关于作者
朱钦士，四川省成都市人。1968年毕业于北京大学生物学系生物化学专业。1984年获得荷兰阿姆斯特丹大学生物化学博士学位。1984年至1986年在中国科学院生物物理研究所酶学和生物能学实验室工作，同时任硕士研究生导师。1986年到美国西弗吉尼亚大学医学院生物化学系做博士后研究。1987年到1991年在洛杉矶儿童医院从事基础医学研究。1991年至2009年在美国南加州大学从事研究工作。退休前为南加州大学医学院生物化学和分子生物学系副教授。
研究领域包括生物能，酶的结构和功能，蛋白质的合成与转运，癌症与染色体，神经递质，基因表达的调控机制，以及肝脏解毒系统。
我们需要补充“抗氧化剂”吗？
朱钦士
2014年02月22日随着生活水平的提高，人们对于健康长寿的期盼就更加强烈。在各种保健措施中，服用“抗氧化剂”是为许多人采用的。其背后的科学原理看来也很清楚：在人的一生中，由外部原因（比如辐射、环境和食物中的一些化学物质）和内部原因（主要是通过新陈代谢），身体里面会形成“游离基”，或者叫做“活性氧”。它们含有“未配对电子”，化学性质非常活泼，能够修改和破坏我们身体里面的各种分子，比如脂肪酸、蛋白质和DNA，并且在分子内和分子间形成交联。日积月累，这些被破坏的分子就会越来越多，造成身体的各种功能下降，使人衰老，甚至导致癌症。科学实验也证明，我们的身体里面确实有被“活性氧”破坏的分子，而且它们的数量随着年龄而增高。
我们的身体里面有一整套机制来对抗这些“活性氧”，但是这种防御不是百分之百有效的。既然如此，那么从外面补充各种“抗氧化剂”，也许就能延缓衰老的进程，减少患癌症的几率。在这种思想指导下，许多人去摄取各式各样的“抗氧化剂”，包括维生素C、维生素E，b-胡萝卜素等等。市场上关于“抗氧化”制剂的宣传更是随处可见。然而，近年来许多科学研究的结果，包括数次世界范围的，大规模的对“抗氧化剂”效果的试验却表明，这些“抗氧化剂”并没有延缓衰老的作用。在一些情况下，这些物质还会缩短人的寿命，增加癌症的发生率。这些结果使人感到困惑：我们还需要补充“抗氧化剂”吗？为了回答这个问题，我们首先需要了解“游离基”是如何产生的。
人体内产生“游离基”的主要场所是“线粒体”。
除了射线照射能够在身体里面形成“游离基”外，我们身体里产生“游离基”的主要场所就是我们细胞里面的“线粒体”。“线粒体”是细胞的“动力工厂”，在这里食物中的“燃料”分子如葡萄糖、脂肪酸被脱下电子，这些电子再沿着一条电子传递链被传送到氧，形成水分子。电子在传递过程中释放出来的能量就被用来合成“高能化合物”ATP（化学名称叫“三磷酸腺苷”）。这有点像发电厂烧煤或者烧天然气，释放出来的能量则被用来发电，只不过在我们的细胞里，食物分子的“燃烧”过程是在体温（37摄氏度）下进行的。
在电子传递的路途上，要经过一个叫“泛醌”的分子，化学名称叫“辅酶Q”，或简称Q10（Q是“醌”quinone的第一个字母，10表示分子的侧链含有10个“异戊二烯”单位）。问题就出在这里。在每次循环中，每个Q10分子可以接收和传递两个电子，但是这两个电子不是同时传给Q10的，而是分成两步，一次传一个电子。这样就有Q10只接受一个电子的阶段。糟糕的是，这个电子是没有配对的电子，所以含有这个电子的Q10本身就是个“游离基”。虽然这个Q10游离基主要是在线粒体的内膜里面，但是氧分子还是“有机可乘”，从Q10游离基上获取那个电子，形成“超氧化物”O2-。这是线粒体中“活性氧”形成的最初过程。
据估计，在“线粒体”消耗的氧中，约有0.1%变成了“超氧化物”。这个比例看上去不大，但是如果考虑到人每天要消耗大约750克氧气（500-600升），那么每天产生的“超氧化物”就是0.023克分子。如果不被消灭掉，它在细胞里面的浓度可以达到0.5毫摩尔（mM）左右。这是一个可观的浓度。
