癌癥、衰老與保健課件

癌癥、衰老與保健癌癥、衰老與保健

第一章自由基的產(chǎn)生及其化學(xué)性質(zhì)第二章活性氧第三章自由基清除劑

第四章自由基的生理功能

第五章缺血重灌流——自由基對(duì)組織的損傷

第六章自由基與癌癥第七章自由基與衰老癌癥、衰老與保健第一章自由基的產(chǎn)生及其化學(xué)性質(zhì)

一、自由基的定義二、自由基的產(chǎn)生三、自由基的化學(xué)反應(yīng)癌癥、衰老與保健一、自由基的定義

如方程式（1）、（2）所示，當(dāng)A與B兩個(gè)分子或原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，可以看作它們共享一對(duì)電子，這兩個(gè)電子既可以是一個(gè)分子所提供的，也可以是每個(gè)分子各貢獻(xiàn)出一個(gè)電子，前者稱為配位作用，后者稱為共價(jià)結(jié)合。

A:-+B+A:B（配位作用）（1）

A.

+B.A:B（共價(jià)結(jié)合）（2）癌癥、衰老與保健

逆過程：

當(dāng)一個(gè)共價(jià)鍵離解時(shí)，必須要供給能量（自由能）。反應(yīng)式（1）的逆過程稱為異裂，反應(yīng)式（2）的逆過程稱為均裂。在均裂時(shí)所產(chǎn)生的分子或原子含有一個(gè)不配對(duì)電子，這種分子常具有高度化學(xué)活性——氧化活性。正因?yàn)槿绱?，它們的壽命也極短暫。這些可以單獨(dú)存在的具有一個(gè)或幾個(gè)不配對(duì)電子的分子或原子就稱為自由基（freeradical），用R·表示，即在分子式的右上角加一個(gè)黑點(diǎn)作為自由基的特征標(biāo)記，以表示存在著不配對(duì)電子。根據(jù)這個(gè)定義，我們可知道氯原子（Cl·）、氧原子（O:）和OH．等都是自由基。

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有些自由基即使在室溫的溶液中也是穩(wěn)定的，如氧原子（一個(gè)穩(wěn)定的雙基）。有些自由基帶有負(fù)電荷或正電荷，所以叫做離子自由基或離子基。這種自由基往往又是氧化還原反應(yīng)的中間產(chǎn)物。在氧化還原反應(yīng)過程中，中性分子接受一個(gè)電子而變成負(fù)離子基，或失去一個(gè)電子而成為正離子基。癌癥、衰老與保健二、自由基的產(chǎn)生一般而言，自由基是通過共價(jià)鍵的均裂而產(chǎn)生的，但也可通過電子俘獲而產(chǎn)生。R+e-

R·

天然存在的自由基一般都是有用的自由基（如氧原子），或者是半衰期比較短的自由基（如氯原子）。但是，由于某些分子，尤其是共價(jià)結(jié)合的有機(jī)分子吸收外部能量而產(chǎn)生均裂時(shí)，所形成的自由基是非常有害的。共價(jià)分子發(fā)生均裂而形成自由基的機(jī)制有：熱解、光解和氧化還原反應(yīng)。癌癥、衰老與保健(1)熱解很多化合物，特別是含有弱鍵的有機(jī)化合物可以發(fā)生熱均裂反應(yīng)，生成活潑的自由基。典型的例子是熱鍋炒菜時(shí)，脂肪、蛋白質(zhì)和糖類等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物發(fā)生的熱均裂反應(yīng)；抽煙時(shí)，煙草的不完全燃燒也產(chǎn)生大量的自由基。癌癥、衰老與保健(2)光解

電磁輻射（可見光、紫外線、X射線）或粒子轟擊（如高能電子）都可提供使共價(jià)鍵裂解的能量而形成自由基。如紫外線照射可使水發(fā)生均裂而生成羥自由基（OH．）:

H2O紫外線

H·+OH·羥自由基可與機(jī)體內(nèi)的有機(jī)物發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)體損傷，突變，甚至死亡。這就是紫外線殺菌的原理。癌癥、衰老與保?。?）氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)過程中產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移也可形成自由基。機(jī)體的生命活動(dòng)離不開能量，這種能量主要由營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來提供，生物體可將營(yíng)養(yǎng)物氧化還原而自控地提供能量，這一過程產(chǎn)生了大量的電子，但是，電子可通過生物體的電子傳遞鏈有序地傳遞而產(chǎn)生少量的自由基中間產(chǎn)物，從而避免了大量的自由基對(duì)機(jī)體本身的傷害。癌癥、衰老與保健

然而，有些時(shí)候機(jī)體中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)也可產(chǎn)生大量的自由基，因此對(duì)機(jī)體造成極大的傷害。例如，積食所造成的食物不完全氧化，便秘或宿便所造成的食物殘?jiān)粰C(jī)體回收利用等。癌癥、衰老與保健三、自由基的化學(xué)反應(yīng)（1）湮滅反應(yīng)

兩個(gè)自由基可發(fā)生自我湮滅反應(yīng)（self-annihilation）（又稱復(fù)合反應(yīng)或復(fù)合作用）：R·

+R·

R-R但在正離子基和負(fù)離子基之間未見到這種反應(yīng)，因?yàn)殡姾上嗤瑫r(shí)，二者由于靜電相斥而發(fā)生排斥作用。

癌癥、衰老與保?。?）奪氫反應(yīng)這是非常普遍的自由基反應(yīng)，也是自由基致衰老的主要原因。R·+A-HR-H+A·癌癥、衰老與保健奪氫反應(yīng)在自由基清除劑的反應(yīng)中也很重要，如硫醇類有機(jī)物（大蒜、姜、蔥等具有辛辣味的蔬菜中富有）含有-SH基團(tuán)，在溶液中可與自由基發(fā)生包括奪氫反應(yīng)在內(nèi)的一系列反應(yīng)：R·+X-SHR-H+X-S·2X-S·X-S-S-X由此可見，硫醇類有機(jī)物在生物系統(tǒng)中是一種有效的自由基清除劑（詳見第三章）。癌癥、衰老與保健（3）耗氧反應(yīng)

R·+O2RO2·RO2·+A-HR-OOH+A·

這個(gè)反應(yīng)是自由基使機(jī)體產(chǎn)生老年斑的主要原因。碘、硫和醌類可代替氧發(fā)生這個(gè)反應(yīng)。

癌癥、衰老與保?。?）歧化反應(yīng)

有時(shí)一個(gè)自由基可從另一個(gè)自由基的β碳上奪取一個(gè)質(zhì)子，變成安定的化合物，另一個(gè)自由基則變成不飽和化合物，其結(jié)果與復(fù)合作用一樣，使自由基消滅，以終止自由基反應(yīng)，例如：2CH3-CH2·

岐化酶

CH2=CH2+CH3-CH3癌癥、衰老與保?。?）加成反應(yīng)

X-C=C-X＇+R·

X-C-C-X＇

R癌癥、衰老與保?。?）鏈鎖反應(yīng)

有時(shí)，一個(gè)自由基的反應(yīng)產(chǎn)物成為另一個(gè)自由基反應(yīng)的底物，從而引起一系列的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，稱為自由基的鏈鎖反應(yīng)。自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)包括三個(gè)階段，即引發(fā)、增長(zhǎng)和終止階段。其過程如下：A-A2A·（引發(fā)）A·+B-CA-B+C·

C·+A-AA-C+A·（擴(kuò)展）癌癥、衰老與保健

從總體來說，反應(yīng)起始時(shí)，引發(fā)階段占主導(dǎo)地位，反應(yīng)體系中的新生自由基形成許多鏈的開端，反應(yīng)底物的濃度也很高。這時(shí)，反應(yīng)體系中以擴(kuò)展階段為主體，如果起始時(shí)有n個(gè)引發(fā)自由基，那么在擴(kuò)展階段中就有n條反應(yīng)鏈。當(dāng)反應(yīng)到一定階段后，體系中的非自由基底物越來越少，自由基本身相互碰撞的機(jī)會(huì)也越來越多，于是終止階段也就到來：癌癥、衰老與保健

2A·A-A2C·C-C（終止）A·+C·A-C當(dāng)然，如果反應(yīng)體系中從一開始就有抗氧化劑（自由基清除劑）存在，那么它很快就捕捉住由引發(fā)產(chǎn)生的自由基，使反應(yīng)不能擴(kuò)展，從而很快終止了自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)?？寡趸瘎┰谏a(chǎn)上很重要，主要有硫、磷、酚類、維生素E、維生素C、胡蘿卜素等。癌癥、衰老與保?。?）脂類過氧化作用

