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氢气是宇宙最佳抗氧化剂

来源:孙学军 编辑:James&Ani 时间:2019-07-17 09:56:14

氢气的抗氧化能力不是很强,例如目前最强的抗氧化剂虾青素也能中和自由基,所以有理由认为氢气辅助治疗肿瘤的原理不光光是能够中和毒性自由基。

自由基生物学中非常确定的是,自由基增加导致的氧化损伤是衰老和许多疾病的关键,但抗氧化剂并不一定能产生理想的效果。产生这种矛盾现象的理由是由于自由基具有正面作用,抗氧化剂在产生抗氧化作用的同时可能会打破氧化还原平衡,影响了自由基的正常生理功能,这样正反两类作用相互抵消,导致抗氧化治疗的失败。氢气的抗氧化损伤效应明确,且不会产生有害作用,原因是不影响自由基正常功能,不干扰氧化还原稳态,通过强大扩散能力,直接中和有毒自由基,另外是通过促进自身氧化还原平衡,保护组织细胞。氢气是最理想的抗氧化剂!

自由基衰老假说认为,自由基是衰老的重要原因,但证据表明抗自由基并不能产生理想的抗衰老作用。主要原因是因为氧化还原是一个稳态系统,自由基不仅对身体有危害作用,是衰老的重要原因,但也是重要功能物质,生物生理功能的维持并不能离开自由基的作用。过去把自由基和氧化混为一谈,也是抗自由基没有产生理想效果的重要因素。自由基并不等于氧化,有的自由基具有强还原作用如氢原子,有的自由基氧化和还原作用都不强如超氧阴离子,这些自由基都不能简单用抗氧化物质来中和,况且这些物质也是维持生理功能的重要基础,不能随便进行中和清除。

氢气是宇宙最佳抗氧化剂

一、自由基衰老假说

衰老现象在自然界中广泛存在,它是一种内源的逐渐发生的并会对发生个体产生持续性损害的过程。在关于衰老发生的理论假说中,自20 世纪50年代美国学者哈曼提出衰老的自由基假说,一直受到广泛关注,自由基衰老学说与端粒酶假说、细胞分裂极限假说等成为推动衰老基础研究的重要假说之一。

自由基衰老假说认为,过多氧化还原活性自由基能够造成生物大分子的氧化损伤,导致衰老。研究发现,伴随衰老的发生发展,线粒体产生的过氧化氢增多,机体氧化损伤增加,而过表达抗氧化酶的转基因果蝇寿命延长,这些结果都支持了衰老的自由基假说。

二、氧化还原稳态

细胞内有一套完整的氧化系统和还原系统,氧化系统主要包括活性氧/ 活性氮两大“家族”,主要产生自线粒体、过氧化物酶体、NADPH氧化酶、细胞色素P450、黄嘌呤氧化还原酶系统等,外源主要与紫外线、电离辐射、环境毒素等有关。而还原系统主要包括大分子抗氧化酶类如:超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等,小分子抗氧化剂如:谷胱甘肽、维生素C、维生素E 等。硫氧还蛋白系统和谷氧还蛋白系统是重要的內源抗氧化系统。二硫键异构酶PDI 及热休克蛋白也在氧化还原平衡调控中有重要作用。

正常情况下,氧化系统与还原系统处于有机平衡,细胞功能正常。一旦氧化系统与还原系统失去平衡,细胞氧化还原环境受到破坏,表现出应激和功能异常,持续不平衡将导致衰老及相关疾病,如:动脉硬化、糖尿病、癌症、神经退行性疾病等都与氧化还原失衡密切相关。尤其是氧化损伤占主导时,生物大分子功能受到破坏,导致衰老发生,即自由基衰老学说的核心思想。

三、自由基不等于氧化

自由基是化学活性强的物质,但并不等于氧化。

自由基特征是因为存在不成对电子,化学反应活性强,容易和其他物质发生电子丢失反应,电子的丢失分别代表氧化和还原作用。所以自由基可能是还原性很强的物质,不一定是氧化物质。例如氢原子就是还原性非常强的自由基。

