自由基 (Free Radicals)
任何一種傷害身體、導致少許或很多細胞受損、失效，或被破壞的情況，都稱為體態緊張。假如飲食適當，損傷可以很快獲得修補；假如修補追不上破壞，疾病必然產生。疾病起因於多種體態緊張，如憂慮、操勞過度，細菌或病毒的侵襲，以及飲食、睡眠與運動的不足等。其實以上所說的各種體態緊張，也就是身體受到自由基〈或稱游離基〉的傷害而引發出的各種不同的疾病。
自由基是老化的最主要最直接的原因。
什麼是自由基？
所有物體都是由分子 (Molecule)構成的；而穩定正常的分子，通常都帶有成對的電子(Electron)。當分子因某種原因失去成對電子中的一個時，這樣的分子極不穩定且活動力極強，這就是所謂的自由基。
而分子失去電子的過程乃是一種「氧化」作用。此「氧化」也就是一切物體衰老敗壞的過程。
通常自由基的產生有兩種方式，一種是體內正常新陳代謝所產生，而我們體內的白血球也是利用氧化自由基來殺死外來的細菌。人體內會產生抗氧化物以控制這些自由基的數量。
另一種威脅人體健康的自由基產生方式就是受外界不正當的影響，例如輻射線、環境污染、吸煙、病毒、化學藥品、廢氣，甚至心理壓力也會形成自由基。
一旦體內自由基的數量超出人體天然防禦的範圍時，各種疾病便接踵而至。當自由基形成後，它就會奪取其他正常分子的電子，而造成其他正常分子的「氧化」。且這些分子往往是蛋白質、碳水化合物、脂肪等物質。這些物質的電子被奪走後，又形成了自由基並會搶奪別的正常分子的電子，形成惡性循環的連鎖反應，進而破壞體內的細胞膜、蛋白質、核酸等，造成過氧化脂堆積，使人體有用的功能逐漸消失，造成疾病。
自由基對人體的危害是近一、兩年來醫學界的熱門話題。除了先天遺傳因素使細胞自然老化而有一定的壽命之外，科學家發現：自由基是導致老化的主因之一，也是許多成人病的致病因子。
自由基和許多疾病有密不可分的關係。例如體內的低密度蛋白 (Low-density Lipopotein，簡稱 LDL，是一種不好的膽固醇)被自由基氧化之後，成為一種粥狀物質，沉積在血管壁上，形成血栓。如果頭部形成血栓，就會造成腦中風；若是冠狀動脈血栓，就會導致心絞痛、心肌梗塞等缺血性的心臟病。此外，像癌症、糖尿病、風濕性關節炎、白內障、肺氣腫、早衰症等都與自由基的氧化作用有關。
抗氧化劑是自由基的剋星，能中和自由基，保護細胞免受氧化。最為人熟知的抗氧化劑應屬維生素中的β－葫蘿蔔素、維生素C及E。它們可以保護身體，防止體內自由基的形成。
自由基是甚麼？000000000000（摘錄自台大生化研究所所長呂鋒洲教授著書─電解水是好水）
一、 什麼是自由基？
構成物質的原子，通常都是帶有成對的電子，方能安定。當原子或分子因某種原因失去成對電子中的一個時，就形成所謂的自由基。這樣電子結構不穩定的狀態，使得自由基有抓取其他分子外圍電子以保持自身的安定。被抓取外圍電子的分子，又形成自由基去抓其他分子的的電子。因此當自由基一但形成後，就會造成連鎖反應，直到有額外的電子供應為止。
二、自由基的產生
通常自由基的產生方式有兩種，一種是體內正常新陳代謝所產生，而我們體內的白血球也是利用氧自由基去殺死外來的細菌；人體內會產生抗氧化物來控制這些自由基的數量。另一種會威脅人體健康的自由基產生方式，是受外界不正當的影響，例如輻射線、吸菸、病毒、毒藥、缺氧或過多高濃度的氧、甚至心理壓力也會形成自由基。一但體內自由基的數量超出人體天然防禦的範圍，各種疾病便接踵而至。
三、自由基對人體的危害
當自由基形成後，會抓取其他分子的電子，造成其他分子的氧化。而這些分子往往是蛋白質、碳水化合物、醣類、脂肪等物質。這些物質的電子被抓走後，又形成自由基再去抓別的電子，形成惡性連鎖反應，進而破壞體內的細胞膜、蛋白質、核酸等，造成過氧化脂堆積，使人體有用的功能逐漸消失，造成疾病。
臉上的破壞使者－可怕的自由基
所謂的自由基，是指氧氣在進行各種代謝時，部份還原成具有未成對電子的高活性氧及其他衍生物。活性氧因為分子結構極不穩定，所以，比正常的氧氣具有更高的氧化能力，能攻擊細胞任何部分，其中最容易攻擊的是細胞膜上脂質，而產生過氧化脂質，從而引起連鎖反應，直至細胞膜瓦解為止。
自由基可能參與的疾病（轉摘自當代醫學第十六卷第五期）
心臟循環系統：酒精性心肌病變；動脈硬化症；Doxorubicin 毒性
肺臟：肺氣腫；成人型呼吸窘迫症；支氣管肺臟形成不良；Paraquat 毒性； Bleomycin 毒性；礦物塵肺沈著症
腎臟：重金屬之腎毒性；Aminoglycoside 之腎毒性；腎臟移植排斥作用
消化系統：四氯化碳之肝毒性；脂肪酸引起的胰臟炎；Alloxan 致糖尿病現象；非類固醇抗發炎藥物
紅血球：蠶豆症；鉛中毒；Fanconi貧血；鐮刀型貧血
腦：老年性癡呆；巴金氏病；高血壓之腦血管疾病；毛細血管擴張性失調症 (Ataxia-telangiectasia syndrome)；汞中毒
眼球：白內障；退化性眼底病變；新生兒視網膜病變；眼球出血
皮膚：日光幅射；熱傷害；接觸性皮膚炎；Bloom氏症候群；比喀紫質沈著症