自由基鏈鎖反應(yīng)的最好例子是脂類過氧化作用。生物膜中含有多種不飽和脂肪酸。如細(xì)胞膜、線粒體膜、溶酶體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等，它們均含有種類繁多的不飽和脂肪酸，其特點(diǎn)是：當(dāng)有自由基和氧存在時(shí)，就發(fā)生氧化變質(zhì)，經(jīng)常伴有一股難聞的酸敗氣味，并且使得食物不可口。這是食品過期變質(zhì)的原理。癌癥、衰老與保健脂類過氧化作用對(duì)于理解自由基對(duì)細(xì)胞的損傷也是重要的。即R·可從不飽和脂肪酸分子上奪走氫，使其變成自由基，……不飽和脂肪酸自由基再吸收氧而形成敗酸。敗酸再和組織蛋白質(zhì)結(jié)合形成脂褐質(zhì)，俗稱老年斑，即動(dòng)物和人的神經(jīng)細(xì)胞、心臟、肝及皮膚在老年時(shí)出現(xiàn)的點(diǎn)狀或彌散狀色素沉著。其反應(yīng)通式如圖1-1：癌癥、衰老與保?。?CH=CH-CH2-）+R·RH+（-CH=CH-HC·-）

O2

（-CH=CH-CH2-）+（-CH=CH-HCO2·-）

（-CH=CH-CH-）（敗酸）O-OH

圖1-1老年斑形成過程癌癥、衰老與保健第二章活性氧

一、氧的毒性二、活性氧及其在生物體內(nèi)的產(chǎn)生三、活性氧的毒性癌癥、衰老與保健

一、氧的毒性大約2×109年以前，地球上開始出現(xiàn)氧氣，隨著臭氧（O3）在高空的出現(xiàn)，以及臭氧和氧把有害的太陽紫外線吸收掉后，才使較復(fù)雜的陸生生物的進(jìn)化成為可能。氧氣是地球上一切需氧生物賴以生存的必備條件，但恰好又是最終導(dǎo)致其衰老或死亡的罪魁禍?zhǔn)?。原因是氧具有毒性！癌癥、衰老與保健正常人靜脈血中氧的含量為40mmHg，當(dāng)氧的濃度增高時(shí)，就會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為慢性中毒。例如，1940年發(fā)現(xiàn)許多早產(chǎn)嬰兒眼晶體纖維化，到了1954年才知道這是由于把早產(chǎn)嬰兒放在高氧濃度的育嬰箱中造成的。后來認(rèn)真控制氧的濃度后，這種病就不常見了。高濃度氧常能抑制視網(wǎng)膜血管的生長(zhǎng)，當(dāng)回復(fù)到正常濃度時(shí)，血管就會(huì)過分生長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)造成視網(wǎng)膜脫落，隨后失明。高濃度氧對(duì)內(nèi)分泌也有影響，使畸胎率增高。癌癥、衰老與保健

二、活性氧及其在生物體內(nèi)的產(chǎn)生

1．活性氧的定義氧的毒性不是由于氧分子本身的反應(yīng)能力，它的反應(yīng)能力相對(duì)來說是微不足道。氧的毒性是由于氧分子還原成水時(shí)產(chǎn)生的許多中間產(chǎn)物，其中的絕大部分都是自由基，因此，把這些中間產(chǎn)物統(tǒng)稱為活性氧（activeoxygenspecies），即氧分子被還原成水時(shí)所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的統(tǒng)稱。癌癥、衰老與保健

活性氧主要包括超氧陰離子O2·-

（superoxideanion）、羥自由基OH·（hydroxylradical）、過氧化氫分子H2O2（hydrogenperoxide）、烷氧基RO·、烷過氧基ROO·、氫過氧化物ROOH和氧分子O2本身等等。其中ROO·和ROOH又稱為脂類過氧化物。

癌癥、衰老與保健氧分子還原成水的全過程如下：

O2+e-O2·-

O2·-+e-

2H+H2O2

H2O2+e-

H+OH·+H2OOH·+e-

H+H2O癌癥、衰老與保健

2．活性氧的產(chǎn)生細(xì)胞在正常代謝過程中，或者受到高能輻射時(shí)，以及由于高壓氧，藥物（抗癌藥、抗生素、殺蟲劑、麻醉劑等）代謝、吸煙和受到光化學(xué)空氣污染物等作用都能產(chǎn)生活性氧。有氧代謝條件下都能產(chǎn)生活性氧。癌癥、衰老與保健三、活性氧的毒性1．羥自由基的毒性O(shè)H·非?；顫?，幾乎能與活細(xì)胞中任何分子發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)速率極快。能反應(yīng)的物質(zhì)遍及糖、氨基酸、磷脂、核酸和有機(jī)酸等。

OH·是最活潑的自由基之一，在活性氧中也是最活潑的。它的反應(yīng)可分為三大類：奪氫、加成和電子轉(zhuǎn)移。其中奪氫和加成反應(yīng)是OH·導(dǎo)致生物機(jī)體細(xì)胞損傷、衰老或死亡的重要原因。癌癥、衰老與保健奪氫反應(yīng)：

OH·可從醇類上奪走一個(gè)氫原子，并與之結(jié)合生成水，使醇碳原子帶有一個(gè)不成對(duì)電子。以乙醇為例：CH3CH2OH+OH·CH3C·HOH+H2O兩個(gè)碳自由基可通過不成對(duì)電子構(gòu)成共價(jià)鍵而生成非自由基產(chǎn)物：CH3C·HOH+CH3C·HOHCH3CHOHCH3CHOH癌癥、衰老與保健

OH·與生物膜上的卵磷脂就是通過奪氫反應(yīng)產(chǎn)生碳自由基而造成膜損傷的。當(dāng)OH·攻擊糖，例如DNA中的脫氧核糖時(shí)，能產(chǎn)生許多不同的產(chǎn)物，其中有些具有致突變作用。癌癥、衰老與保健加成反應(yīng)：

OH·可與DNA中嘌呤或嘧啶的-C=C-發(fā)生加成反應(yīng)，生成嘌呤或嘧啶自由基，這些自由基再發(fā)生一系列的反應(yīng)，最終引起DNA鏈的斷裂，嚴(yán)重?fù)p傷DNA，以至于不能修復(fù)，使細(xì)胞死亡。即使活著也會(huì)發(fā)生突變（或癌變）。癌癥、衰老與保健電子轉(zhuǎn)移：

OH．可與無機(jī)物或有機(jī)物發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。如：Cl-+OH·Cl·+OH-以上各種反應(yīng)可見，OH·如果在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生，那么它可以立刻與周圍的任何生物分子發(fā)生反應(yīng)，生成活性各異的次級(jí)自由基，從而導(dǎo)致機(jī)體不同程度的損傷。癌癥、衰老與保健2．超氧陰離子的毒性

O2·-

是氧分子被還原成水時(shí)所產(chǎn)生的第一個(gè)活性氧自由基，其化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)較OH·弱，具有雙重性質(zhì)，既可作為電子供體（還原劑），又可作為電子受體（氧化劑）。癌癥、衰老與保健當(dāng)其作為弱堿起作用時(shí)，可以成為電子供體，即還原劑，例如它能還原細(xì)胞色素（一種含血紅素的蛋白質(zhì)）和血紅蛋白，使血紅素中心的Fe3+還原成Fe2+：細(xì)胞色素C（Fe3+）+O2·-O2+細(xì)胞色素C（Fe2+）血紅蛋白（Fe3+）+O2·-O2+

