自由基生物學簡史 <轉存>

一、從化學到生物學

1900年，俄裔學者有機化學教授Gomberg在密歇根大學博士後工作期間，證明了三苯甲基自由基能穩定存在，奠定了自由基化學的基礎。也是人類第一次知道，自由基是可以獨立存在的物質形式之一。但是發現自由基和生物之間也存在關係要等待半個世紀。

20世紀最偉大的科學進展主要是在物理學領域，尤其是量子力學和相對論的提出，稱為20世紀科學史的標誌。在20世紀初，倫琴發現的X射線是一個傳奇，給隨後的物理和化學研究帶來重要影響。

X射線是波長介於紫外線和γ射線間的電磁輻射。X射線是一種波長很短的電磁輻射，其波長約為0.01~10nm之間。由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現，故又稱倫琴射線。倫琴射線具有很高的穿透本領，能透過許多對可見光不透明的物質，如墨紙、木料等。

1895年11月8日晚，倫琴陷入了深深的沉思。他以前做過一次放電實驗，為了確保實驗的精確性，他事先用錫紙和硬紙板把各種實驗器材都包裹得嚴嚴實實，並且用一個沒有安裝鋁窗的陰極管讓陰極射線透出。可是現在，他卻驚奇地發現，對著陰極射線發射的一塊塗有氰亞鉑酸鋇的屏幕（這個屏幕用於另外一個實驗）發出了光。而放電管旁邊這疊原本嚴密封閉的底片，現在也變成了灰黑色—這說明它們已經曝光了！

這個一般人很快就會忽略的現象，卻引起了倫琴的注意，使他產生了濃厚的興趣。他想：底片的變化，恰恰說明放電管放出了一種穿透力極強的新射線，它甚至能夠穿透裝底片的袋子。不過目前還不知道它是什麼射線，於是取名「X射線」。

隨後，倫琴開始了對這種神秘的X射線的更多研究。他先把一個塗有磷光物質的屏幕放在放電管附近，結果發現屏幕馬上發出了亮光。接著，他嘗試著拿一些平時不透光的較輕物質—比如書本、橡皮板和木板—放到放電管和屏幕之間去擋那束看不見的神秘射線，可是誰也不能把它擋住，在屏幕上幾乎看不到任何陰影，它甚至能夠輕而易舉地穿透15毫米厚的鋁板！直到他把一塊厚厚的金屬板放在放電管與屏幕之間，屏幕上才出現了金屬板的陰影，看來這種射線還是沒有能力穿透太厚的物質。實驗還發現，只有鉛板和鉑板才能使屏不發光，當陰極管被接通時，放在旁邊的照相底片也將被感光，即使用厚厚的黑紙將底片包起來也無濟於事。

接下來更為神奇的現象發生了，一天晚上倫琴很晚也沒回家，他的妻子來實驗室看他，於是他的妻子便成了在照相底片上留下痕迹的第一人，當時倫琴要求他的妻子用手捂住照相底片。當顯影后，夫妻倆在底片上看見了手指骨頭和結婚戒指的影像。倫琴發現X射線後僅僅幾個月時間內，它就被應用於醫學影像。

1896年1月5日，在柏林物理學會會議上展出了很多X射線的照片，同一天，維也納《新聞報》也報道了發現X光的消息。這一偉大的發現立即引起人們的極大關注，並很快傳遍全世界。在幾個月的時間裡，數百名科學家為此進行調查研究，一年之中就有上千篇關於X射線的論文問世。1896年2月，蘇格蘭醫生約翰·麥金泰在格拉斯哥皇家醫院設立了世界上第一個放射科。

倫琴雖然發現了X射線，但當時的人們——包括他本人在內，都不知道這種射線究竟是什麼東西。直到20世紀初，人們才知道X射線實質上是一種比光波更短的電磁波，它不僅在醫學中用途廣泛，成為人類戰勝許多疾病的有力武器，而且還為今後物理學的重大變革提供了重要的證據。正因為這些原因，在1901年諾貝爾獎的頒獎儀式上，倫琴為世界上第一個榮獲諾貝爾獎物理獎的人。人們為了紀念倫琴，將X射線命名為倫琴射線。

