理論提出
假設
美國科研人員基於大量的研究進展提出一種新假設——氧化應激視窗期理論假設。這種理論認為：氧化應激是機體內不可避免的一種狀態，不對機體產生病變性傷害的最長時間區間為氧化應激視窗期。在此時間段進行介入干擾，如果能夠迅速降低機體的氧化應激，就能有效地預防各種疾病的發生。
原理
機體處於健康狀態時，利用氧化應激來清理老化的細胞、清理和/或控制變異的細胞（如腫瘤細胞），使機體內部處於和諧有序的狀態，此時氧化應激的作用是正面的、內源性的。可以說，氧化應激是生物機體經過長期發展、進化所取得的實現自我更新和自我保護的最根本手段。
如果因某種或多種原因干擾了機體內的這種秩序，比如，當有外源物侵入機體時，機體的第一反應就是啟動異源物代謝過程，機體產生大量的自由基，升高體內的氧化應激用來殺滅清除外源物。此過程一般都會使機體產生過量的自由基及其副產物，而控制氧化應激的時間不宜長於其視窗期。因為過量的自由基首先會通過變異的蛋白質、脂質造成機體內進一步的無序，從而誘導代謝、循環異常，或通過直接參與改變基因表達的方式造成主體機制的反常，或者通過某些被自由基氧化的物質間接參與改變基因表達而造成主體機制反常。由此造成機體內強氧化劑和抗氧化劑的不平衡，使氧化應激水平大幅升高。在氧化應激視窗期內，機體內的這種變化還處於量變階段，即“亞健康”，無器質性的病變狀態，超過氧化應激視窗期則會出現器質性病變。換句話說，無法在氧化應激視窗期內被復原的氧化應激最終會造成機體病變。
需要提醒的是，氧化應激視窗期和疾病的潛伏期是不同的。後者是氧化應激升高到疾病出現臨床表現這個時間區間，一般都長於氧化應激視窗期。
套用
糖尿病
有時候，用藥物對一些疾病進行治療，療效並不明顯。對其進一步的研究顯示，使用這些藥物時，患者體內的氧化應激水平不僅沒有降低，反而會上升。例如，在多數降糖藥物的作用下，糖尿病患者的血糖水平雖然被降低，但是氧化應激水平往往升高，使患者身體受到了進一步的損傷，最終發展為糖尿病慢性併發症。即使是胰島素，也不能改善患者體內的氧化應激狀態。從這方面看，有效的治療方法應當是在直接消除疾病表象的同時根除產生疾病的基礎原因，即在小分子甚至於原子的水平上解除造成疾病的高氧化應激狀態。
研究人員在糖尿病研究中發現，當使用鏈脲菌素注射法製備糖尿病鼠時，如果在注射鏈脲菌素前，或者在第一次注射鏈脲菌素、Wistar大鼠的氧化應激升高的40小時以內，給予大鼠足夠的硫辛酸，一個星期後僅有平均35%的大鼠成為糖尿病鼠；而在第一次注射鏈脲菌素、大鼠的氧化應激升高的40小時以後，給予大鼠無論再多的硫辛酸，結果和不給硫辛酸一樣，一個星期後平均85%的大鼠成為糖尿病鼠。
此結果顯示因氧化應激升高所造成的疾病是可以預防的，但是這個可預防的時段是有限度的。也就是說，過了視窗期，就進入治療和延緩病程的階段了，而不是預防。
氧化應激干擾法首先要確定升高的氧化應激是正面的還是毒副作用的、氧化應激升高的部位、產生氧化應激人體的特殊性、氧化應激視窗期等等，然後再確定適當方法對特定區域、物質或者器官進行干擾。在氧化應激視窗期內迅速降低它們的氧化應激，特定製劑和特定區域的匹配性決定氧化應激干擾法的效果。
氧化應激干擾法所用製劑的特性和所需要作用的區域應遵循相似性原理，包括物質結構、電性、酸鹼性、配位性等等，最近的研究成果不斷地證明了這一點。例如微量元素銅對某些特定的群體它不再起到協助捕集自由基的作用，相反卻刺激糖尿病患者產生過量的自由基，特別是已經出現糖尿病慢性併發症的患者，其體內的銅、鐵微量元素含量明顯升高，而銅微量元素產生過量的自由基是造成糖尿病心臟病變的重要原因；同樣的問題也出現在微量元素鎳，它也已經被確認會造成糖尿病患者的高血糖；並且對於糖尿病患者來說，由於他們易患腎結石，所以過多的礦物質鈣也刺激糖尿病患者產生過量的自由基；還有，糖尿病患者體內並不缺少磷元素，而當體內磷元素含量偏高時，刺激糖尿病患者產生過量的自由基，增大糖尿病患者產生冠狀動脈疾病的風險。對高血脂患者來說，低密度蛋白質的氧化是造成心腦和血管疾病的主因，理論上維生素E應當能夠有效地預防低密度蛋白質的氧化，但實際並非如此。