血紅蛋白（Fe2+）

癌癥、衰老與保健當(dāng)它作為電子受體起作用時(shí)，可以成為弱氧化劑，能氧化抗壞血酸：維生素C+O2·-

H+

H2O2+維生素C·（劇毒）

也能使與NADH結(jié)合的酶（如乳酸脫氫酶）形成NAD自由基：酶-NADH+O2·-

H+

H2O2+酶-NAD·癌癥、衰老與保健

由此可見，因光化學(xué)和酶反應(yīng)所產(chǎn)生的O2·-

能使酶失活、使紅細(xì)胞溶血、殺菌、使DNA降解和破壞動(dòng)物細(xì)胞等。此外，O2·-還可與細(xì)胞內(nèi)的過度性金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成更活潑的OH·。癌癥、衰老與保健3．過氧化氫分子的毒性H2O2本身的毒性很低，常溫下可自發(fā)生成水和氧氣。它是一個(gè)弱氧化劑，常被用作消毒劑，細(xì)菌對(duì)它十分敏感，它能使動(dòng)物細(xì)胞損傷。H2O2能迅速穿過細(xì)胞膜，而O2·-不能。在細(xì)胞內(nèi)的H2O2能與Fe2+或Cu+等過度性金屬離子生成毒性更大的OH·，這是H2O2具有毒性的真正原因：癌癥、衰老與保健Cu++H2O2Cu2++OH·+OH-Fe2++H2O2Fe3++OH．+OH-當(dāng)H2O2與紫外線結(jié)合使用時(shí)，對(duì)細(xì)菌和病毒的殺傷能力比單獨(dú)使用時(shí)強(qiáng)。這是由于紫外線可使H2O2發(fā)生均裂而生成OH·的原因：H2O2

紫外線2OH·

癌癥、衰老與保健4．脂類過氧化物的毒性

生物膜具有流動(dòng)性，這是由于膜脂中含有多種多不飽和脂肪酸的原因，其流動(dòng)性與脂肪酸的不飽和程度有關(guān)，不飽和程度越大，流動(dòng)性就越大。如果多不飽和脂肪酸遭到破壞，則膜的流動(dòng)性就下降，這對(duì)膜的功能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病，如高血壓、冠心病、腦血栓等。癌癥、衰老與保健生物膜的損壞往往是由于自由基攻擊膜脂，使其形成過氧化物而致的。脂類過氧化物的形成破壞了生物膜的流動(dòng)性，導(dǎo)致細(xì)胞損傷、衰老或死亡。脂類過氧化物可使紅細(xì)胞膜失去變形能力，不再能擠過微血管，導(dǎo)致溶血，從而產(chǎn)生尿血癥。脂類過氧化物進(jìn)一步和組織蛋白相結(jié)合、沉積，可導(dǎo)致功能蛋白失活、形成老年斑或產(chǎn)生腫瘤等。脂類過氧化物本身還具有致癌作用，經(jīng)常食用含有脂類過氧化物的食品可導(dǎo)致食管癌或腸道癌的發(fā)病機(jī)率增大。癌癥、衰老與保健第三章自由基清除劑一、定義二、天然的自由基清除劑三、外源性自由基清除劑——食品中的抗氧化劑四、中藥的自由基清除作用五、常見水果蔬菜中的抗氧化能力六、活性氧的清除癌癥、衰老與保健一、定義

自由基對(duì)生物膜和其它組織都有損傷作用，自由基也會(huì)引起一系列病理過程，因此有機(jī)體在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中必然產(chǎn)生一些物質(zhì)能清除體內(nèi)的自由基，這些物質(zhì)就統(tǒng)稱為自由基清除劑（scavenger）。癌癥、衰老與保健

自由基清除劑與抗氧化劑密切相關(guān)，在某種程度上屬于同義詞，在最廣泛的意義上，抗氧化劑能抑制各種物質(zhì)的氧化變性，例如食物中的不飽和脂肪酸的酸敗過程，這種氧化性變質(zhì)反應(yīng)包括自由基鏈鎖反應(yīng)的各個(gè)階段，即自由基引發(fā)階段、擴(kuò)展階段和終止階段，抗氧化劑能降低鏈鎖反應(yīng)中擴(kuò)展階段的效率，這是通過它的清除作用降低活潑的自由基中間體的濃度而實(shí)現(xiàn)的，因此這里的抗氧化劑是名副其實(shí)的自由基清除劑。

癌癥、衰老與保健但有時(shí)，有些抗氧化劑是通過清除自由基引發(fā)劑來起作用的，例如清除某些能引發(fā)自由基的金屬離子（如Fe2+或Cu+）來達(dá)到目的。從這個(gè)意義上講，抗氧化劑就不屬于真正的自由基清除劑了，但它卻直接阻止了自由基的產(chǎn)生，達(dá)到清除自由基的目的。因此，廣義上講，凡具有直接清除自由基的作用，或者具有阻止自由基產(chǎn)生的作用的一切物質(zhì)都稱為自由基清除劑。癌癥、衰老與保健二、天然的自由基清除劑

動(dòng)植物組織中有許多物質(zhì)起自由基清除劑的作用，但是往往在正常生理濃度時(shí)不起作用。這些物質(zhì)可分為水溶性和脂溶性兩大類。癌癥、衰老與保健1．水溶性清除劑

①維生素C(VitC)

又稱抗壞血酸，水溶性，它是一個(gè)溫和的還原劑，在體內(nèi)能有效抑制脂類過氧化作用。其生理功能主要是抗氧化和抗壞血，具有抗輻射、抗癌和抗衰老等作用。VitC廣泛存在于各種蔬菜和水果中，其中含量最豐富的是芒果和橙子。癌癥、衰老與保健抗壞血酸在空氧中易被氧化，尤其有過渡性金屬離子存在時(shí)（例如：Cu+、Fe2+），但在整體或水溶液中不易被破壞。由于VitC具有自由基清除劑的作用，所以常被加入食物中以防止氧化性變質(zhì)。但需要注意的是，外源維生素C不能過量攝入，否則會(huì)引起中毒。因?yàn)椋篤itC（大量）+O2·-

H+、Fe2+/Cu+H2O2+VitC

（劇毒）癌癥、衰老與保健

②含硫化合物含硫化合物包括組織中的谷胱甘肽（GSH）、麥角硫因、半胱氨酸以及蔥和大蒜中的含硫活性成分，通式為Rn-SH。它們都是有名的自由基清除劑。其中有些具有較高的防輻射能力，如GSH和半胱氨酸。癌癥、衰老與保健

GSH是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸縮合而成的小分子肽，具有很強(qiáng)的還原活性，廣泛存在于各種動(dòng)物組織中，是機(jī)體中的主要還原力，是細(xì)胞的必要成分之一，因此它是維持生命所絕對(duì)必需的。其主要功能是給機(jī)體提供還原力，保護(hù)機(jī)體其它重要組織或成分免受自由基的氧化。許多蔬菜和嫩芽中都含有豐富的含硫化合物。在正常情況下，機(jī)體本身可合成生理水平的GSH。癌癥、衰老與保健

Rn-SH可通過給氫過程而抑制自由基擴(kuò)展反應(yīng)：Rn-SH+R·Rn-S·+R-H而新形成的自由基Rn-S·卻不能催化鏈鎖反應(yīng)：2Rn-S·Rn-S-S-Rn

癌癥、衰老與保健

2．脂溶性清除劑天然的脂溶性清除劑主要有：維生素E、維生素A、胡蘿卜素類和泛醌。①維生素E（VitE）

又稱生育酚，其主要生理功能是抗衰老和抗不育。蜂蜜、雞肉、蘑菇、香蕉、花生和木瓜中廣泛含有。VitE的缺乏可引起皮膚癌和乳腺癌，甚至導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)。癌癥、衰老與保健

VitE是脂溶性的，可有效清除膜內(nèi)過氧化脂類自由基。而VitC是水溶性的，存在于細(xì)胞外液和細(xì)胞質(zhì)中，起電子傳遞的作用，主要清除細(xì)胞外液和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的自由基。兩種維生素密切配合，有效地清除細(xì)胞內(nèi)外的自由基，抑制了細(xì)胞中的脂類過氧化作用，維持其正常生理狀態(tài)。癌癥、衰老與保健

必須指出的是，盡管整體的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了VitE和VitC是一種重要的自由基清除劑，但在生理濃度的人體離體試驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)其保護(hù)作用。因此，在商業(yè)上把維生素E加到面部化妝品中和作為抗衰老藥物使用，其效果是值得懷疑的。癌癥、衰老與保健

②泛醌類

泛醌是哺乳動(dòng)物肝線粒體呼吸鏈中組成之一，具有抗氧化作用，能有效防止因氧化代謝所產(chǎn)生的自由基對(duì)細(xì)胞膜不飽和脂肪酸的攻擊。癌癥、衰老與保健

③維生素A（VitA）

存在于谷物及其皮中，其生理功能與上皮組織的發(fā)育有關(guān)，具有抗氧化和保護(hù)視力作用。VitA的缺乏可導(dǎo)致上皮細(xì)胞角質(zhì)化，皮膚變得粗糙、干燥，甚至衰老。癌癥、衰老與保健