現在，我們都了解許多射線包括紫外線、X射線α射線和γ射線都可以對生物和人類產生嚴重傷害，進行非常短時間X射線檢查都可以誘發基因突變。但這樣的知識在100多年前，就連最聰明的科學家都一無所知。很顯然，倫琴發現了X射線，但絲毫沒有意識到X射線可以對人體產生危害，否則他不可能讓其妻子暴露在X射線中。不僅X射線，甚至此後發現的對人體危害更惡劣的射線，例如γ射線和α射線，科學家發現並研究了許多年才意識到問題的嚴重。這裡順便要說一下另兩位超牛科學家。

一位是盧瑟福，偉大的物理學家和偉大的物理學導師最著名的發現是證明了原子的中心存在原子核，在進行這一著名實驗中，他採用的工具是用α射線，1910年，盧瑟福帶領學生用α射線轟擊金屬片，本來過去人們認為原子是一種質量均勻的顆粒，結果神奇的結果發生了，按照原來的估計，α射線應該隨機穿越金屬片，但是並不是這樣，似乎很少一部分α射線遇到了一些堅硬的核，根據計算這種分布在原子中心部位的核體積很小，但質量很大，於是他根據這個實驗提出了原子核的概念。不過在他的學生回憶這個實驗中，有一個細節，因為但是但觀察手段需要用肉眼，每個觀察者很短時間就無法承受觀察對眼睛導致的疲勞感覺，其實他們正是眼睛受到了射線的傷害，也是早起記錄到關於射線有害的文獻。

居里夫人是偉大的物理學家，她最著名的科學發現是她與丈夫皮埃爾居里共同發現了放射性元素釙，之後又發現了元素鐳。我們知道放射性元素可以自動發射出射線，而且這些射線可以導致機體危害。2011年，日本核電站爆炸留給我們的最重要記憶就是人們擔心放射性元素污染對人體健康的威脅。但是上個世紀初期，科學家絲毫不知道放射性物質的危害，正是由於居里夫人長期接觸放射性物質，1934年7月4日因惡性白血病逝世。

1903年，法國物理化學家Victor Henri發現，酶催化活性主要決定於酶和反應底物之間的結合強度。他的工作後來被德國生物化學家Leonor Michaelis和加拿大物理學家Maud Menten通過對蔗糖水解成葡萄糖和果糖的酶催化過程進行研究，證明了Victor Henri的發現，1913年，他們提出該酶反應動力的數學模型。這種酶催化模型在生物化學領域被稱為Michaelis–Menten動力學模型。就是這個德國Michaelis教授，在1931年提出生物體內某些酶催化的氧化還原反應並不是一步完成，應存在中間過程或者存在中間產物，這種中間產物帶有不成對電子，顯示出自由基的特徵，他將中間產物自由基定名為半醌，許多研究證明，他的這種觀點是正確的。也就是說，早在1931年Michaelis教授已經根據自己的研究和研究證據證明生物體內存在自由基，不過這種觀點只收到酶學研究領域的注意。關於生物體內是否存在自由基，或者自由基是否具有重要生物學效應，在很長時間內並沒有受到生物醫學領域的絲毫重視。

由於早就注意到高壓氧和放射線存在毒性，通過對氧和放射線對人和動物的毒性，有人提出，氧中毒和放射毒性存在一個共同的病理基礎，那就是自由基的增加導致了機體的氧化損傷。這正是上個世紀50年代Rebbeca Gershman等根據前人和自己的研究總結出的推論。這個時代，大多數生物醫學領域的學者都不清楚正常情況下人體和動物體內是否存在自由基。雖然有從事酶學研究的學者提出一種觀點提示機體內本來就存在自由基，但一方面沒有直接證據，另一方面大家不太容易接受將自由基這種有毒成份作為機體的成份。這種重要發現沒有受到人們的重視。