其他：癌症；老化；自體免疫疾病；缺血後再貫流之組織傷害 幅射性傷害；腎絲球炎(自發性或膜性)；地中海型貧血引起的鐵質過多；維生素E缺乏症
自由基如何造成細胞死亡？
1. 使脂質過氧化：自由基可使膜性構造物(如細胞膜、核膜、粒線體膜等)上的脂質過氧化，因而使結構改變、功能發生障礙，脂質過氧化亦增強了自由基的連鎖反應，降低細胞內解毒系統的能力及酵素的活性。
2. 攻擊 DNA：使 DNA 鍵斷裂或形成 pyramidine dimer，造成突變或致癌化。
3. 破壞 Ca-ATPase：自由基破壞 Ca-ATPase 結果使得細胞內鈣離子失去平衡，鈣無法抽走而逐漸堆積於細胞內，過多的鈣雜子會對細胞有不利的影響。
4. 直接或間接阻斷ATP的形成:我們知道ATP是絀皰內能量的來源。若沒有ATP供給能量，細胞的一些基本功能無法進行，細胞終會死亡。
5. O2和一些尚未確定的血漿因數結合形成吸引嗜中性白血球的趨化物質，此加速對細胞組織的破壞。
6. 將 alpha-1 蛋白脢抑制劑氧化，使其活性降低，因此相對提高了彈性蛋白脢的活性，彈性蛋白脢可對肺部組織造成傷害。(如肺氣腫)
產生氧自由基的可能來源
1. 內在來源
粒腺紅電子傳遞鏈；原漿微粒(microsomal)電子傳遞鏈；氧化脢；Xanthine oxidase；Indoleamine
dioxygenase；Tryptophan dioxygenase；Galactose
oxidase；Cyclooxygenase；Lipoxygenase；Monoamine
oxidase；噬茵體細胞；Neutrophils；Monocytes and
macrophages；Eosinophils；EndOthelial cells；自我氧化反應(例如：Fe,epinephrine)
2. 外在來源
氧化還原物質(例如 paraquat, alloxan)；藥物氧化物質(例如 paracetamol, CCl4)；吸菸；離子輻射
細胞內的解毒系統
包括三個酵素系統：
1. 超氧化物轉換脢 (superoxide dismutase)，此脢將．02 轉變成 H2O2，以避免在細胞內堆積。
2. 過氧化氫脢 (catalase) 為一種存在細胞質內，含有血基質的脢 (heme-enzyme)，可將 H2O2，催化成水及氧。
3. 麩氨基硫過氧化脢 (glutathoine peroxidase; GSH-PX) GSH-PX 可還原 H2O2 成水及氧。本身被氧化成
GSSG；麩氨基硫還原脢 (glutathoine reductase; GR) 再將 GSSG 還原 GSH 狀態；麩氨基酸還原劑以
NADPH 為還原劑，細胞會進行六碳糖單磷酸路徑 (HMP shunt) 來產生多量的 NADPH，以維持細胞內的解毒能力。葡萄糖六磷酸去氫脢
(glucose-6-phosphate dehydrogenase; G-6-PD) 在產生 NADPH
的過程中扮演極重要的角色，若缺乏此脢，則整個GSH-PX 系統功能就會降低這現象也許可以解釋 G-6-PD
缺乏的病人其抗氧化能力不加正常人因而容易溶血。
細胞外的解毒系統
英國學者 Halliweli 和 Gutteridge 將細胞外對抗自由基的防禦物質和機轉就其重要部份做簡單介紹如下:
1. 無鐵離子結合的運鐵蛋白 (iron-free transferrin)
自由態的二價鐵離子會促進自由基的產生，對細胞的破壤力增強。運鐵蛋白可和鐵離子結合，降低自由態鐵離子的數目，對細胞而言是一項保護作用。
2. 藍皰漿素 (ceruIoplasmin)
此物質被認為是最重要的血清抗氧化物。雖然它真正的作用機制尚未完全明瞭，但學者們認為它可以氧化亞鐵離子為二價鐵離子，並且抑制脂質的過氧化而減少自由基的產生。威爾森氏病
(Wilson's disease) 的病人缺少藍皰漿素是否因此導致自由基過量產生而發生臨床上的症狀，仍須研究。
3. 白蛋白 (albumin)
銅離子、鐵離子等過渡金屑離子會加速自由基的產生和反應，銅離子在血清中大多和藍胞漿素結合，另有一小部份和白蛋白結合，所以白蛋白被認為可減少自由銅離子的存在。而且白蛋白很容易受到自由基的攻擊而變性，所以它是犧牲自己來減少自由基的量，可謂為抗自由基的鬥士。
4. 尿酸 (Uric acid)
雖然尿酸是代謝作用後的無用物質，但是它也可吸收一部分自由基。不過它的功用沒有前面三項重要。
5. 維生素 E (a-tocopherol)
維生素E可中和過氧化自由基 (ROO－)作用，使之變成 ROOH，自己則變成 tocopherol dimers (二價體生育醇)或對苯三酮
(quinone)，結束
ROO－的自由基連鎖反應。缺乏維生素E的動物會有溶血產生，但在人類卻無法證實此現象。不過人類早產兒的溶血性貧血及血小板缺少症中，若給予維生素E則有不錯的療效。
以抗自由基物質預防或治療疾病
1. 鐵離子螯合物
