第九章 指引基因的命运
污染、工业毒素、紫外线辐射和情绪压力都会对我们的遗传密码造成损害。当DNA受损时,基因就会失灵,你会看到衰老、皮肤起皱等结果。或者,这些影响可能是潜在的,你根本看不到,却能导致癌症或损害大脑、心脏、肺和其他器官。但是食物和饮料可以帮助你保护自己的DNA抵抗环境侵害,以及自然发生的突变。
我们在阅读有关饮食与健康的内容时,经常会遇到抗氧化剂这个术语。它们被吹捧为超级食物中含有的天然物质,可以中和自由基,并带来抗癌、抗衰老等一系列益处。这一基本认知是正确的。自由基是一种由氧和氮构成的高度活跃的化学物质,是人体自然化学反应的产物。我们的身体天生就会使用细胞产生的抗氧化剂来努力降低自由基的水平。
如果自由基的水平超过了天然抗氧化剂的水平,就会导致细胞产生氧化应激。当自由基泛滥时,它们就会像化学弹片那样伤害我们的DNA。
许多食物含有具有抗氧化特性的生物活性物质。这些食物和它们的抗氧化剂经常因中和自由基、减少细胞压力和保护DNA的能力而受到称赞。当然,你也几乎随时都可以看到人们推销膳食补充剂和具有抗氧化特性的功能性食品。销售抗氧化产品已经成为一门大生意——预计到2024年将成为一个价值2780亿美元的市场。
但我们还是来看看保护我们DNA的食物及其生效方式的科学证据和临床证据吧。
首先,我们有颇受欢迎的具有抗氧化特性的维生素:维生素C。维生素C是人们最常食用的膳食补充剂之一,天然存在于许多植物性食品中。维生素C的抗氧化作用已在许多实验室研究中得到证实,但一如既往,临床证据是最重要的。
中国香港专业教育学院(沙田分校)的研究人员进行了一项小规模但令人大开眼界的临床研究,以检验喝橙汁对DNA的保护作用。3橙子以富含维生素C而闻名。研究人员招募了6名受试者,让他们每人喝1.75杯经过巴氏杀菌的橙汁,并且分别在饮用前和饮用两小时后采集他们的血液样本。在另一次试验中,研究人员对同样的受试者重复了该试验,但这次给他们的是安慰剂饮料,由水、糖和维生素C片组成,而不是橙汁。在两次试验之后,研究人员使用了一种叫作彗星试验的特殊测试来分析受试者饮用饮料前后,其血液保护DNA的能力。在彗星试验中,白细胞被暴露在过氧化氢中,这也是头发漂白剂中使用的化学物质。过氧化氢会造成大量的自由基损伤,并破坏白细胞中的DNA。如果喝橙汁有保护作用,当细胞暴露在漂白剂中时,DNA受到的损伤就会变小。
研究发现,喝橙汁确实提高了血液保护DNA的能力。与饮用富含维生素的糖水相比,饮用橙汁的人的DNA损伤降低了19%。对DNA的这种保护作用在饮用果汁两小时后就显现了出来。橙汁这种对DNA的保护作用超出了维生素C的功能范围,这表明,橙汁的益处不仅仅来自维生素C。橙子含有许多生物活性物质,包括柚皮素和橙皮苷,它们也是抗氧化剂。这将支持一种流行的观点,即食用天然食品所获得的综合的抗氧化效果可能比吞下补充剂更好。说到橙子,如果你吃整个水果,而不是只喝果汁,你会得到更多的益处。橙子含有膳食纤维,正如我们在第八章了解到的,膳食纤维对你的微生物组有益。虽然鲜榨橙汁是一个不错的选择,但是一定要小心加工过的果汁。许多果汁只是含糖饮料,实际的水果含量非常少。
吃含有抗氧化剂的食物只是保护遗传密码的一部分。问题在于:用抗氧化剂中和自由基就像军队拦截空中的导弹一样。如果只有几枚导弹,拦截会很成功,但如果空中的导弹太多,一些导弹就会穿过大气层,在地面上造成破坏。这个类比同样适用于健康。如果体内的自由基含量很低,抗氧化剂就能轻松地将其拦截。但如果负担过重,正如你在经常接触环境毒素的人、吸烟者,或患有慢性炎症的人身上看到的那样,那么食物(或补充剂)中的抗氧化剂虽然也能提供有用的保护,却只是部分保护。
