第三章 自由基 亦敌亦友
在你能完全了解抗氧化物奇迹之前,需要多多了解一下抗氧化物的复仇女神─自由基。有句俗谚说:无风不起浪。同样的道理,有疾病和破坏的地方就有自由基。但是从反向来看,有生命的地方就有自由基:没有自由基,我们就无法生存。我们刚刚才开始懂得赞许自由基在体内扮演的角色。
不管我们做什么,是记忆一件事、生理勃起、还是对抗感冒,身体都在好好地利用自由基。自由基在体内执行很多重要的功能,从透过冠状动脉控制血流、打击感染、到保持头脑的清明,都是其功能的一部分。
和抗氧化物类似,有些自由基在低浓度时本身就是发讯分子:也就是说,这些自由基要负责把基因打开或关上。有些自由基,像是一氧化氮(nitric oxide)或是超氧离子(superoxide)就是由我们的免疫细胞大量制造出来,作为「毒死」病毒及细菌之用。有些自由基会杀死癌细胞,事实上,很多癌症的药物功用就在于促进身体产生更多的自由基。
氮氧化物的角色十分重要,重要到连一九九八年的诺贝尔医学奖都颁发给发现氮氧化物在心血管系统中扮演发讯分子的科学家。
很明显地,我们生存需要自由基。但是,自由基却也可以在一瞬间发讯,让我们生病,在时间末到之前就使我们老化。不管是晒伤、心脏病发作、中风、或是像关节炎这样的发炎类疾病,自由基在病情的发作或恶化上都是影响因子之一,即使是老化过程都和自由基脱离不了关系。
自由基无所不在
要了解自由基是何物,你对人类的细胞需要多一点了解,了解自由基和抗氧化物间分分秒秒、日日夜夜的拉锯战。和宇宙万物一样,细胞是由更小的单位所构成,那就是原子。每个原子都有个中心,或称之为核心,而外头围绕着电子。电子一旦共享,两个或两个以上的原子就会结合在一起。生物性氧化,也就是制造能量的过程,就包含了将电子从一个氧分子移动到下一个的动作。不过,有时电子也有逃脱的时候,这个「自由」的电子就叫做自由基。
自由基以极为惊人的速度,在体内随时处处产生,几乎到处都有。如果自由基不能被很快的捕获、吞没,就会引起非常大的问题。自由基会攻击或氧化DNA (也就是控制细胞成长发展的基因物质),进而提高癌症产生的可能性。而当这些不安定的分子盯上了血管内旅行的脂肪分子,就等于开始搭建了心脏疾病和中风的舞台。因此,自由基会让疾病每况愈下,并使身体提前老化。
自由基加速老化过程
很多人因为想让自己看起来青春常驻,感觉轻盈、年轻,所以摄取抗氧化物。这不仅仅只是个愿望,只要善加利用抗氧化物、随时注意自由基的情形,可能就是减缓老化过程的最佳青春秘方。
现在已广为人知的自由基老化理论最初是在一九五四年,由哈尔曼博士(Dr, Denham Harman)所提出。当时,他正在柏克莱做博士后研究员,研究的主题是辐射线在人类生理系统上的影响。那个时候,美国还处在与苏联的冷战之中,非常恐惧核子战争会被挑起。而像哈尔曼博士这样的研究员就被美国政府赋予任务,研究受到原子攻击,产生辐射伤害后有效的防治方法。曝露于辐射线之所以如此危险是因为辐射线会使身体产生致命的氢氧根基(hydroxyl radical),这是已知的自由基中最强烈致命的一种。这种自由基通常是在水遇到离子化辐射时所产生的。氢氧根基的反应性极强,会摧毁遇上的所有物质:而且, 一旦产生就几乎完全无法停止。
哈尔曼博士是第一位把由辐射线曝露产生之自由基与由人体正常能量下产生之自由基做关联性联想的人。他发现,受到较轻微的辐射性伤害所产生的症状和过早性的老化症状类似,他并假设在老化过程中,自由基也负责产生同样的效果,只是整个时间拖长了而已。
三十多年前,当我第一次听到哈尔曼博士解释他的自由基老化理论时,就觉得他的想法和我的信念不谋而合。那时候,我已经认定,利用传统的方式来研究老化过程,也就是研究年幼VS年老动物的方法已经过时了。我相信,要解开老化的神秘,关键就在于我们的细胞里。更确切的说,就是加强我们对生物性氧化的了解,去认识细胞产生能量的方式。这是人体内每个细胞的最基本活动,我隐约觉得这应该可以解释我们老化的原因和方式。所以当哈尔曼博士提出生物性氧化的副产品 ─ 自由基 ─ 是老化过程的机制时,我觉得对我很有意义,至今依然如此。
这些年来,哈尔曼博士成为我的挚友,也是我重视的好同事。这位虚怀若谷、谈吐温文的科学家已有八十多岁的高龄,却仍然敏锐、积极,是老年医学会上演说的常客。
哈尔曼博士很注意地服用抗氧化物,对自己的饮食及运动也持续监控着。
我们无法停止岁月的流逝,或者说,是我们无法阻止身体变老;但是,我们却可以利用抗氧化物把自由基引起的损害减至最低,藉此减缓老化的过程。
自由基不仅从内部老化身体,也从身体外部。当阳光中的紫外线照射到皮肤时,会刺激皮肤表面的分子,与氧气反应形成氧自由基(singlet oxygen)。氧自由基有潜在性的危险性,因为它可能会促使自由基的生成。