十幾年前 Demopoulos 就已提出這個想法，認為可以減緩由自由基引起的疾病。 Deferoxamine
被認為是一種鐵離子螯合物，它在體外試驗中可以保護玻尿酸 (hyaIuronic acid) 免於受 —OH 的破壞
:在動物實驗中它可以減輕豬滑液囊炎 (synovitis) 的症狀。
2. 自由基清除物 (radisal scavenger)
除了SOD、albumin、Vit-E
等自由基清除物外，食物保存用的防腐劑亦有相同的作用，如BHA、BHT等。學者正對它們展開廣泛的研究和討論。
3. 抗氧化脢
抗氧化脢包括 SOD 和
Catalase，他們雖然在體外試驗中有很好的抗氧化效果，但在體內它們代謝快，不易進入細胞，並容易和血中大分子物質結合而失去效用。因此應用於臨床上須進一步研究。
結論
各種疾病的病因是非常多樣且複雜的，但大部分疾病皆伴隨著細胞組織的破壞或死亡。是否有一個共同的路徑導致細胞的破壞是所有研究生物醫學的工作者所關心的問題。近年來由於對自由基尤其是氧自由基的研究和認識，我們可以說自由基也許是這條路徑上不可或缺的因數，實驗病理學家試圖去解開各種疾病的病因，常常發現自由基參與其中。雖然目前自由基興疾病的關係尚在研究階段，但我們可預測未來自由基在病理學和分子生物學中會被更廣泛的研究，同時將來對抗自由基氧化機制更瞭解之後，自由基清除物和避免自由基發生的藥物會成為治療或預防許多疾病的新希望。
自由基與癌症
引起癌症的原因眾說紛紜，似乎生活周圍的很多因素都和癌症有關，如遺傳的、化學的、飲食的、生活習慣方面的等等。癌症的成因仍是各國科學家努力探討的主題。隨著自由基醫學的發展，自由基也加入這一主題中，成為醫學專家們關注的焦點。
癌的發生和發展可以分為致癌的啟動、促癌和癌的形成及發展三個階段，在這三個階段中都有自由基的產生和參與，另外在癌的治療過程中也有自由基參與。因此可以說自由基和癌的關係極為密切。
癌症形成和發展過程中體內大量的自由基是怎樣產生的，一般有幾個方面：
1、輻射如熒光、紫外線、放射線激發體內水產生自由基；
2、化學性致癌物如亞硝基、苯並芘等與細胞反應的中間物；
3、抗癌藥物激發自由基產生；
4、香煙油和霧中的大量自由基。
自由基為什麼能引起癌症，現代醫學研究表明：自由基可以使脂質過氧化從而破壞細胞內很多關鍵部門如線粒體、微管、脢和蛋白質的功能。另外，自由基引起
DNA 損傷，染色體畸變和修飾基因表達，使細胞突變而惡化。
尤其特別要提到的是吸煙會為人體內注入大量的自由基，每支煙焦油中自由基的濃度大約為6×1014個自由基，煙霧中含有1015個自由基。吸煙與癌症的關係包括肺癌、喉癌、口腔癌、食管癌等已有大量報道，究其原因，很可能來自吸煙產生的自由基。吸煙產生的自由基的毒性有直接和間接兩種，直接毒性就是吸煙中的某些自由基可以直接損傷細胞成分，引起突變和癌的形成；間接毒性是指吸煙引起呼吸爆發釋放大量活性氧自由基，這些活性氧自由基和吸煙中產生的自由基共同損傷細胞導致癌的發生和發展。
從自由基和癌的密切關係可以看出日常使用抗氧化劑的重要性。抗氧化劑是一類能有效清除體內過量自由基的藥品或保健食品。生物黃酮是一類天然活性物質，是抗氧化劑中的新軍，其抗氧化能力強于現有的常用抗氧化劑，且毒性作用很低。
在日常膳食中常規補充抗氧化劑，應成為現代生活中不可缺少的一環，因為對於疾病，預防重於治病！（作者為中國營養學會理事，營養學教授）（張丁）
預防保健 (Perventive Medicine)
預防自由基疾病 (free redical disease) 的展望－癌症方面
近年來，自由基 (free radical)
所產生的氧化性損壞及其在人體疾病所扮演的角色，日益受到重視。自由基是一種具有高度活性的粒子，能氧化許多重要的生物分子，如蛋白質、脂肪、去氧核糖核酸
(DNA)。這些重要生物分子的大量被氧化，已被發現與各類的疾病有關。
在健康的人體中，本身就有許多抗氧化的機制存在以預防或減緩自由基的氧化作用。而如果這些抗氧化的防禦機利受到破壞，或本身有缺陷，則可想而知亦會產生如所列的疾病。因此，在理論上，這類疾病的預防或惡化的延遲，可能可以經由抗氧防禦機制的強化來達成。而可以達成此作用的治療藥物，則包括了天然的抗氧化劑或具有抗氧化作用的合成藥物。
本文主要就目前關於抗氧化劑在癌症預防上所扮演的角色之研究結果作整理，以作為面臨民眾諮詢時之參考，以下先就自由基與抗氧化劑作一簡單介紹。
一、自由基
自由基是什麼？主要來源為何？其氧化作用的主要目標在那裏？
自由基被定義為－任何含有一組或多組非配對的電子 (unpaired
electron)，而且能獨立存在的粒子。和粒子具有不穩定的能量，和高度的活性而且存在時間很短。唯有當它從周圍分子取得一個電子後（即氧化該分子），形成一組配對的電子
(paired electron) 才穩定下來。
然而，該被氧化的分子因失去一個電子，而形成含有未配對電子的自由基。因此，照以上步驟，引發了一連串電子轉移的連鎖反應。