④胡蘿卜素類

胡蘿卜素廣泛存在于蘿卜、胡蘿卜和多種海藻中，具有很強(qiáng)的抗氧化能力。β-胡蘿卜素由2個(gè)VitA分子單體構(gòu)成，裂解后可獲得2分子VitA。β-胡蘿卜素可有效清除由光輻射產(chǎn)生的OH·自由基，因此具有保護(hù)視力和抗衰老的功效。癌癥、衰老與保健三、外源性自由基清除劑——食品中的抗氧化劑

罐頭食品中常加入低濃度的丁化羥基甲苯，沒食子丙酯或乙氧基喹作為抗氧化劑（或防腐劑），以防止食物的氧化性變質(zhì)（主要是清除自由基或阻斷其引發(fā)反應(yīng)，抑制脂類過氧化作用）。在食品管理法中對(duì)這些添加劑的用量控制都有嚴(yán)格規(guī)定，這樣可避免其有害作用。例如：在蘋果和李的保存中，乙氧基喹的最高允許量為3ppm。癌癥、衰老與保健

食品保存中所用的抗氧化劑（AH2）主要都是通過供氫來發(fā)揮作用的。AH2對(duì)脂類過氧化作用的抑制是由于過氧化自由基從抗氧化劑得到氫而消滅了自由基本身。其作用機(jī)理如下：R-O-O·+AH2R-OOH+AH·

2AH·AH2+AR-O-O·+AH·R-OOH+A癌癥、衰老與保健四、中藥的自由基清除作用

近年來發(fā)現(xiàn)許多中藥具有清除自由基的作用，如甘草能清除O2·-，具有抗脂類過氧化的作用；柚皮有很強(qiáng)的抗氧化能力；五味子和女貞子具有保肝護(hù)肝作用等等。以酒精為例，當(dāng)它進(jìn)入血液后，可被活性氧氧化成乙醇自由基，其過程如下：癌癥、衰老與保健CH3CH2OH+OH·

CH3C·HOH

當(dāng)乙醇自由基進(jìn)入到肝臟時(shí)，能迅速誘發(fā)生物膜脂類過氧化作用，或與肝細(xì)胞的大分子如蛋白質(zhì)和脂類進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，破壞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性，導(dǎo)致肝細(xì)胞壞死，胞漿中可溶性酶釋放入血液，使血清中轉(zhuǎn)氨酶升高。中藥五味子和女貞子能迅速清除血液和肝臟中的乙醇自由基，因此具有保肝護(hù)肝作用。癌癥、衰老與保健五、常見水果蔬菜中的抗氧化能力我們?nèi)粘Ｉ钍秤玫脑S多水果和蔬菜都具有一定的自由基清除作用，簡(jiǎn)要介紹如下：（1）未經(jīng)煮沸的豆角、韭菜、茄子、香蕉、油菜、土豆和四季豆汁的抗氧化力強(qiáng)，一經(jīng)煮沸則效果減弱；癌癥、衰老與保?。?）黃瓜、葡萄和番茄汁經(jīng)煮沸后，效果反而增強(qiáng)；（3）陳皮、大棗、山楂、生姜、大蒜和茶葉的水提物有較強(qiáng)的抗氧化作用；（4）在以下7種常見的蔬菜和水果汁中，抗氧化能力的大小依次為：茄子汁＞豆角汁＞青椒汁＞黃瓜汁（煮沸）＞葡萄汁（煮沸）＞番茄汁＞桃汁。癌癥、衰老與保健六、活性氧的清除

需氧生物時(shí)刻不停地利用氧氣進(jìn)行呼吸代謝，而氧分子被還原成水的過程中產(chǎn)生了大量的活性氧自由基，反過來對(duì)機(jī)體本身又造成致命的傷害。需氧生物一面需氧，同時(shí)又受到氧的損傷，機(jī)體如何解決這一矛盾呢？癌癥、衰老與保健

所幸的是，為了維持正常的生命活動(dòng)，需氧生物在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化過程中已演化出一整套完整的能迅速清除因氧的代謝而產(chǎn)生的活性氧系統(tǒng)，即活性氧清除酶系統(tǒng)。主要由超氧化物岐化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過氧化酶（GP）組成。SOD能清除O2·-

，同時(shí)生成H2O2。H2O2又可被CAT清除，生成H2O和O2。除CAT外，GP也可清除H2O2，而且還可清除脂類過氧化自由基RO2·及ROOH（R－OOH）。

癌癥、衰老與保健活性氧的清除機(jī)制如下：O2·-+O2·-

SODH2O2+O2

H2O2H2O+O2

R-OOH+GSHGPR-OH+GSSG+H2OCATGP癌癥、衰老與保健第四章自由基的生理功能

一、吞噬作用二、凝血作用三、生殖過程四、肝臟的解毒作用五、果實(shí)的成熟和植物組織創(chuàng)傷的影響六、其它癌癥、衰老與保健生物機(jī)體內(nèi)各種不同的自由基的產(chǎn)生和清除應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡之間。自由基過多或不足都對(duì)機(jī)體不利。自由基產(chǎn)生過多或清除過慢固然會(huì)促進(jìn)機(jī)體衰老，引起各種疾病。如果生物機(jī)體不能維持一定量的自由基水平，也會(huì)給生命活動(dòng)帶來不利影響，甚至不能進(jìn)行正常的代謝活動(dòng)，或者發(fā)生另外一些類型的疾病。因此認(rèn)為自由基總是對(duì)機(jī)體有害的觀念是錯(cuò)誤的。本章主要闡述一些自由基對(duì)生物機(jī)體有益的方面，即自由基的生理功能。癌癥、衰老與保健一、吞噬作用動(dòng)物細(xì)胞的白細(xì)胞碰到細(xì)菌及其它微生物時(shí)會(huì)把它們包圍起來并吞入細(xì)胞內(nèi)，這一過程稱為吞噬作用（phagocytosis）。機(jī)體受病毒或病菌入侵后，就會(huì)發(fā)炎。在發(fā)炎的晚期，單核白細(xì)胞（成熟白細(xì)胞的前體）就進(jìn)入發(fā)炎區(qū)。癌癥、衰老與保健它們的代謝率和吞噬功能原來都比較小，但一旦進(jìn)入發(fā)炎區(qū)后，這些單核白細(xì)胞就會(huì)受到病菌的刺激而變成巨噬細(xì)胞（成熟白細(xì)胞的一種）。這時(shí)，巨噬細(xì)胞的代謝率和吞噬功能都大大地增加，從而能大量地吞噬病菌。癌癥、衰老與保健

吞噬作用的整個(gè)過程為：當(dāng)病菌碰到巨噬細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞膜首先凹陷，然后把整個(gè)病菌包圍，并形成吞噬體轉(zhuǎn)移入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，這樣細(xì)胞膜的外表面就成了吞噬體的內(nèi)表面。此時(shí)，巨噬細(xì)胞就象整個(gè)生命機(jī)體消化食物一樣，對(duì)吞噬體進(jìn)行徹底的消化作用，這種消化作用需要消耗大量的O2，這一現(xiàn)象稱為呼吸爆發(fā)（respiratoryburst）。癌癥、衰老與保健巨噬細(xì)胞消耗氧的同時(shí)可在其胞內(nèi)產(chǎn)生大量的活性氧自由基，從而達(dá)到對(duì)病菌的殺滅作用。當(dāng)然，大量的活性氧自由基對(duì)巨噬細(xì)胞本身也是致命的，因此，這一過程也是巨噬細(xì)胞（嚴(yán)格來說，應(yīng)當(dāng)是白細(xì)胞）自殺性的行為。這就是發(fā)炎部位往往化膿的原因。癌癥、衰老與保健二、凝血作用

凝血酶原是凝血酶的前體。凝血酶可激活血中的纖維蛋白原形成纖維蛋白，因而在凝血過程中起作用。凝血酶原又是它的前體凝血酶原前體在超氧陰離子的氧化作用下才生成凝血酶原的。在生成凝血酶原時(shí)，維生素K是必不可少的因子。癌癥、衰老與保健凝血過程的作用機(jī)制如下：維生素K維生素K還原酶

