没事哈啦

Sitetag5438

2014年2月17日 星期一

對抗疾病與老化的新發現-- 自由基與抗氧化物質

對抗疾病與老化的新發現--
自由基抗氧化物質

馬偕紀念醫院 趙 強 營養師
美食天下 第64期, 1997.3 P116
  在人類歷史中,有許多人耗盡畢生心力追求健康和長壽,尤其是長生不老,更是許多君王的夢想。但從古至今,沒有人能夠逃脫上帝創造人類的終極宿命-疾病和老死!不論是中國神話故事中活到八百歲的彭祖,或是西方聖經中記載活了九百六十九歲的瑪土撒拉,終究都逃不過一死。也許有人會說:其實死亡並不可怕,可怕的是生病,當人在面對病痛的折磨時,才是最難煎熬的。
  隨著醫學科技的昌明,許多傳染性疾病已被消滅或控制,但是在面對伴隨著年齡增長而來的慢性疾病與老化時,現代醫學仍然無法完全解釋這些現象的原因,更遑論控制或解決了。
  近年來,醫學界在針對疾病和老化的系列研究中,有了較新的發現,就是「自由基-抗氧化物質」理論,也因此使人們對於所謂的「抗氧化物質」產生極大興趣和盼望,積極的尋找這類的物質(例如維生素C、E,β-胡蘿蔔素,SOD等等),以達成對抗老化和疾病的目標。

自由基(Free Radicals)
  什麼是自由基?
  簡單的說,自由基就是「帶有一個單獨不成對的電子的原子、分子、或離子」,它們可能在人體的任何部位產生,例如粒腺體,它是細胞內產生能量(進行氧化作用)的主要位置,因為是進行氧化作用的地方,因此也是產生自由基(過氧化物)的主要地點。
  其實並不是所有的自由基都是有害的,例如一氧化氮(NO),它是人體自行產生、具有許多功能、且相當重要的物質,不過當它因為某些原因而產生過量時,也會產生危害,造成疾病。人體內的自由基由有許多種,有人體自行合成,具有重要功能的;或在新陳代謝過程中產生的;也有來自外界環境的。有些自由基相當活潑(通常是小分子量的物質),具有搶奪其他物質電子的特性,而分子量較大的自由基通常並不活躍,例如維生素C、E自由基,他們可以利用自身結構的特性來穩定不成對的電子,所以並不太會攻擊別的物質。
  這些較活潑、帶有不成對電子的自由基性質不穩定具有搶奪其他物質的電子,使自己原本不成對的電子變得成對(較穩定)的特性。而被搶走電子的物質也可能變得不穩定,可能再去搶奪其他物質的電子,於是產生一連串的連鎖反應,造成這些被搶奪的物質遭到破壞。人體的老化和疾病,極可能就是從這個時候開始的。尤其是近年來位居十大死亡原因之首的癌症,其罪魁禍首便是自由基。
  當然囉,上帝其實老早就知道這個情況,因此人體也具備了修復的功能,以復原被破壞的組織結構,同時也有一套完整的抗氧化系統,以對抗和預防自由基的危害。因為篇幅的關係,在此不談修補復原的系統,我們直接來看一看人體自行製造的抗氧化和食物中可以幫助我們對抗自由基破壞的一些重要營養素和物質。

協助體內抗氧化的物質
  人體內有數種自行製造的抗氧化,是人體對抗過氧化物(自由基)的第一道防線,它們可以在過氧化物產生,即刻發揮作用,利用氧化還原作用將過氧化物轉換為毒害較低或無害的物質。不過想以口服的方式補充這些抗氧化是不可行的,因為當它們進入胃時,會被胃酸破壞而失去效用,它們包括超氧化歧化(Superoxide Dismutase,簡稱SOD)、穀胱甘太過氧化(Glutathione Peroxidase,簡稱GSHP)、和過氧化氫(Catalase),比較資料請見表一。
  這些抗氧化並不是獨力完成氧化還原作用的,它們還需要某些礦物質才能發揮作用。不過值得特別注意的是:人體對這些礦物質的需要量並不高,雖然是必須的,但若是攝取過量時,反而可能發生中毒的現象,所以不可以補充過量。此外,人體抗氧化的產量會隨著年齡的增加而減少,因此需要其他抗氧化物質的協助才能避免自由基的傷害。
(一) 銅、鋅
  SOD,可以將毒性高的氧自由基轉變為毒性較低的雙氧水(H2O2)和氧,它存在於粒腺體和細胞溶中,SOD多與銅(Cu)和鋅(Zn)結合成CuZnSOD出現。
(二) 硒
  經由SOD的作用,在氧自由基轉變為雙氧水後,GSHP可以繼續作用在雙氧水上,使之轉變成完全無害的水和氧。不過人體需要硒(Selenium)這種礦物質才能製造GSHP。GSHP主要存在於血液、肝臟、粒腺體、和細胞質中。
(三) 鐵
  除了SOD和GSHP外,過氧化氫也可以藉由鐵質的輔助而將雙氧水分解為水和氧。過氧化氫普遍存在於人體的各組織中。

