什么是活性氧（ROS）

活性氧，英文缩写为ROS，是一类具有高化学反应活性的含氧分子或离子的统称。它们通常是氧气在体内代谢过程中产生的副产物，既包括自由基形式，如超氧阴离子（O₂⁻·）、羟基自由基（·OH），也包括非自由基形式，如过氧化氢（H₂O₂）、单线态氧（¹O₂）等。这些分子由于其未配对的电子或特定的化学结构，能够与细胞内的蛋白质、脂质、核酸等生物大分子发生反应。

ROS的主要生成机制

细胞内ROS的生成是一个复杂且受到严密调控的过程。

线粒体是内源性ROS产生的主要场所。在有氧呼吸过程中，约有1-2%的氧气在线粒体内膜电子传递链中发生不-完-全-还原，泄露的电子与氧气结合形成超氧阴离子。这一过程与呼吸链复合物Ⅰ和复合物Ⅲ的功能状态密切相关。

NADPH氧化酶（NOX）家族是另一重要的ROS来源。这类酶主要存在于吞噬细胞（如中性粒细胞、巨噬细胞）的细胞膜上，当细胞受到病原体或特定刺激激活时，NOX会将电子从NADPH转移给氧气，生成超氧阴离子，参与机体的免疫防御。除了吞噬细胞，非吞噬细胞如血管内皮细胞、平滑肌细胞中也存在NOX的不同亚型，它们产生的ROS在细胞信号转导中发挥作用。

此外，黄嘌呤氧化酶在催化次黄嘌呤和黄嘌呤生成尿酸的过程中，也会伴随超氧阴离子和过氧化氢的产生。细胞内的一些酶反应，如细胞色素P450氧化酶系统、脂氧合酶和环氧合酶的催化反应，也可能作为ROS的来源。

ROS的生理功能与病理意义

在生理浓度下，ROS并非-完-全-有害，而是作为重要的信号分子参与多种细胞生理过程。例如，ROS可以调节细胞增殖、分化、凋亡等信号通路。在免疫反应中，吞噬细胞通过“呼吸爆发"产生大量ROS，用于杀灭入侵的病原体。ROS还参与血管张力的调节，如NO的生成与灭活过程就与ROS密切相关。

当ROS的产生与清除失衡，导致其在细胞内过量积累时，就会引发氧化应激。过量的ROS会攻击生物大分子：氧化脂质可导致细胞膜流动性降低、通透性改变，甚至引发脂质过氧化链式反应；氧化蛋白质会使其结构改变、功能丧失，影响酶活性和信号传导；氧化DNA则可能导致碱基修饰、链断裂等损伤，增加基因突变的风险。长期的氧化应激与多种疾病的发生发展密切相关，如心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、癌症以及衰老过程本身。

ROS检测的基本原理与方法分类

准确检测ROS水平是研究其生理病理作用的基础。由于ROS化学性质活泼、半衰期短，检测具有一定挑战性。

常用的检测方法基于不同的原理。分光光度法是利用ROS与特定显色剂反应后产生的颜色变化进行定量，例如硫代-巴-比-妥-酸法（TBA法）检测脂质过氧化产物丙二醛（MDA），间接反映ROS水平。

荧光探针法则因其灵敏度高、可实现细胞内定位检测而被广泛应用。探针分子本身通常无荧光或荧光较弱，当与ROS反应后，其化学结构发生改变，荧光强度显著增强。例如，二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）可穿透细胞膜进入细胞，被酯酶水解为DCFH，DCFH被ROS氧化为具有强荧光的DCF，通过检测DCF的荧光强度可反映细胞内ROS水平。类似的还有检测超氧阴离子的DHE（二氢乙锭）探针，以及检测过氧化氢的Amplex Red探针等。

化学发光法是利用ROS与发光底物反应产生的光信号进行检测，如鲁米诺及其衍生物在HRP和H₂O₂存在下会产生化学发光。电子自旋共振（ESR）技术则是能直接检测自由基的方法，通过捕捉ROS与自旋捕捉剂反应生成的稳定自旋加合物，来实现对特定ROS的定性和定量分析，但仪器成本较高，操作相对复杂。