維生素K半醌維生素K半醌+O2

維生素K還氧化物+O2．-

凝血酶原前體超氧陰離子

凝血酶原超氧陰離子

凝血酶纖維蛋白原凝血酶纖維蛋白（網(wǎng)狀交聯(lián)：凝血）癌癥、衰老與保健三、生殖過程1．受精作用

受精作用是一個(gè)與活性氧有關(guān)的有趣現(xiàn)象，其一系列的變化與吞噬作用所引起的變化很相似。當(dāng)受精作用進(jìn)行時(shí)，就會(huì)誘導(dǎo)氧消耗的突發(fā)并在卵表面立即形成一層受精膜，該膜含有大量交聯(lián)的過氧化物。膜的形成可阻止更多精子的進(jìn)入，即排除多精受精現(xiàn)象。癌癥、衰老與保健交聯(lián)是由存在于卵子中的卵過氧化物酶催化完成的。大部分額外吸收的氧被用來生產(chǎn)上述反應(yīng)所需的過氧化氫。因此，這種“呼吸爆發(fā)”具有另一種不同的目的。受精膜的形成機(jī)制如下：2R-H+O2

過氧化物酶

2R·+H2O2

2R·+H2O2

過氧化物酶

2R-OOH癌癥、衰老與保健2．精子的激活人的精液（堿性）具有SOD酶活性，它與精子的活動(dòng)能力有直接關(guān)系，同時(shí)具有保護(hù)精子免受脂類過氧化作用。由于SOD酶的存在，因此正常情況下，精子的游動(dòng)能力相對(duì)較弱。癌癥、衰老與保健當(dāng)精液進(jìn)入女性的生殖道時(shí)，SOD酶在生殖道的酸性環(huán)境中失活，精子受到一定程度的脂類過氧化作用，此時(shí)精子的活動(dòng)能力加強(qiáng)，游動(dòng)速度加快，從而增加其受精機(jī)率的作用，這一過程稱為精子的激活。精子被激活后，可繼續(xù)沿著輸卵管向卵巢方向快速游動(dòng)，直到受精為止。然后受精卵順著輸卵管回到子宮里定居，繼續(xù)進(jìn)行胚胎發(fā)育。這一過程稱為“著床”。癌癥、衰老與保健四、肝臟的解毒作用

解毒作用實(shí)際上是肝細(xì)胞中的細(xì)胞色素p450催化的各類“外來物質(zhì)”的羥化作用。“外來物質(zhì)”可包括許多不同種類的東西，從藥物到毒物，如各種藥物、抗生素、脂肪酸，各種致癌物質(zhì)，各種麻醉劑、殺蟲劑、除草劑、烷烴系列石油產(chǎn)品及其燃燒產(chǎn)物等等。這些“外來物質(zhì)”在一定劑量?jī)?nèi)可被羥化而排出體外，即被解毒。因劑量過大使機(jī)體忍受不住，就會(huì)中毒。癌癥、衰老與保健機(jī)體對(duì)“外來物質(zhì)”的解毒作用主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行，該過程需要超氧陰離子的參與。其解毒過程如下：p4503++底物（S）p4503+-Sp4502+-S+O2

S-OHH2O2H+

p4503+-SOHp4503+-S

圖4-1肝臟的解毒過程H+O2．-癌癥、衰老與保健五、果實(shí)的成熟和植物組織創(chuàng)傷的影響1．果實(shí)的成熟和老化

果實(shí)的成熟和老化是一個(gè)嚴(yán)格控制氧化的過程。在成熟過程中，水果或果實(shí)中的游離-SH基團(tuán)降低，同時(shí)大量積累了H2O2和脂類過氧化物。由此可見，成熟過程可用增加水果中H2O2的含量的處理方法來進(jìn)行催熟。癌癥、衰老與保健2．植物對(duì)創(chuàng)傷的“響應(yīng)”

植物組織中含有幾種特殊的氧化酶類，當(dāng)組織受傷時(shí)，這些酶被釋放出來，在氧的作用下，氧化酶對(duì)受傷部位組織的不飽和脂肪酸進(jìn)行過氧化作用，使它變成脂類過氧化物及其降解產(chǎn)物——醛類物質(zhì)。植物組織受破壞形成的脂類過氧化物和醛類物質(zhì)在殺死企圖進(jìn)入傷口的細(xì)菌和真菌方面起著重要作用。癌癥、衰老與保健六、其它

自由基的生理功能還有許多方面，如前列腺素的的合成，木脂素的形成與毀壞，植物的光合作用等。癌癥、衰老與保健第五章缺血重灌流—自由基對(duì)組織的損傷

一、缺血重灌流的活性氧自由基產(chǎn)生機(jī)制二、缺血時(shí)間與重灌流的組織損傷效應(yīng)三、缺血重灌流對(duì)組織器官的損傷（實(shí)例）癌癥、衰老與保健缺血引起的組織損傷是致死性疾病的主要原因，例如冠狀動(dòng)脈病和中風(fēng)。但有許多證據(jù)說明僅僅缺血還不足以導(dǎo)致組織損傷，只有在一段時(shí)間后，血流又突然恢復(fù)（即重灌流）時(shí)才出現(xiàn)損傷。缺血組織重灌流時(shí)所造成的微血管和實(shí)質(zhì)器官的損傷主要是由活性氧起作用的，這在多種器官的損傷中已得到證實(shí)。如在創(chuàng)傷性休克、外科手術(shù)、器官移植、燒傷、凍傷和血栓等血液循環(huán)障礙時(shí)都出現(xiàn)缺血——重灌流損傷。癌癥、衰老與保健一、缺血重灌流的活性氧自由基產(chǎn)生機(jī)制

黃嘌呤氧化酶是缺血重灌流時(shí)活性氧自由基產(chǎn)生的主要原因。它存在于機(jī)體的各種組織中。機(jī)體在正常情況下所攝取的食物一般不能直接提供能量，其中一部分能量直接轉(zhuǎn)化為熱能，以維持我們機(jī)體的正常體溫，另外一部分則轉(zhuǎn)化為生物能，然后以生物能的形式向各組織提供所需的能量，以維持機(jī)體的正常生理功能。癌癥、衰老與保健這種能量的轉(zhuǎn)化方式需要一種能量的中轉(zhuǎn)載體，即ATP（三磷酸腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)稱三磷酸腺苷）。其供能方式如下：ATP有氧ADP+Pi+能量當(dāng)機(jī)體缺血時(shí)，缺血的組織處于臨時(shí)缺氧狀態(tài)，此時(shí)ATP的供能方式為：ATP缺氧AMP+能量缺氧腺嘌呤核苷

缺氧次黃嘌呤核苷缺氧次黃嘌呤癌癥、衰老與保健由此可見，機(jī)體缺血時(shí)組織中就會(huì)積累大量的次黃嘌呤。當(dāng)血液恢復(fù)供應(yīng)時(shí)（即重灌流），氧分子重新進(jìn)入組織，與組織中積累的次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶發(fā)生反應(yīng)，生成大量的活性氧O2·-、H2O2

和OH·。這些具有細(xì)胞毒性的自由基或活性氧使細(xì)胞膜脂類過氧化，使組織中的透明質(zhì)酸和膠原蛋白降解，改變了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，造成組織損傷。其全過程如下圖所示：癌癥、衰老與保健

ATP組織損傷

AMPLOOH腺嘌呤核苷OH·

次黃嘌呤核苷

Fe2+次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶

尿酸+O2·-+H2O2

重灌流圖5-1缺血重灌流導(dǎo)致組織損傷示意圖

LH缺血癌癥、衰老與保健二、缺血時(shí)間與重灌流的組織損傷效應(yīng)由圖5-1可以看出，缺血重灌流時(shí)活性氧自由基的產(chǎn)生與組織中積累的次黃嘌呤有關(guān)。即活性氧自由基主要由組織中積累的次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶在有氧情況下發(fā)生反應(yīng)生成，而次黃嘌呤是缺血時(shí)組織中的ATP代謝形成并積累在組織中的。癌癥、衰老與保健因此，組織缺血時(shí)間越長(zhǎng)，所積累的次黃嘌呤就越多，當(dāng)血液重新供應(yīng)時(shí)，生成的活性氧自由基也就越多，對(duì)組織的損傷程度就越大。所以，組織的損傷程度與其缺血時(shí)間成正比。當(dāng)然，當(dāng)組織長(zhǎng)時(shí)間缺血時(shí)，因?yàn)榧?xì)胞得不到氧氣而死亡，從而導(dǎo)致組織或器官的壞死，這就談不上自由基的損傷了。癌癥、衰老與保健三、缺血重灌流對(duì)組織器官的損傷（實(shí)例）1．小腸和胃例：劇烈運(yùn)動(dòng)后喝冷飲，空腹飲酒或饑餓后暴飲等，均可導(dǎo)致小腸和胃的缺血重灌流損傷（慢性損傷）。2．腦例：飯后立即沖涼，中風(fēng)（急性損傷），低血糖等。癌癥、衰老與保健3．心臟例：冠心病、心肌梗塞、血管硬化、心力衰竭等（急性損傷）。4．皮膚最典型的例子是燒傷（急性損傷）。皮膚移植等。癌癥、衰老與保健5．肌肉人在劇烈運(yùn)動(dòng)后會(huì)感到肌肉酸痛，即疲勞。當(dāng)注射SOD后，疲勞癥狀就會(huì)減輕或消除。原因是運(yùn)動(dòng)過程中肌肉處于暫時(shí)缺氧狀態(tài)，當(dāng)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，供氧得到恢復(fù)，這是一種典型的缺血重灌流，此過程中產(chǎn)生大量的活性氧自由基會(huì)損傷肌肉，導(dǎo)致肌肉酸痛。由于SOD是活性氧的有效清除劑，因此注射SOD后可減輕運(yùn)動(dòng)后的疲勞癥狀。癌癥、衰老與保健

