过多的自由基所引起。
人体拥有多种系统可以保护细胞免受自由基伤害,这些自由基防护系统有:

  1. 重金属和蛋白质结合—像是铁和铜经由Fenton和Hbter Weiss反应会产生氢氧自由基,经和蛋白质结合后,细胞内就不再有游离的铁/铜可以激发自由基的产生。
  2. 抗氧化酵素(清除自由基的酵素)—防止自由基的产生及/或累积造成组织伤害。
  3. 自然界产生的抗自由基物品—如维他命C、E、β胡萝卜素、B2、Ubiquinones(泛醌类)、谷胱甘肽、胆色素等;存在细胞内可以破坏自由基并阻止过氧化连锁反应。

即使有上述的这些防卫机制,自由基破坏照常发生,发生时,细胞的修复系统(磷脂质分解酵素A、谷胱甘肽过氧化酵素、ADP多功能?)能使细胞组成分子的构造及功能复原。但如果防卫或修复机制不良就会受到自由基的伤害进而产生某些特殊的疾病。

保护人体免于遭受自由基攻击,主要依靠:

  1. 结合重金属的蛋白质浓度。
  2. 清除自由基并修复细胞的酵素含量及强度
  3. 捕捉自由基的抗氧化物质及维他命的数量

自由基清除效力(FRSC—free radical Scvanging Capacity)

各种抗氧化机制的活力总和—效力愈低愈容易产生自由基引起的疾病或在遭受突如其来的自由基攻击后复原很差(像是中风、心肌梗塞、心肌缺氧、头部外伤等等)。

下列因素调节个人清除自由基的效力:

  1. 正常的FRSC每个细胞内自由基无时无刻继续产生,但须达到最低毒性浓度以Minimum toxic concentration(MTC)才会造成伤害;正常状况时因抗氧化机制都会让它在此数值以下,因此自由基浓度和最低毒性浓度间之安全范围是满大的。惟有当效力下降时,自由基负担增加,安全范围变狭。
  2. 基因会降低FRSC基因控制清除自由基的酵素数量及活力,下降容易产生相关疾病。
  3. 药物治疗会降低FRSC药物代谢增加抗氧化防卫系统的负担,因为药物会耗费细胞内的微量元素、维他命或酵素的辅助因子及天然的抗氧化剂浓度使FRSC不足。
  4. 抗氧化性维化命或其它营养素不足会降低FRSC这些物质位在细胞膜上或附近,形成预防自由基攻击的第二道防线。
  5. 疾病会压制FRSC任何病态都能使身体承受过多的自由基负担,进而伤害细胞。任何器官缺血时,产生过多自由基,因此缺血期间的长短和细胞受伤程度成正比。又如任何组织出血时红血球溶解,铁质从血红素被释放出来,浓度超过组织的携铁能力,过多的铁加速促进组织内氢氧自由基的产生,细胞就死亡,严重的话造成永久性神经系统后遗症。

自由基伤害有关的系统疾病

  • 缺血—中风、心肌梗塞
  • 血流再灌注的损伤—器官移植、绕道手术
  • 癌症
  • 老化
  • 酒瘾(容易上瘾)
  • 红血球缺损—疟疾、S型细胞性贫血、Famconi贫血、紫质原光合氧化现象
  • 铁质过量—营养不足、Kwashikor病、地中海贫血、食物中铁质过量
  • 肾脏—重金属肾中毒、自体免疫性肾病症候群
  • 肠胃道—肠内毒素、肝损伤、游离脂肪酸引起的胰脏炎
  • 炎症—免疫损伤、类风湿性关节炎、肾小球性肾炎、自体免疫疾病
  • 脑—阿兹海默症、帕金森病、创伤恶化、高血压性脑血管损伤
  • 心血管系统—动脉硬化、Keshan病引起的心肌肥大
  • 眼—早熟性视网膜疾病、眼内出血、白内障、老化性黄斑部病变、侧束硬化性肌无力病(ALS)
  • 药物副作用—Adriamycin、Auinoglacoside(红霉素……)、抗癫痫药、非类固醇类抗发炎药。

临床上重要的自由基

HO2、H2O2、HOH ROOH? CNOOH? OH¯

 结论

只要超过自由基最低毒性浓度,细胞伤害就会开始,进而产生症状,严重程度取决于那一个自由基防卫系统失效及细胞内那些成份受到伤害(是DNA ?蛋白质?或脂质?),因此测量自由基清除效力(FRSC)临床上是必要的,可以知道自由基的量及抗自由基酵素活性及其它生物标记,好早期预防并作为治疗效果的评估。

特异药物过敏反应(药物代谢及自由基的可能角色)

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自由基重担 / 清除效力及疾病的发展

frsc-2

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