一、氧——生命的“双刃剑”
氧化反应是无所不在的,一个最常见的例子就是苹果,如果苹果的果皮完好,内部则完好无损。如果将苹果切成两半,切面与空气接触,则不到两分钟,苹果的切面就会变色,这是因为空气中的氧与苹果中的酶发生了一系列氧化反应,使切面形成棕色。再如在潜水艇和人造卫星上,用含高压氧的空气供给作业人员,作业人员会引起急性神经中毒而发生痉挛。厌氧生物只能在无氧条件下生存,一旦遇到氧气就会立即死亡。
人和动植物离开了氧气就无法生存,但是当氧气浓度高于大气正常浓度时,就会对人、动植物和一切需氧生物发生氧损伤。在高氧大气中,植物组织受损,叶绿素生成受到抑制,叶片枯萎而脱落。
那么,什么是氧化反应?一般认为,正常的氧原子外层有4对(8个)电子。生物机体进行新陈代谢时,会在氧原子中夺去电子,使这个氧原子变成自由基,它必须从其他分子中抢来电子补充所失去的电子。当细胞壁分子上的电子被其夺去后,则又形成一个新的自由基,这样的反复作用称系列连锁反应。这种连锁反应若在细胞壁上进行,会使细胞膜发生裂变,使细胞的门户大开,有可能发生癌变和其他严重疾病。
目前根据科学家的估计,氧化作用和自由基的活动在增加。在人体内的亿兆细胞内,每个细胞有10 000个自由基或氧化作用在活动。自由基主要有超氧阴离子自由基、羟基自由基、氧化亚氮(NO)自由基等,能导致生物发生60多种疾病,随着研究的深入,所导致的疾病还会增加。而抗氧化剂分子会提供给自由基需要的电子,终止危险的连锁反应,这就清除了自由基。
二、活性氧是导致衰老的决定性因素
自由基理论是抗衰老研究史上激动人心的进展,最早由英国学者哈曼(Harman)于1956年提出。
随着生命的进程,年龄的增长,人体内抗氧化酶——超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GP),葡萄糖-6-磷酸去氢酶(G-6PDH)等活性下降,导致体内自由基积累过多。过多的自由基与生物膜中的不饱和脂肪酸形成过氧化脂质(LPO),进而引起细胞膜的损伤,使细胞膜的生理功能遭到损害。自由基能造成蛋白质的损伤,导致蛋白质分子发生交联、聚和、肽链断裂等多种损伤。自由基还可以使蛋白质、核酸、脂肪以共价键形成巨大分子,难以酶解。自由基也可间接通过脂质过氧化作用产生新的羰基,对蛋白质进行修饰,氧化损伤蛋白质。氧化损伤的产物会积累在细胞中,直接影响细胞的正常生理功能,从而导致疾病和衰老。
自由基损害从人一出生就开始,并一直存在,直到死亡。在青年时期,自由基的作用相对较弱,因为身体有大量的修复和替换机制,能够使得年轻人的细胞和器官保持正常的工作状态。随着年龄的增大,老化的机体抗自由基损伤的能力下降,自由基的损害作用开始占上风,自由基破坏细胞代谢是细胞衰老的一个环节,并可以导致细胞遗传物质的突变。DNA氧化损伤是人衰老的重要原因,DNA氧化损伤越严重,寿命越短,DNA修复能力与寿命成正相关。
自由基还会破坏胶原和弹性蛋白,这二者是保持皮肤光滑、柔韧和有弹性的成分,它们在自由基的攻击下,发生破损、断裂,这个过程在面部表现得尤为明显,脸上的皱纹就是长期受到自由基侵犯的征象。近年来还认识到,自由基不仅直接引起细胞、组织、器官的损伤,而且可使红细胞的变形能力降低,引起血小板聚集,促进凝血酶原的产生,从而导致血液的流变性和微循环障碍,加重对组织器官中细胞的损伤,直至细胞死亡。
如果把氧化过程比喻为腐蚀生锈的过程,那么,衰老就像是金属被一点点腐蚀氧化掉的过程。能够阻止氧化损害的物质就是抗氧化剂,天然抗氧化剂包括维生素C、维生素E、胡萝卜素等。目前,世界上的抗衰老医学家正在研究一些天然和人工合成的抗氧化剂来抵抗衰老。
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