在人體內的自由基有許多來源，如粒線體內之還原作用不完全、金屬離子（如銅、鐵離子）、吞噬細胞的作用，某些酵素如 Xanthine
oxidase，藥物如 Paracetamol、Paraquat，吸菸、或放射線（X光或紫外線）等，都會形成自由基而對身體組織造成傷害。
自由基的氧化作用最主要的影響包括：
1) 在細胞膜內之多元不飽和脂肪酸及脂蛋白：自由基所引發之連鎖反應，會使細胞膜的功能受到嚴重損害，而造成細胞死亡。
2) 蛋白質：自由基的破壞，會使細胞之離子通道 (ion channels) 受影響、細胞接受體及氧化磷酸化反應 (oxidative
phosphorylation) 的作用受到破壞。
3) 去氧核糖核酸 (DNA)：DNA受到自由基的攻擊，會造成其鹼基與去氧核糖的破壞或單股和雙股構造的瓦解。這可能是造成細胞突變、癌變
(carcinogenesis) 或死亡的原因。
二、抗氧化劑
抗氧化劑可被定義為在相當低的濃度時，可明顯抑制上述氧化之速率的物質。就其組成，可簡單將其分為：
a) 天然的、或生理性的抗氧化劑，如細胞內之 catalase, Glutathione peroxidase 及 Albumin,
Vitamin C, Vitamin E, β-carotene 等；
b) 人工合成的具有抗氧化作用的物質，如Probucol, Salicylate, Allopurinol等。若就其作用機轉，則可主要分為三類：
i) 抗氧化的酵素：主要在細胞內作用促使自由基被還原，如 Catalase , Glutathione Peroxidase，而稀有元素
Selenium（硒）可增加 Glutathione Peroxidase 之活性亦屬此類。
ii) 預防性的抗氧化劑：主要在排除變性的金屬離子 (transition metel ions)，如鐵、銅離子等。如體內運送鐵的蛋白質
transferrin 、運送銅的蛋白質 ceruloplasmin，及chelating agent 的
desferrioxamine，可用來排除如地中海型貧血症患者體內，過多鐵質負荷的物質。
iii) 清道夫 (Scavenging) 或打破連鎖 (Chain-breaking)
的抗氧化劑：這類物質可在自由基產生後，與之結合，使自由基被還原，而自己則被氧化為相當不具活性的自由基 (Relatively
unreactive antioxidant
radical)。此類自由基不會再造成連鎖反應。這類抗氧化劑包括維他命C、維他命E、β-carotene，及人工合成藥物，如
Probucol及Salicylates 等。
另外，Xanthine oxidase inhibitor，像 Allopurinol，及一些
嗜中性球和巨噬細胞抑制劑，亦被發現可間接抑制自由基的作用。
三、抗氧化劑與癌症預防
當考慮使用抗氧化劑療法時，有幾項原則是需要加以考慮的。在充分評估之後，才能決定是否使用抗氧化劑療法是利多於弊。
至於，目前有關抗氧化劑的使用與癌症發生率之間的關係是如何呢？是否的確具有防癌的效果呢？根據目前的流行病學研究結果，包括許多個案對照研究及世代研究顯示，每天由食物攝取高量抗氧化物質者較不會罹患癌症，特別是肺癌。而維他命A、C、E及β-carotene的缺乏，也被發現其罹患癌症的相對危險性較高。
不同的癌症與不同之抗氧化劑也有相關性，如：支氣管癌－與胡蘿蔔素（β-或可能α-carotene）最有相關，其次為
lipid-standardized vitamin A；而腸胃道癌方面：Vitamin C = Carotene > Vitamin A (=
Vitamin E 在 Vitamin E 缺乏之地區)；若就所有癌症而言：Carotene = Vitamin A > Vitamin C。
但是，上述之研究因未能排除飲食習慣等干擾因數所造成之誤差，故仍未能下結論。最近發表的Finnish
study是以29133個中年吸菸男性，追蹤六年，統計其β-carotene及維他命E的攝取與癌症之關係，顯示不僅兩者對癌症之發生無保護作用，甚至在超量攝取β-carotene（10倍於正常值）的病人中，有較多人罹患肺癌。
總括而言，由於癌症的生成牽涉許多因數與機轉，其研究需要數年的時間，任何在治療上的嘗試也需要許多時間才能看出其效果及適用性，故有關抗氧性劑的防癌效果，仍需更多大規模研究支援才能確立。
參考資料：
1. Gey KF: Prospects for the prevention of free radical disease,
regarding cancer and cardiovascular disease. Br Med Bull 1993;
49(3):679-99.
2. Simon RH: Prospects for the use of antioxidant therapies. Drugs 1995;
49(3):345-61.
