氧化应激

1. 基础概念与核心定义
   氧化应激是体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态。当活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS） 的产生速度超过了机体抗氧化系统的清除能力时，过量ROS会攻击并损伤细胞内的蛋白质、脂质、DNA等生物大分子，从而导致细胞结构破坏和功能障碍。

2. 关键参与者：活性氧（ROS）

   • 来源：ROS并非完全有害，它由细胞正常代谢（尤其是线粒体呼吸链）自然产生，并在生理浓度下作为重要的信号分子，参与调节细胞生长、免疫防御等过程。其外部来源包括辐射、环境污染、吸烟、某些药物或化学物质。
   • 主要类型：常见的ROS包括超氧阴离子（O₂⁻•）、过氧化氢（H₂O₂） 和破坏性极强的羟基自由基（•OH）。它们化学性质活泼，容易与周围分子发生反应。

3. 防御体系：抗氧化系统
   机体拥有一套精密的抗氧化防御网络来维持氧化还原平衡，防止氧化损伤：

   • 酶促系统：包括超氧化物歧化酶（SOD） （将O₂⁻•转化为H₂O₂）、过氧化氢酶（CAT） 和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx） （分解H₂O₂和脂质过氧化物）。
   • 非酶促系统：包括维生素C（抗坏血酸）、维生素E（生育酚）、谷胱甘肽（GSH）等小分子抗氧化物质，能直接中和ROS。

4. 失衡与分子损伤机制
   当ROS过量产生或抗氧化系统效能下降（如衰老、营养缺乏），氧化应激便发生。过量ROS主要通过以下方式造成损伤：

   • 脂质过氧化：攻击细胞膜和细胞器膜中的不饱和脂肪酸，产生脂质过氧化物，破坏膜结构完整性和流动性。
   • 蛋白质氧化：氧化蛋白质中的氨基酸残基（特别是半胱氨酸和蛋氨酸），导致蛋白质结构错误、功能丧失或易于被降解。
   • DNA损伤：攻击DNA，造成碱基修饰、单链或双链断裂，可能引发基因突变。

5. 与疾病的相关性
   持续或严重的氧化应激是许多慢性疾病和病理过程的共同基础：

   • 衰老：衰老的“自由基学说”认为，氧化损伤的累积是驱动衰老和相关功能衰退的关键因素。
   • 神经退行性疾病：如阿尔茨海默病、帕金森病中，大脑特定区域存在显著的氧化损伤标记。
   • 心血管疾病：促进动脉粥样硬化，氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）是斑块形成的关键因素。
   • 糖尿病及其并发症：高血糖环境促进ROS大量生成，损伤血管和神经。
   • 癌症：氧化损伤可诱发原癌基因突变，同时慢性炎症相关的氧化应激也能促进肿瘤发展。

6. 研究意义与干预策略
   理解氧化应激机制为疾病防治提供了靶点。目前的策略主要包括：

   • 增强内源性抗氧化能力：研究激活Nrf2等调控抗氧化酶表达的转录因子通路。
   • 外源性补充抗氧化剂：如通过膳食或补充剂摄入维生素C、E，以及类黄酮等多酚类物质。但需注意，大规模临床试验显示，盲目大剂量补充合成抗氧化剂未必有益，有时甚至有害，强调平衡膳食和针对特定人群的精准干预更为重要。
   • 减少ROS产生：通过改善生活方式（如戒烟、合理运动）、控制基础疾病（如控制血糖、血脂）来降低ROS的过量生成。