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永生道路上的一座大山——「自由基」
衰老(lao)一(yi)直是(shi)人(ren)类避(bi)不(bu)开的(de)问(wen)题,按照2015年中国统计局发布(bu)的(de)数(shu)据(ju)来看,我国人(ren)口的(de)平均寿命(ming)是(shi)76.34岁,这(zhei)一(yi)数(shu)字看似再平常不(bu)过(guo),但如(ru)果说这(zhei)还不(bu)到人(ren)类潜(qian)在寿命(ming)的(de)一(yi)半,你(ni)会作何感(gan)想?
美(mei)国哈佛医学院基(ji)(ji)因诊断室的研究(jiu)人(ren)(ren)(ren)员根据人(ren)(ren)(ren)体生长规律及基(ji)(ji)因特点进行推测(ce),提出(chu)人(ren)(ren)(ren)类的潜在寿命可以(yi)达到167岁左右,远高于实际统计(ji)的平均寿命,那到底是什么原因导致了人(ren)(ren)(ren)们平均寿命的降低呢?
正如物(wu)种起源一(yi)样,关(guan)于衰老的(de)(de)理论众(zhong)说纷纭(yun),其机制并不能被完(wan)全确定,但目前较多的(de)(de)研究表明衰老可(ke)能与人体(ti)内的(de)(de)自(zi)由(you)基(ji)有关(guan)。早在1950年,美国(guo)内布(bu)拉斯加大学(xue)医(yi)学(xue)院医(yi)学(xue)博士Denham Harman教授就首次提出了“自(zi)由(you)基(ji)衰老理论”[1],其(qi)核心内(nei)容有三条(tiao):
(ⅰ) 衰老是由(you)自由(you)基(ji)对细胞成(cheng)分的(de)有害进攻造(zao)成(cheng)的(de);
(ⅱ) 这里所(suo)说的(de)自由(you)(you)基(ji),主要就是氧自由(you)(you)基(ji),因此(ci)衰老(lao)的(de)自由(you)(you)基(ji)理论(lun)(lun),其(qi)实(shi)质就是衰老(lao)的(de)氧自由(you)(you)基(ji)理论(lun)(lun);
(ⅲ) 维(wei)持体内适当水平(ping)的抗氧化剂和(he)自由基清除剂水平(ping)可以延(yan)长寿命和(he)推迟衰老。
图1 自由基进攻人体细胞
(图源:网络)
自首次(ci)提出后(hou),Harman博(bo)士也在不(bu)断对该理论进行改进。1972年,他提出“线粒体(ti)(ti)衰(shuai)老理论”,认为(wei)线粒体(ti)(ti)中(zhong)产生的氧(yang)自由(you)(you)基会破(po)(po)坏某些大分子,包括脂(zhi)质(zhi),蛋白(bai)质(zhi)和(he)最重(zhong)要的DNA。这种破(po)(po)坏又会使氧(yang)自由(you)(you)基不(bu)断增加(jia),加(jia)速(su)对细胞的破(po)(po)坏,最终导致人(ren)类机体(ti)(ti)的损害,是一个恶性循环的过(guo)程。
自由基是1832年德国化学家Von Liebig在化学反应中最先发现并命名的,也称游离基。自由基是指原子核外存在不成对电子的原子、原子团或分子。如果按照Harman博士的“自由基衰老理论”来看的话,可能有很多人会认为自由基就是衰老的罪魁祸首,但这其实只是自由基的负面作用被放大化了而已。
一、自由基之利
在(zai)正(zheng)常(chang)生(sheng)理情(qing)况下,人体内也(ye)会(hui)不断地产生(sheng)自由基(ji),它(ta)们是人体正(zheng)常(chang)代谢(xie)的中间体或产物,适(shi)量的自由基(ji)也(ye)能够辅助机体进行一定的代谢(xie),如:
(ⅰ) 自由基可以(yi)帮助机体(ti)传(chuan)递能(neng)量,维持机体(ti)正常(chang)代谢;
(ⅱ) 白(bai)细胞可以通过释放活(huo)性(xing)氧向癌(ai)细胞进攻,抑制(zhi)癌(ai)细胞的(de)生长繁殖;
(ⅲ) 一氧化氮自由基有(you)抑制血小板凝集(ji)的作用,可(ke)以使平滑(hua)肌松弛(chi),降低血压;
……
因此,适量(liang)的(de)自由(you)基对人体反而是有好(hao)处(chu)的(de),维持一个正常的(de)自由(you)基生理(li)水平也(ye)能帮助我(wo)们延缓衰老。
二、自由基之(zhi)弊
