第二章 抗氧化物的网络运作 通用的抗氧化物
制造抗氧化物奇迹实在是工程浩大。抗氧化物网络的发现─也就是五种特殊的抗氧化物以极其特别的合作方式一起作用─穷尽了许多杰出科学家毕生之力,以近半个世纪全心用生命投注研究事业,倾力而为,方有所成。感谢这些创意先驱之赐,我们现在才得以知道抗氧化物可以预防心脏疾病、癌症及糖尿病,让我们以更健康的身体来延长生命。我有幸得以在这些先驱的工作上架构我几十年的研究,进而发展出抗氧化物网络的观念,而这观念正是抗氧化物运作的一个突破性认识。因为对这份对抗氧化物运作的新认知,我们现在才能善加开发并运用抗氧化物奇迹的一切潜力。
当初一小群科学家在草创一个新领域─细胞生物学时,我有幸在最初就成为抗氧化物奇迹的一员。传统的生物学家研究的是整个有机体及有机体与大自然的关系,我们则不同。我们这些细胞生物学家钻研的是细胞,所有生命有机体的最基本单位(不是最小的单位)。细胞生物学如果不成熟,抗氧化物故事就讲不下去,因为抗氧化物奇迹就发生在细胞组织层。直到几十年前,这个组织层都还无法被观察、认识或解释。
人类和所有动物都是由数以兆计的细胞所组成,相近的细胞结合成为组织,而相近的组织则结合成器官。 一九四0年代晚期,当我还在布鲁克林学院主修生物时,我们几乎不知道抗氧化物的存在,更别提抗氧化物在细胞组织层所扮演的重要角色。科学家们倒是从累积已久的经验得知,缺乏维生素C会导致坏血症。科学家们也知道另一种维生素─维生素E─的存在,但是对其作用一无所知。
其它领域的科学家,食品科学家也在观察这些维生素,因为他们认为维生素可能对食物的保存有所帮助。维生素看起来可以防范氧化过程,而氧化过程则会使脂肪腐败。
耍了解氧化过程只要想想每天发生在你家厨房的情形就行了。吃完饭,你会把没吃完的东西包起来,防止食物变坏。把食物包起来的理由就是, 一旦包起来,至少有一阵子,氧气就不会去攻击没吃完的鸡腿或切开的葡萄柚。食品科学家指出,这些维生素可以保护食品、防止氧化过程,所以他们也就开始把这些维生素称之为抗氧化物了。当然了,我们细胞生物学家对食品科学家所做的事不是特别感兴趣,因为我们认为他们做的工作和我们的没什么关系。没有一个人想到,同样的过程也会发生在我们人体之内。
所以结果就是,这种和一加一等于多少类似的简单问题,我们花了好长的时间才明白过来。
细胞的神秘世界
一九五Ο年代早期及中期,我们热切地开始探索细胞这个未知的世界,但是由于技术老旧、经费拮据,因而受到很大的挫折。在许多大学里,科学还是像在基金图腾一端的底部,为实验找金援几乎就和测试我们假设的理论一样具有挑战性。不过,这些随后就改变了。一九五七年,当时的苏联发射了世界第一枚在轨道上运行的人造卫星sputnik号,美国人突然恐惧了起来,害怕在科学方面远远落后于俄国。几乎是一个晚上的事而已,美国政府开始在基础科学研究及教育方面投入了大量资金,而许多伟大的技术进展也因运而生。
从我的观点看来,其中最重要的成就之一就是电子显微镜的发展。电子显微镜比老式的光学显微镜要锐利好几千倍,也把细胞生物学正式推进了二十世纪。没有了它,就没有抗氧化物奇迹。
我不想让你有个印象,认为细胞生物学是从电子显微镜出现后才开始的。事实上,光学显微镜也曾经帮助我们学到很多东西。光学显微镜让我们可以看到细胞内基本的、较大的结构,也让我们对于细胞的样子有令人惊喜的深入了解。举例来说,我们可以看到,每个细胞都有一层保护层在外面,而里面有一个结构。我们把这个保护层称之为细胞膜 (Cell membrane),而把里面的结构称之为细胞核(nucleus)。我们甚至还能进一步辨识出其它主要的细胞结构,不过却只能推测它们的作用及运作方式。有了电子显微镜,一切就巨细靡遗了,我们第一次看得见细胞内最小的元素,并研究它们之间是如何地交互影响及作用。