相關疾病
人類衰老
氧化依靠氧氣，我們的身體才煥發出勃勃生機。我們吸入氧氣，用它來燃燒燃料（消耗食物）並製造能量。但是，細胞使用氧氣時會產生副產品——以高能氧氣分子形式存在的廢物。這些反應性氧氣分子有一個名字，叫自由基。自由基會對人體組織和細胞結構造成損害，我們把這種損害稱為氧化應激——人體在利用氧氣過程中加諸自身的壓力。
大部分與老化有關的健康問題，如皺紋、心臟病和阿爾茲海默症（也稱老年呆痴症），都與體內氧化應激過大有關。正如美國加州大學伯克利分校的鄧漢姆·哈爾蒙博士指出的那樣：“很少有人能活到他們潛在的最大壽命。他們往往提早死於各種疾病，其中很大一部分是自由基引發的。”儘管哈爾蒙博士的研究成果已經是半個世紀以前的事了，人們卻直到最近才對他的理念有所了解。
相關疾病
事實上，人體幾乎所有的器官都很容易受到氧化應激帶來的傷害，症狀表現不計其數，如疲倦、全身無力、肌肉和關節痛、消化不良、焦慮、抑鬱、皮膚瘙癢、頭痛，以及注意力難以集中和感染難以痊癒等。由氧化應激水平升高誘發的最常見疾病有心臟病、癌症、骨關節炎、風濕性關節炎、糖尿病以及神經退化性問題如阿爾茲海默症、帕金森病。
而令人吃驚的是，引起氧化應激的一個主要因素，正是人體對食物的處理結果。正如前文所述，人體處理食物時，先是消化食物，將其轉變為燃料，然後線上粒體內燃燒（內燃的過程）以製造能量，與此同時也就產生了自由基。這是正常現象。也正因為如此，人體每天都在自動地製造出抗氧化劑來消除這些自由基。控制老鼠熱量攝入（不控制營養物質）的研究表明，這些動物的存活壽命比通常飲食的老鼠增長了40%，而且它們的生活質量也更好，它們沒有患上“老化病”，如關節炎、糖尿病、痴呆症和癌症。它們看上去也相當不錯，毛髮濃密，兩眼發亮。更重要的是，它們通過迷宮的速度，能和年歲較小的老鼠一樣快。
人類也有類似的證據。8名男女在亞利桑那州沙漠與世隔絕的環境中，自給自足地生活了兩年。他們種糧食和餵養家畜供自己食用，自製氧氣，自製水，並處理自己產生的廢物。
兩年過去後，男性體重減輕了大約18%，女性減輕了10%。而且，各項可以檢測的身體指標（脂肪、血壓、運動能力、氧氣消耗量、血糖水平、膽固醇水平、皮質醇水平、白血球數量等）都表明，這些人在各個方面都比他們剛來這個環境的時候要健康得多。出現這種情況的原因是，他們能夠生產出的食物數量有限，飲食中的熱量攝入很少，消耗了較少的能量，因此所要承受的氧化應激水平也低得多。
氧化應激的產生既有內部也有外部的。外因包括接觸環境污染、石化製品或重金屬；內因包括慢性或急性感染，還有血糖調節方面存在的問題。
氧化應激的出現還與生活方式有關，如吸菸、喝酒、運動過度、服用藥物，還有進食過量。特別要注意的是，日曬（紫外線輻射）過多也會引起氧化應激。
此外，營養物質的缺乏也會導致氧化應激。如果我們缺硒，或者體內的維生素E、維生素A或其他關鍵性抗氧化劑含量不足，那么就無法給自身提供維護抗氧化系統正常工作的必要因素。體重超重也有危害，脂肪組織製造發炎分子，從而導致氧化應激。
我們還發現，氧化應激和炎症是緊密相連的。全身無論何處，只要出現其中一種現象，就一定會有另一種現象相伴而生。以存在大量氧化應激的區域——吸菸者的肺為例。煙是一種氧化劑，具有極高的氧化能力。當吸入這種氧化過的菸草時，肺部組織就會出現損傷，很快引發炎症。因此，菸民大多患有支氣管炎。
