“衰老其实是自然界中一种很普遍的现象，不单单生物体会衰老，非生命体也有衰老的迹象，比如金属生锈，食物变质。所有的这些罪魁祸首就是“氧化”。体内过多的自由基会引发氧化应激反应，从而使人患病或衰老。那么什么是自由基，它是如何影响到人体的健康和衰老的呢？”

“什么是自由基？”

自由基，又称游离基，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。

简单的说，在我们这个由原子组成的世界中，有一个特别的法则，这就是，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对。如果不配对，它们就要去寻找另一个电子，使自己变成稳定的物质。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子就叫做自由基。

历史上第一个被发现和证实自由基是由出生乌克兰的犹太裔美国化学家摩西·冈伯格在1900年于美国密歇根大学发现的。当时，他在尝试制备六苯乙烷的过程中，发现了三苯甲基自由基，这成为人类首次发现可以稳定存在的自由基，他被认为是自由基化学的奠基人。

▲ 摩西·冈伯格（Moses Gomberg，1866年2月8日－1947年2月12日），美国化学家，美国密歇根大学化学教授，自由基化学奠基人。图片来源：网络

“什么是自由基衰老理论？”

“自由基衰老理论”是由美国内布拉斯加大学医学院医学博士德纳姆·哈曼教授于1950年代首次提出的。哈曼教授于1943年从加州大学伯克利分校化学学院毕业，并从斯坦福大学获得医学博士学位，之后即开始了对自由基的研究。

1954年，哈曼教授成为了加州大学伯克利分校唐纳医学物理实验室的一名研究助理，从那时起开始研究衰老的原因。他发现自由基是破坏生物大分子的原因，是导致细胞衰老和机体衰老的主要原因。这就是“自由基衰老理论”。

▲ 德纳姆·哈曼（Denham Harman, M.D., Ph.D.,1916年2月14日至2014年11月25日），美国内布拉斯加大学医学院教授，“衰老的自由基学说”之父，图片来源：网络

哈曼教授于1956年将他的研究成果发表在了《美国老年医学杂志》（The Journal of Gerontology，美国最早出版的有关衰老的科学杂志，创刊于1946年）上。起初很多科学家不愿接受他的理论，但是到了1980年代，人们认识到自由基引起的氧化应激与癌症，心血管疾病，中风和阿尔茨海默症等多种疾病有关。

▲ 哈曼教授1956年发表的关于自由基衰老理论的文章《衰老：基于自由基和辐射化学的理论》（Aging: A Theory Based on Free Radical and Radiation Chemistry）首页图片。图片来源：https://academic.oup.com/journals

哈曼教授自首次提出衰老的自由基理论以来，对他的原始理论进行了不断的修改和扩展。1972年，他提出了线粒体衰老理论的基础。该理论认为，线粒体中产生的活性氧会破坏某些大分子，包括脂质，蛋白质和最重要的线粒体DNA。然后，这种破坏导致突变，使活性氧产生增加，并大大增强了细胞内自由基的积累，加速对细胞的破坏过程。

哈曼教授的研究后来启发了成千上万的科学家。由于当时很少有人愿意投身到从老年医学角度探寻人类衰老的生物学原因方面的研究上，也很少有人对发现衰老的真正原因感兴趣，他于1970年创建了致力和倡导衰老研究的科学家协会——美国衰老协会（AGE）。

“自由基如何影响健康和衰老？”

当一个稳定的原子或分子的原有结构被外力打破，而导致其缺少了一个电子时，自由基就产生了。活泼好动，不甘寂寞的自由基会马上去寻找能与自己结合的“另一半”。当它遇到另一个原子或分子，并试图寻找另一个电子来配对时，就会发生破坏，从而使受影响的原子或分子也变成另一个自由基。如果这种情况持续不断发生，会引起机体活性氧成分与抗氧化系统之间平衡的失调，即为：氧化应激。

▲（以原子为例）自由基是不稳定的原子。为了变得更稳定，它们从其他原子中吸收电子。这可能导致疾病或衰老迹象。

氧化应激会损害人体细胞，干扰细胞正常的氧化还原状态，制造出过氧化物与自由基导致毒性作用，从而损害细胞的蛋白质、脂类和DNA，导致多种疾病并引起皱纹等衰老症状。

正常人体内都有自由基产生，并保持着一定的平衡。随着年龄的增长，人体会逐渐失去抵抗自由基作用的能力。同时，生活方式因素的影响如吸烟，饮食习惯，饮酒等，以及环境污染等因素的影响，会加速产生更多的自由基，更多的氧化应激以及对细胞的更多损害，人体无法控制越来越多的自由基，从而导致衰老和疾病。

▲ 正常细胞转变为氧化应激细胞的过程

通常，我们可以用抗氧化剂来抵消自由基的影响。这包括维生素A, C和E，β-胡萝卜素等。抗氧化剂可以向自由基提供电子，从而降低其反应性。抗氧化剂之所以独特，是因为它们可以提供电子而不会变成反应性自由基。

但是市场上的抗氧化剂产品鱼龙混杂。至少对于那些人工提取的抗氧化剂补充剂来说，目前没有有力的证据表明它们会对衰老和疾病产生重大影响。同时，大量证据表明，水果，蔬菜和全谷类食品中富含天然存在的抗氧化剂及其辅助分子网络，这可以抵御许多衰老带来的危害。

本期科学证明

1. <Modern Biological Theories of Aging>(现代衰老生物学理论)，原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2995895/

2. Aging: A Theory Based on Free Radical and Radiation Chemistry（衰老：基于自由基和辐射化学的理论），J Gerontol. 1956 Jul;11(3):298-300. doi: 10.1093/geronj/11.3.298

3. Antioxidants(抗氧化剂), 哈佛大学公共卫生学院官网。原文链接：https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/antioxidants/#introduction

什么是自由基？它是如何影响我们的健康和衰老的？