|
4-2 抗氧化反應(Anti-oxidation)
4-2.1 自由基與氧化壓力(Oxidative stress)
自由基指帶有不成對電子的分子或原子(見參考文獻20111226),這些未成對電子會去搶奪其他物質的電子而使自己安定,因此自由基具有極不穩定和極高活性等特性。而被搶走電子的分子也成為不穩定的自由基,再去搶奪其他分子,併發一連串連鎖的反應。
常見自由基包括羥自由基(Hydroxyl radical, ·OH)、超氧陰離子(Superoxide, ·O2-)、一氧化氮(Nitric oxide, ·NO)及過氧化物自由基(Peroxyl, ·ROO)等。而其他分子包括單態氧(Single oxygen, 1O2)、臭氧(Ozone, O3)、過氧化氫(Hydrogen peroxide, H2O2)、過氧化亞硝酸陰離子(Peroxynitrite, ONOO-)等,雖然不是自由基,但是容易於人體內造成自由基反應,因此一般來說「活性氧自由基(Reactive oxygen species, ROS)」不僅包含常見自由基,也含概上述所提之分子(見參考文獻 20120215)。
外在環境容易使人體產生自由基,例如空氣污染、紫外線、輻射線、食品添加物(如生長激素、抗生素、農藥)等。另外,行為及內在心理壓力,例如飲酒過度、運動過度、熬夜及焦慮等,則是內源性的自由基來源(見參考文獻 20120215)。其實,人體中自由基最大的來源為氧氣,氧氣在進入體內後參與細胞呼吸作用,提供人體所需能量,但是在這些生化過程中會造成氧分子共價鍵斷裂,或是未反應之氧氣(約2%)逸散,形成ROS,例如在人體內,亞鐵離子(Fe2+)與H2O2之間形成的芬同作用(Fentonreaction)能形成羥基離子(Hydroxide ion, OH-)和·OH(見參考文獻 20120215)。而·OH 具有強烈的氧化能力(也就是搶奪電子的能力),並且易於擴散到體內各處,隨機性的破壞細胞、遺傳因子、蛋白質及脂肪等,導致細胞損傷及細胞凋亡(見參考文獻20181106)。
自由基在人體內佔有重要地位,並依照其活性,能分為良性自由基及惡性自由基 (圖4-2.3)。在低濃度下,多數自由基參與細胞增殖、凋亡,以及作為免疫反應之細胞訊號傳遞因子,例如 1O2 能誘導細胞凋亡之蛋白酶(見參考文獻20000602),·NO則具有修復及調節血管的功能(見參考文獻 20070101)。正常狀況下,人體內同時也會產生抗氧化酶來消除自由基,但當自由基產量增加,則會引發一系列連鎖反應,生成過量或是產生毒性較強的惡性自由基,這樣的情況則稱為「氧化壓力(Oxidative stress)」(見參考文獻20120215),體內氧化壓力過高時,自由基會破壞細胞、遺傳因子、蛋白質及脂肪等,造成各種疾病,例如高血壓、糖尿病、敗血症、癌症、血液疾病、肺部疾病、神經疾病(如失智症、帕金森氏等)、類風濕性關節炎、腸胃炎、胰臟炎、動脈粥樣硬化、白內障等。
4-2.2 氫分子抗氧化作用
氫分子是高選擇性抗氧化劑,可以清除最具毒性及損害性的惡性自由基(OH- 及ONOO-),並且同時避免清除掉身體中之良性自由基。
A. 氫分子直接消除·OH(見參考文獻 20140424)
氫分子能夠影響上述產生·OH 的芬同反應,主要方式為提高過氧化氫酶(CAT)濃度,減少反應所需的H2O2,降低·OH 產量。另外,·OH通常於生物膜上起始一連串自由基反應,造成細胞損傷,而氫分子能夠在脂質相中積累,尤其不飽和脂質區域,此為·OH作用起始處,因次能夠有效減少·OH,並且不影響其他良性自由基,如下列反應式 (見參考文獻20201215):H2+2·OH=>2 H2O
B. 氫分子直接消除ONOO- (見參考文獻20140424,20070507)
ONOO- 能修飾蛋白質上的酪氨酸(Tyrosine)並形成硝基酪氨酸(Nitrotyrosine),而許多動物實驗顯示任何劑型之氫分子都能夠降低硝基酪氨酸,因此氫分子可以藉由影響此反應,降低蛋白質上的硝基酪氨酸產出。
C. 調節基因表現,間接消除氧化傷害
氫分子可利用間接刺激抗氧化系統中物質來減少氧化壓力,包含血紅素加氧酶-1(hemeoxygenase-1, HO-1)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、髓過氧化物酶 (Myeloperoxidase)及核轉錄因子(Nrf2)。其中,Nrf2已被發現具抗氧化壓力功能,因其可誘導許多不同抗氧化反應酶。氫分子可促進 Nrf2 活化,增強抗氧化物產物(見參考文獻 20130516)。另外,氫分子也能夠藉由下調 NADPH 氧化酶來減少有害自由基的產生。
4-2.3 常見之氧化壓力檢驗指標
許多疾病都與氧化壓力有關,因此透過化壓力檢驗分析(表4-2.1),能夠評估自身的抗氧化能力,並提早預防疾病發生。
以上內容節錄自《氫分子醫學聖經》中華創新未來協會◎編著.中華創新未來協會出版
更多精彩內容請見
http://www.pressstore.com.tw/freereading/9789860603507.pdf |