ความเครียดออกซิเดชันสะท้อนถึงความไม่สมดุลระหว่างการแสดงออกของออกซิเจนที่ว่องไว ในระดับระบบ และความสามารถของระบบชีวภาพในการล้างพิษสารตัวกลางที่ว่องไวหรือซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดขึ้น^{[ 1 ]}ความผิดปกติใน สถานะ รีดอกซ์ปกติของเซลล์สามารถก่อให้เกิดผลกระทบที่เป็นพิษผ่านการผลิตเปอร์ออกไซด์และอนุมูลอิสระที่ทำลายส่วนประกอบทั้งหมดของเซลล์ รวมถึง โปรตีนไขมันและDNA

ภาวะเครียดจากออกซิเดชันที่เกิดจากกระบวนการเผาผลาญออกซิเดชันทำให้เกิดความเสียหายต่อเบส รวมถึงการแตกหักของสายดีเอ็นเอความเสียหายต่อเบสส่วนใหญ่เป็นผลทางอ้อมและเกิดจากอนุมูลอิสระออกซิเจนที่เกิดขึ้น เช่นO₂⁻⁻ ₂( อนุมูลซูเปอร์ออกไซด์), OH ( อนุมูลไฮด รอกซิ ล ) และH2O2 ( ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ) ^[ ₂ ^{] นอกจาก นี้ สารออกซิเดทีฟที่ว่องไว} _บางชนิดยังทำหน้าที่เป็นผู้ส่งสารในเซลล์ในการส่งสัญญาณรีดอกซ์ ดังนั้น ความเครียดจากออกซิเดชันจึงสามารถทำให้เกิดการหยุดชะงักในกลไกปกติของการส่งสัญญาณในเซลล์ได้

^{ในมนุษย์ เชื่อกัน ว่า}ความเครียดจากออกซิเดชันมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคมะเร็ง [ ^{3 ]}โรคพาร์กินสัน [ ^{4 ]}โรคลาฟอรา [ ^{5 ] โรค}อัลไซเมอร์ [ ^{6 ] หลอดเลือด}แดงแข็ง^{[ 7 ]}ภาวะหัวใจล้มเหลว [ 8 ^{]กล้ามเนื้อ}หัวใจตาย^{[ 9 ] [ 10 ]}กลุ่มอาการฟราจิลเอ็กซ์ [ 11 ] โรคโลหิตจางชนิดเคียว^[ 12 ^{] โรค}ไล^เคนแพ^{ลนัส[} 13 ]โรค^{ด่างขาว[} 14 ^{] การ}ติดเชื้อกลุ่มอาการอ่อนเพลียเรื้อรัง [ ^{15 ]}และภาวะซึมเศร้า [ ^{16 ] อย่างไรก็ตาม} สารออกซิเจนที่ว่องไวอาจมีประโยชน์ เนื่องจาก ระบบภูมิคุ้มกันใช้เป็นวิธีในการโจมตีและฆ่าเชื้อโรค[ ^{17 ]ความเครียด}จากออกซิเดชันเนื่องจากเสียงรบกวนได้รับการประเมินในระดับเซลล์โดยใช้แบบจำลองของลิมโฟไซต์ที่กำลัง^{เติบโต}การได้รับเสียงที่มีความถี่ 1 KHz และความเข้ม 110 dBA เป็นเวลา 4 ชั่วโมงและ 8 ชั่วโมงต่อวัน อาจกระตุ้นให้เกิดความเครียดออกซิเดชันในลิมโฟไซต์ที่กำลังเจริญเติบโต ส่งผลให้จำนวนเซลล์ที่มีชีวิตแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม กิจกรรมของเอนไซม์คาตาเลสขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ได้รับเสียง ในกรณีที่ได้รับเสียงเป็นเวลา 8 ชั่วโมงต่อวัน กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการได้รับเสียงเป็นเวลา 4 ชั่วโมงต่อวัน^{[ 18 ]}

ความเครียดออกซิเดชันระยะสั้นอาจมีความสำคัญในการป้องกันการแก่ชราโดยการเหนี่ยวนำกระบวนการที่เรียกว่าไมโตฮอร์มีซิส^[ 19 ^{] และ}จำเป็นต่อการเริ่มต้นกระบวนการตอบสนองต่อความเครียดในพืช^{[ 20 ]}

