01.19 氧中毒:氧氣並不是多多益善,吸氧過多可致死

氧中毒:氧氣並不是多多益善,吸氧過多可致死

在18世紀以前,人們並不知道氧氣是什麼。那時人們認為空氣是空無一物的。但是,在偉大的拉瓦錫通過實驗捕捉到該成分後,人們對其的認知才煥然一新。

氧氣之於我們,就好比水之於魚兒。在各種死亡方式裡,缺氧是經久不衰的。

但是,也可能正是因為此,氧氣也被灌輸了太多不正確的概念。

以前在廣告裡經常可以看到所謂的吸氧機或氧療,“有事沒事吸一下,保證你年輕十歲!”

但是,如果有人說吸氧過多可導致死亡,你會願意相信嗎?

有毒的“氧”

客觀來講,氧氣濃度再高,如果氧氣分壓不足,是不會對人體產生毒害的。

真正使人置於危險境地的是那些高壓氧。比如,潛水員長時間揹著氧氣瓶呆在水裡,或者長時間呆在一些機構的高壓氧倉等。

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潛水員是氧中毒高危人群

當然還有醫院裡的吸氧裝置,但是一般醫院裡有專門的醫護人員檢查,很少會出現這種情況。

研究表明,當人吸入約1個標準大氣壓的氧8小時後,可導致胸部出現劇烈疼痛和咳嗽,甚至是呼吸困難。

此時,肺部發生炎症反應,可出現水腫、充血、出血等一系列表現。

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氧中毒可導致肺水腫等急性事件

而當人吸入2-3個標準大氣壓的氧後,很快就可導致大腦出現毒性反應。

首先開始看東西模糊,進而聽不清別人在說什麼,隨後一陣噁心嘔吐,最終肌肉抽搐、昏死過去。嚴重者可當場斃命!

氧自由基是罪魁禍首

正常空氣中氧氣組分佔比約為21%,即我們平時吸入的氧分壓只有大約0.2個大氣壓。

而實驗室的研究結果顯示,當氧分壓為0.5個大氣壓時,就可引起組織細胞出現一系列中毒反應。

這是因為當氧氣吸入人體之後,它不會像燃燒反應那樣,直接結合電子變成水。它會結合一個未配對的電子,形成自由基的形式。

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氧自由基的三種形式:O2-、H2O2、OH·

所謂自由基是指含有原子、原子團或分子中還有未配對的電子。

自由基在生命的許多化學反應中都具有極其重要的作用,比如只有在自由基的參與下,植物才可以光合作用,人體才能獲得能量。

但是,自由基就好比“核燃料”,你控制地好就是核電站,控制地不好就是核炸彈。

  • 氧自由基對細胞核DNA的損傷

自由基不僅是人體重要的生理化學反應參與者,同時也可對組織造成潛在損傷。

比如,氧自由基可對細胞核DNA結構造成損傷。

脫氧核甘酸是DNA的最小結構單位。它由三部分組成:鹼基、脫氧核糖和磷酸。

以下圖來講,P代表磷酸,S代表脫氧核糖,而A、T、C、G則代表四種不同的鹼基。

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脫氧核甘酸是DNA的基本單位

相配對的脫氧核甘酸(左右)以鹼基間的共價鍵形成組合。而相鄰的脫氧核甘酸(上下)則以磷酸P和脫氧核糖S間的磷酸二酯鍵的化學鍵形式形成連接。

如此,就可以保證DNA分子,緊密牢固而又不會出錯的形成雙旋螺結構。

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DNA雙螺旋結構

雖然DNA由3個部位組成,而且相互間結構很牢固。

但是,氧自由基就如同無敵般的存在。它可以輕而易舉地摧毀鹼基、脫氧核糖、磷酸二酯鍵骨架。

而我們可以試想,當有人從原本牢固的“木梯子”中鋸開了一個口子,這個梯子還能牢固嗎?

而核DNA就好比細胞的司令部,當核DNA出現問題之後,自然就各項功能就開始紊亂了。

此外,長期慢性的氧自由基對DNA的損害,被認為與細胞衰老、癌變等有關。

  • 氧自由基對細胞膜等的損傷

有下廚房經驗的人都聞過油脂腐敗的氣味。這就是空氣中的氧氣對油脂氧化後所導致的。

氧自由基比空氣中的氧氣對脂質的破壞力顯然要強得多。

此外,不幸地是,細胞膜的結構中就含有豐富的脂質。

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細胞膜結構

細胞膜上有很多功能性的蛋白質,比如轉運離子的通道蛋白質,傳導細胞信號的糖蛋白。

但是,更重要地是,細胞膜的骨架是由磷脂分子所組成的。


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磷脂分子結構

磷脂分子的頭部擁有親水基團,故朝向細胞內外的水相界面。

而磷脂分子的尾部擁有疏水基團,則相互間聚攏構成磷脂雙分子的體部。

而氧自由基不“挑食”,它可毀壞整個磷脂雙分子層,導致細胞膜上出現“裂縫”。

當這種裂縫太大之時,就可導致細胞膜徹底破裂。而這意味著細胞死亡。

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細胞膜破裂

  • 氧自由基對蛋白質的損傷

蛋白質是生命功能的具體執行者。但是,氧自由基真的不挑食。

它可以作用於蛋白質,使得原來正常聚攏的蛋白質變性散開,形成失活的蛋白質。


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這個過程可以參考煮雞蛋的過程。在雞蛋還是生的時候,它裡面的蛋白質還擁有生物活性,還可能孵化小雞。

