环境中的自由基与人体健康,本文主要内容关键词为:人体健康论文,自由基论文,环境论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
早在20世纪60年代,西方医学科学家就发现了影响人体健康、使人衰老、致人疾病和癌变的主要原因是人随着年龄的增长或物理化学等原因,体内的超氧阴离于等氧自由基的含量超过正常水平。它们对人类的生命和健康构成了威胁,科学的最新研究表明,含氧自由基和60多种疾病有关,其中包括威胁人类最严重的癌症。
在人体和环境中持续形成的自由基来自:人体正常新陈代谢过程,大量体育运动,吸烟,饮食脂肪和腌熏火烤肉,炎症、某些抗癌药物,安眠药,射线,农药,有机物腐烂,塑料用品制造过程,油漆干燥,石棉等空气污染,化学致癌物,大气中的臭氧等。自由基损伤蛋白质可使蛋白质的转换增加;损害DNA可导致细胞突变;损伤核苷辅酶可扰乱某些生化代谢;损伤-SH基可使某些酶的活性降低或者丧失;攻击未饱和脂肪酸可引起脂质过氧化,其氧化产物可引起-SH氧化、酶失活、膜功能受损,干扰膜的运转功能等。
环境中的自由基
香烟烟雾和烟焦油中的自由基
香烟烟雾中含有自由基,一类存在于烟焦油中,一种在气相中。烟焦油包含上千种化合物。烟雾中还有不稳定的自由基,曾用电子自旋捕获剂得到氮氧化物自由基。从烟雾中还可检出NO及NO[,2]。NO和NO[,2]本身就可视为自由基。NO与O[,2]反应可生成NO[,2],NO[,2]可以攻击C=C的化合物,产生R,以C为中心的自由基很快被O[,2]作用,生成ROO,ROO又可被脱氧成烷氧基自由基。通过氢抽提可产生HONO致癌物。NO[,2]及NO可蓄积于肺泡、肺门淋巴结支气管周围组织中。刺激肺泡巨噬细胞产生H[,2]O[,2],然后再反应生成·OH自由基。而且已经证明了烟焦油在体外与DNA作用时有自由基可与DNA产生共价键。
工业废气和废水中的自由基
环境中煤和石油燃烧废气以及炼油厂、煤焦油加工厂等废水中,含有多环芳烃,香烟中也含有多种多环芳烃,现在已公认它们中有些是致癌物质,如苯并(a)芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽等,可引起皮肤癌、肺癌和胃癌等。苯并(a)芘(BaP)本身并无致癌作用,但进入人体与细胞温育时,可测得强烈的自由基信号,与DNA可共价结合,导致DNA的遗传信息发生改变,即构成细胞癌变的基础。
其他类自由基
饮用水常用氯气消毒,氯是一种强氧化剂,有能力与多种有机物结合,当水中存在某些污染物质时,氯可以在自然环境条件下与某些物质发生反应形成一些新的、稳定的有机氯化合物,造成二次污染。次氯酸(HOCI)是一种强氧化剂,经血红素酶、髓过氧化酶的催化,在吞噬细胞的细胞质中,过氧化氢和氯离子反应可形成HOCI,而HOCI可提高有关反应生成羟基自由基。生物体系中,羟基自由基是很强的氧化剂,可以与不饱和脂肪酸反应而引起脂质过氧化。臭氧是一种毒性很大、氧化性高的污染物。城市上空臭氧的含量一般比较高。这种气体可对肺、蛋白质、DNA和脂肪有严重的损伤。
自由基与几种疾病的关系
正常健康肌体内自由基的形成和清除处于一种动态平衡,一旦自由基在体内积累过多或过少,就会使肌体患病或衰老。细胞内氧易被还原成活性氧自由基而产生毒性,使细胞反复受到损伤而导致衰老、突变和致癌。
衰老
1954年D.Harman首先提出衰老过程的本质是“自由基反应造成的损害”的理论。他指出衰老的基本原因是自由基反应,自由基反应产生于电离辐射、非酶促反应及酶促反应,反应的中间产物——自由基具有高度的化学活性,使体内的所有组分会发生不同程度的化学变化。衰老过程是细胞和组织内不断进行的自由基反应的总和。生命的起源和进化都可视为自由基反应的某种结果。衰老的自由基理论可以提供维持健康、延长寿命的依据,即以不干扰细胞和组织中必要的自由基反应为前提,尽量减少有害的自由基反应。摄入能降低自由基损伤的饮食,如含抗氧化剂的饮食,可以延长寿命。
癌症
在诱发和促癌过程中均有自由基反应,体内代谢是活化的一种途径,环境因素也是“活化”的重要途径。如烟叶和煤本身不致癌,但燃烧后产生了致癌物质。一般能与DNA反应的任何物质都有可能致癌。将DNA置于生产O[,2]的体系,产生的·OH使脱氧核糖发生降解以及明显的线性断裂。自由基有促癌作用,如有促癌作用的O[,2]、H[,2]O[,2]、过氧乙酸、过氧化苯甲酰等,它们都是活性物质。已知丁基化羟基甲苯(BHT)、丁基化羟基茴香醚(BHA)、维生素C、维生素E、SOD等有抑制促癌作用。现在美国、日本在粮食中加BHT、BHT,使胃癌发病率降低。抗氧化剂可防止诱变、癌变,如我国应用硒预防肝癌等。
辐射损伤
电离辐射造成的辐射损伤是辐射与物质分子的作用,已知χ射线、γ射线使物质分子电离或激发,使生物大分子损伤:使核酸大分子解聚、交联、链断裂、碱基破坏、脱氧戊糖变化等。辐射还可使蛋白质损伤,也可以引起脂类过氧化。使肌体内抗氧化剂发生变化。并能抑制某项免疫反应产生,造成人体免疫功能系统性改变,从而影响人类的繁殖和生长发育。
心血管病
已有研究证明心血管系统中存在连续不断的自由基反应,如动脉粥样硬化和高血压的病理发生。许多流行病学调查结果表明,饮食中硒摄入量与心血管发病率呈负相关,即食用含硒等抗氧化剂的食品,心血管病发生率就低。
总之,自由基与人类的健康密切相关。近年来,环境污染物由于自由基造成的细胞损伤而危及人类健康已成为重要的基础性研究课题。有关抗氧化剂的研究也非常多。如对超氧物歧化酶(SOD)的研究,在国内出现了众多的SOD产品。胡萝卜素由于可消灭单线态氧、清除自由基、阻止脂质过氧化,也是一种重要的抗氧剂。其他如维生素E、C,也是重要的抗氧剂。
今天人们已认识到环境污染对人体健康造成的威胁,着手加强环境污染的治理,制定对有毒有害物质的排放标准和专项法律。用生物方法治理环境污染。加强环境教育与宣传,提高人们的环境意识,采取一些措施预防自由基的污染。如环境卫生监测常把环境中苯并[a]芘的含量作为环境受致癌多环芳烃类污染的指标。不断提高汽油质量,使其在燃烧过程中减少有害废气(如烃类、氮氧化合物等)的产生。改良工艺操作过程,使废水和废气得以综合利用和处理。改良食品烟熏剂,提倡间接烘烤。重视吸烟者污染公共场所的空气,保护“被迫吸烟”者的健康。养成良好的个人卫生习惯(不吸烟或少抽烟)……同时人们还在努力寻找和开发有效的抗氧化剂,注重食品如蔬菜和水果之中的抗氧化剂,以期为人类防病治病和健康长寿做贡献。