ในทางเคมี ความเครียดจากออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับการผลิตสารออกซิไดซ์ที่เพิ่มขึ้นหรือประสิทธิภาพ การป้องกันสาร ต้านอนุมูลอิสระ ที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เช่นกลูตาไธโอน [ ^{21 ] ผล}กระทบของความเครียดจากออกซิเดชันขึ้นอยู่กับขนาดของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ โดยเซลล์สามารถเอาชนะการรบกวนเล็กน้อยและกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ อย่างไรก็ตาม ความเครียดจากออกซิเดชันที่รุนแรงกว่าอาจทำให้เซลล์ตายได้ และแม้แต่การออกซิเดชันในระดับปานกลางก็สามารถกระตุ้นให้เกิดอะพอพโทซิส ได้ ในขณะที่ความเครียดที่รุนแรงกว่าอาจทำให้เกิดเนื้อตายได้^{[ 22 ]}

การผลิตสารออกซิเจนที่ว่องไวเป็นลักษณะที่ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากของภาวะเครียดออกซิเดชัน สารเหล่านี้ได้แก่อนุมูลอิสระและเปอร์ออกไซด์บางชนิดที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่า (เช่นซูเปอร์ออกไซด์ ) สามารถถูกเปลี่ยนโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันรีดักชันกับโลหะทรานซิชันหรือสารประกอบวงจรรีด็อกซ์อื่นๆ (รวมถึงควิโนน ) ให้กลายเป็นอนุมูลอิสระที่รุนแรงกว่าซึ่งสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์อย่างกว้างขวาง^{[ 23 ]}ผลกระทบระยะยาวส่วนใหญ่เกิดจากความเสียหายต่อ DNA ^{[ 24 ]}

ความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากรังสีไอออนไนซ์ นั้น คล้ายกับความเครียดออกซิเดชัน และรอยโรคเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับความชราและมะเร็ง ผลกระทบทางชีวภาพของความเสียหายของเบสเดี่ยวจากรังสีหรือออกซิเดชัน เช่น8-ออกโซกัวนีนและไทมีนไกลคอล_ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง เมื่อเร็วๆ นี้ ความสนใจได้เปลี่ยนไปที่รอยโรคที่ซับซ้อนมากขึ้น รอยโรค DNA แบบเรียงต่อกันเกิดขึ้นบ่อยครั้งจากรังสีไอออนไนซ์และปฏิกิริยา H2O2 ที่เร่งปฏิกิริยาโดยโลหะภาย_ใต้สภาวะ ที่ปราศจากออกซิเจนรอยโรคแบบสองเบสที่เด่นที่สุดคือชนิดที่ C8 ​​ของกัวนีนเชื่อมต่อกับกลุ่ม 5-เมทิลของ 3'-ไทมีนที่อยู่ติดกัน (G[8,5-Me]T) ^{[ 25 ]}

สารประกอบที่ได้จาก ออกซิเจนเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจาก กระบวนการ เผาผลาญแบบใช้ออกซิเจนตามปกติ กลไกการป้องกันเซลล์ตามปกติจะทำลายสารประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ การซ่อมแซมความเสียหายจากออกซิเดชันต่อ DNA เกิดขึ้นบ่อยและต่อเนื่อง โดยส่วนใหญ่จะทันกับความเสียหายที่เกิดขึ้นใหม่ ในปัสสาวะของหนู จะมีการขับสารประกอบ DNA ที่เกิดจากออกซิเดชันประมาณ 74,000 ต่อเซลล์ต่อวัน^{[ 26 ]}นอกจากนี้ยังมีระดับความเสียหายจากออกซิเดชันใน DNA ของเซลล์ที่คงที่ มีสารประกอบ DNA ที่เกิดจากออกซิเดชันประมาณ 24,000 ต่อเซลล์ในหนูอายุน้อย และ 66,000 ต่อเซลล์ในหนูแก่^{[ 26 ]}ในทำนองเดียวกัน ความเสียหายใดๆ ต่อเซลล์จะได้รับการซ่อมแซมอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ภายใต้ระดับความเครียดจากออกซิเดชันที่รุนแรงซึ่งทำให้เกิดเนื้อตาย ความเสียหายจะทำให้ATPลดลง ป้องกันการตายแบบอะพอพโทซิสที่ควบคุมได้ และทำให้เซลล์สลายไป^{[ 27 ] [ 28 ]}

กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนโดยเฉพาะกรดอะราคิโดนิกและกรดลิโนเลอิกเป็นเป้าหมายหลักของการออกซิเดชันโดยอนุมูลอิสระและออกซิเจนโมเลกุลเดี่ยว ตัวอย่างเช่น ในเนื้อเยื่อและเซลล์ การออกซิเดชันของกรดลิโนเลอิกโดยอนุมูลอิสระจะสร้าง สารผสม ราเซมิกของกรด 13-ไฮดรอกซี-9 Z ,11 E - ออกตาเดคา ไดเอโนอิก, กรด 13-ไฮดรอกซี-9 E ,11 E - ออกตาเดคาไดเอโนอิก, กรด 9-ไฮดรอกซี-10 E ,12- E -ออกตาเดคาไดเอโนอิก (9-EE-HODE) และกรด 11-ไฮดรอกซี-9 Z ,12- Z -ออกตาเดคาไดเอโนอิก รวมถึง4-ไฮดรอกซีโนเนนอล ในขณะที่ออกซิเจนโมเลกุลเดี่ยวจะเข้าโจมตีกรดลิโนเลอิกเพื่อสร้าง (สันนิษฐาน แต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นสารผสมราเซมิกของ) กรด13-ไฮดรอกซี-9 Z ,11 E - ออกตาเดคาไดเอโนอิก, กรด 9-ไฮดรอกซี-10 E ,12- Z - ออกตาเดคาไดเอโนอิก , กรด 10-ไฮดรอกซี-8 E ,12 Z -ออกตาเดคาไดเอโนอิก และ 12-ไฮดรอกซี-9 Z -13- E -ออกตาเดคาไดเอโนอิก (ดู13-ไฮดรอกซีออกตาเดคาไดเอโนอิกแอซิดและ9-ไฮดรอกซีออกตาเดคาไดเอโนอิกแอซิด ) ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

การโจมตีกรดอะราคิโดนิกในลักษณะเดียวกันนี้ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายมากขึ้น รวมถึงไอโซโพรส เทนต่างๆ ไฮโดร เปอร์ออกซี- และไฮดรอกซี-ไอโคซาเตตราอีโนเอต และ 4-ไฮดรอกซีอัลเคนัล^{[ 30 ] [ 32 ]}แม้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากจะถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ความเครียดออกซิเดชัน แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกรดลิโนเลอิกดูเหมือนจะมีความโดดเด่นมากกว่าผลิตภัณฑ์จากกรดอะราคิโดนิก ดังนั้นจึงง่ายต่อการระบุและวัดปริมาณ เช่น ในคราบพลัคหลอดเลือดแดง^{[ 33 ]}

ผลิตภัณฑ์กรดลิโนเลอิกบางชนิดยังได้รับการเสนอให้เป็นตัวบ่งชี้สำหรับความเครียดออกซิเดชันประเภทเฉพาะ ตัวอย่างเช่น การมีอยู่ของสารผสม 9-HODE และ 9-EE-HODE แบบราเซมิกสะท้อนถึงการออกซิเดชันของกรดลิโนเลอิกโดยอนุมูลอิสระ ในขณะที่การมีอยู่ของกรด 10-ไฮดรอกซี-8 E ,12 Z -ออกตา เดคาไดเอโนอิกแบบราเซมิกและกรด 12-ไฮดรอกซี-9 Z -13- E - ออกตาเดคาไดเอโนอิกสะท้อนถึงการโจมตีของออกซิเจนซิงเกล็ตต่อกรดลิโนเลอิก^{[ 31 ] [ 29 ]}

นอกจากจะทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้แล้ว ผลิตภัณฑ์กรดลิโนเลอิกและกรดอะราคิโดนิกยังสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อและ/หรือ DNA แต่ยังทำหน้าที่เป็นสัญญาณเพื่อกระตุ้นเส้นทางที่ทำงานเพื่อต่อต้านความเครียดจากออกซิเดชัน^{[ 30 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