自由基與衰老的關係是自由基研究領域的重要內容，也是最為系統的一個分支。1956年，著名衰老學家Harman D教授提出衰老的自由基理論。他的主要依據之一就是上世紀中葉，Rebbeca Gershman等提出，氧中毒和放射毒性都是自由基增加引起。另一個依據是壽命和代謝率有關，而代謝率和耗氧量有關，氧氣消耗越多，壽命越小。

衰老一直是科學家非常有興趣的課題，尤其是隨著人口老齡化時代的到來，使得科學家對如何控制衰老的興趣不斷增加。早年有學者把生命定義為抗死亡能力的總和，現在有學者提出，衰老是伴隨年齡增加，機體發生的各種改變的積累，年齡增加是線性的，但衰老的速度隨著年齡的增加呈現指數增加，也就是說，年齡越大，衰老的速度越快。目前普遍認為，衰老是由引起細胞損傷和死亡的各種內在和外界因素共同作用的結果。關於衰老的理論有300多種，衰老的程序性和自由基理論最為公認。在眾多關於衰老的理論中，有的理論是其他理論的一部分，有一些只是描述衰老的現象，如基因突變、蛋白質糖化氧化、激素合成障礙、端粒縮短學說等，幾乎所有上述變化都是繼於自由基損傷。自由基理論的前提是認為衰老是一個受到遺傳和環境因素共同負責的過程，衰老的許多具體改變，如不利環境因素、疾病和內源性衰老過程等，都是由自由基反應引起的。通過大量對自由基引起生物大分子氧化損傷的研究，以及各種抗衰老動物實驗研究，均顯示氧化損傷確實是各類衰老的共同原因。

Harman教授提出自由基衰老理論後不久，1972年，為了說明線粒體損傷在機體衰老過程中的重要性，Harman認為線粒體的能量代謝是自由基產生的最主要來源，自由基產生引起生物大分子的氧化損傷是導致細胞老化並最終導致機體衰老。這個時期，人們對自由基的基本看法是，自由基是有毒的，是放射線和氧氣毒性引起機體損傷的基礎，隨著損傷的增加，人會逐漸衰老。

自由基雖然是衰老的重要因素，但肯定不是全部因素，無論是否正確，但確定的事實是自由基衰老理論大大推動了自由基生物醫學的快速發展，更重要的是，後來的許多發現存在許多和自由基理論完全相違背的證據，並逐漸讓科學家認識到自由基是生命過程中十分重要的物質，沒有自由基的參與，生命活動根本無法正常完成，這顯然是自由基理論開始沒有預料到的後果。

隨著自由基生物醫學研究的發展，人們逐漸把自由基引起衰老的研究逐漸擴展到更多領域，例如各種伴隨衰老的疾病，如老年性痴呆、動脈硬化和糖尿病都和自由基損傷存在密切關係。後來的研究逐漸深入到細胞水平，證明和許多疾病相關的細胞凋亡和壞死都是自由基損傷的結果。

二、抗氧化之爭

對自由基衰老理論最嚴重的挑戰是關於抗氧化劑的臨床研究結果。人體屬於需氧生物，體內存在自由基大多數呈現出氧化性，因此推測使用抗氧化劑如維生素C、A和E等應該能產生預防氧化損傷，甚至提高壽命的作用。這方面最著名的例子是獲得兩個諾貝爾獎的美國化學家和社會活動家萊納斯卡爾鮑林（Linus Carl Pauling）。鮑林教授是量子化學和分子生物學奠基人，他用量子力學理論對化學鍵的研究使他獲得了1954年諾貝爾化學獎，1962年由於在推動人類和平方面的貢獻，他獲得諾貝爾和平獎，從而成為惟一一位先後兩次獲得諾貝爾獎的科學家。1994年8月19日，美國著名化學家鮑林以93歲高齡在他加利福尼亞州的家中逝世。鮑林曾被英國《新科學家》周刊評為人類有史以來20位最傑出的科學家之一，與牛頓、居里夫人及愛因斯坦並肩。愛因斯坦都曾由衷地稱讚鮑林是真正的天才。

