氧化应激

使用抗氧化剂来预防某些疾病是有争议的。在像吸烟者这样的高风险人群中，高剂量的β-胡萝卜素会增加肺癌的发病率，因为高剂量的β-胡萝卜素与吸烟引起的高氧分压相结合会在氧分压时产生促氧化作用和抗氧化作用不高。在不太高风险的人群中，使用维生素E似乎可以降低患心脏病的风险。然而，虽然食用富含维生素E的食物可能会降低中老年男性和女性患冠心病的风险，但使用维生素E补充剂似乎也会导致总死亡率、心力衰竭和出血性中风的增加.因此，美国心脏协会建议食用富含抗氧化维生素和其他营养物质的食物，但不建议使用维生素E补充剂来预防心血管疾病。在其他疾病中，例如阿尔茨海默氏症，关于补充维生素E的证据也参差不齐。由于饮食来源含有更广泛的类胡萝卜素和维生素E生育酚和来自全食物的生育三烯酚，因此事后流行病学研究可能得出与使用分离化合物的人工实验不同的结论。阿斯利康(AstraZeneca)的自由基清除剂硝酮药物NXY-059在治疗中风方面显示出一定的疗效。

氧化应激（如DenhamHarman的衰老自由基理论中所阐述的）也被认为有助于衰老过程。虽然在模式生物如黑腹果蝇和秀丽隐杆线虫中有很好的证据支持这一观点，但迈克尔·里斯托实验室最近的证据表明，氧化应激也可能通过诱导对最初增加的水平的二次反应来促进秀丽隐杆线虫的预期寿命。的活性氧。哺乳动物的情况就更不清楚了。最近的流行病学发现支持有丝分裂的过程，然而2007年的一项荟萃​​分析表明偏倚风险低的研究（随机、盲法、随访）发现，一些流行的抗氧化剂补充剂（维生素A、β胡萝卜素和维生素E）可能会增加死亡风险（尽管研究更倾向于偏向报告相反）。

由于缺乏证据表明食物中的抗氧化水平转化为体内相关的抗氧化作用，美国农业部删除了显示SelectedFoodsRelease2(2010)表的氧自由基吸收能力(ORAC)的表格。

铁、铜、铬、钒和钴等金属能够进行氧化还原循环，其中单个电子可以被金属接受或提供。该作用催化反应性自由基和ROS的产生。这些金属在生物系统中以非复合形式（不在蛋白质或其他保护性金属复合物中）的存在会显着增加氧化应激的水平。这些金属被认为会引起芬顿反应和哈伯-韦斯反应，其中羟基自由基由过氧化氢生成。然后羟基自由基可以修饰氨基酸。例如，间位酪氨酸和邻位酪氨酸通过苯丙氨酸的羟基化形成。其他反应包括脂质过氧化和核碱基的氧化。金属催化的氧化也会导致R(Arg)、K(Lys)、P(Pro)和T(Thr)的不可逆修饰。过度的氧化损伤导致蛋白质降解或聚集。

过渡金属与被ROS或RNS氧化的蛋白质反应会产生反应性产物，这些产物会累积并导致衰老和疾病。例如，在阿尔茨海默病患者中，过氧化脂质和蛋白质在脑细胞的溶酶体中积累。

除了金属氧化还原催化剂之外，某些有机化合物也可以产生活性氧。其中最重要的一类是醌类。醌可以与它们的共轭半醌和氢醌进行氧化还原循环，在某些情况下催化从分子中产生超氧化物或从超氧化物中产生过氧化氢。

免疫系统利用氧化剂的致命作用，使产生氧化物质成为其杀死病原体机制的核心部分；活化的吞噬细胞产生ROS和活性氮物质。这些包括超氧化物(•O-2)、一氧化氮(•NO)和它们特别活泼的产物，过氧亚硝酸盐(ONOO-)。尽管在吞噬细胞的细胞毒性反应中使用这些高反应性化合物会对宿主组织造成损害，但这些氧化剂的非特异性是一个优势，因为它们几乎会损害其靶细胞的每个部分。这可以防止病原体通过单个分子靶标的突变来逃避这部分免疫反应。

精子DNA片段化似乎是导致男性不育的一个重要因素，因为具有高DNA片段化水平的男性受孕几率显着降低。氧化应激是精子中DNA断裂的主要原因。高水平的氧化性DNA损伤8-OHdG与异常精子和男性不育有关。

在过早衰老的大鼠模型中，氧化应激诱导的新皮质和海马区DNA损伤明显高于正常衰老的对照大鼠。大量研究表明，随着年龄的增长，小鼠、大鼠、沙鼠和人类的大脑和肌肉DNA中的8-OHdG水平会随着年龄的增长而增加，这是氧化应激的产物。有关DNA氧化损伤与衰老之间关系的更多信息，请参见衰老的DNA损伤理论一文。然而，最近发现氟喹诺酮类抗生素依诺沙星可以通过诱导氧化应激减少衰老信号并促进线虫的寿命延长。

大氧化事件始于大约24.5亿年前地球大气中氧气的生物诱导出现。由于古代微环境中的蓝藻光合作用导致氧气水平升高，可能对周围的生物群具有剧毒。在这些条件下，氧化应激的选择压力被认为推动了古细菌谱系向xxx批真核生物的进化转变。氧化应激可能与其他环境应激（如紫外线辐射和/或干燥）协同作用)来驱动这个选择。有效修复氧化性DNA损伤的选择性压力可能促进了真核生物性别的进化，包括细胞融合、细胞骨架介导的染色体运动和核膜出现等特征。因此，减数分裂性和真核发生的进化可能是不可分割的过程，这些过程在很大程度上是为了促进氧化性DNA损伤的修复。