ตารางดัดแปลงจาก^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

แหล่งออกซิเจนที่ว่องไวแหล่งหนึ่งภายใต้สภาวะปกติในมนุษย์คือการรั่วไหลของออกซิเจนที่ถูกกระตุ้นจากไมโตคอนเดรียระหว่างการฟอสโฟรีเลชันแบบออกซิเดชันE. coli กลายพันธุ์ที่ขาดห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่ทำงานอยู่จะผลิต ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้มากเท่ากับเซลล์ชนิดปกติ ซึ่งบ่งชี้ว่าเอนไซม์อื่นๆ มีส่วนช่วยในการสร้างสารออกซิแดนต์ส่วนใหญ่ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้^{[ 41 ]} ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือ โปรตีนฟลาโวที่มีปฏิกิริยารีดอกซ์หลายชนิดมีส่วนร่วมเพียงเล็กน้อยในการผลิตสารออกซิแดนต์โดยรวมภายใต้สภาวะปกติ^{[ 42 ] [ 43 ]}

เอนไซม์อื่นๆ ที่สามารถผลิตซูเปอร์ออกไซด์ได้ ได้แก่แซนทีนออกซิเดส , NADPH ออกซิเดส และไซโตโครม P450ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ถูกผลิตขึ้นโดยเอนไซม์หลากหลายชนิด รวมถึงออกซิเดสหลายชนิด สารออกซิเจนที่ว่องไวมีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณภายในเซลล์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการส่งสัญญาณรีดอกซ์ดังนั้น เพื่อรักษาสภาวะสมดุล ภายในเซลล์ให้เหมาะสม จึงต้องรักษาสมดุลระหว่างการผลิตและการบริโภคสารออกซิเจนที่ว่องไว

เอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระในเซลล์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุด ได้แก่ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD), คาตาเลสและกลูตาไธโอนเพอร์ออก ซิเดส ส่วน เอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระที่ได้รับการศึกษาน้อยกว่า (แต่ก็อาจมีความสำคัญไม่แพ้กัน) ได้แก่ เพอร์ออกซิเรด็อกซิน และซัลฟิเรด็อกซิน ที่เพิ่งค้นพบ เอนไซม์อื่นๆ ที่มีคุณสมบัติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ (แม้ว่านี่จะไม่ใช่บทบาทหลักของพวกมัน) ได้แก่ พาราออกโซเนส, กลูตาไธโอน-เอส ทรานสเฟอเรส และอัลดีไฮด์ดีไฮโดรจีเนส

กรดอะมิโนเมไทโอนีนมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน แต่เมไทโอนีนที่ถูกออกซิไดซ์แล้วสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ ออกซิเดชันของเมไทโอนีนแสดงให้เห็นว่าสามารถยับยั้งการฟอสโฟรีเลชันของไซต์ Ser/Thr/Tyr ที่อยู่ติดกันในโปรตีนได้^{[ 44 ]}ซึ่งให้กลไกที่เป็นไปได้สำหรับเซลล์ในการเชื่อมโยงสัญญาณความเครียดจากออกซิเดชันกับสัญญาณหลักของเซลล์ เช่น การฟอสโฟรีเลชัน

คาดว่าภาวะเครียดออกซิเดชันมีความสำคัญในโรคทางระบบประสาทเสื่อมรวมถึงโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (หรือที่รู้จักกันในชื่อ MND หรือ ALS) โรคพาร์กินสันโรคอัลไซเมอร์โรคฮันติงตัน โรคซึมเศร้า โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็งและโรคระบบประสาทเสื่อมหลายระบบ^{[ 45 ] [ 46 ]}นอกจากนี้ยังมีบทบาทในภาวะพัฒนาการทางระบบประสาท เช่นโรคออทิสติก [ ^{47 ] หลักฐาน}ทางอ้อมจากการตรวจสอบไบโอมาร์กเกอร์ เช่น อนุมูลอิสระออกซิเจน และอนุมูลอิสระไนโตรเจน บ่งชี้ว่าความเสียหายจากออกซิเดชันอาจเกี่ยวข้องกับพยาธิกำเนิดของโรคเหล่านี้^{[ 48 ] [ 49 ]}ในขณะที่ภาวะเครียดออกซิเดชันสะสมร่วมกับการหายใจของไมโทคอนเดรียที่ผิดปกติและความเสียหายของไมโทคอนเดรียมีความเกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ โรคพาร์กินสัน และโรคทางระบบประสาทเสื่อมอื่นๆ^{[ 50 ]}