在美國，有一場圍繞維生素C延續了20多年的大論戰，至今餘波未了。論戰一方的當事人就是鮑林，論戰的主要焦點就是他長期他極力主張超大劑量服用維生素C。鮑林自稱是化學家、物理學家、結晶學家、分子生物學家和醫學研究者。他不是醫生，可他偏偏引發了醫學領域一場曠日持久的大論戰。他提出了對維生素作用的新觀點，尤其是主張超大劑量服用維生素C。

根據自己多年的研究，鮑林於1970年出版了《維生素C與普通感冒》一書。鮑林在書中提出，每天服用1000毫克或更多維生素C可預防感冒和抗病毒。這本書受到眾多讀者的讚譽，被評為當年的美國最佳科普圖書。可是醫學權威們激烈反對鮑林的論點。有的說沒有任何證據能夠支持維生素C可以防治感冒的觀點。有的說這對預防或減輕感冒沒有什麼用處。美國NIH也警告人們，每天服用1克以上能預防感冒的說法是證據不充分的。美國醫學協會發表聲明，說維生素C不能預防或治療感冒。只有少數科學家和幾百位普通病人強烈支持鮑林。攻擊鮑林的人說他根本不是醫生，沒資格談論維生素C防治感冒這樣的醫學問題，甚至有人把他譏諷為江湖騙子或江湖游醫式的宣傳。尊重鮑林的人則嘆惜他晚年不安分，說他完全可以安享榮耀，可他非要闖入醫學領域，醫學離他熟悉的化學太遠。

然而鮑林不管那些冷嘲熱諷，並繼續我行我素。1979年，他和主任醫師卡梅倫博士合作出版了《癌症和維生素C》一書，建議每個癌症患者每天服用10克或更多維生素C，建議癌症患者儘可能早地開始服用大劑量維生素C，以此作為常規治療的輔助手段，並聲稱這種簡單方法將十分顯著地改善癌症治療結果。權威們更無法接受大劑量維生素C治療癌症的看法。鮑林曾經8次向國家癌症研究所申請基金，希望通過動物實驗獲得證據，全部申請都被否定，他只能靠個人資助來研究。他和卡梅倫博士自1971年後開展過口服和靜脈注射10克維生素C治療晚期癌症的研究，他們1976年合作發表的臨床研究論文中聲稱經過治療的100名晚期癌症患者比對照組存活時間延長了4倍，但在1982年有人對該研究進行的重新分析發現對照組設置不合理，治療組患者病情明顯比對照組輕許多，根本不屬於真正的對照實驗。後來梅奧診所重新進行的臨床研究，發現大劑量維生素C和安慰劑對照沒有任何治療區別。現在國際醫學領域認為，維生素C治療感冒和腫瘤的說法屬於偽科學。

1985年，鮑林寫了一本有關提高壽命的書。他在談及一種提高健康水平的攝生法時，介紹了12項步驟，第一項就是每天不要間斷服用6－18克或更多維生素C。他認為自己的這種養生方法的核心就是增補維生素C。鮑林認為，任何年齡段每天堅持並逐步增加維生素C用量，都有益健康。他甚至說，從青年或中年時開始，適當服用維生素和其他營養素，結合適當健身運動，能延長壽命25－35年。老年適當服用維生素，結合健身運動，也可以延長壽命15－20年。自然，鮑林的這一觀點任仍然無法讓大部分學者接受。

學者們與鮑林的最大爭論焦點在於維生素C的用量。鮑林認為，「對大多數成人來說，維生素C的最佳攝入量是在2.3克～10克的範圍內。」如果需要，還可以增加到每天20克、30克或更多。鮑林認為，無論是對付病毒、癌症還是抗衰老，維生素C的用量都大大高於當時的規定用量。所以嚴格說，劑量之爭是雙方的關鍵之爭。