任何一種傷害身體、導致少許或很多細胞受損、失效，或被破壞的情況，都稱為體態緊張。假如飲食適當，損傷可以很快獲得修補；假如修補追不上破壞，疾病必然產生。疾病起因於多種體態緊張，如憂慮、操勞過度，細菌或病毒的侵襲，以及飲食、睡眠與運動的不足等。其實以上所說的各種體態緊張，也就是身體受到自由基〈或稱游離基〉的傷害而引發出的各種不同的疾病。
自由基是老化的最主要最直接的原因。
什麼是自由基？
所有物體都是由分子 (Molecule)構成的；而穩定正常的分子，通常都帶有成對的電子(Electron)。當分子因某種原因失去成對電子中的一個時，這樣的分子極不穩定且活動力極強，這就是所謂的自由基。
而分子失去電子的過程乃是一種「氧化」作用。此「氧化」也就是一切物體衰老敗壞的過程。
通常自由基的產生有兩種方式，一種是體內正常新陳代謝所產生，而我們體內的白血球也是利用氧化自由基來殺死外來的細菌。人體內會產生抗氧化物以控制這些自由基的數量。
另一種威脅人體健康的自由基產生方式就是受外界不正當的影響，例如輻射線、環境污染、吸煙、病毒、化學藥品、廢氣，甚至心理壓力也會形成自由基。
一旦體內自由基的數量超出人體天然防禦的範圍時，各種疾病便接踵而至。當自由基形成後，它就會奪取其他正常分子的電子，而造成其他正常分子的「氧化」。且這些分子往往是蛋白質、碳水化合物、脂肪等物質。這些物質的電子被奪走後，又形成了自由基並會搶奪別的正常分子的電子，形成惡性循環的連鎖反應，進而破壞體內的細胞膜、蛋白質、核酸等，造成過氧化脂堆積，使人體有用的功能逐漸消失，造成疾病。
自由基對人體的危害是近一、兩年來醫學界的熱門話題。除了先天遺傳因素使細胞自然老化而有一定的壽命之外，科學家發現：自由基是導致老化的主因之一，也是許多成人病的致病因子。
自由基和許多疾病有密不可分的關係。例如體內的低密度蛋白 (Low-density Lipopotein，簡稱 LDL，是一種不好的膽固醇)被自由基氧化之後，成為一種粥狀物質，沉積在血管壁上，形成血栓。如果頭部形成血栓，就會造成腦中風；若是冠狀動脈血栓，就會導致心絞痛、心肌梗塞等缺血性的心臟病。此外，像癌症、糖尿病、風濕性關節炎、白內障、肺氣腫、早衰症等都與自由基的氧化作用有關。
抗氧化劑是自由基的剋星，能中和自由基，保護細胞免受氧化。最為人熟知的抗氧化劑應屬維生素中的β－葫蘿蔔素、維生素C及E。它們可以保護身體，防止體內自由基的形成。
自由基是甚麼？000000000000（摘錄自台大生化研究所所長呂鋒洲教授著書─電解水是好水）
一、 什麼是自由基？
構成物質的原子，通常都是帶有成對的電子，方能安定。當原子或分子因某種原因失去成對電子中的一個時，就形成所謂的自由基。這樣電子結構不穩定的狀態，使得自由基有抓取其他分子外圍電子以保持自身的安定。被抓取外圍電子的分子，又形成自由基去抓其他分子的的電子。因此當自由基一但形成後，就會造成連鎖反應，直到有額外的電子供應為止。
二、自由基的產生
通常自由基的產生方式有兩種，一種是體內正常新陳代謝所產生，而我們體內的白血球也是利用氧自由基去殺死外來的細菌；人體內會產生抗氧化物來控制這些自由基的數量。另一種會威脅人體健康的自由基產生方式，是受外界不正當的影響，例如輻射線、吸菸、病毒、毒藥、缺氧或過多高濃度的氧、甚至心理壓力也會形成自由基。一但體內自由基的數量超出人體天然防禦的範圍，各種疾病便接踵而至。
三、自由基對人體的危害
當自由基形成後，會抓取其他分子的電子，造成其他分子的氧化。而這些分子往往是蛋白質、碳水化合物、醣類、脂肪等物質。這些物質的電子被抓走後，又形成自由基再去抓別的電子，形成惡性連鎖反應，進而破壞體內的細胞膜、蛋白質、核酸等，造成過氧化脂堆積，使人體有用的功能逐漸消失，造成疾病。
臉上的破壞使者－可怕的自由基
所謂的自由基，是指氧氣在進行各種代謝時，部份還原成具有未成對電子的高活性氧及其他衍生物。活性氧因為分子結構極不穩定，所以，比正常的氧氣具有更高的氧化能力，能攻擊細胞任何部分，其中最容易攻擊的是細胞膜上脂質，而產生過氧化脂質，從而引起連鎖反應，直至細胞膜瓦解為止。
自由基可能參與的疾病（轉摘自當代醫學第十六卷第五期）
心臟循環系統：酒精性心肌病變；動脈硬化症；Doxorubicin 毒性
肺臟：肺氣腫；成人型呼吸窘迫症；支氣管肺臟形成不良；Paraquat 毒性； Bleomycin 毒性；礦物塵肺沈著症
腎臟：重金屬之腎毒性；Aminoglycoside 之腎毒性；腎臟移植排斥作用
消化系統：四氯化碳之肝毒性；脂肪酸引起的胰臟炎；Alloxan 致糖尿病現象；非類固醇抗發炎藥物
紅血球：蠶豆症；鉛中毒；Fanconi貧血；鐮刀型貧血
腦：老年性癡呆；巴金氏病；高血壓之腦血管疾病；毛細血管擴張性失調症 (Ataxia-telangiectasia syndrome)；汞中毒
眼球：白內障；退化性眼底病變；新生兒視網膜病變；眼球出血
皮膚：日光幅射；熱傷害；接觸性皮膚炎；Bloom氏症候群；比喀紫質沈著症