飲食中的抗氧化物質(Antioxidants)
  在自然的飲食中,被稱為三大抗氧化物質的是維生素E、維生素C、和β-胡蘿蔔素。事實上還有其他許多物質也具有抗氧化的性質,只是到目前為止,似乎還沒有發現抗氧化效果超過這三種抗氧化物質的東西。接著,我們就來談一談它們。
維生素C
  維生素C,又名抗壞血酸,是一種溶於水的物質,因此可以隨著血液和體液散布到身體的各個角落,而她的抗氧化能力也就伴隨臨到。維生素C可以直接與羥基自由基作用,然後產生不活躍的自由基產物,接著可以被代謝成草酸而排出體外。同時,維生素C還可以幫助已經與自由基作用過所產生的維生素E自由基,將她還原成維生素E,此時的維生素C就像與羥基自由基作用一樣,可以在轉變成草酸後排出體外,如此一來,維生素E就恢復了原本抗氧化的功能。所以當維生素C充足時,可以達到雙重的抗氧化效果。
  由於維生素C是水溶性的物質,過多時會排出體外,不能儲存,因此維生素C應該每日補充。由於過量會排出體外的特性,建議讀者在三正餐時多吃深綠、黃色蔬菜,並且吃富含維生素C的水果(如芭樂、柳丁、葡萄柚......等)。若要以維生素C片補充,則不要一次吃大劑量的維生素C,最好將一天的份量分為數次服用,才可以達到最佳的抗氧化效果。
  雖然衛生署提出維生素C的每日營養素建議量(RDNA)是每天60毫克,這是維持正常身體機能的最低量,若要達到抗氧化的保護作用,可能需要1000毫克以上的維生素C。
維生素E
  在美國,維生素E的銷售量僅次於維生素C,也是一種良好的抗氧化物質,時常被用來添加在油脂中,以抑制不飽和脂肪酸的氧化作用。尤其是當人體的不飽和脂肪被氧化時,若是沒有被即時阻止,將會產生一連串的脂質過氧化連鎖反應,使脂肪產生聚合作用,當這些大分子的脂質聚合物沈積在血管壁時,便會使血管發生硬化或阻塞。維生素E主要分佈在細胞膜表面的磷脂質、血液中的脂蛋白(Lipoprotein)和腎上腺中,可以保護各類細胞的細胞膜不受傷害,維持正常功能(如白血球,與免疫能力有關);保護富含脂質的組織(例如大腦等神經組織)免受自由基的侵害。
  因為維生素E是脂溶性的,可以除存在體內,因此並不像維生素C一樣需要大量補充,只要維生素C的量充足,便可以將部份被氧化的維生素E還原,恢復功能。
  在各項研究中指出:不同的狀況需要不同量的維生素E,例如400單位(IU)才能達到保護心臟的目的;一般人維持健康的最低建議量約是15~18單位(或是10~12 mg α-TE,RDNA),而為了達到抗氧化等保護作用,需要每日250單位的維生素E,若是吸煙者,則需要加倍的維生素E。
服用維生素E的最佳時機是每餐飯後,因為她的吸收需要脂肪的協助。
β-胡蘿蔔素
  β-胡蘿蔔素是維生素A的前驅物質,不過維生素A並不像β-胡蘿蔔素具有良好的抗氧化作用,且維生素A過量時可能會中毒,引起噁心、脫髮、骨頭酸痛、倦怠嗜睡,而孕婦服用過量的維生素A可能使胎兒畸型。
β-胡蘿蔔素在人體內有二種抗氧化能力:
一、可以與脂質過氧化自由基結合而中斷脂質過氧化連鎖反應,
二、吸收氧氣因為光線照射(例如在眼睛)而變成的激發氧氣的過多能量,阻止氧化作用的進行。
  β-胡蘿蔔素的主要食物來源是深綠、黃色的蔬菜和藻類,其中以紅蘿蔔最具代表性。紅蘿蔔有保護眼睛的效果,不僅是因為β-胡蘿蔔素可以轉變成維生素A,對益於視網膜,也因為其中所含有的β-胡蘿蔔素可以消除自由基,可以使眼睛免於形成白內障危機。而且攝取過多β-胡蘿蔔素時並沒有中毒之虞,除了長期大量攝取時(每天吃七、八條紅蘿蔔,持續三個月以上)會使皮膚變黃外,並沒有其他問題。
其他物質
  在天然的食物中,各類的蔬菜和水果是最佳的抗老化(氧化)的選擇。
  他們含有一些自然的植物化學成份(Phytochemicals),例如黃酮類(Flavonoids)、引朵類(Indoles)物質、金雀異黃素(genistein)、蕃茄紅素(Lycopene)等等。表二列出了各種抗氧化物質的成份和他們的來源與效用。
  目前我們對於自由基和抗氧化物質與老化和疾病的關係已經有一些了解,但是實際在面對老化和疾病時,仍然要記得:這些作法必須建立在均衡和充足的日常飲食上,才能發揮最大的功效。而有許多未解的疑問,只期待在不久的未來,醫學界可以對這些問題有更突破性的發展,使人類健康長壽的夢想可以實現。
 

