活性氧（ROS）对肿瘤发生和发展具有双重作用：促进作用和抑制作用。这种矛盾性结果可能与ROS在肿瘤细胞演化过程中的多种作用有关。
ROS主要通过氧化细胞内的特定化学基团促进肿瘤的发生。这种氧化反应可以引发基因突变和激活相关生化通路，从而促进细胞增殖和致瘤性转化。基于ROS的致瘤特性，食源性抗氧化剂已经成为潜在的预防肿瘤发生和抗肿瘤药物。
尽管先前的临床前研究可以支持这种观点，但是在前瞻性临床实验中食源性抗氧化剂并不能降低患者的肿瘤发生率。相反，有些研究还表明抗氧化剂会提高罹患肿瘤风险患者的肿瘤发病率。
最新研究表明，N-乙酰半胱氨酸和维生素E等抗氧化剂会增加非小细胞性肺癌荷瘤小鼠的肿瘤负担和死亡率并呈剂量依赖性。为什么抗氧化剂不能降低反而增加荷瘤动物和癌症患者的肿瘤负担，这与先前的ROS-肿瘤促进假说相悖！
图例：食源性抗氧化剂对活性氧（ROS）的影响（点此查看）
为了应对细胞内高浓度的ROS，肿瘤细胞通过提高细胞内还原性谷胱甘肽和硫氧还原蛋白的水平增强自身的抗氧化能力。在这种适应性进化的帮助下，肿瘤细胞借助ROS激活信号通路刺激，快速修复ROS氧化损伤的大分子，从而避免肿瘤细胞衰老或死亡。
基于当前对肿瘤细胞氧化还原生物学的认识程度，我们提出两种可以预防肿瘤发生或治疗肿瘤的抗氧化剂治疗策略。
第一种治疗策略是直接抑制线粒体和NADPH氧化酶产生ROS，或者清除这些靶点的ROS。这种方式比使用食源性抗氧化剂更有效，因为后者无法清除线粒体附近的ROS。与细胞质-靶向性抗氧化剂相比，线粒体-靶向性抗氧化剂对肿瘤细胞增殖的抑制作用更为明显。
第二种治疗策略是一个合成致命策略，灭活肿瘤细胞中可以修复氧化损伤的抗氧化物质，从而造成细胞周期停滞或细胞死亡。事实上，抗氧化蛋白的基因水平灭活或药物抑制可以降低小鼠肺癌和胰腺癌模型的肿瘤负担。
这种治疗策略的关键在于筛选一种为肿瘤细胞所使用而不为正常细胞使用的抗氧化蛋白和信号通路。基于肿瘤细胞和毗邻正常细胞的抗氧化特性差异，我们可以选择一条肿瘤细胞特有的抗氧化通路，将其作为治疗靶点以降低肿瘤发生率和改善患者治疗结果。
