什么成分抗氧化能力最强（抗氧化的那些事儿）

在当下“养生”主义盛行的时代，人们对健康和美丽的追求更加执着与恳切。而“抗氧化”似乎是此条道路上的一个热点话题，似乎做好了抗氧化工作就可以长生不老、容光焕发。同时，相关的抗氧化保健品、护肤品、仪器等也花样百出，但却饱受争议。那么，这些抗氧化产品真的是智商税吗？“抗氧化”究竟与我们的健康有什么内在联系？与疾病的发生发展是否有关？

作者：Tsai

本文为作者授权医脉通发布，未经授权请勿转载。

什么是“抗氧化”

机体的细胞和细胞器中发生的生化反应是维持生命的驱动力。与此同时，在正常生理过程下（如细胞呼吸）会产生一些高反应性物质（自由基/促氧化剂），如活性氧（ROS）破坏细胞结构，机体也存在一个内源性的（抗氧化）防御系统来保护组织免受损伤。当该过程不能彼此平衡时，便出现了“氧化应激”——自由基产生增加或抗氧化保护能力下降，导致机体对于目标分子的氧化攻击能力下降。那么，什么是自由基，它们又是怎样影响氧化应激反应的呢？

自由基知多少

自由基是具有不成对电子的原子、分子或离子，具有高度不稳定性，易与其他分子发生活跃的化学反应。自由基来源于三种元素——氧、氮和硫，继而产生活性氧（ROS）、活性氮（RNS）和活性硫（RSS）。三者的组成和生成来源见表1、2和图1。

表1 自由基的成分及产生途径

表2 ROS类型及其反应性

图 1 ROS的生成反应 [Carocho M, et al. Food and chemical toxicology, 2013, 51: 15-25.]

（绿色箭头代表脂质过氧化，蓝色箭头代表Haber-Weiss反应，红色箭头代表Fenton反应。粗体字母代表具有相同行为的自由基或分子）过氧化氢自由基（HO₂^·）在pH=7时解离形成超氧阴离子（O₂^-·），后者具有极强的反应性，可与许多分子相互作用，直接或通过酶或金属催化过程产生ROS。超氧离子也可以通过与酶超氧化物歧化酶（SOD）的歧化反应（通过Haber-Weiss反应）解离为H₂O₂，最后通过过氧化氢酶（CAT）解离为水。如果H₂O₂与铁催化剂如Fe² 发生反应，则可以发生Fenton反应（Fe² H₂O₂→ Fe³ OH· OH^-）形成HO·。

自由基对氧化应激的影响

自由基在有氧过程中如细胞呼吸、暴露于涉及吞噬细胞激活的微生物感染、在高强度体力活动或污染物/毒素（如香烟烟雾、酒精、电离和紫外线辐射、杀虫剂和臭氧）的作用中产生。自由基对机体具有双重作用：在适当浓度下可作为信号分子，通过触发转录因子参与细胞增殖、凋亡和基因表达的调节，并参与吞噬细胞对感染的防御作用；当其水平过高时会造成机体氧化应激损伤。

自由基通过作用于相应的底物发挥氧化应激作用，可通过供给电子、还原自由基、接受电子、氧化自由基、夺氢、加成反应、自湮灭反应和歧化等方式与周围分子发生反应，其靶标主要为蛋白质、DNA和RNA、糖类和脂质，其相应的作用方式见表3。

表3 自由基对不同底物的作用方式

抗氧化剂的对抗作用

在氧化应激的跷跷板上，抗氧化剂是与自由基产生的氧化作用相对抗的物质。从定义上来说，生物抗氧化剂指当与可氧化底物相比，以较低浓度存在时能够延迟或防止底物氧化的任何化合物。抗氧化剂可为天然存在或人工合成，也可按产生来源分为内源性和外源性，按照其氧化过程是否由酶介导又可分为酶类和非酶类抗氧化剂，图2简要介绍了相关的分类，具体抗氧化剂的类型及其机制将在本文的下一篇姊妹篇中介绍。