เชื่อกันว่าความเครียดจากออกซิเดชันมีความเชื่อมโยงกับโรคหัวใจและหลอดเลือด บางชนิด เนื่องจากออกซิเดชันของLDLในเยื่อ บุหลอดเลือด เป็นสารตั้งต้นของ การก่อตัวของ คราบพลัคการสัมผัสกับ ละอองไอ จากบุหรี่ ไฟฟ้า แสดงให้เห็นว่าเพิ่มอนุมูลอิสระและความเครียดจากออกซิเดชันในเซลล์เยื่อบุหลอดเลือดหลังจากการสัมผัสทั้งสูตรที่ปราศจากนิโคตินและสูตรที่มีนิโคติน ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีส่วนร่วมที่เป็นไปได้ในเส้นทางการบาดเจ็บของหัวใจ และหลอดเลือด ^{[ 51 ] [ 52 ]}ความเครียดจากออกซิเดชันยังมีบทบาทในกระบวนการขาดเลือดเนื่องจากการบาดเจ็บจากการไหลเวียนของออกซิเจนกลับคืนมาหลังจากภาวะขาดออกซิเจนกระบวนการนี้รวมถึงโรคหลอดเลือดสมองและโรคหัวใจวาย ความเครียดจากออกซิเดชันยังเกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการอ่อนเพลียเรื้อรัง (ME/CFS) ^{[ 53 ]}ความเครียดจากออกซิเดชันยังก่อให้เกิดการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อหลังจากการฉายรังสีและภาวะออกซิเจนเกินรวมถึงในโรคเบาหวาน ในมะเร็งเม็ดเลือด เช่น ลูคีเมีย ผลกระทบของความเครียดจากออกซิเดชันอาจเป็นได้ทั้งสองด้าน สารออกซิเจนที่ว่องไวสามารถรบกวนการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกัน ส่งเสริมการหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว ในทางกลับกัน ความเครียดออกซิเดชันในระดับสูงยังสามารถเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็งได้อย่างเฉพาะเจาะจง^{[ 54 ] [ 55 ]}

ความเครียดจากออกซิเดชันน่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับอายุ สารที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งผลิตขึ้นในความเครียดจากออกซิเดชันสามารถก่อให้เกิดความเสียหายโดยตรงต่อ DNA และ ทำให้เกิดการ กลายพันธุ์ได้ นอกจากนี้ ยังอาจยับยั้งอะพอพโทซิสและส่งเสริมการแพร่กระจาย การรุกราน และการแพร่กระจายของมะเร็ง [ ^{3 ] การ}ติดเชื้อHelicobacter pyloriซึ่งเพิ่มการผลิตสารออกซิเจนและไนโตรเจนที่เกิดปฏิกิริยาในกระเพาะอาหารของมนุษย์ก็ถือว่ามีความสำคัญต่อการเกิดมะเร็งกระเพาะอาหารเช่น กัน ^{[ 56 ]}

ความเครียดจากออกซิเดชันสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ในเซลล์ประสาทได้^{[ 57 ]}ในเซลล์ต้นกำเนิดของเซลล์ประสาทความเสียหายของ DNAเกี่ยวข้องกับการหลั่งโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า Aβ40 และ Aβ42 ที่เพิ่มขึ้น^{[ 57 ]}ความสัมพันธ์นี้สนับสนุนการมีอยู่ของความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างความเสียหายของ DNA จากออกซิเดชันและการสะสมของ Aβ และชี้ให้เห็นว่าความเสียหายของ DNA จากออกซิเดชันอาจมีส่วนทำให้เกิด พยาธิสภาพ ของโรคอัลไซเมอร์ (AD) ^{[ 57 ]} AD เกี่ยวข้องกับการสะสมของความเสียหายของ DNA (การแตกของสายคู่) ในประชากรเซลล์ประสาทและเซลล์เกลียที่อ่อนแอตั้งแต่ระยะเริ่มต้นเป็นต้นไป^{[ 58 ]}และการแตกของสายคู่ของ DNA เพิ่มขึ้นในฮิปโปแคมปัสของสมองผู้ป่วย AD เมื่อเทียบกับสมองควบคุมที่ไม่เป็น AD ^{[ 59 ]}