好消息是,抗氧化剂并不是唯一能够防止基因受损的机制。食物可以触发天生就内置于我们的DNA的健康防御机制。有些食物可以加速受损DNA的修复。我们所吃的食物也能通过所谓表观遗传变化来开启或关闭某些基因。除了饮食,运动、睡眠和环境也可能有好的(和坏的)表观遗传效应。但是,具有积极表观遗传影响的食物可以释放有益基因或关闭有害基因,以预防和对抗疾病。食物也可以通过保护端粒来影响DNA。大家还记得吗?端粒是覆盖DNA链末端的保护帽,具有保护作用的端粒可以减缓衰老对端粒的破坏。你可以将许多大家熟悉且美味的食物添加到日常饮食中,通过食用这些食物来激活DNA的保护措施。所以,我们吃的东西可以保护我们的DNA免于受损,并提高我们的DNA 原本就有的帮助我们抵抗疾病的能力。
在讨论那些可以保护DNA的食物和饮料之前,我们先来看看与DNA损伤有关的疾病。
与DNA损伤有关的疾病
DNA损伤存在于许多严重的疾病中,包括所有癌症。皮肤癌可能是最常见的,它是由太阳(紫外线)辐射引起的,而这种辐射会破坏暴露在阳光下的每一寸皮肤中的DNA(大家想想看:在海滩上被晒伤)。这是一个被叫作“区域癌化”的过程。其他癌症与职业、环境和饮食有关,特定器官中的DNA因患病而不断受损。这些癌症包括肺癌、膀胱癌、食管癌、胃癌和结肠癌,来自空气和饮食中的伤害都会改变你的DNA。癌前病变,如结肠息肉、乳腺原位癌、宫颈上皮内瘤变和皮肤癌的先兆光线性角化病,都充满了含有受损DNA、需要修复的细胞。
由致病细菌和病毒引起的感染可导致DNA突变,从而产生肿瘤,引发癌症,例如宫颈癌、肝癌(肝细胞癌),以及口腔癌和上呼吸道癌。
有些人携带遗传突变,身体的DNA修复机制因此被减弱。对这些人来说,癌症很可能是避免不了的命运。存在这种风险的一些病症有着拗口的名字,如李-佛美尼综合征(与本书作者无关)、共济失调毛细血管扩张症和林奇综合征。如果你患有其中一种疾病,那么你的DNA不能很好地保护你,而且它还极其需要帮助。在这种情况下,那些有助于保护DNA的食物就变得异常宝贵。
DNA损伤可能是化疗和放疗等传统癌症治疗方法的一种副作用。在杀死癌细胞的同时,这些不加区别的治疗实际上也会对正常健康细胞的DNA造成附带损害。这可能导致第一次癌症治疗成功并存活下来的患者遭受继发性癌症。常见的医学成像程序,从X射线到计算机断层成像(CT)扫描,再到磁共振成像和正电子发射断层成像(PET)扫描,都会产生伤害正常DNA的辐射。
自身免疫病不仅会在受过度活跃的免疫系统影响的器官中造成DNA 损伤,甚至还会对血液循环中的白细胞造成损伤。人们已经在患有狼疮、类风湿关节炎、乳糜泻和炎症性肠病(如克罗恩病和溃疡性结肠炎)的人群中发现了这些情况。
表观遗传变化可能是有害的,也可能是有益的,这些变化贯穿人的一生。DNA表达方式的变化可以代代相传。人们发现这些变化在一系列引人注目的疾病中发挥着作用,包括精神分裂症、自闭症谱系障碍、阿尔茨海默病、帕金森病、重度抑郁症、动脉粥样硬化和自身免疫病。
显然,在DNA保护系统本该发挥作用的地方出现了各种各样的健康威胁,而具有DNA保护性的正念饮食可以增强你的健康防御能力。
影响DNA修复的食物
大多数营养学教材都描述了微量营养素作为正常DNA组成部分的重要性。这些营养素包括菠菜、胡萝卜、红辣椒、小扁豆、菜豆、蘑菇、鸡蛋、鱼肝油、沙丁鱼和鲭鱼中所含的维生素A、B族维生素、维生素C、维生素D和维生素E。杏仁、燕麦片、香蕉和豆腐中含有镁,牡蛎、螃蟹和龙虾中含有锌,这些矿物质都是维持DNA修复机制所必需的。但是有一点越来越明显:无论是维生素、矿物质,还是生物活性物质,天然食品的益处比任何单一成分的都要多。因此,我特别关注跟天然食品和饮料有关的临床研究与实验室研究得出的数据,以及来自真实世界人群的流行病学研究的数据。