由此可見，在大運(yùn)動(dòng)量時(shí)，如及時(shí)供給維生素E、GSH或SOD等抗氧化劑可能解除疲勞或損傷。這對(duì)軍事和體育運(yùn)動(dòng)的適宜運(yùn)動(dòng)量提出了質(zhì)疑。癌癥、衰老與保健6．肺例：高原缺氧和肺氣腫。肺氣腫的特點(diǎn)是支氣管和肺泡管的破壞，肺泡面積縮小，導(dǎo)致氣體交換困難，血氧過少。癌癥、衰老與保健7．眼

眼是動(dòng)物唯一的光感受器，它直接暴露于光和氧氣中，按理最易產(chǎn)生光氧化反應(yīng)，也最易遭受到氧化性損傷。但事實(shí)并非如此，這與眼晶狀體的生物化學(xué)特征有關(guān)。1、晶狀體無直接的血液供應(yīng)，因此氧的濃度極低；2、晶狀體無線粒體，所以不能通過氧化而自行產(chǎn)生活性氧自由基；癌癥、衰老與保健3、晶狀體具有高濃度GSH，前房液中含有高濃度抗壞血酸。以上三點(diǎn)使得眼中氧化性代謝產(chǎn)物既難于生成，也難于積累。只有老年動(dòng)物的光學(xué)功能才受到損傷，或是眼睛直接受到光輻射（如紫外線、射線輻射等）和暴露在光化學(xué)污染的氣體中時(shí)才受到損傷。癌癥、衰老與保健

白內(nèi)障是人類致盲的首位原因，據(jù)世界衛(wèi)生組織1982年調(diào)查，全世界每年有1700萬人因白內(nèi)障而失明。對(duì)白內(nèi)障的發(fā)病機(jī)制目前尚未十分清楚（可能與長(zhǎng)期受光輻射、接觸光化學(xué)污染物和受病毒及病菌感染所致），而且也無特效藥防治。白內(nèi)障（特點(diǎn)：角膜水腫，細(xì)胞通透性功能障礙）造成的眼睛失明是由缺血重灌流產(chǎn)生的活性氧自由基損傷眼角膜和晶狀體而導(dǎo)致的。癌癥、衰老與保健

許多眼藥水中均含有多種活性氧自由基清除劑，如SOD、甘露醇、GSH、叔丁基羥基茴香醚和β-胡蘿卜素等。根據(jù)不同的職業(yè)類型、工作環(huán)境或生活習(xí)慣選用這類眼藥水，或者直接通過膳食或藥物適量地補(bǔ)充活性氧自由基清除劑，對(duì)眼睛會(huì)有一定的保健作用。癌癥、衰老與保健8．循環(huán)性休克及其治療循環(huán)性休克是由于劇烈旋轉(zhuǎn)或高空嚴(yán)重失重狀態(tài)下產(chǎn)生的周身血液循環(huán)紊亂而導(dǎo)致的一種有活性氧參與的病理過程。這是一種典型的缺血重灌流現(xiàn)象，因此自由基清除劑，尤其是活性氧清除劑都具有防治循環(huán)性休克的作用。癌癥、衰老與保健第六章自由基與癌癥一、自由基的致癌機(jī)制二、致癌物和促癌物三、吸煙致癌論四、空氣中的自由基五、癌癥預(yù)防癌癥、衰老與保健長(zhǎng)期以來，人們?cè)鴱牟煌嵌葋硖接懓┌Y發(fā)病的原因，但未取得突破性進(jìn)展。自從自由基化學(xué)揭露了自由基的高度活潑性，且能引起迅速擴(kuò)展的鏈鎖反應(yīng)后，人們才把自由基的這些性質(zhì)與癌癥的誘發(fā)及其快速生長(zhǎng)聯(lián)系起來。此后，有關(guān)癌癥發(fā)病機(jī)制的研究才取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。癌癥、衰老與保健一、自由基的致癌機(jī)制一個(gè)正常細(xì)胞發(fā)生癌變必須經(jīng)歷兩個(gè)階段，即誘發(fā)和促進(jìn)階段，稱為兩步致癌學(xué)說。癌癥、衰老與保健1、誘癌階段

癌癥的誘發(fā)是由致癌物引起的。致癌物要么直接損傷DNA，要么和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上的不可逆改變，導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生紊亂，最終使細(xì)胞突變或死亡，這種突變了的細(xì)胞在多次接觸致癌物（這種致癌物也具有促癌作用）或促癌物時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，變成癌細(xì)胞，從而導(dǎo)致癌癥。這就是致癌物的誘癌階段。癌癥、衰老與保健2、促癌階段誘癌階段是致癌所必需的，但不是充分的，如只停留在此階段一般不會(huì)發(fā)生癌癥，但是多次重復(fù)受到促癌物的作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成癌癥。這就是癌癥的促進(jìn)階段。例如，在小鼠身上涂小劑量的致癌物不會(huì)使小鼠發(fā)生皮膚癌，但在此基礎(chǔ)上多次重復(fù)使用一些非致癌物質(zhì)后（如酒精，具有促癌作用），就可制成小鼠皮膚癌模型。癌癥、衰老與保健

促癌的作用機(jī)理目前不是十分清楚，但有人認(rèn)為，這可能與促癌物質(zhì)誘發(fā)與DNA結(jié)合的致癌物產(chǎn)生自由基有關(guān)。這種自由基化作用可繼續(xù)引發(fā)一系列的自由基鏈鎖反應(yīng)，從而擴(kuò)大了受損DNA的損傷程度，加速細(xì)胞的轉(zhuǎn)化作用。癌癥、衰老與保健3、自由基的致癌和促癌作用

自由基本身具有很強(qiáng)的攻擊DNA的能力，它可以直接和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上的不可逆改變，導(dǎo)致DNA突變，也可以使DNA變成自由基，然后產(chǎn)生一系列的自由基鏈鎖反應(yīng)，最終造成DNA的損傷或突變，這就是自由基的致癌作用。癌癥、衰老與保健少量的自由基對(duì)DNA的損傷或突變作用是永久性的，具有轉(zhuǎn)化成癌癥的可能，即使暫時(shí)不得癌癥，但如多次重復(fù)地受到同樣的或其它自由基的攻擊后，DNA的損傷或突變作用就會(huì)增加，這時(shí)，受損細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞的可能性就會(huì)大大地提高，這就是自由基的促癌作用。癌癥、衰老與保健從這一意義上講，自由基的促癌作用主要是通過擴(kuò)大受損DNA的損傷程度，增加細(xì)胞轉(zhuǎn)化的可能來實(shí)現(xiàn)其致癌作用的。如經(jīng)常接受強(qiáng)日照會(huì)使人得皮膚癌，多次重復(fù)接觸放射源（X射線、α、β、γ射線等）會(huì)引發(fā)白血病，習(xí)慣于油膩和烘烤飲食的人得腸道癌的機(jī)率會(huì)增加等等。癌癥、衰老與保健二、致癌物和促癌物

凡能和DNA發(fā)生不可逆結(jié)合或直接損傷DNA，導(dǎo)致其產(chǎn)生永久性損傷或突變作用的物質(zhì)，都具有致癌作用，我們把這些具有致癌作用的物質(zhì)統(tǒng)稱為致癌物。如化學(xué)性質(zhì)活潑的自由基、脂類過氧化物、苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、多種農(nóng)藥、亞硝基和硝基化合物等。