การใช้สารต้านอนุมูลอิสระเพื่อป้องกันโรคบางชนิดเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่^{[ 60 ]}ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงสูง เช่น ผู้สูบบุหรี่เบต้าแคโรทีน ในปริมาณสูง จะเพิ่มอัตราการเกิดมะเร็งปอด เนื่องจากเบต้าแคโรทีนในปริมาณสูงร่วมกับความดันออกซิเจน สูง เนื่องจากการสูบบุหรี่ส่งผลให้เกิด ผล โปรออกซิแดนต์และผลต้านอนุมูลอิสระเมื่อความดันออกซิเจนไม่สูง^{[ 61 ] [ 62 ]}ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงน้อยกว่า การใช้วิตามินอีดูเหมือนจะช่วยลดความเสี่ยงของโรคหัวใจ [ ^{63 ] อย่างไรก็ตาม}ในขณะที่การบริโภคอาหารที่อุดมไปด้วยวิตามินอีอาจช่วยลดความเสี่ยงของโรคหลอดเลือดหัวใจในผู้ชายและผู้หญิงวัยกลางคนถึงผู้สูงอายุ การใช้ผลิตภัณฑ์เสริมวิตามินอีก็ดูเหมือนจะส่งผลให้มีอัตราการเสียชีวิตโดยรวม ภาวะหัวใจล้มเหลว และโรคหลอดเลือดสมอง แตกเพิ่ม ขึ้น สมาคมโรคหัวใจแห่งอเมริกาจึงแนะนำให้บริโภคอาหารที่อุดมไปด้วยวิตามินต้านอนุมูลอิสระและสารอาหารอื่นๆ แต่ไม่แนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์เสริมวิตามินอีเพื่อป้องกันโรคหัวใจและ หลอดเลือด ^{[ 64 ]}ในโรคอื่นๆ เช่นโรคอัลไซเมอร์หลักฐานเกี่ยวกับการเสริมวิตามินอีก็ยังไม่ชัดเจน^{[ 65 ] [ 66 ]}เนื่องจากแหล่งอาหารมีแคโรทีนอยด์และวิตามินอีโทโคฟีรอลและโทโคไตรเอโนลจากอาหารธรรมชาติ หลากหลายชนิด การศึกษาทางระบาดวิทยา แบบย้อนหลังจึงอาจมีข้อสรุปที่แตกต่างจากการทดลองเทียมโดยใช้สารประกอบที่แยกออกมายาไนโตรน กำจัดอนุมูลอิสระ NXY-059ของAstraZenecaแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพบางอย่างในการรักษาโรคหลอดเลือดสมอง^{[ 67 ]}

ความเครียดจากออกซิเดชัน (ตามทฤษฎีอนุมูลอิสระของDenham Harman เกี่ยวกับการแก่ชรา ) เชื่อกันว่ามีส่วนทำให้เกิดกระบวนการแก่ชราเช่นกัน แม้ว่าจะมีหลักฐานที่ดีสนับสนุนแนวคิดนี้ในสิ่งมีชีวิตต้นแบบ เช่นDrosophila melanogasterและCaenorhabditis elegans [ ^{68 ] [ 69 ] แต่}หลักฐานล่าสุดจาก ห้องปฏิบัติการของ Michael Ristowชี้ให้เห็นว่าความเครียดจากออกซิเดชันอาจส่งเสริมอายุขัยของCaenorhabditis elegans ได้ ด้วยการกระตุ้นการตอบสนองรองต่อระดับของอนุมูลออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นในตอนแรก^{[ 70 ]}สถานการณ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นยิ่งไม่ชัดเจน^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]} ผลการศึกษา ทางระบาดวิทยาเมื่อเร็วๆ นี้สนับสนุนกระบวนการไมโตฮอร์มีซิสแต่การวิเคราะห์เมตาในปี 2007 พบว่าในการศึกษาที่มีความเสี่ยงต่ออคติต่ำ (การสุ่ม การปกปิด การติดตามผล) อาหารเสริมต้านอนุมูลอิสระยอดนิยมบางชนิด (วิตามินเอ เบต้าแคโรทีน และวิตามินอี) อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียชีวิต (แม้ว่าการศึกษาที่มีแนวโน้มที่จะมีอคติมากกว่าจะรายงานผลตรงกันข้ามก็ตาม) ^{[ 74 ]}

กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) ได้ลบตารางแสดงค่าความสามารถในการดูดซับอนุมูลอิสระออกซิเจน (ORAC) ของอาหารที่เลือก รุ่นที่ 2 (2010) เนื่องจากไม่มีหลักฐานว่าระดับสารต้านอนุมูลอิสระที่มีอยู่ในอาหารนั้นสามารถแปลงเป็นผลกระทบต้านอนุมูลอิสระที่เกี่ยวข้องในร่างกายได้^{[ 75 ]}

โลหะ เช่นเหล็กทองแดงโครเมียมวานาเดียมและโคบอลต์สามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันได้ โดยโลหะจะรับหรือบริจาคอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวการกระทำนี้จะเร่งปฏิกิริยาการสร้างอนุมูลอิสระและออกซิเจนชนิดที่ว่องไว^{[ 76 ]}การมีอยู่ของโลหะดังกล่าวในระบบชีวภาพในรูปแบบที่ไม่ซับซ้อน (ไม่ได้อยู่ในโปรตีนหรือสารประกอบโลหะป้องกันอื่นๆ) สามารถเพิ่มระดับความเครียดจากออกซิเดชันได้อย่างมีนัยสำคัญ เชื่อกันว่าโลหะเหล่านี้กระตุ้น ปฏิกิริยา เฟนตันและปฏิกิริยาฮาเบอร์-ไวส์ ซึ่ง อนุมูล ไฮดรอกซิลถูกสร้างขึ้นจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์^{[ 77 ]}จากนั้นอนุมูลไฮดรอกซิลสามารถปรับเปลี่ยนกรดอะมิโนได้ ตัวอย่างเช่น เมตาไทโรซีนและออร์โธไทโรซีน เกิดขึ้น จากการไฮดรอกซิเลชันของ ฟีนิลอะลานีน ปฏิกิริยาอื่นๆ ได้แก่ การเกิดเปอร์ออกซิเดชันของไขมันและการออกซิเดชันของนิวคลีโอเบสปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เร่งด้วยโลหะยังนำไปสู่การดัดแปลงอาร์จินีน ไลซีน โพรลีน และทรีโอนีนอย่างถาวร ความเสียหายจากออกซิเดชันที่มากเกินไปจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพหรือการรวมตัวของโปรตีน^{[ 78 ] [ 79 ]}

ปฏิกิริยาของโลหะทรานซิชันกับโปรตีนที่ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนหรือไนโตรเจนชนิดที่ว่องไวสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิกิริยาซึ่งสะสมและมีส่วนทำให้เกิดความชราและโรคภัยไข้เจ็บ ตัวอย่างเช่น ใน ผู้ป่วยโรค อัลไซเมอร์ลิปิดและโปรตีนที่ถูกออกซิไดซ์จะสะสมอยู่ในไลโซโซมของเซลล์สมอง^{[ 80 ]}

นอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่เป็นโลหะแล้ว สารประกอบอินทรีย์บางชนิดยังสามารถสร้างออกซิเจนชนิดที่ว่องไวได้อีกด้วย หนึ่งในกลุ่มสารประกอบที่สำคัญที่สุดคือควิโนนควิโนนสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันกับเซมิควิโนนและไฮโดรควิโนน ที่เป็นคู่ควบของมันได้ ในบางกรณีสามารถเร่งปฏิกิริยาการผลิตซูเปอร์ออกไซด์จากออกซิเจน หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จากซูเปอร์ออกไซด์ได้