浆果汁
橙汁可能是早上的首选饮料,但其他诱人的选择也可以给DNA提供保护作用。从食杂店到果汁吧和奶昔摊,混合浆果汁随处可见。红色和深色浆果含有许多生物活性物质,包括花青素和其他具有抗氧化作用的多酚。
德国凯撒斯劳滕大学进行的一项研究招募了18名健康的男性志愿者6,并让他们喝一种混合浆果汁,由红葡萄、黑莓、酸樱桃、黑加仑和花楸果(也称野樱莓)果汁制成。研究对象连续3周每天都喝这种果汁,一天总共喝3杯,分成均等的3份,在不同的时段饮用。3周过后,他们被要求在接下来的3周内不吃浆果。研究人员在研究开始和整个过程中都抽取了血样。彗星试验表明,饮用果汁一周后与饮用果汁前相比,血液对DNA的保护显著增加了66%。在停止饮用果汁后,这种保护作用就会减弱,血液中的DNA损伤会稳步恢复到以前的水平。为了弄清这种影响是否与浆果的生物活性物质有关,研究人员去除了果汁中的多酚,然后重复这项研究。这一次,当志愿者饮用这种饮料时,他们的血液没有显示出对DNA的保护作用,因此我们可以确定这种效果就是生物活性物质带来的。
奇异果
鲜绿色的奇异果片让你的早餐盘看起来很诱人,它那草莓般的味道更是令人垂涎。正如我们在第八章了解到的,奇异果能对微生物组产生有益的影响。奇异果还含有高水平的维生素C、绿原酸和奎尼酸,每一种都有抗氧化作用。7苏格兰罗伊特研究所的研究人员检测了奇异果减少DNA损伤的能力。8他们招募了14名健康的志愿者,每天给他们吃一个、两个或三个奇异果。参与者在三个时间段吃不同量的水果,并在每个时间段的开始和结束时被抽取血液进行彗星试验。结果表明,无论数量如何,食用奇异果都能减少约60%的DNA损伤。当研究人员更仔细地观察DNA时,他们发现每天吃三个奇异果实际上能使DNA的修复活性增加66%。所以,吃奇异果不仅能中和自由基,还能提高受损DNA的修复速度,使其恢复原状。
胡萝卜
你想喝胡萝卜汁或胡萝卜汤不只是因为它们的美味。正如它的名字,胡萝卜富含一种叫作类胡萝卜素的生物活性物质,也就是植物性食物中随处可见的红色和黄色色素。就抗氧化能力而言,类胡萝卜素可谓威力强大。
英国卡德拉姆生命科学研究所的研究人员想要研究吃胡萝卜对DNA 的保护作用。9他们招募了64名男性志愿者,在他们正常饮食的基础上,连续3周每天给他们吃相当于2.5杯胡萝卜(大约5个中等大小的胡萝卜)的量,用的是塞恩斯伯里超市里的冷冻胡萝卜,先在沸水中煮10分钟,沥干水,然后在食品料理机中绞碎。研究人员在研究开始时、3周后、6周后分别抽血。吃了3周胡萝卜后,受试者血液中DNA的修复活性有所增加,但DNA损伤率没有降低。这意味着胡萝卜无法防止DNA 损伤,但是能够修复已经存在的损伤。有趣的是,含有类胡萝卜素的膳食补充剂可以减少DNA损伤,符合它们众所周知的抗氧化作用。这是一个很好的例子,说明与补充剂相比,天然食品能够以不同的方式给你的健康带来益处。
西蓝花
的确,吃西蓝花对你有益处,其中一个就是保护你的DNA。10来自意大利米兰大学和丹麦哥本哈根大学的研究人员招募了27名每天吸烟超过10支的年轻的男大学生。11香烟烟雾中含有大量叫作活性氧的化学物质,这种化学物质肯定会导致DNA损伤。因此,吸烟者是一个完美的研究群体,以确定西蓝花是否能提供任何保护。研究人员将西蓝花(马拉松品种)蒸15分钟,然后每天给受试者吃1.3杯蒸熟的西蓝花,持续10天。他们在研究开始和结束时抽取血液样本,并通过彗星试验测试西蓝花减少DNA损伤的能力。西蓝花干预使吸烟者血液中的DNA断裂减少了23%。停止食用西蓝花后,研究人员再次对受试者进行血液检测。不出意料的是,吸烟者血液中DNA的损伤程度又回到了吃西蓝花之前的水平。
