重點摘要
■研究顯示自由基對老化的影響並不全然是負面的。科學家推測適量的自由基是好的，能啟動細胞或基因的保護機制，幫助修補細胞。
■運動透過產生自由基所帶來的健康效益，在補充抗氧化劑後可能會抵消。
自由基與抗氧化系統
長久以來，細胞內的自由基（free radical）被認為是老化的重要推手。細胞不斷產生能量來維持內部運作，過程中產生的高能量電子在正常情況下，於粒線體中透過電子傳遞鏈把能量釋出，製造ATP供細胞使用。在傳送過程中如果與氧接觸，就會產生像過氧化物這類化學活性非常強的自由基，這些自由基會對細胞的DNA或細胞膜造成傷害。如果細胞修補不及，傷害就會隨著年歲的增長而累積，最後導致老化。為了防止過多的自由基產生，細胞也有一套抗氧化酶系統（SOD, catalase, GPx）來清除體內的自由基。
自由基與老化理論
此理論是美國加州大學柏克萊分校的助理研究員哈曼（Denham
Harman）首先提出，他進行一個餵食小鼠抗氧化劑的實驗，發現能延長小鼠壽命（若劑量過高，抗氧化劑會有反效果）。其他科學家很快跟進，有了這些數據，大部份生物學家開始接受這個概念，並廣傳到所有地方。
自由基與壽命
如果自由基在老化過程中扮演重要的角色，那麼少吃一點，讓自由基的生成減少，是不是就可以延緩老化的過程？早在1935年，美國生化學家麥凱（Clive McCay）就曾用大鼠做實驗，發現在不影響正常營養的狀況下減少食物熱量，的確可以延長老鼠壽命50%以上。於是限制熱量攝取可以延長壽命，間接支持了自由基促進老化的假說。
隨著時間過去，科學家開始發現與自由基老化論相反的數據
到了1990年代，遺傳學的進展讓科學家可直接改變基因組，來改變動物體內抗氧化酵素含量。運用基因改造小鼠的研究指出，動物體內的自由基含量（及隨後造成的氧化損傷程度），和壽命長短沒有關係。
自由基的增加反而延長壽命
加拿大馬吉爾大學的生物學家海克米（Siegfried Hekimi）製造出能大量產生特定自由基「超氧化物」的線蟲。海克米當時認為這能幫助證實氧化壓力會導致老化的理論，也預測這種線蟲會早死。結果基改線蟲非但沒有出現嚴重的氧化損傷，反而平均壽命比正常線蟲長32%。如果給予基改線蟲抗氧化物維生素C，長壽的現象就會消失。
海克米推測超氧化物並非破壞性分子，反而是線蟲體內的保護訊號，能啟動基因表現，幫助修補細胞損傷。海克米在後續實驗讓正常線蟲從一出生就暴露在低量的除草劑中(這種除草劑能誘發動物和植物產生自由基)，結果暴露在毒物中的線蟲壽命，比起正常線蟲的壽命長了58%。同樣的，餵食線蟲抗氧化劑，就會失去毒物的正面影響。
移除SOD的基因不會導致自由基濃度增加
海克米在另一個研究，探討若把線蟲體內清除自由基的SOD全部破壞，自由基的濃度是否增加？並縮短線蟲的壽命？線蟲擁有五個SOD的基因，可製造不同的SOD，分別負責清除細胞內不同區域的過氧化物。過去有人發現各別破壞單一的SOD基因，並不影響線蟲的壽命，但這個結果不能排除五個SOD的基因之間有功能互補的可能性。因此海克米等人決定一口氣把五個SOD的基因全部破壞，結果發現線蟲的壽命完全不受影響，且線蟲體內「自由基的濃度和蛋白質損害程度也是正常!!!」
細胞的回饋保險系統
最簡單的解釋，就是細胞有一套回饋保險系統：當偵測到過氧化物濃度超標，就會啟動煞車系統減少過氧化物的生成，或是增加其他抗氧化物的產量。實驗的結果證實細胞內真的有這樣的一套系統，同時減少過氧化物的生成、增加其他抗氧化物的產量！另外，還發現單獨破壞清除「粒線體內」過氧化物的SOD2基因，線蟲的壽命不僅沒有縮短，反而還會延長。這是不是暗示著「粒線體內」的過氧化物，有延緩老化的功效？這些研究推測，低濃度的過氧化物可能是細胞的警告訊號，可以活化細胞的修補及抗氧化系統。
抗氧化物不抗老化？
美國德州大學巴夏普長壽與老化研究所所長理查森（Arlan
Richardson）基因改造了18種實驗小鼠，讓牠們比一般小鼠製造更多或更少的特定抗氧化酵素。若自由基生成和隨後的氧化反應造成的損害是老化的原因，那麼體內有更多抗氧化酵素的小鼠，應該會活得更久。結果牠們的壽命曲線，竟然沒有任何顯著差異。
自由基是防禦機制的一部份
自由基在某些情況下能反應出細胞的損傷，可以做為啟動身體自發修補機制的訊號。不過大量的自由基還是可能造成損傷。輕微的刺激有助身體面對更大的衝擊，並非新概念，實際上這就是肌肉面對持續增加壓力變得更強壯的過程。
研究指出，有些自由基會啟動HIF-1 基因 (活化許多參與細胞修補的基因，包括幫助修補突變的DNA)。
自由基可用來解釋為何運動有益健康
多年來研究人員認定運動是好的，但理由不是因為自由基帶來好的影響。德國弗里德理西–席勒大學的營養學教授里斯托（Michael Ristow）在2009年發表的研究中發現，男性受試者在經過一個月的運動和補充抗氧化劑後，血糖和各種健康指數都沒有改善；然而，只有運動卻沒補充抗氧化劑的受試者，出現了正面效益。推測補充抗氧化劑可能會消除自由基而抵消運動帶來的健康效益。
此圖說明《理論與實際接觸到自由基的死亡率》。
結論是：適量的自由基有益健康（圖左下方）。
圖擷取自：Ristow M. Unraveling the truth about
antioxidants. Nat Med. 2014; 20(7):709-11.
待續．．．