其他：癌症；老化；自體免疫疾病；缺血後再貫流之組織傷害 幅射性傷害；腎絲球炎(自發性或膜性)；地中海型貧血引起的鐵質過多；維生素E缺乏症
自由基如何造成細胞死亡？
1. 使脂質過氧化：自由基可使膜性構造物(如細胞膜、核膜、粒線體膜等)上的脂質過氧化，因而使結構改變、功能發生障礙，脂質過氧化亦增強了自由基的連鎖反應，降低細胞內解毒系統的能力及酵素的活性。
2. 攻擊 DNA：使 DNA 鍵斷裂或形成 pyramidine dimer，造成突變或致癌化。
3. 破壞 Ca-ATPase：自由基破壞 Ca-ATPase 結果使得細胞內鈣離子失去平衡，鈣無法抽走而逐漸堆積於細胞內，過多的鈣雜子會對細胞有不利的影響。
4. 直接或間接阻斷ATP的形成:我們知道ATP是絀皰內能量的來源。若沒有ATP供給能量，細胞的一些基本功能無法進行，細胞終會死亡。
5. O2和一些尚未確定的血漿因數結合形成吸引嗜中性白血球的趨化物質，此加速對細胞組織的破壞。
6. 將 alpha-1 蛋白脢抑制劑氧化，使其活性降低，因此相對提高了彈性蛋白脢的活性，彈性蛋白脢可對肺部組織造成傷害。(如肺氣腫)
產生氧自由基的可能來源
1. 內在來源
粒腺紅電子傳遞鏈；原漿微粒(microsomal)電子傳遞鏈；氧化脢；Xanthine oxidase；Indoleamine
dioxygenase；Tryptophan dioxygenase；Galactose
oxidase；Cyclooxygenase；Lipoxygenase；Monoamine
oxidase；噬茵體細胞；Neutrophils；Monocytes and
macrophages；Eosinophils；EndOthelial cells；自我氧化反應(例如：Fe,epinephrine)
2. 外在來源
氧化還原物質(例如 paraquat, alloxan)；藥物氧化物質(例如 paracetamol, CCl4)；吸菸；離子輻射
細胞內的解毒系統
包括三個酵素系統：
1. 超氧化物轉換脢 (superoxide dismutase)，此脢將．02 轉變成 H2O2，以避免在細胞內堆積。
2. 過氧化氫脢 (catalase) 為一種存在細胞質內，含有血基質的脢 (heme-enzyme)，可將 H2O2，催化成水及氧。
3. 麩氨基硫過氧化脢 (glutathoine peroxidase; GSH-PX) GSH-PX 可還原 H2O2 成水及氧。本身被氧化成
GSSG；麩氨基硫還原脢 (glutathoine reductase; GR) 再將 GSSG 還原 GSH 狀態；麩氨基酸還原劑以
NADPH 為還原劑，細胞會進行六碳糖單磷酸路徑 (HMP shunt) 來產生多量的 NADPH，以維持細胞內的解毒能力。葡萄糖六磷酸去氫脢
(glucose-6-phosphate dehydrogenase; G-6-PD) 在產生 NADPH
的過程中扮演極重要的角色，若缺乏此脢，則整個GSH-PX 系統功能就會降低這現象也許可以解釋 G-6-PD
缺乏的病人其抗氧化能力不加正常人因而容易溶血。
細胞外的解毒系統
英國學者 Halliweli 和 Gutteridge 將細胞外對抗自由基的防禦物質和機轉就其重要部份做簡單介紹如下:
1. 無鐵離子結合的運鐵蛋白 (iron-free transferrin)
自由態的二價鐵離子會促進自由基的產生，對細胞的破壤力增強。運鐵蛋白可和鐵離子結合，降低自由態鐵離子的數目，對細胞而言是一項保護作用。
2. 藍皰漿素 (ceruIoplasmin)
此物質被認為是最重要的血清抗氧化物。雖然它真正的作用機制尚未完全明瞭，但學者們認為它可以氧化亞鐵離子為二價鐵離子，並且抑制脂質的過氧化而減少自由基的產生。威爾森氏病
(Wilson's disease) 的病人缺少藍皰漿素是否因此導致自由基過量產生而發生臨床上的症狀，仍須研究。
3. 白蛋白 (albumin)
銅離子、鐵離子等過渡金屑離子會加速自由基的產生和反應，銅離子在血清中大多和藍胞漿素結合，另有一小部份和白蛋白結合，所以白蛋白被認為可減少自由銅離子的存在。而且白蛋白很容易受到自由基的攻擊而變性，所以它是犧牲自己來減少自由基的量，可謂為抗自由基的鬥士。
4. 尿酸 (Uric acid)
雖然尿酸是代謝作用後的無用物質，但是它也可吸收一部分自由基。不過它的功用沒有前面三項重要。
5. 維生素 E (a-tocopherol)
維生素E可中和過氧化自由基 (ROO－)作用，使之變成 ROOH，自己則變成 tocopherol dimers (二價體生育醇)或對苯三酮
(quinone)，結束
ROO－的自由基連鎖反應。缺乏維生素E的動物會有溶血產生，但在人類卻無法證實此現象。不過人類早產兒的溶血性貧血及血小板缺少症中，若給予維生素E則有不錯的療效。
以抗自由基物質預防或治療疾病
1. 鐵離子螯合物
十幾年前 Demopoulos 就已提出這個想法，認為可以減緩由自由基引起的疾病。 Deferoxamine