表一、人體自行製造的抗氧化 
抗氧化存在位置作用
(註一)
輔助因子及其
每日建議量(註二)
輔助因子的
主要食物來源
超氧化歧化
(Superoxide Dismutase,
簡稱SOD)
粒腺體、細胞質氧自由基

雙氧水+氧
鋅:
女-12毫克
男-15毫克
(最多不超過50毫克)
銅:2毫克
鋅:海產、肉類、肝臟、
蛋、黃豆、花生
銅:肝臟、肉、魚、蝦、堅果類
穀胱甘太過氧化
(Glutathione Peroxidase,
簡稱GSHP)
血液、肝臟、
粒腺體、細胞質
雙氧水

水+氧
硒:
女-55微克
男-70微克
海產、蔥、洋蔥、蒜
過氧化氫
(Catalase)
人體的各種組織氧自由基

水+氧
鐵:
女-15毫克
男-10毫克
(成人)
肉、魚
註一:只將作用以簡略的方式列出,並未詳列反應物、產物和莫耳數。
註二:資料來自中華民國每日營養素建議量表(RDNA,82年)、美國每日營養素建議量表(RDA)
 

表二、各種抗氧化物質的成份和他們的來源與效用
名稱
作用
最佳食物來源
維生素C
(Ascorbic Acid)
與羥基自由基作用、還原維生素E自由基芭樂、奇異果、木瓜、柳橙、葡萄柚、青椒、花椰菜
維生素E
(α-Tocopherol)
阻止脂質過氧化連鎖反應葵花子油、紅花油、玉米油黃豆油、小麥胚芽、杏仁
β-胡蘿蔔素
(β-Carotene)
中斷脂質過氧化連鎖反應、吸收激發氧的過多能量深綠色蔬果,如胡蘿蔔、甜蕃薯、蕃茄、木瓜、紅肉李
黃酮類(Flavonoids)預防動脈硬化鮮黃色蔬果,如蘋果、香瓜、蔥、紅酒
引朵類
(Indoles)
抵抗肺癌、大腸癌十字花科蔬菜,如花椰菜、青花菜、大白菜、高麗菜、芽甘藍、芥菜
蕃茄紅素
(Lycopene)
去除氧自由基蕃茄、西瓜、櫻桃、李子


4 則留言:


  1. 抗氧化劑不抗癌? 反助肺癌惡化

    時間:2014/1/31 新聞引據:自由時報
      維他命E和β-胡蘿蔔素等抗氧化劑不但無法發揮抗癌效用,反而似乎可能加速肺癌高危險群如抽菸者的早期肺癌細胞成長,這個困擾醫學界數十年的謎團,可能已由瑞典科學家解開。