ระบบภูมิคุ้มกันใช้ฤทธิ์ทำลายล้างของสารออกซิแดนต์โดยทำให้การผลิตสารออกซิไดซ์เป็นส่วนสำคัญของกลไกการฆ่าเชื้อโรค โดยฟาโกไซต์ ที่ถูกกระตุ้น จะผลิตทั้งสารออกซิเจนและไนโตรเจนที่ว่องไว ซึ่งรวมถึงซูเปอร์ออกไซด์(•O₂⁻)⁻ ₂)ไนตริกออกไซด์ (•NO) และผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิกิริยาสูงเป็นพิเศษคือ เพอร์ออกซีไนไตรต์ (ONOO-) ^{[ 81 ]}แม้ว่าการใช้สารประกอบที่มีปฏิกิริยาสูงเหล่านี้ในการตอบสนองแบบเป็นพิษต่อเซลล์ของฟาโกไซต์จะทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อของโฮสต์ แต่ความไม่จำเพาะเจาะจงของสารออกซิแดนต์เหล่านี้ถือเป็นข้อดี เนื่องจากจะทำลายเกือบทุกส่วนของเซลล์เป้าหมาย^{[ 40 ]}ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เชื้อโรคหลบหนีจากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันส่วนนี้โดยการกลายพันธุ์ของเป้าหมายโมเลกุลเพียงเป้าหมายเดียว

การแตกตัวของดีเอ็นเอในอสุจิดูเหมือนจะเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดภาวะมีบุตรยากในผู้ชายเนื่องจากผู้ชายที่มีระดับการแตกตัวของดีเอ็นเอสูงจะมีโอกาสตั้งครรภ์น้อยลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 82 ]} ความเครียดจากออกซิเดชัน เป็นสาเหตุหลักของการแตกตัวของดีเอ็นเอในอสุจิ^{[ 82 ]}ระดับความเสียหายของดีเอ็นเอจากออกซิเดชัน 8-oxo-2'-deoxyguanosine ที่สูง มีความสัมพันธ์กับอสุจิที่ผิดปกติและภาวะมีบุตรยากในผู้ชาย^{[ 83 ]}

เหตุการณ์ออกซิเจนครั้งใหญ่เริ่มต้นจากการปรากฏตัวของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลก ที่เกิดจากกระบวนการทางชีวภาพ เมื่อประมาณ 2.45 พันล้านปีก่อน การเพิ่มขึ้นของระดับออกซิเจนเนื่องจากการสังเคราะห์แสงของไซยาโนแบคทีเรีย ในสภาพแวดล้อมขนาดเล็กในยุคโบราณนั้นอาจเป็นพิษอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตโดยรอบ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ แรงกดดันจากการคัดเลือกของความเครียดจากออกซิเดชันนั้นเชื่อกันว่าได้ผลักดันการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการของ สายพันธุ์ อาร์เคีย ไปสู่ ยูคาริโอตกลุ่มแรก[ ^{84 ] ความเครียด}จากออกซิเดชันอาจทำงานร่วมกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อมอื่นๆ (เช่นรังสีอัลตราไวโอเลต และ/หรือ การขาดน้ำ ) เพื่อผลักดันการคัดเลือกนี้ แรงกดดันจากการคัดเลือกเพื่อการซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอจากออกซิเดชันอย่างมีประสิทธิภาพอาจส่งเสริมวิวัฒนาการของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของยูคาริโอต ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณลักษณะต่างๆ เช่นการหลอมรวมเซลล์ การเคลื่อนที่ ของโครโมโซมที่เกิดจาก โครงกระดูก เซลล์และการเกิดขึ้นของเยื่อหุ้มนิวเคลียส^{[ 84 ]}ดังนั้น วิวัฒนาการของ เพศ แบบไมโอซิสและยูคาริโอเจเนซิสอาจเป็นกระบวนการที่แยกจากกันไม่ได้ ซึ่งวิวัฒนาการมาส่วนใหญ่เพื่ออำนวยความสะดวกในการซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากออกซิเดชัน^{[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}

มีการเสนอว่าความเครียดออกซิเดชันอาจมีบทบาทสำคัญในการกำหนดภาวะแทรกซ้อนของหัวใจในผู้ป่วยCOVID- 19 ^{[ 87 ] [ 88 ]}