被認為是一種鐵離子螯合物，它在體外試驗中可以保護玻尿酸 (hyaIuronic acid) 免於受 —OH 的破壞
:在動物實驗中它可以減輕豬滑液囊炎 (synovitis) 的症狀。
2. 自由基清除物 (radisal scavenger)
除了SOD、albumin、Vit-E
等自由基清除物外，食物保存用的防腐劑亦有相同的作用，如BHA、BHT等。學者正對它們展開廣泛的研究和討論。
3. 抗氧化脢
抗氧化脢包括 SOD 和
Catalase，他們雖然在體外試驗中有很好的抗氧化效果，但在體內它們代謝快，不易進入細胞，並容易和血中大分子物質結合而失去效用。因此應用於臨床上須進一步研究。
結論
各種疾病的病因是非常多樣且複雜的，但大部分疾病皆伴隨著細胞組織的破壞或死亡。是否有一個共同的路徑導致細胞的破壞是所有研究生物醫學的工作者所關心的問題。近年來由於對自由基尤其是氧自由基的研究和認識，我們可以說自由基也許是這條路徑上不可或缺的因數，實驗病理學家試圖去解開各種疾病的病因，常常發現自由基參與其中。雖然目前自由基興疾病的關係尚在研究階段，但我們可預測未來自由基在病理學和分子生物學中會被更廣泛的研究，同時將來對抗自由基氧化機制更瞭解之後，自由基清除物和避免自由基發生的藥物會成為治療或預防許多疾病的新希望。
自由基與癌症
引起癌症的原因眾說紛紜，似乎生活周圍的很多因素都和癌症有關，如遺傳的、化學的、飲食的、生活習慣方面的等等。癌症的成因仍是各國科學家努力探討的主題。隨著自由基醫學的發展，自由基也加入這一主題中，成為醫學專家們關注的焦點。
癌的發生和發展可以分為致癌的啟動、促癌和癌的形成及發展三個階段，在這三個階段中都有自由基的產生和參與，另外在癌的治療過程中也有自由基參與。因此可以說自由基和癌的關係極為密切。
癌症形成和發展過程中體內大量的自由基是怎樣產生的，一般有幾個方面：
1、輻射如熒光、紫外線、放射線激發體內水產生自由基；
2、化學性致癌物如亞硝基、苯並芘等與細胞反應的中間物；
3、抗癌藥物激發自由基產生；
4、香煙油和霧中的大量自由基。
自由基為什麼能引起癌症，現代醫學研究表明：自由基可以使脂質過氧化從而破壞細胞內很多關鍵部門如線粒體、微管、脢和蛋白質的功能。另外，自由基引起
DNA 損傷，染色體畸變和修飾基因表達，使細胞突變而惡化。
尤其特別要提到的是吸煙會為人體內注入大量的自由基，每支煙焦油中自由基的濃度大約為6×1014個自由基，煙霧中含有1015個自由基。吸煙與癌症的關係包括肺癌、喉癌、口腔癌、食管癌等已有大量報道，究其原因，很可能來自吸煙產生的自由基。吸煙產生的自由基的毒性有直接和間接兩種，直接毒性就是吸煙中的某些自由基可以直接損傷細胞成分，引起突變和癌的形成；間接毒性是指吸煙引起呼吸爆發釋放大量活性氧自由基，這些活性氧自由基和吸煙中產生的自由基共同損傷細胞導致癌的發生和發展。
從自由基和癌的密切關係可以看出日常使用抗氧化劑的重要性。抗氧化劑是一類能有效清除體內過量自由基的藥品或保健食品。生物黃酮是一類天然活性物質，是抗氧化劑中的新軍，其抗氧化能力強于現有的常用抗氧化劑，且毒性作用很低。
在日常膳食中常規補充抗氧化劑，應成為現代生活中不可缺少的一環，因為對於疾病，預防重於治病！（作者為中國營養學會理事，營養學教授）（張丁）
預防保健 (Perventive Medicine)
預防自由基疾病 (free redical disease) 的展望－癌症方面
近年來，自由基 (free radical)
所產生的氧化性損壞及其在人體疾病所扮演的角色，日益受到重視。自由基是一種具有高度活性的粒子，能氧化許多重要的生物分子，如蛋白質、脂肪、去氧核糖核酸
(DNA)。這些重要生物分子的大量被氧化，已被發現與各類的疾病有關。
在健康的人體中，本身就有許多抗氧化的機制存在以預防或減緩自由基的氧化作用。而如果這些抗氧化的防禦機利受到破壞，或本身有缺陷，則可想而知亦會產生如所列的疾病。因此，在理論上，這類疾病的預防或惡化的延遲，可能可以經由抗氧防禦機制的強化來達成。而可以達成此作用的治療藥物，則包括了天然的抗氧化劑或具有抗氧化作用的合成藥物。
本文主要就目前關於抗氧化劑在癌症預防上所扮演的角色之研究結果作整理，以作為面臨民眾諮詢時之參考，以下先就自由基與抗氧化劑作一簡單介紹。
一、自由基
自由基是什麼？主要來源為何？其氧化作用的主要目標在那裏？
自由基被定義為－任何含有一組或多組非配對的電子 (unpaired
electron)，而且能獨立存在的粒子。和粒子具有不穩定的能量，和高度的活性而且存在時間很短。唯有當它從周圍分子取得一個電子後（即氧化該分子），形成一組配對的電子
(paired electron) 才穩定下來。
然而，該被氧化的分子因失去一個電子，而形成含有未配對電子的自由基。因此，照以上步驟，引發了一連串電子轉移的連鎖反應。
在人體內的自由基有許多來源，如粒線體內之還原作用不完全、金屬離子（如銅、鐵離子）、吞噬細胞的作用，某些酵素如 Xanthine