应该反思的是,氧化和自由基本来完全不是一回事。自由基有害的根源不是因为氧化,是因为强反应活性,许多情况下表现为氧化是因为生物体系中无处不在的氧气,导致许多活性氧被转化为具有氧化作用的物质,把抗自由基等同于抗氧化这样的简单化处理,导致我们长期对氧化的误解,其实氧气对细胞生理功能的维持是决定性过程,最重要体现就是能量物质氧化产能过程。许多活性氧产生,只是这种氧化反应的旁路和必然结果。应该把氧化和强反应活性物质分开来认识,这样才能更好地理解活性物质损伤(氧化损伤)本质,方便寻找理想的减少损伤的解决问题手段。

四、自由基活性氧不等于有害

自由基有害是个完全过时的概念,现在公认的看法是自由基对细胞具有重要功能,过多可以引起伤害,不足也会影响健康,水平适当才正常。

自由基和活性氧水平过高会因为自由基反应破坏生物分子导致损伤,一般称为氧化损伤。其实还原过度也一样会导致损伤。只是生物体系中氧化损伤更普遍更常见。更重要的是,自由基和活性氧本身都是生物活性分子,许多生物化学反应离不开自由基反应,许多重要的细胞过程都需要自由基参与,无限度随意减少自由基不仅不能让身体更健康,反而会破坏氧化还原平衡。一些自由基有重要调节作用,参与多种重要生物过程调控。比较典型的有一氧化氮自由基,本身也是重要的信号分子。细胞内许多重要信号传递过程都需要活性氧的直接参与。总之,自由基活性氧是细胞内关键参与者,功能重要,不可或缺。

五、抗氧化剂不是理想说法

目前公认的原则是,抗氧化剂是用效果来定义的,只要这种物质能产生抗氧化作用,都是好的,都称为抗氧化剂。显然这是一种非常实用主义的做法,不是根据物质本身的特征来定义,是根据生物学效应来确定。这和现代生物医学重证据轻理论的现状是一致的。能产生抗氧化效果的方式可以直接,也可以间接。直接的抗氧化物质叫抗氧化剂容易理解,如果是间接作用,则容易产生混乱。

按照国际自由基生物学领域把抗氧化剂定义为能产生抗氧化效应的物质,按照这个标准说法,如SOD这种酶都可以归类为抗氧化剂,我们知道酶是催化剂,只能催化生化反应,本身并不具有氧化或还原活性,SOD有什么资格称为抗氧化剂?在比如一些药物如糖皮质激素和抗炎症作用的多种药物,因为能抗炎症,注定可以减少因为炎症导致的氧化损伤,也能归类为抗氧化剂。我们可以看到,一氧化氮和一氧化碳都具有抗氧化剂的特征。要知道一氧化氮是典型的自由基,按照抗定义,也称为一种抗氧化剂。我们是不是觉得很混乱。抗炎症物质都是抗氧化剂,这又是什么逻辑!

这其实也是一直和稀泥的态度。能产生抗氧化损伤作用的物质真不一定就是抗氧化剂。所以,自由基不等于氧化;自由基是功能分子;抗氧化剂不一定真的是抗氧化或抗自由基。是时候对这些混乱的概念进行修改了。总之,生物医学处于实用主义的阶段,我们暂时只能按照这个规则和逻辑来判断。

六、氢气是最最理想的抗氧化剂

按照经典实用主义的自由基生物学逻辑,氢气能产生抗氧化损伤的效果,就是好的抗氧化剂。所谓医学重视效果,不重视机理,这就是最好体现。

氢气的理想并不只在于效果,氢气的生物安全性也是关键特征,这也是典型的实用主义的判断标准。在有效作用基础上,副作用小就是氢气的极大优点了。从化学角度讲,能产生抗氧化的物质非常丰富,只需要按照化学的基本特征去查找就会发现许多。但是我们随后会发现许多强还原作用物质,绝对不可能用于人,因为这些物质都是有毒甚至是剧毒。我们过去了解的比较优秀的抗氧化物质例如各种维生素和蔬菜水果中的天然物质,都是因为这些物质不仅抗氧化,而且对人体安全。

再就是氢气的组织扩散性强,这是从氢气生物效能角度考虑的。如果一种强还原物质,对人也是非常安全。但因为分子量巨大,在组织中无法扩散,也很难产生理想的抗氧化效果。

从效果到安全性,从扩散特征等角度看,氢气是宇宙中最理想的抗氧化物质,没有其他。

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