氫鬆講堂第三講 ─ 成也你敗也你,毀譽參半的自由基(下)

913
0
分享此篇文章

在上一講中,我們提到自由基也有分好壞,壞自由基會破壞細胞,造成細胞凋零、死亡;而好自由基,例如一氧化氮(NO)扮演細胞信息的傳遞因子、參與發炎反應,並終結對身體不利的腫瘤細胞。

 

那究竟自由基怎樣算好人,怎樣算壞人呢?

 

自由基好與壞關鍵在於濃度

自由基是好或壞,最關鍵的地方在於濃度。就像水或蘋果,傳統上我們認為是好的東西,所以常被要求沒事就多喝水、多吃蘋果,然而無論是水或蘋果,若過量了也會造成身體負擔而帶來傷害,同樣的,一旦自由基過量了,就會使身體細胞受損。那什麼是自由基過量了呢?其實我們體內天生都有一股抵抗自由基的力量,主要是各種還原酶,例如超氧化歧化酶 (SOD),它可以把毒性較強的超氧陰離子自由基( O2)轉成過氧化氫( H2O2 ),但如果超氧陰離子等自由基過高,超氧化歧化酶( SOD )無法負荷的情況下,就會累積大量的超氧陰離子自由基( O2)。

此時體內又有過多上述提及的一氧化氮( NO),兩者就會反應產生過氧亞硝酸自由基( ONOO)。

過氧亞硝酸是很壞的自由基,具有很強的氧化能力,它會造成粒線體通透性的改變而導致鈣離子流出,阻斷粒線體呼吸鏈的 ATP 生成,破壞細胞生理恆定。

另外,過氧亞硝酸自由基也會誘導細胞核中的 DNA 單股斷裂,最終將會導致細胞癌化或死亡。

一氧化氮會與超氧陰離子自由基反應產生過氧亞硝酸陰離子。

 

如何衡量自由基毒性

我們該如何衡量自由基對細胞的攻擊力呢?主要的檢測方式為測量該自由基的「標準還原係數」。

所謂的標準還原係數就是在測量自由基搶奪電子的能力,如果標準還原係數越大,則代表該自由基搶奪電子的能力越強,越容易攻擊細胞內的酵素、DNA及氧化細胞膜上的脂質。目前已知毒性最強的自由基就是羥自由基( OH)。羥自由基的標準還原係數高達2.31,而毒性第二強的過氧亞硝酸自由基( OONO)其標準還原係數也有2.2,相較之下毒性較弱的一氧化氮與過氧化氫其係數分別為1.21與0.94。

 

自由基如何產生的呢?

我們已經知道自由基的好壞關鍵在於濃度,下一步必須了解究竟自由基從何而來?自由基的來源主要分為兩類,第一種為內源性,另外一種則為外在環境的影響。

外在環境的影響有很多,主要像是不良的生活習慣(如熬夜、抽菸)、環境廢氣,甚至不好的情緒都會因此產生自由基。

那什麼是內源性自由基呢?顧名思義就是指我們的身體內部「自動」就會產生大量自由基,內源性自由基主要有兩個來源,第一種是粒線體行呼吸作用時所產生的,另一來源則是當身體內的巡邏員警─ 白血球為了攻擊外來入侵的物質如過敏源、細菌及病毒等,大量產生自由基做為化學武器,因而產生發炎反應

在這裡,我們先著重在第一種內源性自由基,之後的章節再針對「發炎反應」做詳細介紹。

每天我們要吃飯、補充各種養分,為的就是將這些食物轉化成體內細胞可利用的能量 ─ 三磷酸腺苷(ATP)。

許多人會將ATP稱為能量鈔票,主要是因為我們身體細胞一切的活動都需要ATP 提供能量。

身體會將食物分解成三大營養物質,分別是碳水化合物、蛋白質與脂質,而他們的組成基本單位分別是葡萄糖、胺基酸與脂肪酸,而粒線體主要是利用葡萄糖及脂肪酸將其分解產生ATP。

粒線體是怎麼利用葡萄糖等分子產生細胞可利用的ATP呢?主要的方式是依靠「電子傳遞鏈」,也就是利用醣解作用與檸檬酸循環所產生的NADH 與 FADH2 ,讓其氧化(失去電子)釋放出能量,利用這些能量將氫質子從粒線體的基質移動到膜間隙後,當大量的氫質子累積在膜間隙就產生了濃度梯度與電勢,最後濃度梯度的能量可利用ATP合成酶將膜間隙高濃度的氫質子回流到基質後釋放出來,而這股能量就能磷酸化 ADP並將能量儲存在ATP中。

粒線體是身體的能量發電廠,製造細胞所需的ATP。

 

雖然上述粒線體產生ATP 過程有點複雜,但其實我們最該注意的是一開始 NADH 與FADH2 他們失去的電子跑去哪兒了?這些電子最後大部分被氧氣(O2)所吸收,當氧氣吸收四個電子後,會跟四個氫質子( H+ )反應生成水( H2O ),在大部分的情況下,氧氣都能被還原成水,然而不幸的是約有 2% 的氧氣因為漏電的關係,使得部份氧氣只獲得一顆電子,使其成為超氧陰離子自由基( O2)。

而超氧陰離子自由基( O2)很容易與一氧化氮自由基( NO)反應形成上述提到、毒性第二強的過氧亞硝酸自由基( OONO)或是經超氧陰離子歧化酶( SOD )轉變為過氧化氫( H2O2 )再透過潘頓反應或哈伯維思反應產生最毒的自由基 ─ 羥基( OH)。

 

 

如何清除自由基?

現在我們知道,當身體利用粒線體產生能量的時候,同時也產生了大量自由基在傷害自己,根據統計,細胞的DNA 每天遭受自由基高達一萬次的攻擊,但你一定很好奇,為什麼我們似乎一點感覺也沒有呢?

那是因為人體內有各種酶做為抗氧化劑,專門清除粒線體產生的自由基。我們可以簡單想像,在我們體內存在兩股力量,第一個是各種自由基所形成的「氧化力量」,另一個則是體內各種酶所形成的「抗氧化力量」,在正常狀況下抗氧化的力量都能將氧化力量抵消,然而不幸的是,隨著年齡增長、細胞老化,身體的抗氧化力量也隨之下降,而自由基的氧化力量並無衰減,更甚至增加,使得氧化力量大於抗氧化力量,這個差距就形成了「氧化壓力」。

這也是為什麼你常聽見許多專家要大眾平常多攝取如維他命C、胡蘿蔔素、維他命E等抗氧化劑的原因,目的就是幫助身體提高抗氧化的力量,彌平氧化壓力!只是這些抗氧化劑對於身體是否有額外的負擔及副作用呢?

維生素C是大家熟知的抗氧化劑,但氫分子卻是目前已知最完美的抗氧化劑。

 

結論

日本醫科大學太田成男教授發現氫分子的物理與化學特性使其成為接近完美的抗氧化劑,使氫分子保健與預防醫學在日本蓬勃發展,蔚為風潮,請持續追蹤「氫鬆講堂」,在下集鯉魚兒將告訴你為什麼氫分子是目前已知最佳的抗氧化劑!

 
參考資料:
劉燦榮教授著作-淺談氫分子預防疾病之原理及應用實證
 

 

分享此篇文章