美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的科学家做出了令人惊讶的发现，这可能有助于解释随着年龄的增长，我们患慢性疾病或癌症的风险以及食物随时间的分解。

更重要的是，他们的发现(最近在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表)指出，我们大气中的臭氧化学与细胞抵抗疾病的硬接线能力之间存在出乎意料的联系。

副主任凯文·威尔逊(Kevin Wilson)表示：“自然之美在于，它常常决定在整个系统中使用相似的化学物质，但我们从未想过我们会在大气化学物质与我们身体和食物的化学物质之间找到共同的联系。”伯克利实验室化学科学系的负责人。“我们的研究是首次探索另一种化学途径，该途径可能会影响我们体内的细胞-甚至我们的食物-随时间推移对氧化应激(如污染)的反应能力。”

我们的身体和一些我们最喜欢的食物(包括肉，坚果和鳄梨)有很多共同点：它们是由有机分子(例如不饱和脂质)制成的，它们是细胞壁的重要组成部分。

不饱和脂质和其他有机分子(如碳水化合物和蛋白质)随着时间的流逝会缓慢降解，这是由于链反应-称为自氧化-由氧和羟基自由基(一种活性氧种类)引发的。羟自由基会阴险地攻击我们身体和食物中的不饱和脂质，例如，使最新鲜的鳄梨变成棕色。

但是，羟基自由基对人体的伤害要比氧化的鳄梨更具破坏性。随着年龄的增长，数十年的羟自由基和其他活性氧的接触缓慢而可靠地使我们身体的不饱和脂质衰弱。这种不可逆转的损害会增加氧化应激，并增加罹患癌症和与年龄有关的慢性疾病(例如老年痴呆症)的可能性。

意外链接

数十年来，科学家们认为，羟基自由基攻击不饱和脂质时会单独起作用。

但是威尔逊和他的研究小组发现，羟基自由基在犯罪中具有令人惊讶的伴侣-它的名字叫“克里格中间体”。

Criegee中间体是高反应性的外来分子，由化学家Rudolf Criegee于1975年首次提出，用以解释汽车和工厂排放的污染物如何与大气中的臭氧层发生反应。

因此，在Criegee的突破性发现之后的几十年中，威尔逊和合著者纳贾·海涅惊讶地发现，在伯克利实验室高级实验室与不饱和脂质发生羟基反应时，一种名为“次级臭氧化物”的化学物质-包含碳，氢和氧的分子-发生了变化。光源(ALS)。(Heine在研究时是伯克利实验室化学科学系的博士后研究员。)

使研究人员感到困惑的是，次级臭氧化物通常与不饱和脂质无关;相反，它们是Criegee与大气醛的中间反应产物，而大气醛是衍生自醇的有机化合物。

“我们想知道，Criegee中间体是否能与羟基一起作用，以降解食物，塑料和人体细胞中的不饱和脂质?”威尔逊说。

进行寻宝游戏

因为Criegee中间体的存在是短暂的，所以很难直接观察它们。因此，研究人员使用了一种消除过程，将其归零。

主要作者曾在伯克利实验室化学科学系从事博士后研究的曾美荣博士在ALS上采用了一种称为质谱的技术，以在紫外线下照射脂质纳米滴。ALS是由DOE资助的同步加速器设施，可发射X射线，紫外线和红外光束，以支持数十个同时进行的实验，以探索多种科学学科中样品的微观结构和化学组成。

当她在脂质纳米滴中加入已知仅与Criegee中间体反应的“清除剂”醇分子时，她发现脂质的降解速度明显减慢-这是清除剂分子与Criegee中间体反应的结果，因此使它们呈惰性，曾梵​​志说。

他们还发现，一旦Criegee中间体被清除剂分子禁用，该反应就会产生类似于过氧化物的产物，并且不会释放出次级臭氧化物。

研究人员认为，这些结果提供了新的脂质降解途径的证据，在该途径中，饥饿的脂质产生了Criegee中间体，然后产生了一批新的羟基。新形成的羟基散发出新一代的Criegee中间体;然后循环不断

威尔逊补充说：“这使我们感到惊讶，因为已知羟基自由基会引起细胞氧化损伤，但是在我们的研究之前，还不知道羟基是通过形成Criegee中间体来实现的。”

由于慢性疾病，癌症和食物变质与羟基自由基引起的细胞损伤有关，因此研究人员认为，Criegee中间体也可能在分子降解中起类似作用，使我们随着年龄的增长而易患疾病并导致食物腐烂。

抗氧化剂的新途径

曾说，这一发现可能为新型抗氧化剂奠定基础-从维生素到天然食品防腐剂。

她说：“这是一个令人兴奋的发现。这使我们对细胞降解和疾病背后的机制有了更全面的了解，这是完全出乎意料的。”

威尔逊说：“为了完成这项工作，纳德亚和梅荣付出了多年的辛勤工作，还拥有先进光源探测复杂化学反应的独特能力。”“我们希望这项研究的结果能激发研究人员进一步探索克里吉中间体，脂质和抗氧化剂的生物化学，从预防疾病到保存食物等多种方式对人们都有帮助。”

研究人员下一个计划与伯克利实验室的理论家合作，研究Criegee中间体/羟基反应中的量子性质，例如电子结构，以更好地评估该循环如何在人体细胞，食物和含铁材料中起作用。不饱和脂质，例如塑料和燃料。