簡易流行病學與生物統計學
一四二、抗氧化物、自由基
作者：吳聰賢醫師
自由基（free radical）很多種，其中含氧自由基（oxygen-free
radical，OFRs）與下列疾病有關係：高膽固醇血症引起的動脈粥狀硬化（hypercholesterolemic atherosclerosis）、組織缺氧後血液重新灌流的傷害（ischemia-reperfusion injury）、心臟衰竭（heart
failure）、出血性休克（hemorrhagic shock）、動脈粥狀硬化（atherosclerosis）、心臟梗塞（myocardial infarction）、及成人呼吸窘迫症候群（adult respiratory distress syndrome）。
脂肪過氧化反應的產物（lipid peroxidation product）包括兩種：malondialdehyde（MDA）、及chemiluminescence（M-CL），都是強的自由基。抗氧化物（antioxidants）包括兩大類抗氧化性酵素（antioxidant
enzyme），和抗氧化性維生素（antioxidant vitamins）。前者包括三種：超氧化物歧化脢（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫脢（catalase，CAT）及麩胱酐太過氧化脢（glutathion peroxidase，GSH-PX）；後者包括維生素C、α型維生素E、β型胡蘿蔔素。另外，B1、B2、B6、葉酸等維生素，及硒也是抗氧化物。
高膽固醇血症由於含氧自由基、MDA、M-CL等的增加，發生氧化壓力（oxidative
stress），使SOD、CAT、GSH-PX等抗氧化性酵素降低，結果容易造成動脈粥狀硬化等問題，食物、水果中的vitamin E、C和β型胡蘿蔔素具有拮抗和保護作用。幾年前，農會蒜頭精大賣，進來已稍退流行。曾有某教授在媒體公開鼓勵「每晚生吞蒜頭一粒，包准不長癌。」生吞太可惜，我會合著水餃、麵條、嫩豆腐、香腸等東西慢咀細嚼，吃下七、八粒，一邊辣得猛灌湯，一邊喊一級棒。
為了避免內人晚上要求分床睡覺，我把某教授那一套搬出來，還加上一堆理論，「蒜頭含有豐富維生素E，維生素E是強抗氧化劑，可以消除自由基，避免癌症的發生！」以前滷豬腳的蒜頭、蒸蒜頭雞的蒜頭都不吃，現在陪著我吃生蒜頭，目前，已進步到一餐吃兩粒。
西元1956年，美國內布拉斯加大學的放射線生物學家D.哈曼教授，觀察到經常暴露於太陽光線的漁夫普遍短命，首先提出自由基學說（Free Radical Theory）。自由基（即活性氧）使DNA突變而致癌，或成為成人病、老化的原因。
D.哈曼教授在十多年前作動物實驗，用動物性脂肪和植物性脂肪飼養白鼠，結果前者多活了兩倍以上時間。早期「美國心臟學會」一直鼓勵多吃植物油，避免動脈硬化引發心血管疾病，現在改變以往的說法，呼籲限制植物油攝取量。紅花油、玉米油等植物油中的油酸，固然有抑制膽固醇的功效，但卻促進血小板凝集形成血栓。另外，植物油是不飽和脂肪酸，極易氧化，聯鎖產生自由基。限制動物油，也限制植物油，吃甚麼？
把蒼蠅放進活動空間窄的容器（容積250 C.C）和可自由活動的大容器（容積27 L）飼養。大容器蒼蠅活33天，小容器蒼蠅活78天。因為粒腺體（mitochondria）在製造ATP能源的最後階段，利用氧作為電子的受體，同時產生超氧化物自由基，傷害自身。如果是人，會是甚麼結果？死亡前，早已發作精神病。
D.哈曼教授及A.達倍博士，對有害自由基加速老化的反應機轉解釋如下：自由基直接攻擊DNA而致癌；自由基作用於細胞膜（不飽和脂肪酸），產生過氧化脂質，此物質在酸敗過程中再產生自由基，引發連鎖反應，破壞細胞；自由基破壞溶脢體（lysosome），使蛋白脢、磷酸鈣脢等十多種沒流出，破壞細胞；產生脂褐質（lypofuscin），阻礙細胞功能；造成DNA與蛋白融合，破壞DNA功能。
西元1951年，綠內障（俗稱青光眼），水晶體結締組織會變濁，，迪修和吉爾兩位學者提出假說。半胱胺酸（cysteine）含有硫氫基（-SH），在超氧化物（O2－ ，即活性氧）作用下，兩個半胱胺酸去氫後，以硫硫共價建（S-S）結合成胱胺酸（cystine），此反應稱氧化。所謂氧化，指「加氧」或「去氫」的反應。
西元1963，芬蘭出生的化學家表陸克遜博士發表學說，結締組織的collagen變性引起老化，其變性由氧化、活性氧（自由基）、放射線及緊張所引起。此變性稱「橋聯結合」。
西元1970年代，曾榮獲諾貝爾物理獎和和平獎，提倡服用大量維生素C的保林博士，把營養療法命名為「分子矯正醫學」，而組成新學會。維生素C（即抗壞血酸Ascorbic acid）有氧化型和還原型兩種作用，叫做「氧化還原物質」。維生素C把本身的H交給O2－而「氧化」，被氧化的維生素C則從別處接收H而「還原」。
很久以前，「美國醫療協會研化研究委員會」曾花10年以上時間，研究人為何會老化，結果找不到特定原因。名牌威士忌「老人牌（Old
Parr）」，此老人指英國Thomas Parr，是世上長壽老人之一。他在102歲時因強暴罪入獄18年，滿刑出獄後120歲時結婚生子。在152歲那年，進入王宮接受祝壽宴時，因吃過飽而致死。
細胞膜及細胞內胞器膜主成分磷脂，含大量不飽和脂肪酸，易氧化而形成過氧化脂質。俗稱老人斑，即是過氧化脂質予蛋白結合，使蛋白質變質，引起聚合現象，又稱老化色素或脂褐質（lipofuscin）。
人體曝露於強烈放射線，水分子（H2O）被強行撕開，產生氫氧自由基（hydroxyradical），會攻擊亞油酸構成的細胞膜磷脂。
雙鍵之間的碳原子，其上之氫原子叫做亞甲基氫，易受攻擊而脫落，產生不成對電子而變成脂肪酸自由基。此脂肪酸自由基易與氧分子（O2）結合，仍然是不成對電子的自由基，叫做脂質過氧化自由基或脂肪酸過氧化自由基。此脂肪酸過氧化自由基又攻擊不飽和脂肪酸的亞甲基氫，形成惡性連鎖反應。
抗氧化劑，如維生素E，提供氫原子給脂肪酸過氧化自由基後，則從半胱胺酸接受氫原子。維生素E有8種，只有α型方能滲透細胞膜進入細胞內。半胱胺酸在黃豆食品含量多。
超氧化基（superoxide radical，O2－）、過氧化氫（H2O2）、氫氧自由基（．OH），單一態氧（1O2），脂質過氧化自由基（LOO．）共有五種自由基，又叫做活性氧。此五種自由基，以氫氧自由基破壞力最強。另外，日常生活呼吸的氧分子（O2），稱基態氧，又稱三重態氧，有兩個不成對電子，所以叫做雙自由基（diradical），也是自由基的一種，但破壞力弱。
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