      瑞典哥特堡大學生物學家林達爾所進行的研究發現,抗氧化劑讓癌細胞得以躲過細胞本身對癌細胞的防禦系統,讓小到無法被偵測到的既有癌細胞得以不受控制地擴散開來。

      研究另一位執筆人、哥特堡大學生物學家貝爾戈也說,研究結果顯示,補充額外的抗氧化劑可能有害,甚至加速各種腫瘤成長,「假如我的病人罹患肺癌,我不會建議他們服用抗氧化劑。」

      這項刊登在「科學轉譯醫學期刊(Science Translational Medicine)」上的研究,並未檢驗抗氧化劑除導致既有癌細胞加速生長外,是否可能引發肺癌,同時也未針對富含抗氧化劑的天然全食物(whole foods)進行測驗,但卻對在非營養不良情況下服用維他命補充劑的主張提出更多質疑。

      在研究中,科學家讓體內有早期癌細胞的老鼠服用維他命E和一種名為N-acetylcysteine的抗氧化藥物,結果發現這些抗氧化劑造成老鼠體內的癌細胞迅速增長了2.8倍,腫瘤的侵犯性與惡性加強,這些老鼠死亡的速度也比未服用抗氧化劑的老鼠快了2倍。而把抗氧化劑加到實驗皿中的人類肺癌細胞中後,癌細胞成長的速度也同樣加速。

      研究中發現,抗氧化劑確如預期般減少DNA損害,但也因此導致細胞無法偵測出DNA受損而未啟動位於p53蛋白質上的抗癌機制,腫瘤細胞反而可以繼續生長。

      貝爾戈指出,未偵測出的癌細胞可在人體內存活很長一段時間,但對於有抽菸史的高危險族群而言,額外補充抗氧化劑「可能加速體內腫瘤成長」。

      過去有關抗氧化劑抗癌效果的研究結果正反不一,甚至有研究顯示抗氧化劑對人體有害。1994年的一項研究發現,β-胡蘿蔔素反增加抽菸者罹患肺癌的風險;2011年另一項研究則顯示,維生素E補充劑可能增加男性罹患攝護腺癌的機率。美國國家癌症研究所(NCI)也建議癌症患者在服用抗氧化劑時應格外謹慎。

    http://news.rti.org.tw/index_newsContent.aspx?nid=481244

    回覆刪除

  2. [褪黑素]

    褪黑素是一種強大的抗氧化劑[72]。
    它可以輕易的穿過細胞膜和血腦屏障[73],
    和其他抗氧化劑不同,它不參與到還原循環(Redox Cycling)中。
    像維生素C這種參與氧化還原循環中的抗氧化劑
    可能會起到促氧化劑的作用從而促進自由基的形成。
    褪黑素一旦被氧化就不能還原回去,
    因為氧化後的褪黑素會與自由基形成幾種穩定的最終產物。
    因此褪黑素被稱作終端抗氧化劑(terminal antioxidant)[74] 。

    http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%8A%97%E6%B0%A7%E5%8C%96%E5%89%82

    回覆刪除
  3. [尿酸]

    尿酸是血液中濃度最高的抗氧劑。
    尿酸是嘌呤代謝的中間產物[43],由黃嘌呤通過黃嘌呤氧化酶氧化產生,
    是一種有抗氧化性的氧嘌呤(oxypurine)。
    在大部分陸地動物體內,尿酸氧化酶可催化尿酸進一步氧化成尿囊素[44],
    但人和一些高級靈長類動物的尿酸氧化酶基因不發揮作用,
    所以尿酸在體內不會進一步分解[44][45]。
    尿酸氧化酶功能在人類進化過程中丟失的原因仍是一個有待探討的問題[46][47]。
    尿酸的抗氧化性使研究者們推測
    這種突變有利於早期的靈長類動物和人類[47][48][49] 。
    對生物高海拔環境適應性的研究結果支持這樣一種假設:
    尿酸作為抗氧化劑可以緩解由高原低氧引發的氧化應激[50]。
    在氧化應激所促發疾病的動物實驗中發現尿酸可以預防或緩解疾病,
    研究者們將其歸因於尿酸的抗氧化特性[51]。
    關於尿酸抗氧化機理的研究結果也支持這一提議[52] 。
    對於多發性硬化症,
    Gwen Scott解釋了尿酸作為抗氧化劑對於多發性硬化症的重要意義,
    血清中的尿酸水平與多發性硬化症的發生率呈相反的關係,
    因為多發性硬化症的病人血清中的尿酸水平低,
    而患有通風的病人很少患有這種疾病。
    更重要的是尿酸可用於治療實驗性質的變態反應性腦脊髓症--
    一種多發性硬化症的動物模型[51][53][54]。
    總之,雖然尿酸作為抗氧化劑的機理是得到很好支持的,
    但聲稱體內尿酸水平影響患多發性硬化症風險的這一說法仍存爭議[55][56]
    且需要更多的研究。
    尿酸是所有血液抗氧化劑中濃度最高的,
    人血清中總抗氧化能力的一半是由它貢獻的[57]。
    尿酸的抗氧化活性很複雜,它不能與一些氧化劑比如超氧化物反應,
    但能對過氧亞硝基陰離子(peroxynitrite)[58]、
    過氧化物和次氯酸起到抗氧化作用[43]。