“超氧化物”是极为活泼的，能迅速和其它分子发生反应。比如它能攻击“不饱和脂肪酸”，形成“超氧化脂肪酸”。而“超氧化脂肪酸”本身又是游离基，又可以和其它分子发生反应，形成破坏性的链式反应。它也可以攻击蛋白质分子中氨基酸的“侧链”，破坏蛋白质分子的功能。它还攻击遗传物质DNA，造成“碱基”（相当于遗传密码的“字母”）改变和链断裂。如果任其到处破坏，细胞的结构和功能很快就会被摧毁。
人体内对“游离基”的防御系统
既然线粒体是产生“游离基”的主要场所，我们的身体也相应地发展出了对付“超氧化物”的机制，就是在线粒体中配备大量能够消灭“游离基”的酶。首先是“超氧化物歧化酶”（英文名称缩写为SOD），它们能把“超氧化物”变成“过氧化氢”（H2O2）和氧。
不过这还不够，“过氧化物”仍然属于“活性氧”，其水溶液叫做“双氧水”，具有很强的氧化性能，对身体仍然有害。所以我们的身体里不但有“超氧化物歧化酶”，还有“过氧化氢酶”（英文缩写为CAT），它可以把“过氧化氢”变为氧和水。在一般情况下，哪里有SOD，哪里就有CAT，“就近处理”SOD产生的“过氧化氢”。
除了CAT外，细胞还有其它酶可以“消灭”“过氧化氢”，比如“谷胱甘肽过氧化物酶”，“硫氧化还原蛋白过氧化物酶”等等。所以对于“过氧化氢”，细胞也是“层层设防”，以降低它的浓度，减少伤害。
除了“抗氧化酶”以外，我们的身体里面还有一些非酶的“抗氧化剂”，比如抗坏血酸（维生素C）、生育酚（维生素E）、b-胡萝卜素等等。它们的分子量比较小，能够到达“抗氧化酶”去不了的地方，与“活性氧”反应。由于这些化学反应不是由酶催化的，速度比酶反应慢得多（慢1000倍以上）。在它们发生作用前，有一些“活性氧”就已经完成它们的“破坏作用”了。
所有这些“抗氧化”机制说明，我们的身体是有一整套机制来防止“游离基”的浓度过高的。这也是医生和厂商向人们推荐“抗氧化”制剂的理论根据。蔬菜和水果含有丰富的具有“抗氧化”作用的化合物，对人的健康是有益的。问题是，直接服用“抗氧化”的物质，比如维生素C、维生素E和b-胡萝卜素，真的能够代替蔬菜和水果的益处，延长寿命和减少癌症吗？
大规模的临床实验未能证实这些维生素制剂的有益作用
虽然“游离基”理论已经得到大量研究结果的支持，人们（包括许多医生）也都相信“游离基”是“坏”的，应该被清除得越彻底越好，而“抗氧化剂”是“好”的，服用这些制剂会增进身体健康。但是在没有确切的数据之前，科学家们心里还是不“踏实”，想用大规模的临床实验来证明这些“抗氧化剂”的“好处”，结果却出人意料。
比如2007年，丹麦哥本哈根大学的一个评估机构收集了68个对“抗氧化剂”的随机对照试验，涉及232，606人，共385篇研究报告。他们从中挑选了质量最高的47个试验，涉及180，938人。对这些报告的综合分析表明，维生素（A、C、E和b-胡萝卜素）没有延长寿命的效果。相反，一些维生素还会增加死亡率（约5%）。其中维生素A、维生素E、b-胡萝卜素和死亡率的增加有关。
2012年，塞尔维亚的一个同类机构评估了78个对“抗氧化剂”的随机对照实验，其中对健康人的研究有26个，涉及215，900人，对有各种疾病的人的研究52个，涉及80，807人。评估结果与2007年的相似，即维生素A、C、E和b-胡萝卜素对降低死亡率均没有效果，反而轻度升高（百分之几）死亡率。
同时，科学家们也综合评估了“抗氧化剂”对各种具体疾病的预防效果，包括肝脏疾病（病毒性肝炎、肝脏自体免疫性疾病、酒精肝、肝硬化）、黄斑病变、白内障、骨关节炎、风湿性关节炎、感冒、肺癌、皮肤癌、胃癌、肠癌、前列腺癌、心血管疾病、肺炎、老年痴呆症、男性不育、先兆子痫、流产等等，都没有发现“抗氧化剂”有预防这些疾病的功效。
在有的情况下，“抗氧化剂”还会显著增加癌症的发生率。1996年，位于美国西雅图的Hutchinson癌症中心研究了维生素A和b-胡萝卜素对吸烟者，前吸烟者，以及接触石棉者患肺癌几率的影响。他们的试验涉及18，314人。在平均4年的观察以后，他们发现维生素A和b-胡萝卜素不仅不能减少肺癌的发生率，反而增加这些人肺癌的发生率28%。
为了弄清楚为什么这些维生素会增加一些癌症的发病率，2014年，瑞典的科学家们给易患