在功能上，活性氧和自由基类似，100多年前，整个科学领域都不确定自由基是否真实存在。但是开始也不确定自由基和生物学的联系，后来有学者发现放射性能引起生物体自由基增加，这恰好是放射线引起机体伤害的原因。这一发现甚至直接导致生物学历史最著名的衰老学说，就是所谓自由基衰老学说，该学说认为，人和动物所以会衰老，是因为射线引起生物体内自由基增加，这种自由基导致的细胞损伤积累到一定程度是衰老的根本原因。

但是随着研究的深入，人们逐渐发现，自由基或活性氧并不失简单对机体危害的物质，而是许多生物功能发挥的重要基础，例如胰岛素和许多生长激素产生效应就必须活性氧为基础，更重要的，一氧化氮这种活性氧是中枢神经系统和血管功能的关键调节因子，人们对活性氧的作用，从绝对有害到变成非常有用，当然有作用不等于不会有害，就是会发挥重要功能，也能引起机体伤害。这是对自由基和活性氧认识上的巨大进步，但是带给人们的困惑是，通过调节自由基是否能改善机体功能或减少疾病损伤，甚至人们对自由基的功能细节变的更难以理解，例如自由基和衰老的关系具体如何也变成秘密。早起学者一直认为自由基增加会促进衰老，但是现在有许多证据表明，适当增加自由基水平能抗衰老，这实在让人难以理解。

一位日本学者曾经说过，如果把氧气装进胶囊里，只在制造能量时利用，然后人类生活在无氧环境里，这样人大概能活几百岁。这从一个侧面反应了氧气对生物体的双面效应，有用性和有毒性。自由基和活性氧和氧气的情况十分类似，有用和有害并存。

研究表明，活性氧容易对心脑血管系统内皮细胞和细胞核DNA造成侵害。当活性氧积累到一定量时，损伤血管内皮细胞，引起血管功能紊乱，导致心脏病、高血压、动脉硬化等。如果细胞核DNA受到活性氧的侵害，就容易致癌。活性氧和脂肪分子反应，导致脂质过氧化，使皮肤出现松弛，衰老加快。

活性氧对身体及寿命的影响并不那么简单，此前一些研究表明线粒体活性氧也具有多方面的作用，有害有利主要取决于浓度，最新一项研究则发现，活性氧不仅具有促进衰老作用，也能发挥抗衰老的作用，具体那种作用决定于活性氧在细胞内的分布区域。如果线粒体内活性氧增加，具有抗衰老的作用。相反，细胞质内活性氧增加，具有促进衰老的作用。这是用线虫进行研究发现的现象。这一研究成果公布在2月11日的 PLOS Genetics 杂志上。

范安德尔衰老与神经退行性疾病研究所Jeremy Van Raamsdonk教授等通过选择性去除线虫中线粒体或者细胞质中抗氧化基因，提高这些部位超氧阴离子活性氧含量水平，研究不同细胞部位中超氧阴离子活性氧的作用。Van Raamsdonk表示，不能简单说活性氧有利有害，活性氧在细胞内发挥生物学效应，在正确的部位正确的浓度是产生正常效应的基础，相反错误部位错误浓度会产生异常效应。

关于活性氧的作用，已经是生物医学领域的一大挑战，虽然活性氧可以导致细胞损伤，也可以发挥生物学效应，但是具体如何产生这些效应则是需要研究的重要课题。这一研究提示，抗氧化剂治疗必须有细胞内定位，否则可能事与愿违，产生相反的作用。也许用抗氧化剂纠正活性氧本身的理念就是错误的，应该用精确氧化还原调节剂，包括正反两个方面的氧化还原调节。已经有大量研究发现，并不是单纯抗氧化剂，恰好是一些引起机体温和氧化的药物或方法，例如运动、吸氧、小剂量有毒物质等对提高机体耐受氧化损伤，甚至提高健康水平，延长寿命等有正面效应。

这一研究表面上似乎给活性氧一个很好的解释，似乎线粒体内的活性氧有好处，而细胞浆内活性氧有害，其实细胞浆内活性氧本身就是信号分子，也不仅有害这么简单，另外细胞浆也并不是一种结构，也存在细胞膜和非细胞膜结构，更不要说，活性氧的种类很多，许多活性氧如超氧阴离子还原性比氧化作用更强，简单调控抗氧化酶，并不能保证所有活性氧发生同样改变。总之，活性氧的情况非常复杂，简单分析其效应难免会以偏盖全。自由基生物学研究仍然需要继续深入。

journal.pgen.1004972(1).pdf