    http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%8A%97%E6%B0%A7%E5%8C%96%E5%89%82

    回覆刪除
  4. 生物體應對氧化挑戰

    對於生物體的代謝有一種自相矛盾的情況,
    雖然大部分地球上的生物需要氧氣來維持生存,
    但同時氧氣又是一種高反應活性的分子,
    可以通過產生活性氧物質破壞生物體[12]。
    所以生物體中建立了一套由抗氧化的代謝產物和酶構成的複雜網路系統,
    通過有抗氧化作用的代謝中間體和產物與酶之間的協同配合
    使得重要的細胞成分比如DNA、蛋白質和脂類免受氧化損傷[1][13]。

    抗氧化系統大體上通過兩種方式實現抗氧化作用,
    一種是通過阻止活性氧物質的產生來實現的,
    另一種是在這些活性物質對細胞的重要成分造成損傷之前
    清除它們來達到抗氧化作用的[1][12] 。
    然而這些活性氧物質也有重要的細胞功能,
    比如在生化反應中充當氧化還原信號分子。
    因此生物體中抗氧化系統的作用不是氧化性物質徹底地全部清除,
    而是將這些物質保持在適當的水平[14]。
    在細胞內產生的活性氧物種包括過氧化氫(H2O2)、次氯酸(HClO)、自由基
    例如羥基自由基(·OH)和超氧化物陰離子(O2−)[15] 。
    羥基自由基特別不穩定,能無特異性地迅速與大多數生物分子反應。
    這類物種主要是由金屬催化過氧化氫還原(比如芬頓反應)產生的[16] 。
    這些氧化劑通過引發鏈反應比如脂質的過氧化反應、
    或氧化DNA和蛋白質破壞細胞[1]。
    受到損害的DNA如果沒有得到修復會引起突變、誘發癌症[17][18]。
    對蛋白質造成的損傷會使酶的活性受到抑制、蛋白質發生變性或降解[19]。
    人體新陳代謝產生能量的過程中需要消耗氧氣生成活性氧物種[20]。
    這個過程中,電子傳遞鏈的幾個步驟能產生副產物超氧化物陰離子[21]。
    特別重要的是複合物III中的輔酶Q在被還原的過程中
    會變成了高活性的自由基中間體(Q·−)。
    這種不穩定的中間體會發生電子的「泄漏」(丟失電子),
    「泄漏」的電子跳出正常的電子傳遞鏈,直接將氧分子還原生成超氧負離子[22]。
    過氧化物也可以由還原態的黃素蛋白比如複合體Ⅰ的氧化產生[23]。
    然而,儘管這些酶會生成氧化劑,
    但是目前尚不清楚電子傳遞鏈相比
    其他同樣可以產生過氧化物的生化過程是否更為重要[24][25]。
    在植物、藻類和藍菌進行光合作用的過程中尤其是在高輻照強度下,
    同樣會產生活性氧物種,但是類胡蘿卜素作為光保護劑吸收過度強光保護細胞[26],藻類、藍菌中所含的大量碘和硒也能抵消高輻照強度對細胞造成的氧化損傷[27],
    類胡蘿卜素、碘和硒作為抗氧化劑
    通過與被過度還原的光合反應中心反應避免活性氧物種的產生[28][29]。

    http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%8A%97%E6%B0%A7%E5%8C%96%E5%89%82

    回覆刪除