癌癥、衰老與保健有些致癌物本身就是自由基，如脂類過氧化物；大多數(shù)非自由基致癌物在體內(nèi)活化或分解后也產(chǎn)生危害性很強(qiáng)的自由基，如苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、亞硝基、硝基化合物、農(nóng)藥等等。但不管是哪一類致癌物，其致癌機(jī)制都是使DNA產(chǎn)生永久性損傷或突變，從而導(dǎo)致細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。癌癥、衰老與保健有些物質(zhì)本身不致癌，但多次重復(fù)作用于已經(jīng)誘發(fā)的細(xì)胞就會(huì)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化，從而引發(fā)癌癥。這類能促使DNA受損的細(xì)胞轉(zhuǎn)化而引起癌癥的物質(zhì)稱為促癌物。促癌劑種類繁多，包括酒精、甲醛、巴豆油、巴豆脂、酚類、脂酸甲酯、直鏈烷、表面活性劑（十二烷基磺酸鈉和吐溫60）、柑橘油、碘乙酸、未燃燒的煙草提取物和香煙煙霧凝聚物等等。

癌癥、衰老與保健

值得提出的是，許多致癌物兼有致癌和促癌的雙重作用，如自由基和含磷農(nóng)藥等，這類物質(zhì)少量即可使DNA損傷或突變，大量接觸則可引發(fā)癌癥的產(chǎn)生。癌癥、衰老與保健三、吸煙致癌論1、吸煙致癌的證據(jù)1962年英國(guó)皇家內(nèi)科學(xué)院指出“吸煙是肺癌的重要原因”，1964年美國(guó)外科醫(yī)生咨詢委員會(huì)根據(jù)15個(gè)國(guó)家的一百多個(gè)調(diào)查以及實(shí)驗(yàn)性研究指出“吸煙導(dǎo)致肺癌，其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它病因”。癌癥、衰老與保健1982年美國(guó)衛(wèi)生部提出“吸煙能引起多種癌癥”，“吸煙是目前人類健康的最大威脅之一，然而是一種可以避免的死亡因素”，同時(shí)又指出“每天吸煙2包以上者，死于肺癌的機(jī)會(huì)比不吸煙者高15~20倍，不吸煙者由于被迫吸入吸煙者噴出的煙霧而患肺癌的機(jī)會(huì)正在上升。吸煙者的咽、喉、食道、腎、膀胱和膽的癌變率都高于不吸煙者。戒煙達(dá)12~15年者肺癌發(fā)病率可以降到不吸煙者的水平”。癌癥、衰老與保健這個(gè)報(bào)告對(duì)吸煙者是個(gè)嚴(yán)重警告，對(duì)戒煙者是個(gè)鼓勵(lì)。那些與吸煙者常接近的家庭成員和同事們都是受害者。1986年中國(guó)衛(wèi)生部的調(diào)查報(bào)告表明，中國(guó)男人吸煙者達(dá)61%，名列世界各國(guó)之首，而且大多數(shù)在15~24歲就開始吸煙；婦女占7%。調(diào)查指出吸煙百分?jǐn)?shù)與受教育水平呈相反關(guān)系。我國(guó)每年死于肺癌者達(dá)10萬人，如不采取戒煙措施，到2025年預(yù)計(jì)將有200萬人死于肺癌。癌癥、衰老與保健據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，工業(yè)化國(guó)家男女吸煙為30%，而第三世界國(guó)家里，男子吸煙者占50%，女子占5%。隨著工業(yè)化國(guó)家反對(duì)吸煙運(yùn)動(dòng)勢(shì)頭的增強(qiáng)，卷煙廠以鄰為壑正企圖向第三世界傾銷。反對(duì)吸煙的最大障礙不是來自吸煙者，而是來自煙草工業(yè)的驚人利潤(rùn)。癌癥、衰老與保健1986年我國(guó)煙草業(yè)收入為432億元，僅次于石油工業(yè)的收入。但是如果考慮到因吸煙而投入的醫(yī)療費(fèi)用，以及因早逝而喪失的人才，那么發(fā)展煙草工業(yè)無異于飲鳩止渴。因此，宣傳戒煙，寓禁于征，降低煙毒都是明智的辦法。癌癥、衰老與保健把煙油涂到小鼠和兔子上皮組織上能致癌。讓田鼠生活在稀釋的煙霧中（1:7）每天2次，每次10分鐘，共18個(gè)月以上，則胰腺癌發(fā)病率為30%、喉癌為10%、食道癌為5%。香煙煙霧顆粒可使小鼠皮膚、狗及大鼠支氣管上皮以及大鼠結(jié)締組織致癌。這些結(jié)果已被十多個(gè)國(guó)家的100個(gè)以上的研究機(jī)構(gòu)所證實(shí)。癌癥、衰老與保健2、煙的致癌物

香煙的煙霧可分為氣相和顆粒相兩部分。氣相能通過玻璃纖維濾膜，而顆粒相則吸附在膜上，直徑大于0.1μm，稱為焦油。氣相中的致癌物以亞硝基化合物為主，如二甲基亞硝胺、二烷基亞硝胺、亞硝基吡咯烷、亞硝基哌啶等；此外還含有多種促癌劑，如甲醛等。癌癥、衰老與保健顆粒相（焦油）含有3000種以上化合物，可分為中性和酸性成分，中性成分致癌，主要以甲基化多環(huán)芳烴類化合物為主，如苯并芘（a）等；酸性成分本身不致癌，只能加強(qiáng)中性成分的致癌作用（類似于促癌劑，但不是促癌劑）。癌癥、衰老與保健3、煙的自由基許多有機(jī)物在焦化時(shí)能產(chǎn)生大量的種類繁多的自由基。如香煙點(diǎn)燃時(shí)，中心溫度達(dá)850~900℃，邊緣達(dá)1200℃之高。下表列出了各種焦化物中的自由基含量。癌癥、衰老與保健焦化物中的自由基含量（自由電子/克）家庭煙囪油煙5×1018柴油油煙2×1019香煙支流煙霧5×1014香煙主流煙霧1×1015癌癥、衰老與保健香煙的自由基含量不因其價(jià)格、等級(jí)或有無過濾嘴而變化。在香煙的自由基中，氣相中的比固相中的更易與細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)榻褂椭凶杂苫１惠^大的顆粒緊緊地束縛著。香煙自由基對(duì)水和光及敏感，當(dāng)香煙煙霧通過水過濾時(shí)，固相成分及自由基幾乎留在水中，此時(shí)經(jīng)過濾出來的煙霧已幾乎沒有自由基。與此現(xiàn)象巧合的是以色列也門旗埃洛亞人不吸香煙，只吸水煙，他們不患肺癌。癌癥、衰老與保健4、香煙的生物學(xué)作用

香煙的生理作用是極為有害的。香煙煙霧中的自由基可以直接攻擊DNA，也可把體內(nèi)的O2還原成H2O2或O2·-

，進(jìn)而生成活性更強(qiáng)的OH·去間接地攻擊DNA，最終導(dǎo)致DNA鏈的損傷或突變。

癌癥、衰老與保健此外，香煙煙霧及其冷凝物中的非自由基成分可以和血紅素及肺組織中的磷脂反應(yīng)，形成穩(wěn)定性自由基，從而導(dǎo)致血相異常及肺功能損害。癌癥、衰老與保健四、空氣中的自由基

空氣飄塵中自由基主要來源于煙囪排出物、機(jī)動(dòng)車尾氣和香煙煙霧。城市上空自由基占分子污染物總量的1~10%，造成嚴(yán)重危害。工業(yè)城市的光化學(xué)煙霧也是通過自由基反應(yīng)形成的。即在特定的氣象及地理?xiàng)l件下，日光照射空氣污染物，發(fā)生光氧化反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。癌癥、衰老與保健光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生要求空氣中污染物必須達(dá)到一定濃度，當(dāng)?shù)乇砜諝鉁囟鹊陀谏蠈涌諝鉁囟鹊哪鏈貙訔l件下，污染物不能通過空氣流動(dòng)而自然稀釋，就易于積聚。

癌癥、衰老與保健工業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中含有CO、NO和未燃盡的烴類，例如烷烴、烯烴和芳香類化合物，以及烴類的不完全氧化物，如甲醛和乙醛等，在日光照射下，通過光氧化反應(yīng)生成CO2、O3、NO2、醛、酮、過氧硝酸乙酰酯RCO—OONO2（PAN）以及烷基硝酸鹽。它們構(gòu)成了光化學(xué)煙霧。