但是,一旦受熱變性之後,它就失去了蛋白質的生物功能。

而蛋白質在氧自由基攻擊之後,就類似這個過程。原本擁有活性的蛋白質被“殺死”了。

所以,當細胞內的蛋白質這樣出現意外時,整個細胞的生命活動就受到了致命傷,自然等待它的只剩下死亡。

機體應對自由基損傷的保護機制

從上文中,我們就知道自由基的可怕之處了。

所以,機體為此發展出了應對自由基損傷的機制。

大致可以分為兩大類:一類叫做清除自由基的酶系統;另一類是提供能中和自由基的化合物系統。

  • 清除自由基的酶系統

清除自由基的酶系統有很多,比如超氧化物歧化酶系統、過氧化氫酶系統、谷胱甘肽過氧化物酶系統和谷胱甘肽轉硫酶系統等。

但是,其中最重要的是超氧化物歧化酶系統。

超氧化物歧化酶,也稱SOD。是不是覺得很眼熟。沒錯,很多護膚品的廣告裡會出現這個SOD的成分。

這是因為皮膚的衰老也被認為與氧自由基有關,而人為的塗抹SOD可以在一定程度上清除氧自由基,延緩肌膚衰老。

SOD屬於金屬酶,即在其活性中心含有一些過渡金屬元素,比如銅元素(Cu)、鋅元素(Zn)等。


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SOD的主要功能是可催化氧自由基的一種形式——超氧陰離子O2-,並最終將其通過層層化學反應變成水。

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又由於超氧陰離子是活性氧生成的第一步,因此SOD系統被看作是活性氧防禦的第一線。

  • 提供中和自由基的化合物系統

除了酶系統,機體內還會由很多非酶類抗氧化劑來中和氧自由基。

比如,維生素E是一種重要的抗氧化劑

它可預防脂質被氧自由基氧化,在維護細胞膜的穩定性上具有重要的作用。

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維生素E

所以,維生素E也經常會出現在各種護膚品的配方之中。

此外,胡蘿蔔素、維生素C也是非常常見的具有還原性的化合物。胡蘿蔔素的主要功能是協調維生素E發揮其功能。

而維生素C是維生素中非常難得的水溶性維生素(其它的大多數是脂溶性的),所以維生素C對於清除細胞內外的水溶液中的自由基擁有非常重要的作用。

由此可見,定期食用水果補充維生素對於細胞正常功能的維持具有重要作用。

此外,谷胱甘肽是細胞合成的另一種極其重要的抗氧化劑,主要在細胞內水相提供抗氧化保護。

當其合成不足,可導致細胞出現功能障礙甚至死亡。

高壓氧的毒性機理

當人體吸入過多的氧,氧進入組織後,首先會被機體生成氧自由基。這些額外過量的氧自由基,顯著地超過了機體自身的抗氧化酶系統和抗氧化劑的清除能力。

於是,它們就開始攻擊細胞核DNA、細胞膜以及各種重要的蛋白質。

氧自由基攻擊核DNA,可使細胞死亡、而攻擊細胞膜可導致細胞水解而死,而攻擊蛋白質可使其變性也可導致細胞死亡。

氧中毒:氧氣並不是多多益善,吸氧過多可致死

細胞水解

總的來講,氧自由基一旦超越了機體自身的控制水平,它們就如“野火”一般一直燒向它沿途的所有可能接觸到的物質和組織結構。

在吸氧過多引起的毒性機理中,主要有兩種情況。

一種是以肺部症狀為典型的中毒,這個也比較好理解。因為吸入的氧首先要在肺組織中被生成各種氧自由基,所以自然也首先損傷的也是肺部。

當氧自由基攻擊肺部組織之後,炎性介質就開始出現,肺開始出現水腫、充血。如此一來,原本想額外補充氧,結果肺卻損傷停止工作了。

而如果當人覺得普通氧無法滿足“要求”,而吸入2-3個大氣壓以上的氧。高壓氧可加快氧快速流向腦,而此時生成的氧自由基就可以肆無忌憚地攻擊腦組織了。

而這時的危險係數瞬間提高,病人可出現視覺和聽覺障礙,同時伴噁心嘔吐,而且往往會出現抽搐、暈厥等症狀,嚴重者可直接導致死亡。

結語

看到這,你對所謂吸氧養生還會有之前那樣的“堅定信念”嗎?吸氧過度不僅不能補充氧,還可導致缺氧,甚至有時還可能造成悲劇。

切勿想當然地用一些“直覺”而做了錯事,一方面花費不必要的錢財,另一方面還帶來負面效果。

時常多保持一顆質疑的心,並通過多系統的獲取相關知識非常重要!

氧中毒:氧氣並不是多多益善,吸氧過多可致死


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