oxidase，藥物如 Paracetamol、Paraquat，吸菸、或放射線（X光或紫外線）等，都會形成自由基而對身體組織造成傷害。
自由基的氧化作用最主要的影響包括：
1) 在細胞膜內之多元不飽和脂肪酸及脂蛋白：自由基所引發之連鎖反應，會使細胞膜的功能受到嚴重損害，而造成細胞死亡。
2) 蛋白質：自由基的破壞，會使細胞之離子通道 (ion channels) 受影響、細胞接受體及氧化磷酸化反應 (oxidative
phosphorylation) 的作用受到破壞。
3) 去氧核糖核酸 (DNA)：DNA受到自由基的攻擊，會造成其鹼基與去氧核糖的破壞或單股和雙股構造的瓦解。這可能是造成細胞突變、癌變
(carcinogenesis) 或死亡的原因。
二、抗氧化劑
抗氧化劑可被定義為在相當低的濃度時，可明顯抑制上述氧化之速率的物質。就其組成，可簡單將其分為：
a) 天然的、或生理性的抗氧化劑，如細胞內之 catalase, Glutathione peroxidase 及 Albumin,
Vitamin C, Vitamin E, β-carotene 等；
b) 人工合成的具有抗氧化作用的物質，如Probucol, Salicylate, Allopurinol等。若就其作用機轉，則可主要分為三類：
i) 抗氧化的酵素：主要在細胞內作用促使自由基被還原，如 Catalase , Glutathione Peroxidase，而稀有元素
Selenium（硒）可增加 Glutathione Peroxidase 之活性亦屬此類。
ii) 預防性的抗氧化劑：主要在排除變性的金屬離子 (transition metel ions)，如鐵、銅離子等。如體內運送鐵的蛋白質
transferrin 、運送銅的蛋白質 ceruloplasmin，及chelating agent 的
desferrioxamine，可用來排除如地中海型貧血症患者體內，過多鐵質負荷的物質。
iii) 清道夫 (Scavenging) 或打破連鎖 (Chain-breaking)
的抗氧化劑：這類物質可在自由基產生後，與之結合，使自由基被還原，而自己則被氧化為相當不具活性的自由基 (Relatively
unreactive antioxidant
radical)。此類自由基不會再造成連鎖反應。這類抗氧化劑包括維他命C、維他命E、β-carotene，及人工合成藥物，如
Probucol及Salicylates 等。
另外，Xanthine oxidase inhibitor，像 Allopurinol，及一些
嗜中性球和巨噬細胞抑制劑，亦被發現可間接抑制自由基的作用。
三、抗氧化劑與癌症預防
當考慮使用抗氧化劑療法時，有幾項原則是需要加以考慮的。在充分評估之後，才能決定是否使用抗氧化劑療法是利多於弊。
至於，目前有關抗氧化劑的使用與癌症發生率之間的關係是如何呢？是否的確具有防癌的效果呢？根據目前的流行病學研究結果，包括許多個案對照研究及世代研究顯示，每天由食物攝取高量抗氧化物質者較不會罹患癌症，特別是肺癌。而維他命A、C、E及β-carotene的缺乏，也被發現其罹患癌症的相對危險性較高。
不同的癌症與不同之抗氧化劑也有相關性，如：支氣管癌－與胡蘿蔔素（β-或可能α-carotene）最有相關，其次為
lipid-standardized vitamin A；而腸胃道癌方面：Vitamin C = Carotene > Vitamin A (=
Vitamin E 在 Vitamin E 缺乏之地區)；若就所有癌症而言：Carotene = Vitamin A > Vitamin C。
但是，上述之研究因未能排除飲食習慣等干擾因數所造成之誤差，故仍未能下結論。最近發表的Finnish
study是以29133個中年吸菸男性，追蹤六年，統計其β-carotene及維他命E的攝取與癌症之關係，顯示不僅兩者對癌症之發生無保護作用，甚至在超量攝取β-carotene（10倍於正常值）的病人中，有較多人罹患肺癌。
總括而言，由於癌症的生成牽涉許多因數與機轉，其研究需要數年的時間，任何在治療上的嘗試也需要許多時間才能看出其效果及適用性，故有關抗氧性劑的防癌效果，仍需更多大規模研究支援才能確立。
參考資料：
1. Gey KF: Prospects for the prevention of free radical disease,
regarding cancer and cardiovascular disease. Br Med Bull 1993;
49(3):679-99.
2. Simon RH: Prospects for the use of antioxidant therapies. Drugs 1995;
49(3):345-61.
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