自由基、活性氧、氧化應激、氧化、抗氧化劑；這些術語在科學和非科學背景下都有使用，盡管它們的含義和彼此之間的關系經常令人困惑。這些分子具有非常重要的生物學作用。首先，讓我們來解釋一下這些術語。

自由基

自由基是任何具有不成對電子的分子物質，因此高度不穩定和反應性。通過貢獻或接受電子，它們可以分別充當氧化劑或還原劑。自由基是由多種正常生物過程產生的，包括有氧代謝和致病防御機制。它們也可能是由于輻射、污染物和香煙煙霧等外部暴露造成的。

活性氧

活性氧（ROS）是含氧自由基的一個子集。一些最常見的活性氧包括羥基自由基、超氧陰離子和過氧化氫 (H 2 O 2 )。通過氧化磷酸化過程，線粒體是超氧陰離子和過氧化氫的最大產生者。代謝率高的細胞會產生更多的活性氧。活性氮 (RNS) 是非 ROS 自由基的一個例子。一氧化氮 (NO) 是最常見的 RNS，在L-精氨酸代謝過程中產生。

抗氧化劑如何發揮作用？

抗氧化劑可以對抗自由基，它們以兩種不同的方式發揮作用。酶抗氧化劑的作用是將有害的 ROS 分解或轉化為 H 2 0 2，然后轉化為水。超氧化物歧化酶（SOD）催化兩種超氧陰離子轉化為過氧化氫和氧氣。雖然過氧化氫也是一種活性氧，但它對細胞的毒性遠低于超氧陰離子。隨后，另一種酶抗氧化劑過氧化氫酶將 H 2 0 2進入水中。谷胱甘肽、維生素 E 和維生素 C 等非酶抗氧化劑通過直接與自由基反應發揮作用。例如，谷胱甘肽具有游離的巰基，是自由基攻擊的一個有吸引力的目標。然后自由基被猝滅，氧化型谷胱甘肽被谷胱甘肽還原酶回收。

什么是氧化應激？

只要抗氧化劑和自由基之間存在不平衡，氧化應激就會發生，從而導致大量不受控制的反應性自由基物質的產生。氧化應激會導致 DNA、蛋白質和脂質受損，并產生巨大影響。 ROS參與類風濕關節炎、心臟和血管功能障礙以及癌癥等多種炎癥性疾病的發病機制。最近的一篇綜述概述了 ROS 在腫瘤微環境中的作用。

然而，ROS 也參與多種生理過程。從生理學角度來看，ROS 是重要的信號分子，可促進細胞增殖、分化和成熟。 ROS在突觸可塑性、免疫反應和免疫代謝、心肌功能和氧傳感中發揮著重要作用。過氧化氫是多種激酶介導的信號通路的重要調節劑。同樣，RNS在生理和病理機制中都有作用。