大家都知道，包括人类在内的哺乳动物生活都需要依靠氧气，它被吸入体内后用作消化食物并制造能量，但是细胞在使用氧气时会产生副产物——以高能氧化物形式存在的自由基，它会对人体组织和细胞结构造成损害，这种损害被称为氧化应激。又因为大脑是人体内耗氧量最大的器官，所以积累的氧化物也是最多的。想要保持住大脑的良好状态，维持一个低水平的活性氧化物自由基水平就显得尤为重要。
一、什么是氧化应激
氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用失衡，更倾向于氧化的一种状态，有大量的氧化中间产物产生，如超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢、一氧化氮、二氧化氮和过氧化亚硝酸盐等，这一类中间产物在体内可以直接或者间接氧化损伤DNA、蛋白质和脂质，可以诱发基因的突变、蛋白质变性、脂质过氧化，并且被认为是导致衰老、神经退行性疾病（老年痴呆）的一个重要因素。
Figure.1 常见自由基形成过程
二、如何降低氧化应激水平
人体内存在有两套对抗氧化应激的还原系统：一套是体内各种抗氧化酶组成的酶体系，另一套则为非酶类的抗氧化系统，但是人体内并不分的那么清楚，都是各种复杂的物质与酶体系协同、拮抗起作用。
- 酶类抗氧化系统：抗氧化酶是机体防御氧化应激的重要物质，包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶等。
- 非酶类抗氧化系统：指具有抗氧化作用的小分子化合物，如谷胱甘肽、维生素E、维生素C、类胡萝卜素、硒、铜、茶多酚等，都是从植物或者水果中提取而来，因此每日摄入一定量的新鲜水果蔬菜，不仅是获取营养，而且还提高了抗氧化水平。
三、关于氧化应激各种信号通路
氧化应激主要信号通路如下：
- Keap 1-Nrf 2-ARE通路：介导Ⅱ相解毒酶和抗氧化基因的转录。大部分情况是Keap1与Nrf2相结合，以非活性状态存在于细胞质，不进入细胞核。当受到ROS刺激时，Keap1与Nrf2解离而激活。而后Nrf2进入细胞核并结合ARE，促进下游基因表达，提高抗氧化能力，氧化还原水平平衡状态恢复后，Nrf2转回细胞质后降解。
- PI3K/Akt通路：它广泛存在于细胞中，作为与细胞外应答的桥梁，并且作用于下游信号分子，参与细胞的生长、增殖、分化。PI3K可以抑制氧化应激引起的细胞凋亡。ATP通过激活PI3K/Akt通路阻止过氧化氢诱导P21和P27的过量表达，从而对过氧化氢诱导的氧化损伤起到保护作用。
- TLRs通路：广泛存在于各类细胞以及器官中，是组织损害的关键传感器，氧化应激反应提高了NF-κB的活性并且增强某些TLR的应答，进而增强了细胞炎症水平的增强。
其实，氧化应激是一个涉及很多信号通路以及相关蛋白的复杂病理过程，此过程不是一条两条通路或者几个基因就能揭示清楚的，所以应当考虑各种因素的相互作用。
Figure.2 线粒体内氧化物的相关联蛋白或基因
四、抗氧化物质研究进展
BDNF(脑源性神经营养因子brain-derived neurotrophic factor)可以避免氧化应激引起的神经损伤。BDNF除了具有良好的神经营养作用外，还具有抗凋亡、抗氧化、抑制自噬等神经保护作用，有最新研究表明BDNF新的抗氧化机制，即增加sestrin2（是一种内源性的抗氧化剂）的表达，赋予神经元对3-NP（3-硝基丙酸）诱导的氧化应激的抵抗能力，对BDNF诱导的保护性信号通路的描述将为开发新的治疗方案提供理论基础，以阻止或阻止神经退行性变的进展。
研究还表明，BDNF可增强培养的皮质神经元的谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶和超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性，并在调节能量稳态中发挥广泛作用。BDNF增加核蛋白组分中NF-κB（核因子κB）亚基p65和p50，形成异二聚体NF-κB复合体，从而促进皮质神经元中BDNF刺激的sestrin2表达，最终在皮层神经元中发挥抑制ROS（活性氧簇）生成和3-NP的神经毒性的作用。
还有一种天然物质亚精胺也可阻止与年龄有关的记忆能力下降，摄入后促进eIFA信号表达，增强衰老线粒体的自噬作用，进而增强线粒体的抗氧化机能，并且在一定程度上改善老年小鼠的学习和认知能力。因此人类通过膳食直接补充亚精胺，有一定可能减缓衰老带来的认知能力下降
总而言之，抗氧化剂可能会减轻氧化应激引起的临床损害，许多研究已经进行了天然抗氧化剂的鉴定，下一步还会继续研究并扩大应用范围，天然抗氧化剂尚需在有效成分的抗氧化机理、协同作用、构效关系和分子设计等方面还要开展深入研究。