在鮑林去世前，美國FDA對維生素C的推薦劑量是每天60毫克，有些營養學家認為只要30毫克到40毫克就行。可鮑林向人們建議的服用量是專家推薦劑量的幾十倍到幾百倍，這自然要遭到學者們的堅決反對。美國健康基金會主席明確告誡人們，所謂的大劑量維生素療法必須避免。醫學界反對大量服用維生素C的重要理由是會使人得腎結石。但鮑林反駁說，儘管理論上有這種可能，可是在醫學文獻中沒有一個腎結石病例是因大劑量服用維生素C而導致的。在鮑林去世之前，雙方始終是各執一詞，互不相讓。

為了強化自己論點，鮑林在1985年的書中引用了首次從植物和動物組織中分離出維生素C而榮獲諾貝爾獎的艾伯特聖捷爾吉博士給鮑林信中的一段話，「就維生素C而言，從一開始我就感到人們被醫學教育引入歧途了。他們認為，如果不吃含有維生素C的食物，就會患壞血病，假如沒有患壞血病，就是完全正常。我認為這是一個重大錯誤。為了有完全健康的身體，每個任都需要非常多的維生素C。我每天服用1克。這個劑量並非意味著真正的最適合劑量，但我可以告訴人們的是，人可以服用任何劑量的抗壞血酸，一點危險也沒有。」同樣不屬於醫學專業的聖捷爾吉的看法也不被醫學界所接受。如今，仍有少數學者認為，維生素C有抗癌作用，如2012年一項研究發現，大劑量注射而不是口服維生素C確實具有抗癌作用，不過這一作用的原因並不是抗氧化，而是促進氧化作用。

關於維生素C作用與劑量的這場大論戰，鮑林幾乎是「孤軍作戰」地與眾多醫學權威機構和權威人士論爭，他為此而受到的嘲弄和輕蔑是一位著名學者、也是一般人難以忍受的。可鮑林在長長的20多年時間裡，義無反顧地奮起捍衛自己的觀點，這種勇氣和堅持的精神令人敬佩。

三、臨床研究不支持補充抗氧化劑

鮑林關於服用維生素C的看法顯然過於極端，甚至蠻不講理，但普通民眾服用各種抗氧化劑的熱情確實非常高。醫學研究發展到今天，雙盲隨機對照研究幾乎成為確定臨床效果的唯一標準。根據自由基的衰老理論推測，抗氧化應該有利於健康，於是市面上也大量充斥著包括各類抗氧化維生素在內的抗氧化營養補充劑。許多人終生服用各種抗氧化劑，也給回顧性醫學研究提供的機會。到現在為止，大量的臨床對照研究發現，服用各種抗氧化劑，並沒有給人們帶來實質性好處，甚至出現促進癌症發生和減少壽命的風險。

眾所周知，氧化應激或氧化損傷是許多疾病發生的重要原因。這很容易讓人聯想到，抗氧化物質具有治療疾病和保健作用。但最近20年的研究，逐漸讓人重新審視這種觀點，甚至有人提出一個和氧化應激相反的概念：抗氧化劑應激。

根據著名自由基生物學家Halliwell的定義，抗氧化劑是在低於氧化劑劑量條件下可以延緩氧化劑發生氧化反應的物質。正如自由基不是絕對有害，抗氧化劑也不是絕對有利。抗氧化劑的本質上是一種電子獲得或給予的中介物質。作為一種電子供體，一旦發揮作用，抗氧化劑自身也必然因丟失電子變成自由基。當然這個新形成的自由基仍可被其他抗氧化劑再次中和，然後後者變成新的自由基。如此反覆形成循環或發生逆反應而形成緩衝對，這是一種典型的平衡系統。氧化應激實際就是自由基的產生過多，而抗氧化作用不足以對抗。顯然需要重視的是，平衡也可因抗氧化劑過多而發生傾斜。這種因抗氧化能力過強的紊亂被Dündar等定義為抗氧化劑應激。

遇到活性氧或自由基時，抗氧化劑失去電子會變成不穩定的氧化劑或自由基。在這種情況下，抗氧化劑會變成對細胞有害的促氧化物質。其毒性決定於其氧化能力。例如β胡蘿蔔素的還原電位為0.65 V，維生素E的為0.50 V，類黃酮的為0.25–0.50 V，尿酸為0.25 V，維生素C為0.01 V。