在坎倫醫院，對於那些不經過檢查根本就看不出有病的就診者，我們會檢測他們的氧化應激水平。假如發現某人的氧化應激水平確實很高，就說明必須採取措施預防未來可能出現的疾病了。我們會建議他改變飲食結構，調整生活方式，補充營養物質及接受其他進補治療。比如，多吃水果和蔬菜，因為它們含有多種抗氧化物質，如維生素C、維生素E和β-胡蘿蔔素、蝦青素，以及類黃酮和其他高效化學物質。
我們認為，飲食中營養物質與熱量的比率即NCR，應該保持較高的水平。我們希望患者吃富含多種營養物質的食物，而不是富含熱量的食物。如果你飲食中的大部分是高熱量食物，而營養物質的比重卻很低，那么氧化應激水平就會升高。這些高熱量食物包括人們常常談論的“白色威脅”：白糖、白麵包和白米等。非精製食品所含的重要營養物質則往往比較高，因此你的最佳選擇是水果和蔬菜進行氧化應激干擾。
的代表產品
維生素E
以體外（in vitro）研究為主的許多報告認為，作為脂溶性維生素的維生素E具有抑制氧化LDL生成等抗氧化作用，故對其預防心腦血管疾病寄予厚望。藉助於抗氧化作用，目前就“維生素E是否就可抑制人類的動脈硬化和冠心病發病？”問題，試驗的結果尚不一致。有效者如劍橋心臟抗氧化研究（CHAOS），無效者像義大利急性心梗靜脈溶栓治療臨床試驗（GISSI）和心臟後果預防評估（HOPE）。所以對目前研究這些臨床試驗及動物實驗的評價，可說是“毀譽參半”，無法做出最後結論。有研究者指出，除維生素E製劑實際上可能無效以外，必須考慮給藥期間的問題以及有可能組合了其他具有抗氧化作用的食品等因素，這些均已作為目前維生素E未被認同的理由。
再一則是作為癌症化學預防的若干個臨床干預試驗的報告。比如，芬蘭進行的以吸菸男性為對象的預防肺癌效果研究，雖然未見維生素E對肺癌具有抑制效果，但前列腺癌發生率下降了32%。當然，不否定這是一個意想不到的結果，有偶然性的成分在裡頭。所以，目前開始關注2001年美國著手實施的“以預防前列腺癌作為終點指標的臨床實驗（硒和維生素E組合）”開始受到重視。但另一方面，尚有動物實驗中維生素E引發癌症的報導，因而希望今後慎重行事。
更進一步，最近以預防心血管疾病和癌症為目的隨機化對照等試驗指出，較之使用安慰劑組，當維生素E用量超過400IU（267mg）/日時，其總死亡率的相對風險度呈有意義增高，為1.04（95%CI；1.01-1.07，P=0.035）。另一方面，日本第6次修訂的國人營養需求中，維生素E的推薦攝取量雖然為“男性10mg(約15IU),女性8mg（約12IU）”，但允許攝取量的上限卻達600mg（約90IU）。因為此數字要高於前面談到的具有危害的400IU（約267mg），故於今後，各國必須結合本國具體情況，深入探討在健康人群中套用維生素E所具有的風險和益處。
胡蘿蔔素
近年只要一提起“癌的化學預防”，人們立刻就會聯想到“黃綠色蔬菜”；想到“黃綠色蔬菜”，則又會浮現出“ß-胡蘿蔔素”來。ß-胡蘿蔔素系作為具有防癌效果的“營養補助劑”而被一般人所認識的。除此之外，因其存在抗氧化作用，人們還期待其能夠抑制癌症發生。事實上已經有體外（in vitro）和動物實驗的研究報導，支持ß-胡蘿蔔素防癌的結論，故期待在人體內同樣能夠實現癌的化學預防，進而於世界各地進行了各種各樣的臨床干預實驗。然而，其結果尚不能盡人意：除中國林縣的研究外，在美國和冰島所進行的一系列研究中，不僅均未顯示出ß-胡蘿蔔素的防癌作用，反而得出了“使吸菸者肺癌罹患率上升”的出人意料結果。對此，目前存在著各種解釋，包括：
1）一般飲食情況下只可增補5~10倍的ß-胡蘿蔔素，過量反而有害。
2）比之中國居民，芬蘭和美國的人群營養狀態相對良好，只從食物中攝取ß-胡蘿蔔素就已經足夠。
3）具有防癌效果的並非ß-胡蘿蔔素，而是存在於黃綠色蔬菜中的其它物質。
4）在研究過程中診斷為肺癌的病人，大都於開始使用ß—胡蘿蔔素時已產生癌細胞，故ß-胡蘿蔔素反而促進了癌細胞生長。