癌癥、衰老與保健光化學(xué)煙霧在日光的繼續(xù)照射下可發(fā)生一系列的自由基鏈鎖反應(yīng)，這對(duì)身體健康造成極大的傷害：NO2+O2

hv

O3+NO

在潮濕的大氣中亞硝酸光解可生成OH·，烴氧化后也可生成OH·，OH·復(fù)合生成H2O2：HONOhv

OH·+NO2OH·

H2O2癌癥、衰老與保健

PAN在日光照射下迅速分解成過氧乙酰自由基，后者與NO反應(yīng)又可生成一個(gè)新的自由基：RCO-OONO2

hvRCO0-OO·+NO2RCO-OO·+NORCOO·+NO2癌癥、衰老與保健

NO和NO2本身就是有毒且穩(wěn)定的自由基。因此，光化學(xué)煙霧中含有活性氧、無機(jī)和有機(jī)自由基，容易引發(fā)脂肪酸的過氧化作用，從而產(chǎn)生一系列疾病。蘭州市為我國(guó)化工中心之一，位于兩山夾峙的河谷，風(fēng)力極小，雨量少，陽光充足，有很厚的逆溫層，這此綜合因素構(gòu)成了生成光化學(xué)煙霧的良好條件。癌癥、衰老與保健通過對(duì)空氣自由基信號(hào)的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，空氣中的自由基含量為：工商業(yè)區(qū)＞文教區(qū)＞農(nóng)村＞南極，工商業(yè)區(qū)比農(nóng)村高13倍左右，農(nóng)村比南極高3倍左右。世界衛(wèi)生組織（WHO）曾作出如下結(jié)論：“汽車尾氣、工業(yè)和供熱系統(tǒng)的煙可能是引起肺癌的病因”。流行病學(xué)研究所也指出：“冶煉廠、石油化業(yè)廠和核工業(yè)區(qū)周圍居民的癌死亡率比其他的高”。癌癥、衰老與保健關(guān)于空氣負(fù)離子的問題：

空氣負(fù)離子具有殺菌和使空氣清新的作用。這已廣為人知，但至今不知其作用機(jī)理，甚至沒有確切的定義。許多人提出空氣負(fù)離子可能與自由基有一定的關(guān)系。Kellogg等人研究發(fā)現(xiàn)，空氣負(fù)離子的殺菌作用可因加入SOD而減弱，因而認(rèn)為超氧陰離子至少是空氣負(fù)離子的組成之一。我國(guó)已有多個(gè)單位從事相關(guān)的研究。癌癥、衰老與保健五、癌癥預(yù)防1、保護(hù)DNA免受自由基攻擊普遍認(rèn)為，生物體內(nèi)DNA的損傷是導(dǎo)致癌變或突變的分子基礎(chǔ)。物理的化學(xué)的因素常能誘發(fā)產(chǎn)生非?；顫姷淖杂苫掳┪铮–）也能經(jīng)細(xì)胞活化生成自由基C·，這些自由基都能使細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)變?yōu)镈NA·，隨后與C·形成DNA—C加合物，這種加合物可能是癌變誘發(fā)階段的關(guān)鍵。

癌癥、衰老與保健

我們?cè)O(shè)想一下，如果某種非致癌物N與致癌物C競(jìng)爭(zhēng)而生成DNA—N加合物，保護(hù)DNA免受C的攻擊，則可能阻止癌變。所幸的是，自然界中有許多物質(zhì)都具有這種功能，如含氮抗癌藥物及所有自由基清除劑。癌癥、衰老與保健既然大量的事實(shí)已經(jīng)說明了自由基和活性氧在誘癌和促癌方面都起著重要的作用，因此，避免自由基直接對(duì)DNA的攻擊才是最有效的癌癥預(yù)防措施。癌癥、衰老與保健2、提高機(jī)體組織的抗氧化力機(jī)體組織的抗氧化力指的是整個(gè)機(jī)體抗氧化能力的總和。主要以自由基清除劑或抗氧化劑的形式存在。如SOD、GSH、GP、CAT、NADPH、多種維生素和各種各樣的自由基清除劑等。癌癥、衰老與保健自由基清除劑或抗氧化劑具有清除自由基的能力，因此，機(jī)體組織抗氧化力的提高在某種程度上可以防止或減輕自由基對(duì)DNA的攻擊，甚至可以修復(fù)已經(jīng)被自由基損傷的DNA，從而可以預(yù)防癌癥的發(fā)生。日常生活中，我們可通過加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)和飲食調(diào)理的方法來達(dá)到提高組織抗氧化力的目的，這是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的過程。癌癥、衰老與保健第七章自由基與衰老

一、自由基致衰老機(jī)制二、衰老的直觀標(biāo)志——老年斑三、生物抗氧化劑與壽命的關(guān)系四、組織抗氧化力與壽命的關(guān)系五、組織抗氧化力與衰老的關(guān)系六、外加抗氧化力對(duì)衰老的影響七、代謝率與衰老八、限食、性別與衰老癌癥、衰老與保健

1955年，Harman第一次提出自由基與衰老和疾病有關(guān)（即衰老的自由基學(xué)說），接著于1957年發(fā)表了第一篇有關(guān)自由基與衰老的研究論文，他用含有0.5~1%自由基清除劑的飼料喂養(yǎng)小鼠，可使壽命增加。

癌癥、衰老與保健1980年cutler等經(jīng)一系列研究后指出，需氧生物在進(jìn)行氧化代謝過程中產(chǎn)生的氧自由基、醛類和過氧化物都具有高毒性，可導(dǎo)致衰老。此后，有關(guān)衰老的各種學(xué)說相繼提出，但所有這些學(xué)說幾乎都與自由基發(fā)生直接或間接的聯(lián)系。癌癥、衰老與保健一、自由基致衰老機(jī)制1、脂類過氧化作用

自由基攻擊生物膜中的不飽和脂肪酸，引發(fā)自由基鏈鎖反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞損傷、衰老或死亡。其最終結(jié)果是引起整體組織或器官的退行性死亡（或者說慢性消耗性衰退）——衰老（參見P3）。癌癥、衰老與保健2、DNA損傷作用

DNA是遺傳物質(zhì)，主要由四種堿基組成，即腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）組成的共價(jià)多聚物。自由基對(duì)DNA的損傷主要是通過與DNA中的胸腺嘧啶作用，生成過氧化物（即胸腺嘧啶過氧化物TO2·和TOOH），導(dǎo)致DNA的損傷或突變，從而引起機(jī)體生理功能的廣泛紊亂，最終導(dǎo)致衰老或引發(fā)癌癥（這種作用與引發(fā)癌癥的機(jī)制是一樣的）。

癌癥、衰老與保健自由基損傷DNA的機(jī)制：

R·R

H2OH+O2

TT·T-OH·TOOH+TO2·自由基并非只攻擊DNA中的T，而是DNA的四種堿基中，T對(duì)自由基比較敏感，敏感程度依次為T＞C＞A＞G，上式只代表DNA的主要損傷方式。所以，當(dāng)自由基攻擊DNA時(shí)，DNA并不是受到點(diǎn)式損傷，而是整條鏈同時(shí)受到不同程度的損傷。癌癥、衰老與保健二、衰老的直觀標(biāo)志——老年斑動(dòng)物和人的神經(jīng)細(xì)胞、心臟、肝以及皮膚等組織在老年時(shí)出現(xiàn)的點(diǎn)狀或彌散狀色素沉著，這種色素稱為脂褐質(zhì)，俗稱老年斑。它是不飽和脂肪酸受自由基作用后產(chǎn)生的脂肪酸過氧化物與機(jī)體組織蛋白質(zhì)結(jié)合而形成的復(fù)合物。

癌癥、衰老與保健

老年斑的形成與組織老化、視力減弱、學(xué)習(xí)和記憶衰退有關(guān)。如大鼠腦組織中脂褐質(zhì)含量隨年齡增多；當(dāng)大鼠缺少維生素E時(shí)，脂褐質(zhì)明顯增加，脂類過氧化物也同時(shí)增多，在飼料中補(bǔ)充維生素E時(shí)，情況得到改善；人腦中脂褐質(zhì)也隨年齡而增加，25~34歲增加最快，心肌脂褐質(zhì)從45歲起逐年增多。癌癥、衰老與保健三、生物抗氧化劑與壽命的關(guān)系

1、SOD：

SO