当人体自(zi)(zi)身机能无法清除过量的(de)自(zi)(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)时(shi),它(ta)们就会(hui)向细胞(bao)成(cheng)分(fen)发(fa)动进攻(gong)。自(zi)(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)都带有不稳(wen)定(ding)的(de)电(dian)(dian)(dian)子(zi),会(hui)夺(duo)取细胞(bao)成(cheng)分(fen)中的(de)电(dian)(dian)(dian)子(zi)来(lai)使自(zi)(zi)己稳(wen)定(ding)下来(lai),这(zhei)也导致了人体内原本(ben)正(zheng)常的(de)物质(zhi)因为失去(qu)电(dian)(dian)(dian)子(zi)而发(fa)生(sheng)异变(bian)(bian),如(ru)皱纹(wen)(wen)的(de)产(chan)生(sheng):当自(zi)(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)夺(duo)取了正(zheng)常皮肤(fu)细胞(bao)蛋(dan)白(bai)分(fen)子(zi)的(de)电(dian)(dian)(dian)子(zi)时(shi),就会(hui)导致蛋(dan)白(bai)质(zhi)形成(cheng)畸(ji)变(bian)(bian)蛋(dan)白(bai)构(gou)象而成(cheng)为新的(de)自(zi)(zi)由(you)(you)基(ji)(ji),这(zhei)个新自(zi)(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)又会(hui)去(qu)夺(duo)取临近正(zheng)常分(fen)子(zi)的(de)电(dian)(dian)(dian)子(zi),形成(cheng)大(da)面积的(de)蛋(dan)白(bai)纤维非正(zheng)常伸展,最终导致肌(ji)肤(fu)骨(gu)架塌(ta)陷(xian),产(chan)生(sheng)皱纹(wen)(wen)。
当(dang)你以为产生如(ru)皱纹这种(zhong)衰老现象(xiang)已经够糟糕的时候,过量(liang)的自由基还(hai)可以将你的身体机能破坏的更糟:
(ⅰ) 自由(you)基会攻击神经系统(tong),促使神经退行性改变,引起记忆减(jian)退、智力障碍等(deng)疾(ji)病;
(ⅱ) 氧自由基可以(yi)攻击遍布(bu)全身的脂肪组织,会导致动脉(mai)粥样硬化,引起(qi)心脑血(xue)管疾病;
(ⅲ) 氧自由基(ji)还可以直(zhi)接作用于DNA,激活相关(guan)基(ji)因,诱发癌症;
……
正(zheng)如自(zi)由(you)基破坏机(ji)体(ti)(ti)是(shi)(shi)一个(ge)恶(e)性循(xun)环的(de)过程,机(ji)体(ti)(ti)对自(zi)由(you)基的(de)控制(zhi)和衰(shuai)老之(zhi)间(jian)也(ye)是(shi)(shi)一个(ge)恶(e)性循(xun)环的(de)过程,当机(ji)体(ti)(ti)无法(fa)清除过量的(de)自(zi)由(you)基时,自(zi)由(you)基便(bian)会不(bu)断地(di)破坏机(ji)体(ti)(ti),最(zui)终表现的(de)现象除了各类疾病外,便(bian)是(shi)(shi)衰(shuai)老了。
人体内的自(zi)由基(ji)来源可以分为两类(lei)[2]:一是外源性(xing)的;二是内源性(xing)的。
一(yi)、外(wai)源性自由基
图3 吸烟
(图源:网络(luo))
放射性(xing)射线(xian)、汽(qi)车尾气(qi)、空气(qi)烟(yan)雾、氟利昂、臭氧、各种煎(jian)炒烹炸食物(wu)、酗酒、吸(xi)烟(yan)等均可(ke)产生大(da)量(liang)(liang)的(de)自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)。其(qi)中(zhong)大(da)量(liang)(liang)资料表(biao)明吸(xi)烟(yan)是产生自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)最(zui)多的(de)外源性(xing)来源之(zhi)一。过去我们只(zhi)知烟(yan)草(cao)中(zhong)的(de)焦(jiao)油烟(yan)碱、尼(ni)古丁(ding)、苯并芘对人(ren)体的(de)直接危害,但其(qi)实危害最(zui)大(da)又难以控制(zhi)的(de)是大(da)量(liang)(liang)自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)的(de)存(cun)在。
二、内源性自由基
图4 呼吸
(图(tu)源:网络(luo))