有學者認為，優秀抗氧化劑是那些和強氧化性物質反應產生低氧化活性的物質。維生素E和活性氧如超氧陰離子或亞硝酸陰離子反應可以產生α生育酚自由基，α生育酚自由基可以被維生素C或谷胱甘肽等重新還原成維生素E。在還原生育酚自由基的同時，維生素C變成抗壞血酸自由基，抗壞血酸自由基的氧化活性低於α生育酚自由基，β胡蘿蔔素也可以還原生育酚自由基。因此，為實現理想的抗氧化效果，維生素E應該聯合其他抗氧化劑發揮協調效應。有些疾病可降低內源性抗氧化系統的抗氧化能力，使用維生素E不僅不能發揮有效抗氧化作用，反而可能因為機體無法有效中和α生育酚自由基導致更嚴重的氧化損傷。例如吸煙可以導致維生素C缺乏，吸煙的人使用維生素E就可能發生這類損傷。維生素C也可以恢復氧化型谷胱甘肽和胡蘿蔔素類自由基為還原狀態。

當存在過渡金屬離子（也可以算是一種自由基）時，有些抗氧化劑表現出氧化性。例如維生素C可轉化為維生素C自由基，對羥基肉桂酸的酚羥基轉化為苯氧基。在氧氣和亞鐵離子存在時，胡蘿蔔素可以轉化為視黃醛和胡蘿蔔素自由基。其他一些氧化誘導因素如紫外線、熱、自由基和臭氧也可將胡蘿蔔素轉化為視黃醛和胡蘿蔔素自由基。使用維生素E和C可以減少香煙誘導的肺內胡蘿蔔素自由基增加。抗氧化劑和自由基反應產生的氧化劑具有氧化毒性。如胡蘿蔔素自由基可以抑制大鼠肺、腦和肝臟線粒體呼吸，促進白細胞凋亡、DNA氧化、提高末期糖基化終產物。

總之，抗氧化劑的潛在氧化毒性決定於其濃度、氧化還原能力、合併其他抗氧化劑、過渡金屬離子和內源性抗氧化能力。當然，這些因素目前沒有完全明確，而且抗氧化劑的氧化毒性也存在明顯的種屬差異。

儘管許多疾病和氧化損傷關係密切，由於使用抗氧化劑並不能改變疾病的發展進程，導致人們對使用抗氧化劑治療疾病心存疑慮。有學者認為，抗氧化劑對疾病的治療作用只能表現在動物模型和細胞水平上。在細胞水平上，存在許多影響因素，例如氧分壓遠遠超過組織、細胞培養環境和過多的抗氧化劑水平。有人提出，對人類來講，只有聯合使用多種小劑量抗氧化劑才可以獲得治療效果。目前尚不清楚，不同的人類抗氧化酶表型是否會對抗氧化劑產生不同反應。有意思的是，每當有抗氧化劑無效甚至負面效應的報道時，抗氧化劑有害的推測更能獲得廣泛認可。在臨床研究中，用來評價氧化損傷的生物學功能評價標誌才是個重要問題。需要特彆強調的是，評價臨床效果必須小心各類影響因素，例如評價氧化損傷指標、治療策略（預防、劑量、聯合用藥和治療周期等）、疾病狀態、觀察時間和患者數量等。更有意思的是，最近Ristow等在一篇綜述中提出，適當的氧化應激可以延長壽命。

確實有關於抗氧化劑有效的報道。護士健康研究是一個樣本量超過87000美國護士的隊列研究，受試者年齡34-59歲，無心血管疾病史，隨訪8年。研究結果發現，每天補充維生素E至少100單位，持續2年以上，可使冠心病發病率降低40%以上。老年流行病學人群調查，涉及11178名美國人，年齡67-105。結果發現維生素補充者發生冠心病的危險明顯下降。健康職業隨訪研究計劃觀察了大約40000美國男性健康從業人員，年齡50-75歲，無冠心疾病、糖尿病和高膽固醇血症史。受試者連續超過2年每天補充100單位以上維生素E，結果發現可以顯著減少冠心病發病率。美國首次國家健康和營養調查，涉及美國男性和女性受試者11384，年齡25-74。研究結果發現，補充維生素C可以降低男性患者心血管疾病死亡率，但對女性無效。