綜合以上，並對這些臨床研究以外的試驗做判斷，其結果應當是；“在經普通飲食攝取ß-胡蘿蔔素低水平（2~3mg/day）範圍內，食用較多的人群便癌症發生率低，但如果在某種程度上已經從食物中攝取了足夠數量，那么即使再怎么超量增補也不會使癌症發生率下降。
更進一步，最近的Meta-分析報告並不認為“攝取ß-胡蘿蔔素等抗氧化營養補助劑，消化道癌（食道癌、胃癌、大腸癌、胰腺癌和肝癌）的發生率便會下降”。相反，由於ß-胡蘿蔔素和維生素A，或者ß-胡蘿蔔素和維生素E的組合套用，出現了使其死亡率增加的結果。因此，儘管至今尚未見單獨套用ß-胡蘿蔔素導致死亡率上升的情況，但今後於攝取ß-胡蘿蔔素之際，恐怕需要比以往更加慎重。
3、多酚
多酚之所以會引起關注，大概首先起於法國的流行病學研究。比之其他歐洲人，法國人的特點在於，儘管攝取的幾乎是同樣的動物脂肪，但心血管疾病的死亡率卻極低。究其理由，說法儘管有許多，但最後都會說到葡萄酒，特別是紅葡萄酒。也就是說，紅葡萄酒中含有的多酚具有抗氧化作用，能夠抑制LDL的氧化，有希望預防以動脈硬化為主的心血管疾病。並且明確，除紅葡萄酒外，蔬菜、茶葉、豆製品以及可可豆、朱古力這一類食品中也含有較多的多酚。因此，曾對各種物質中的多酚進行過研究。目前基於“通過抗氧化作用來抑制動脈硬化”的出發點，雖然已經注意到多酚有無預防功能的問題，但尚不能達到“這就是動脈硬化預防藥物”的程度。縱然是對像癌症一類的其它疾病，同樣也缺乏那些可供臨床參考的有力證據。
biopyrrin
在stocker於1987年報導紅細胞代謝產物膽紅素的抗氧化作用之後，膽紅素的功能開始被大大渲染，認為其中有可能存在一種消除活性氧的機體防禦物質。此後的1988年，shimizu等發現了膽紅素的氧化代謝產物biopyrrin。現已經明確，於氧化應激之際，膽紅素轉化為biopyrrin，並隨尿液排出體外。有鑒於此，近年開始關注起如何將其尿中排出量作為生活狀態下氧化應激指標的問題。目前已得知，手術、情緒應激、給予內毒素以及缺血再灌注等可導致biopyrrin的增加。
高效液相色譜及ELISA方法均可檢測出尿中biopyrrin，但迄今相關的研究尚不夠充分。今後有必要深入探討其經尿排泄動態變化。
SOD
在氫離子與超氧化物發生反應生成過氧化氫和氧的過程中，SOD充當催化酶作用。人類線粒體中存在著含錳（Mu）的SOD（MuSOD），細胞漿則為含銅（Cu）、含鋅（Zn）的SOD。目前還認為，SOD尚有存在於細胞外的其它3種類型。線粒體雖可代謝掉細胞中氧的95%以上，但因該處缺少組蛋白，故超氧化物等引起的氧化應激比較弱，而MuSOD將在此類防禦機制中發揮重要作用。更有報導帕金森病患者，其MuSOD基因呈現多樣性，而MuSOD活性降低則可見於先天性肌營養不良等許多遺傳病，特別是對於神經變性疾病具有的重要意義更是受到研究者們的極大重視。目前發現，在同樣是屬於變性疾病的糖尿病患者，其白細胞亦出現了MuSOD活性低下。
MuSOD與CuSOD、 ZuSODn不同，前者在面對應激時將表達增強。只是，在人類隨著年齡的增加此作用消失，故認為MuSOD亦與老化有關。可見，MuSOD的意義正不斷得到闡明，不過遺留下來的和老化、疾病相關的問題也不少。那么，都有哪些疾病與SOD表達/功能不全有著直接及間接的關係？這是今後應當積極研究的課題。
蝦青素
蝦青素（英文名Astaxanthin，英文簡稱ASTA）是1938年從龍蝦中首次被分離出來的一種超強的天然胞外抗氧化劑。也是唯一能達到延緩器官和組織衰老功能的抗氧化劑。