氧气是(shi)(shi)人体(ti)新陈代谢过(guo)程中(zhong)的(de)最关键物(wu)(wu)质(zhi)(zhi),是(shi)(shi)人体(ti)生命活动的(de)第(di)一需要(yao),它在促(cu)(cu)(cu)进新陈代谢生化(hua)反应过(guo)程中(zhong),在细胞内(nei)(nei)的(de)线粒体(ti)、内(nei)(nei)质(zhi)(zhi)网等细胞器中(zhong),都可产(chan)生氧自由(you)基。机体(ti)通(tong)过(guo)酶促(cu)(cu)(cu)反应和(he)非酶促(cu)(cu)(cu)反应产(chan)生的(de)活性氧,能攻击生物(wu)(wu)膜磷脂(zhi)中(zhong)的(de)不饱和(he)脂(zhi)肪(fang)酸,引(yin)发(fa)自由(you)基连锁,产(chan)生脂(zhi)质(zhi)(zhi)过(guo)氧化(hua)物(wu)(wu)。此外,工作压(ya)力过(guo)大、生气上火、抑郁、失眠、过(guo)量(liang)运动、炎症、高热、应激等因(yin)素都可引(yin)发(fa)人体(ti)内(nei)(nei)产(chan)生自由(you)基。
正如Harman博士的(de)“自由(you)基(ji)(ji)衰(shuai)老理论”所说(shuo),氧(yang)自由(you)基(ji)(ji)是引起衰(shuai)老、破(po)坏人体(ti)机能最主要(yao)的(de)自由(you)基(ji)(ji)之(zhi)一(yi)(yi),因此抗(kang)氧(yang)化(hua)物质(zhi)(zhi)成为了控制自由(you)基(ji)(ji)、延缓(huan)衰(shuai)老的(de)一(yi)(yi)个(ge)重要(yao)的(de)选择,而抗(kang)氧(yang)化(hua)物质(zhi)(zhi)的(de)的(de)作用大(da)致也可分为4类(lei)[3]:
(ⅰ) 淬灭单线(xian)态(tai)氧、清除自由基(ji);
(ⅱ) 降低细胞(bao)膜通透性,限制(zhi)自由基(ji)渗(shen)透进(jin)细胞(bao)内;
(ⅲ) 提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶(人体内(nei)清除自由主(zhu)要的酶类)的活性;
(ⅳ) 降低DNA的氧(yang)(yang)化损伤(shang)以及抑制(zhi)脂质(zhi)过(guo)氧(yang)(yang)化。
维(wei)生素(su)类的物质大多都(dou)具有抗氧(yang)化(hua)(hua)性,如维(wei)生素(su)C可(ke)(ke)以通过(guo)还(hai)原作用消(xiao)除有害氧(yang)自由基的毒性;维(wei)生素(su)E则可(ke)(ke)以与超氧(yang)化(hua)(hua)物歧化(hua)(hua)酶和谷(gu)胱甘肽(tai)过(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物一起构成体(ti)内抗氧(yang)化(hua)(hua)系统,保护细胞(bao)膜(mo)及(ji)细胞(bao)内的核(he)酸免受自由基的攻击。众(zhong)所(suo)周知,维(wei)生素(su)广泛存(cun)在于我们日常(chang)的饮(yin)食中,所(suo)以在非病理状态下没有必(bi)要额(e)外去特意补充。
图6 存在多酚类物质的橄榄油
(图源:网络(luo))
多酚(fen)类物质因其化(hua)(hua)学(xue)结构中存在多个(ge)—OH,也具备一定的(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性,如广(guang)泛存在于葡(pu)萄(tao)中的(de)原花青素可以(yi)清除(chu)部分(fen)特定的(de)自由基及(ji)提高抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)酶的(de)活性;橄榄油有(you)效(xiao)成分(fen)之一的(de)羟基酪醇则(ze)对DNA的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)损伤具有(you)很强(qiang)的(de)保护作用,同(tong)时还能抑制人(ren)体内过氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物的(de)产生。
大(da)多数抗氧化物(wu)质都广泛存在于水果、蔬菜(cai)中。因此,针对(dui)氧自由基(ji)引起(qi)的(de)衰老甚至疾病而言,我们并不一定(ding)需要额外地去补充特定(ding)的(de)抗氧化物(wu)质,只(zhi)要生(sheng)活(huo)规律、饮(yin)食健康就足够了。