蘇格蘭心臟健康研究涉及3833女性和4036男性受試者，年齡40-59歲，無心臟疾病歷史，維生素C和胡蘿蔔素補充可以降低男性冠心病發病率。最近Myung等的薈萃分析研究總結了22病例對照研究報道（從274篇論文），評價10073患者宮頸癌危險性。結果發現，維生素B12, C, E和胡蘿蔔素對宮頸癌有預防作用。維生素E和胡蘿蔔素的癌症預防研究涉及27111芬蘭男性抽煙者，年齡50-69歲，隨訪16-19.4年。結果發現，大劑量的維生素E可以降低胰腺癌和前列腺癌危險性，同一研究還發現，大劑量類黃酮也和胰腺癌低發病率相關31-33。

但是，也有更多抗氧化劑對氧化應激類疾病無效的研究。通過對有心血管疾病高風險的20536名高血壓患者進行5年的隨訪，補充維生素C、E和β胡蘿蔔素不僅對降低血壓無效，對死亡率和心血管疾病發病率也無顯著影響。鹿特丹研究涉及4802名荷蘭人，年齡55-95歲，無心肌梗死歷史，4年隨訪觀察發現，補充維生素E和心肌梗死發病率無相關性。蘇格蘭心臟健康研究（同前）也沒有發現維生素C、E和β胡蘿蔔素對各種原因引起的死亡率沒有影響。心臟保護研究包括20536名受試者，每天補充600 mg維生素E、250 mg維生素C和β胡蘿蔔素20 mg，沒有證明對心臟疾病的預防效果。基本心臟預防項目，涉及4495受試者，平均年齡64歲，至少存在一類冠心病危險因素，受試者每天口服100 mg阿斯匹林和300mg維生素E。由於其他研究項目證明口服阿斯匹林和維生素E無心臟保護作用，試驗被提前終止29。心臟保護效果評估研究項目(HOPES)包括2545女性和6999男性，年齡55歲以上，擁有冠心病或糖尿病和至少一項動脈硬化危險因子，每天補充400單位維生素E或安慰劑，血管緊張素轉化酶抑製劑或安慰劑，4.5年的隨訪觀察顯示，維生素E對動脈硬化無預防效果。義大利GISSI研究項目涉及11324義大利人，這些受試者均為最近3個月內心肌梗死後存活的患者。他們接受每天1 g Omega-3和/或維生素E治療，3-5年的隨訪觀察證明維生素E治療無效。Rytter等將40名2型糖尿病患者進行隨機分2組，一組使用水果蔬菜提取的抗氧化劑，另一組給安慰劑。治療12周後，研究發現，雖然患者的抗氧化系統明顯提高，但這些天然抗氧化劑對代謝、氧化應激和炎症等均無明顯影響。Suksomboon等對包括418名2型糖尿病患者9個8周維生素E治療效果的臨床研究分析發現，除非患者本來存在嚴重的營養和維生素E缺乏，維生素E治療對控制血糖沒有價值。Arain等對4個維生素E治療結腸癌的臨床研究進行分析發現，這些研究涉及94069患者，其中47029使用維生素E，觀察時間為4年。結果發現，維生素E對結腸癌沒有治療價值。

