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自由基Free radicals

已更新:4月14日

自由基(Free Radicals)是一類具有未成對電子的高度反應性分子,能夠迅速與周圍分子反應,進而引發連鎖反應,對人體造成深遠影響。本文將深入探討自由基的定義、形成機制、生物特性、對健康的影響以及如何有效地清除自由基,以維持身體平衡與健康。


團狀組織細胞
示意圖:團狀組織細胞

一、什麼是自由基?


自由基是指擁有未成對電子的原子或分子。由於電子的不穩定排列,使自由基極易參與氧化還原反應。它們可以來自內源性代謝產物,也可以來自外在環境刺激(如輻射、污染、香菸等)。常見的自由基包括:

  • 氧自由基(O2•⁻):呼吸鏈中的副產物。

  • 羥基自由基(•OH):活性最強、破壞性最大。

  • 氮自由基(•NO):源自免疫細胞,參與發炎反應。

  • 過氧化自由基(ROO•):由脂質過氧化反應產生。


二、自由基的產生來源


1. 內源性來源:


  • 粒線體呼吸鏈:在能量產生過程中逸出的電子與氧反應形成自由基。

  • 發炎反應:吞噬細胞如巨噬細胞會產生大量自由基殺死病原。

  • 酵素反應:如黃嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶等反應中產生自由基。


2. 外源性來源:


  • 紫外線、X光、放射線。

  • 空氣污染(臭氧、PM2.5、重金屬)。

  • 菸草煙霧與酒精。

  • 農藥、塑化劑、工業化學品。


三、自由基的連鎖反應與細胞損傷機制


自由基因具有未成對電子,會主動搶奪其他分子的電子以達穩定狀態。此舉將使原本穩定的分子變成新的自由基,啟動自由基鍊式反應(radical chain reaction)。過程可分為三個階段:


  1. 啟動(Initiation):生成初始自由基。

  2. 傳播(Propagation):自由基攻擊脂質、DNA、蛋白質,引發更多自由基。

  3. 終止(Termination):兩個自由基結合形成穩定分子,終止反應。


此類連鎖反應若未受控,將造成:

  • 細胞膜脂質過氧化 → 細胞破裂

  • 蛋白質變性 → 酵素失活、結構損壞

  • DNA氧化 → 突變、癌症風險提升


四、自由基對健康的影響

影響類型

描述

心血管疾病

損傷血管內皮、促進動脈粥狀硬化

神經退化疾病

損傷神經元與髓鞘,與阿茲海默症、帕金森氏症有關

癌症

對DNA造成突變,引起腫瘤基因啟動或抑癌基因失活

糖尿病

自由基影響胰島素受器功能,增加胰島素阻抗

發炎與免疫失調

慢性發炎反應惡化,自由基過多會抑制免疫功能

老化

細胞損傷累積導致衰老相關疾病,如皮膚老化、骨質疏鬆等

五、身體如何對抗自由基?


人體具備多層次的抗氧化防禦系統,可分為:


1. 酵素性抗氧化劑


  • SOD(超氧化物歧化酶):將超氧自由基轉化為過氧化氫。

  • Catalase(過氧化氫酶):分解過氧化氫為水與氧。

  • GPx(穀胱甘肽過氧化酶):清除脂質過氧化物。


2. 非酵素性抗氧化劑


  • 維生素C、維生素E、β-胡蘿蔔素、穀胱甘肽。

  • 多酚與植化素(例如葡萄籽萃取、綠茶多酚)。

  • 氫分子(H₂):可選擇性清除羥基自由基與過氧亞硝酸根等有害自由基。


六、自由基平衡的維持:生活中的實踐


  • 攝取多樣化蔬果與天然抗氧化物質

  • 避免暴露於污染源與菸酒

  • 培養運動與充足睡眠的習慣

  • 減少高油炸、高糖、高溫料理食物

  • 控制慢性壓力與情緒波動


七、結語


自由基雖是人體正常代謝的副產品,但其過量累積將造成廣泛性損傷。認識自由基的生成機制與防禦系統,並落實健康生活方式,有助於預防慢性疾病與延緩老化,是現代醫學與功能醫學中不可忽視的重要課題。


參考文獻:

Pham-Huy LA, He H, Pham-Huy C. Free Radicals, Antioxidants in Disease and Health. Int J Biomed Sci. 2008;4(2):89-96.
Valko M et al. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chem Biol Interact. 2006;160(1):1-40.
Lobo V et al. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn Rev. 2010;4(8):118-126.

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