2008年荷蘭萊頓大學的科學家弗朗西斯科·布達（Francesco Buda）教授和他的實驗小組成員，通過精確的量子計算手段發現熟透的蝦、蟹等呈現出誘人的鮮紅色的原因，是因為蝦、蟹等都是富含蝦青素的食物，熟透的蝦、蟹等的天然紅色物質就是蝦青素。由於蝦青素對生物養殖（特別是蝦、蟹、三文魚等人工養殖）中存活率和產卵率是生育酚維生素E的550-1000倍原因，其清除自由基等、抗氧化活性等的能力是維生素E的1000倍，所以又稱為超級維生素E。
因為蝦青素的橫空出世，加上日本的富士化學集團Bioreal、山葉生命科技公司等公司對蝦青素規模化、產業化生產，所以 日本幾次修訂維生素E允許攝取量的上限達600mg後，用蝦青素取代了維生素E，作為最強和有效的抗氧化劑。
中國對於蝦青素的研究落後日美達13年之久，從2003年至今，有無數的大學實驗室和企業因技術壁壘過高和研發資金缺乏等原因相繼停止研發和生產，中國現在僅存荊州市天然蝦青素有限公司等2-3家的蝦青素公司挺過嚴冬煥發強勁的生命力。相信不久的將來，國產蝦青素將廣泛套用於2型糖尿病、高血壓、高血脂、B肝、癌症腫瘤、痛風等氧化應激類疾病的治療，為治療氧化應激類疾病提供一個主要手段
與抗氧化
氧化應激干擾法和現在人們常說的抗氧化是不一樣的。後者僅僅為機體提供抗氧化劑來捕捉自由基，但是抗氧化劑不一定能夠降低氧化應激，有時反而升高氧化應激而造成機體的進一步損傷。
最新的研究表明，一種物質的抗氧化性能和它所處的環境密切相關，如硫辛酸，對於處於患病狀態和高氧化應激狀態的動物機體，它是很強的抗氧化劑，而對健康的機體而言，它又是促氧化劑，可造成腎功能損傷；黃酮槲皮素在短期內使用其作用為抗氧化劑，長期使用則變為促氧化劑；對機體內的微量元素而言，它們一般在缺少或過量時為促氧化劑，適量情況下為抗氧化劑，並且對很多疾病患者而言，機體會富集某種微量元素；槲皮素等常被人認為是抗氧化劑的黃酮類物質需要有維生素C或谷胱甘肽存在時才具抗氧化功能，這也可能是槲皮素短期和長期使用效果不同的原因；維生素C、維生素E和褪黑素是最被大家接受的抗氧化劑，但是在過氧化氫出現時，或者濃度較低時，維生素C成為促氧化劑，過量也是促氧化劑，褪黑素在某些條件下起促氧化劑作用，造成白細胞的死亡。這些現象是近幾年研究中陸續被發現的，其具體的作用機制，乃至抗氧化劑/促氧化劑的轉變點的確定還有待於進一步研究。
更令人驚奇的是，氧化劑也可能是降低氧化應激的手段之一，因為氧化劑在特定情況下也具備降低氧化應激的能力，如二價的鐵絡合物是傳送分子氧的主要物質，當需要斷絕氧的供應以降低特定區域的氧化應激時，將二價的鐵氧化為三價鐵的氧化劑就是用來降低氧化應激的物質。降低氧化應激還可採取其他一些手段，如迅速排出自由基、防止或減少產生自由基的手段和製劑、促進自由基自我雙聚合而消活的催化劑製劑、提供氧化劑改變一些金屬離子的氧化態使其不具催化自由基生成的能力，或者提供氧化劑改變某些物質的輸氧能力等等。
良好的套用前景
對氧化應激視窗期進行有效調控，可以預防疾病的發生。降低氧化應激不僅能夠通過減少甚至避免自由基對特定遺傳物質DNA/RNA、蛋白質分子、質脂體等組織動物生命重要物質的結構修飾，防止這些物質的破壞而達到預防和有效治療疾病的目的，還可以對已變異的遺傳物質DNA/RNA造成的組織病變（如腫瘤細胞）起到很好的控制作用。因為這些變異的組織細胞與正常細胞不同，理論上，機體的免疫系統可以自動發現它們並進行有效隔離。如果可以找到有效方法將該處的免疫系統進行適度控制，使之始終將腫瘤細胞處於有效隔離狀態，則根本不會有腫瘤的發病，從而達到免除這些物質發生變異而造成的機體病變。這樣腫瘤就僅僅是一種慢性病而已。而刺激免疫系統對腫瘤細胞進行殺滅的方法常常會造成腫瘤細胞的生長和擴散。
氧化應激視窗期理論和氧化應激干擾法，以及用於降低氧化應激的物質和所需作用區域應遵循相似性原理這個要求，可能會為中藥走向世界提供一個堅實的理論基礎。因為經過幾千年發展的中藥所含成分的作用十分符合這一要求。