更可怕的是有一些研究證明抗氧化劑不僅無效，甚至有害健康。澳大利亞的一項研究，69名收縮壓超過125 mmHg的高血壓患者，每天口服500 mg維生素C和1000 mg葡萄籽多酚，連續6周。試驗結束時患者收縮壓和舒張壓均有增加，內皮細胞相關的血管舒張和氧化應激指標均無改變41。高密度脂蛋白動脈硬化治療研究，160名男性（<70）和女性（<63），高密度脂蛋白低水平和<400 mg/dL的甘油三酯，患者被分成4組，分別為辛伐他汀合併煙鹼組，辛伐他汀合併煙鹼+抗氧化劑，抗氧化劑組和安慰劑組。抗氧化劑包括維生素E 、維生素C、胡蘿蔔素和硒。3年隨訪研究結果發現，抗氧化劑不僅沒有效果，而且可以掩蓋辛伐他汀合併煙鹼升高高密度脂蛋白的治療效果。

前列腺、肺、結腸和卵巢癌普查試驗是一項針對美國25400絕經婦女的前瞻性研究，年齡55-74，隨訪10年的研究結果發現，補充葉酸的絕經婦女乳腺癌發病率顯著增加，而經過飲食攝取葉酸對絕經婦女乳腺癌發病率沒有影響43。β胡蘿蔔素和視黃醛效果試驗涉及18314美國人，分別給β胡蘿蔔素、維生素A或安慰劑。試驗2年後被中途終止，因分析發現，和安慰劑組對比，維生素治療組肺癌發病率增加28%，死亡率增加17%。生育酚和β胡蘿蔔素癌症預防研究，涉及29,133男性吸煙者，年齡50-69歲，每天口服α生育酚50 mg、β胡蘿蔔素30 mg。研究結果發現，和安慰劑組對比，補充生育酚和β胡蘿蔔素可使死亡率增加8%。Bjelakovic等對補充抗氧化劑預防胃腸道癌的效果進行薈萃分析，從14個研究中選擇了7個高質量的隨機對照研究，涉及131727患者。研究結果發現補充抗氧化劑能提高死亡率，而且對胃腸道癌無預防效果。Myung等分析了3327篇論著中的31篇，包括22個試驗全部161045名患者中88,610名使用抗氧化劑治療，從整體數據分析，發現使用抗氧化劑對預防癌症無效。而通過對其中4個試驗分析，作者發現，使用抗氧化劑可顯著提高膀胱癌發病率。

維生素C 和NAC可顯著提高健康人急性體育運動後氧化應激，原因可能是維生素C被運動誘導的活性氧轉化為維生素C自由基。Ristow等研究抗氧化劑對胰島素敏感性、胰島素敏感性轉錄調節和抗氧化酶SOD、GPx 和CAT的基因表達。19名運動員和20名健康非運動員分別口服維生素E、維生素C或安慰劑。運動訓練持續4周，研究結果發現運動可以提高胰島素敏感性、胰島素敏感性轉錄調節和抗氧化酶活性。但補充抗氧化劑可以掩蓋運動訓練效果。最近Peternelj等綜合評價了23個關於抗氧化劑降低長期運動有效性研究，他們發現抗氧化劑干擾了運動誘導的血管擴張和胰島素信號增強。最近發表的愛荷華婦女健康研究結果，1986年超過60歲的38772名婦女參與該試驗，在不同階段自我報告維生素和礦物質補充情況，研究發現維生素和礦物質補充和死亡率增加有關，而維生素和鐵同時補充則更糟糕。

就目前掌握的臨床研究資料看，需要注意的是，關於抗氧化劑有效的報道有194734人，抗氧化劑無效的有149097人，而抗氧化劑有害的報道有404986人。評價比較這些研究需要注意一些重要影響因素，例如受試人群的年齡、性別、健康狀況和種族，關於抗氧化劑的種類、聯合使用、補充劑或飲食補充，而隨訪時間和觀察指標也很重要。

抗氧化劑曾經被寄以治療疾病的厚望，但大量臨床研究顯示抗氧化劑會產生許多有害效果，最極端的結果是證明抗氧化劑可增加死亡率。儘管我們現在仍無法確定產生這些效果的具體機制，但結果提示如果抗氧化能力超過體內自由基產生的能力，抗氧化劑可以打破體內氧化抗氧化平衡。由於我們對這一結論仍不能清楚解釋，臨床醫學最好的建議是，盡量採用通過飲食攝取抗氧化物質來代替抗氧化劑補充。