細胞死亡、應激與衰老

氧化壓力

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想想切開的蘋果如何慢慢變褐,或者鐵件淋了雨之後如何生鏽。兩者都是與氧氣發生的、會破壞材料的反應。在你的細胞內部,一種與此相關的化學「磨損」一直在持續進行,而當它失去控制時,就被稱為氧化壓力。它指的是細胞產生的活性強、具破壞性的含氧分子,超過了它能安全中和的程度。

細胞通常會產生少量的活性氧(ROS)——諸如超氧自由基和過氧化氫這類不穩定的分子——它們大多是粒線體產能過程的副產物。為了把它們控制住,細胞運行著一套由抗氧化物組成的防禦系統:像穀胱甘肽以及維生素C和E這樣的小分子,再加上像超氧化物歧化酶和過氧化氫酶這樣的保護性酵素,它們負責解除ROS的「武裝」。當這個平衡被打破時,氧化壓力就出現了,要麼是因為ROS的產量激增(來自污染、輻射、感染或毒物),要麼是因為抗氧化防禦出了紕漏。失控的ROS隨後會攻擊細胞自身的建築材料:它們氧化膜中的脂質,損壞蛋白質,使DNA發生突變。

氧化壓力與衰老以及許多疾病有關,包括癌症、心血管疾病和神經退化性疾病,這正是抗氧化物如此受關注的原因。但流行的說法過於簡單了。適度水平的ROS不僅可以被容忍,反而是有用的——細胞把ROS當作訊號分子來使用,免疫細胞則把它們當作對付微生物的武器。這就是為什麼在大型試驗中,用高劑量抗氧化補充劑「淹沒」身體,普遍未能帶來所承諾的健康益處,某些情況下甚至造成了危害。對一個健康的細胞而言,目標是平衡,而不是把氧化物徹底消滅。

一個暴露於香菸菸霧的肺細胞,被活性氧淹沒的速度超過了它的抗氧化酵素清理它們的速度。過量的ROS氧化了細胞膜中的脂肪,並在DNA上造成缺口。這種氧化壓力年復一年地反覆發作,是長期吸菸損傷組織、提高癌症風險的原因之一。

氧化壓力就是活性氧分子多到超出了細胞防禦所能應付的程度。

抗氧化物並非越多越好。細胞需要一定量的活性氧來進行訊號傳導和免疫防禦,而高劑量抗氧化補充劑的大型試驗在延長壽命或預防疾病方面大多以失敗告終——有時還造成了危害。

又稱
redox imbalance氧化损伤氧化逆境