图2 抗氧化剂的分类

抗氧化剂具有抑制新的自由基的产生、捕捉自由基以避免连锁反应、恢复自由基造成的损伤等作用。在生理条件下促氧化剂的水平略高于抗氧化剂，产生轻微的氧化应激，因此需要生物体的内源性抗氧化系统的干预。当随着年龄增长，内源性抗氧化剂和修复系统不能有效发挥作用时，氧化应激便会加重，进而出现机体功能紊乱（图3）。

图3 氧化应激与疾病

氧化应激对机体的病理生理作用

氧化应激可造成多种疾病，如癌症、心血管疾病（包括动脉粥样硬化和卒中）、肾脏及肝脏疾病、高血压、类风湿性关节炎、成人呼吸窘迫综合征、糖尿病及其并发症、白内障、肥胖症、自闭症、阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病、血管炎、肾小球肾炎、红斑狼疮、胃溃疡、血色素沉着症和先兆子痫等。在神经系统的氧化应激作用涉及多种酶（图4），并参与卒中、神经退行性疾病、神经炎性疾病等疾病过程（表4）。

图4 神经元和神经胶质细胞中ROS的主要产生来源及抗氧化防御系统 [Gandhi S, Abramov A Y. Oxidative medicine and cellular longevity, 2012.]

·ROS生成来源：主要由线粒体中的单胺氧化酶（MAO）、复合物I和复合物III产生，主要作用于渗透性过渡孔（PTP）、聚ADP核糖聚合酶（PARP）和线粒体DNA；胞质溶胶中ROS主要由NADPH氧化酶（NOX）和黄嘌呤氧化酶（XO）产生。

·抗氧化防御系统：线粒体中的超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽（GSH）、过氧化氢酶（C） 和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）。

表4 氧化应激与神经系统疾病的关系

缩写：CAT，过氧化氢酶；GSH，谷胱甘肽；MMP，基质金属蛋白酶；NIHSS，美国国立卫生院神经功能缺损评分；NO，一氧化氮；ROS，活性氧；SOD，超氧化物歧化酶

总结

氧化与抗氧化之间存在博弈关系，当氧化反应过于强烈时可造成机体氧化应激损伤，从而介导某些疾病的发生发展。本文主要介绍了主要的氧化剂及其作用，并简要介绍了抗氧化剂的组成。总体而言，抗氧化对于健康而言仍是一个重要的环节，或可延缓或阻滞疾病的发生与发展。那么抗氧化剂是如何各司其职，对于抗氧化剂我们又该如何去评估，或者是选择与应用呢，且待第二篇的具体分析。

参考文献：

1.Pisoschi A M, Pop A. The role of antioxidants in the chemistry of oxidative stress: A review[J]. European journal of medicinal chemistry, 2015, 97: 55-74.

2.Mullen L, Mengozzi M, Hanschmann E M, et al. How the redox state regulates immunity[J]. Free Radical Biology and Medicine, 2020, 157: 3-14.

3.Neha K, Haider M R, Pathak A, et al. Medicinal prospects of antioxidants: A review[J]. European journal of medicinal chemistry, 2019, 178: 687-704.

4.Arulselvan P, Fard M T, Tan W S, et al. Role of antioxidants and natural products in inflammation[J]. Oxidative medicine and cellular longevity, 2016, 2016.

5.Trist B G, Hilton J B, Hare D J, et al. Superoxide dismutase 1 in health and disease: how a frontline antioxidant becomes neurotoxic[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2021, 60（17）: 9215-9246.

6.Brieger K, Schiavone S, Miller F J, et al. Reactive oxygen species: from health to disease[J]. Swiss medical weekly, 2012, 142: w13659.

7.Hanafy K A, Selim M H. Antioxidant strategies in neurocritical care[J]. Neurotherapeutics, 2012, 9（1）: 44-55.

,