在电子显微镜发明之前,我们知道细胞里面存有一些小小的结构,称之为粒线体(mitochondria),会在称之为生物性氧化作用(biological oxidation)的过程中把养分转变成细胞的能量。现在,藉由电子显微镜之助,我们可以看到令人屏息的细节─这些超迷你的发电厂的运作情形。而正是因为研究生物性氧化作用,我们才终于发现了抗氧化物的重要性。
破坏健康的危险因子 - 自由基
我很快学到,氧气可能是个危险的朋友。人类的身体需要充足的氧气来进行新陈代谢作用、分解养分,制造成生长及身体其它活动所需要的能量。能量是所有身体活动最基本的需求,从呼吸到思考,从性爱到让心脏持续跳动,都需要能量。氧气是制造能量的燃料开关,没有氧气,我们就无法制造能量。不过,在制造能量的过程中,体内也产生相对性的破坏,那就是自由基的产生。自由基是不安定的分子,会伤害细胞结构,最糟的情形还会导致癌症、心脏疾病及其它许多病症。像老人痴呆症、帕金森氏症、糖尿病、白内障、关节炎及其它许多与老化有关的疾病,其起因或是使疾病恶化的原因都是自由基,我稍后会再详加解释。
维持健康的秘诀就在于维持抗氧化物及自由基的正确比例,这正是身体抗氧化物防御网的工作。
抗氧化物如何与自由基作用
让身体能够抵御自由基的防御工作就落在抗氧化物防御系统上。这个系统是一群特别的化合物,可以在自由基攻击特定组织前就将其缴械。抗氧化物是身体的自由基警察,只要有需要,就随时随地待命,「扑击」自由基,让毁灭力不要散播到其它的细胞去。
仔细算来,自然产生的抗氧化物就有数百种。有些抗氧化物是身体产生的,有些则必须由食物或补充品获得。
当抗氧化物遇上自由基时,自由基会被吞没,然后与细胞分子结合。抗氧化物自己则变成自由基,这样说来,你获得了什么?新产生出来的自由基会变得相当脆弱,其杀伤力也就不足为害了。如此一来,你的细胞及组织才能不受失去控制之自由基的毁灭。
在体内,五种主要的抗氧化物 ─ 维生素C 和 E、辅酵素Q10、硫辛酸及麸氨基硫─ 之间会有动态的交互作用。这些特殊的抗氧化物就是网络抗氧化物,当它们一起作用时可以支撑并强化整个系统。一旦结合,它们彼此之间的活动力就会大增,进而帮助维持体内的抗氧化物均衡。在帕克实验室里,我们发现这些网络抗氧化物有无法与其它分享的特殊力量。而这些网络抗氧化物之所以如此特殊,原因就在于其「循环」或是还原的特点。在它们扑击自由基后可以一个接一个下去,大大地延续了抗氧化物的威力。
以下就是一个网络抗氧化物与其它网络抗氧化物一起作用的实例。当维生素E消灭了一个自由基后,自己就成为一个脆弱的自由基。但是,它和其它坏的自由基不同,维他命E基可以藉由维生素C或辅酵素Q10循环再生,再度恢复成为抗氧化物。这些网络抗氧化物会把电子给维生素E ,让它回复为抗氧化物状态。同样的情节在维生素C或麸氨基硫消灭自由基的危险过程中成为脆弱自由基时一样会发生。这些抗氧化物可以藉由硫辛酸或维生素C还原再生回抗氧化物的型态。
抗氧化物网络最主要的工作是防止抗氧化物在氧化过程流失。所以,透过网络抗氧化物一个救一个的接力方式,让循环持续下去,保持体内抗氧化物的正确比例。
这种特殊的发展情节 ─ 抗氧化物遇上自由基、取代自由基,转换成为 「友善」的自由基,然后借着另一种网络抗氧化物之助还原 ─ 在一眨眼间,就会在体内发生无数次。事实上,我们根本无法真正意识这种事发生的速度有多快、频率有多高。不过,我倒是可以给你一个粗略的参考值,让你知道抗氧化物在体内运作得有多频繁。我的同事布鲁斯.艾密士 (Bruce Ames)在抗氧化物这个领域是个知名度颇高的科学家,根据他的推算,每天,每个人类细胞之DNA发生氧化作用的次数大约是一万次。请把这个数字乘以人体内的细胞数量,也就是数兆个,然后,你对这活动的整体规模就会有点概念了。