臭氧 ─ 多了一个氧电子的氧分子 ─ 是另外一种皮肤老化的杀手。臭氧在香烟的烟雾与汽车废气里都有存在,它虽然不是自由基,却可以促使自由基的生成。臭氧不仅攻击皮肤,也会摧毁肺部的粘内膜、鼻腔、及口腔。
自由基与中风
中风正是自由基为非作歹的成果,也是它使恶劣状况雪上加霜的实在范例。中风会发生是因为脑部血流被中止或局限于部分特定区域。导致中风的原因可能是由于血块,或是粥状化血管硬块(atherosclerotic plaque)破裂产生的碎片阻塞了运送血液及氧气到脑部的冠状动脉。不管引起中风的原因是什么,后果都非常严重。如果你知道在脑部刚缺乏血液及氧气的当时,大部分的脑部伤害并未马上造成,伤害是在中风后、血流恢复以后造成的,你一定非常惊讶,这就叫做缺血再灌流伤害 (reprfusion injury)。这种情况发生时,超氧离子自由基会瞬间大量产生,攻击附近的组织,导致永久性的脑部损害。
在脑部组织受损的过程中,如果一向正常时被紧紧锁住或控制的铁质被释出,情况还会更严重。铁质是体内含量最丰的矿物质,对于生命的维持极为重要,但铁质并不被允许在体内随处游走。它被紧锁在蛋白质里,由其带到被储存的组织里,密切的看守。
身体如果含铁会带来极大的痛苦。自由铁 ─ 也就是不锁于蛋白质内的铁 ─ 拥有很大的潜在危险性,会导致自由基反应。中风之后,脑部组织最不需要的就是更多的自由基。脑部堆积大量的铁质被认为与退化性疾病,像是老年痴呆症或是帕金森氏症有关。
此外,也有人在进行高血压与自由铁对增加心脏疾病及中风危险性的研究,这倒不令人讶异。
自由基与心脏疾病
从好几个方面来看,自由基对于引发及导致心脏疾病的恶化上都有关系。想到心脏病,免不了就会想到胸口痛或是心脏病发作,但是,心脏疾病却早在第一个症状察觉之前很久就开始了。心脏病早在低密度脂蛋白(Low-Density lipoproteins,LDL)发生氧化作用时就开始了,低密度脂蛋白也被称为「坏」胆固醇。这是后来发生一长串导致冠状动脉硬化形成事件里的第一张骨牌,而冠状动脉则负责传送血液到心脏。这整个形成的过程可能要耗时几年,但如果冠状动脉被硬块阻塞,就可能引起突发性的心脏缺血缺氧,或是心脏病突发。和中风一样,心脏的实质性伤害大多是心肌在遭受心脏病发作后,血流恢复后自由基激增所引起的。
最近我们得知了另一种自由基可能会引起动脉硬化的方式,也明了了一种特定的自由基,一氧化氮在这种情形所扮演的中心角色。一氧化氮虽然是正常血液循环里必需的,但是过多的一氧化氮可能非常危险,现在被相信是引起心脏疾病与中风的一个因子。身体要维持良好的循环健康,体内一氧化氮的浓度就必须保持平衡,而这份工作就落到网络抗氧化物及其后勤支援物上。
自由基与慢性发炎
发炎是因为体内特定区域内自由基过量产生所引起。百分之三十的癌症要由发炎来负责,而其它太多的医学疾病即使并非由发炎所引起,发炎也都是影响的因子。
大多数的人都知道,曝露于石棉之中会导致一种称之为间皮瘤(mesothelioma)的肺癌发生。但是,不太为人所知的是,石棉引起的是肺部组织的慢性发炎,转而引发自由基的增殖。这会使肺部纤维化,影响正常呼吸。发生的情形如下。石棉分子结构笨重,有锯齿边。当石棉被吸入到呼吸道时,免疫系统细胞就会察觉问题,进而送出一批特殊的细胞叫做白血球 (leukocytes)来处理这问题。请把白血球想成一批超微型的消防车,被叫到火场去救火,但是就石棉的问题而言,唯一的困难就是火烧个不停。石棉体积太大了 ,形状笨拙到白血球无法控制,但是白血球还是会一直努力不懈地去尝试。兔疫系统送出来对付外来人侵物的另一种武器是自由基。所以当白血球陷人一场没有胜算的苦战时,石棉分子就夺回受感染之肺部组织的控制权。这时候,自由基大量涌出,很矛盾地是,这样造成的伤害更大,此时会形成无法愈合的伤口,这就是慢性发炎。在经过几年的轰炸后,产生的结果可能就是肺癌。
发炎反应也是关节炎的因子。关节炎是一百种以上的疾病的总称,现象是连接组织(关节及肌腱)产生发炎,或是关节软骨退化。关节软骨是位于骨头末端的保护表层,提供一个弹性空间,让骨头和骨头在摩擦时不会伤害到关节。
当关节炎发生时,关节就会发炎、胀大,干扰到正常的血流。举例来说,关节正常的膝盖在蹲下时,那个区域的血流会被截断。你应该还记得我在中风一节中的叙述,当血流中断时会引发连锁的事件反应,导致血流恢复时,自由基激增,而膝盖站直后,发生的正是这种情况。自由基的增加会使该区域发炎的情况更加严重,让关节恶化,变得更肿、更疲乏。自由基是敌亦是友,我们必须以正确的方式与之互动,不然,很快就会变成敌手。而其中的秘诀就在于维持抗氧化物的优势,让自由基与抗氧化物间维持最佳的平衡状态。我们可以透过食物或补充品的方式来维持抗氧化物的优势,并尽量限制可能曝露在会引起伤害的氧化剂环境里面。
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