如果你不透过食物和补充品想办法弥补失去的抗氧化物,就会在这种攻击的情形下遭受到更多伤害。
虽说网络抗氧化物是协力二作的,但是它们每一种对细胞都有独特的保护作用。举例来说,细胞膜主要是脂肪构成的,而细胞本身主要是水分。脂溶性的维生素E及辅酵素Q10可以保护细胞膜的脂肪部分,防卫自由基的攻击。但是,不必指望它们能保护细胞的含水部分或是血液,因为血液中大部分是水,而这些区域只有水溶性抗氧化物可以碰触得到,像是维生素C及麸氨基硫。
就我们所知,只有一种抗氧化物可以同时在水性和油性的区域,那就是硫辛酸。硫辛酸非常独特,而独到之处就在于它可以在两种区域活动,并可还原水溶性(维生素C及麸氨基硫)与脂溶性(维生素E)的抗氧化物。
有件重要的事情值得大家记住,每种网络抗氧化物的数量都比其部分的总合要高,一旦结合,就可以产生神奇的力量来对抗氧化的致命力量。
以下,我简单的介绍了每种网络抗氧化物,并对这些抗氧化物单独及协同作用的方式加以说明。
五大网络氧化物
1. 硫辛酸
直到不久之前,硫辛酸都还被认为是没什么重要性的抗氧化物,不值得再看第二眼。
如果说,今天的硫辛酸还能让大家想更进一步研究一下,那么,我要很骄傲的说,这实在是帕克实验室努力的结果。帕克实验室的研究结果显示,在整个抗氧化物防御系统里,硫辛酸是最多元性、也是最有效力的抗氧化物。
硫辛酸对美国而言是较新的物质,但它在欧洲被安全有效地用于治疗糖尿病的并发症已经超过三十年了。而我的研究显示,硫辛酸也能相当有效地防护中风及心脏疾病,而中风高居西方世界死亡原因的第三名。硫辛酸是唯一能大幅提高麸氨基硫浓度的抗氧化物,而麸氨基硫这另一种重要的网络抗氧化物则是驱除体内毒素的机制。硫辛酸之所以如此重要是因为是麸氨基硫若以口服方式摄取,身体的吸收程度不佳,大部分会浪费掉,而硫辛酸可以还原麸氨基硫。我的实验室则证明了硫辛酸可以将体内的麸氨基硫提高百分之三十─一个令人印象深刻的比例。当你摄取硫辛酸时,不仅可以享受到硫辛酸带来的全部好处,还可以有效地获得额外的麸氨基硫。
2. 维生素E
维生素E这种体内最重要的脂溶性抗氧化物必须藉由食物或补充品来摄取。和麸氨基硫或是维生素C比起来,维生素E在细胞内的量只有一点点,但却是所有抗氧化物中最重要、也是被研究最多的抗氧化物之一。维生素E存在于一种叫做脂蛋白(Lipoproteins)的分子里,走遍身体,防止脂蛋白的氧化。脂蛋白的氧化被相信是形成动脉硬化(Atherosclerosis) 的第一步,动脉硬化会引起心脏疾病。最近的研究报导显示,维生素E可以预防心脏疾病、降低罹患摄护腺癌的危险,甚至可以缓和老年失智症的程度。
3. 维生素C
维生素C受到诺贝尔.诺瑞特.波霖(Nobel Laureate Linus Pauling) 的支特,认为是一 般感冒的治疗答案(波霖博士或许是对的,但是理由并非如此,我在后面会讨论)。
维生素C是种水溶性抗氧化物,人体无法产生维生素C,所以必须藉由食物或补充品来获得。维生素C是种强力的自由基杀手,要让免疫系统强健,维生素C是绝对必要的。根据我在加州大学同仁的研究显示,和不吃维生素C的人比较起来,常摄取维生素C的人活得比较久、也比较健康。
4. 辅酵素Q10
辅酵素Q10(Co Q10)是一种脂溶性分子,与维生素E在抗氧化物循环里一起协力工作,保护细胞的脂肪部分,不受自由基攻击。为数极多的研究指出辅酵素Q10可以有效的治疗心脏疾病、心绞痛、及高血压。而最近也正在研究辅酵素Q10在治疗癌症及与老化相关之脑疾病方面的疗效,例如帕金森氏症与老年痴呆症。
5. 麸氨基硫
在网络中最丰富的抗氧化物就是麸氨基硫。麸氨基硫是身体从食物所含的三种氨基酸中制造的,这三种氨基酸分别是:谷胺酸(glutamic acid),半胱氨酸(cysteine)、日氨酸 (glycine)。事实上,每个细胞里都可以发现麸氨基硫,麸氨基硫在对抗自由基的战争里是项重要的武器。当我们步入四十岁之后,体内制造麸氨基硫的产量会开始往下滑落,而到了六十岁时,产量几乎可以掉百分之二十。不管年龄为何,体内的麸氨基硫的浓度一降低,就可能与早死与疾病扯上关联,所以保持高浓度的麸氨基硫是非常重要的。
监督细胞的健康情形
除了控制自由基之外,抗氧化物在维系健康上还扮演了更重要的角色─帮助基因的控制。让我来解释一下,为什么这项特质这样重要,这和抗氧化物奇迹又有什么关系。
大多数人对于身体特征,像是眼睛的颜色,或头发颜色是如何透过基因遗传给下一代的,都有一些基本的认识。你不完全明了的是,基因除了将身体的蓝图带给下一代之外,还包含了保持身体健康强壮的机制。
你体内的细胞无法自己思考,它们必须仰赖基因告诉它怎么做。每个基因里的DNA都携带了庞大的指令库,管控所有的细胞活动。举例来说,当你的免疫系统遇上可能会引起疾病的病毒,而病毒却可能会存活时,提示免疫系统去生产特殊细胞来杀死病毒的是基因。当健康的细胞受到病毒的伤害,或是转变成为癌细胞时,指示坏细胞在没有扩散至健康细胞前自行销毁的也是基因。你可以把基因想成一座万能的大药房,而药房主人有最多可以让你身体保持健康,并完成发挥功用的神秘药方。如果有麻烦,你要仰赖基因来解救,告诉细胞要怎么做。
很显然地,基因在控制身体对抗疾病的能力上有绝对的重要性。我终其一生, 一直在追寻的问题之一就是,控制基因的到底是什么,如果真有这种东西存在的话。
这项重要的差事就落在网络抗氧化物上 。
前面我曾提过,抗氧化物会保护基因中的DNA ,免受自由基的攻击,不过,这并不是抗氧化物唯一的工作。我们也得知,抗氧化物也可以控管基因的表达方式。事实上,我相信,帕克实验室最重要的单一科学突破,就是发现,抗氧化物会根据身体的需求来配合开或是关上基因。
网络抗氧化物的功能就像我们的个人医师,会经常监视细胞的健康情况。网络一发现哪里有问题,就会打开适当的基因来产生适当的反应。网络会送讯号给身体的基因,轮流告诉细胞是要吃掉、存活下去、死亡或是还原。网络抗氧化物控制了构成身体的数以兆计的细胞,就全方位的控制了生命的各个角度。
当我们年轻时,身体听到的抗氧化物网络讯号是清晰响亮的:所以,作用结果极佳。
随着年事变高,抗氧化物网络渐渐被工作拖垮了。之所以会被拖垮,其中一个原因就是抗氧化物的比重渐渐下滑。此外,污染、抽烟、饮食不良、及其它不健康的影响都可能让网络在面对自由基的挑战时难度增加。所引起的结果就是,网络在执行身体个人医师的能力上就逐渐力有未逮了。送出或接受到的讯息会混乱,问题会被错过,没有产生应该要有的反应。在这种情形下,疾病就因应而生了。
让抗氧化物网络保持强壮是使身体拥有所需之利器的唯一途径,这利器让身体年轻、健康、充满活力。按照我在帕克计划中推荐的方法每天来补充身体所需的网络抗氧化物会让你在预防癌症、心脏疾病、及其它通常因为年老,抗氧化物防御力降低所导致的疾病上,燃起新的希望。遵照帕克计划来做,你有理由可以预期自己活得更久、更健康。
知识就是力量,而在人类的历史上,我们第一次有知识、也有能力,可以在消除疾病、维持健康及控制命运上取得重要的进展,这就是抗氧化物奇迹意义的全部所在。
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