富含番茄红素的食物:番茄、西瓜、番石榴、粉红葡萄柚
你下次去海滩的时候,可以考虑在出发前喝一小杯番茄、西瓜、粉红葡萄柚或番石榴汁。它们会保护你免受阳光的伤害。这些水果的橙红色来自番茄红素,你在前几章中已经看到了番茄红素的其他好处,但它还可以保护DNA免受太阳电离辐射的伤害。
波兰国家公共卫生研究所的科学家想要研究番茄红素的作用。他们从华沙招募了健康、不吸烟的30岁女性,收集她们的白细胞,然后将白细胞暴露在X射线下,用彗星试验分析辐射带来的破坏效果。辐射损坏了DNA,杀死了大部分细胞。然而,如果这些细胞在辐射前一小时或者临辐射前暴露于番茄红素中,那么DNA损伤会显著减少,更多的细胞会存活下来。这说明番茄红素具有保护作用,特别是在低水平的情况下。
然而,如果在暴露于辐射中之后再往细胞中添加番茄红素,那么番茄红素起不到任何保护作用,DNA损伤会显著增加。
这一发现表明,番茄红素在遭受辐射损伤后无法修复DNA,但在暴露于辐射前可以起到保护作用。正是由于这些研究结果,下次去看牙医或者登机之前可以考虑喝一小杯番茄汁或西瓜汁,因为牙医可能会给你的牙齿拍X光片,而飞行过程中的辐射则是无法避免的。
番茄红素也能防止感染引起的DNA损伤。幽门螺杆菌会感染胃部,破坏细胞,引起胃炎、胃溃疡,甚至胃癌。全世界有40多亿人感染幽门螺杆菌,因此这是一个全球性的健康问题。13这种细菌通过产生活性氧来破坏环境,在胃里造成氧化应激和DNA损伤。
韩国延世大学和日本东京医科齿科大学的科学家进行了一项研究,发现幽门螺杆菌造成损害的过程发生得非常快。胃细胞被感染15分钟后,自由基就会产生。一旦受到感染,自由基的产生过程至少会持续1小时,胃细胞中DNA受到破坏的数量也会随之越来越多。14但是如果这些细胞在感染幽门螺杆菌1小时前预先经过番茄红素的处理,具有破坏性的活性氧的数量会减少60%以上。番茄红素使细胞的DNA损伤降低了近40%,从而拯救了细胞。番茄红素对胃细胞的保护作用与其对华沙女性白细胞的保护作用是一致的。
海鲜
海鲜中的多不饱和脂肪(ω-3多不饱和脂肪酸)除了具有抗血管生成的作用,还能保护你的DNA。海洋中的ω-3有很多来源,你可能会惊讶地发现,虽然三文鱼是其中一种来源,但它并没有排在名单的首位。
下次你去鱼市或餐厅时,要考虑海洋ω-3的这些首要来源在DNA修复方面的优势,这也是你之前在第六章中读到的:鳕鱼(鳕鱼科的白肉鱼类)、海参(一种亚洲美食,与海星有亲缘关系)、菲律宾蛤仔和鸟蛤、金枪鱼(当心汞的高含量)、黄尾鱼和腌鲻鱼卵(风干的鲻鱼卵在地中海地区被视为美食)。
有益于健康的ω-3多不饱和脂肪酸具有抗氧化作用,可以对抗自由基造成的DNA破坏。15但它也能改善细胞内的DNA修复,而这些细胞如果不加以控制的话,有可能会继续发展,引发癌变。16哈佛医学院和国家癌症研究所的研究人员对1125例结直肠癌患者进行了研究。17(这些患者参与了两项大型研究,分别是护士健康研究和卫生专业人员随访研究。)研究人员观察了癌症样本,寻找DNA不稳定的迹象。如果癌症的DNA是稳定的,那么它的细胞会略微趋于稳定,行为也更容易预测。如果癌症的DNA不稳定,情况就会失控,甚至变得更加危险。DNA稳定的癌症被称为微卫星稳定(MSS),而DNA高度不稳定的癌症被称为高度微卫星不稳定(MSI-H)。正如我们在第四章所说,细胞天生就能替换受损的部分来修复DNA。
研究人员发现,与摄入ω-3多不饱和脂肪酸量少的人相比,摄入海洋ω-3多不饱和脂肪酸量多的人患侵略性更强的高度微卫星不稳定的结肠癌的风险低46%。每天的高摄入量相当于3.5盎司鱼肉中健康脂肪的含量,这样一块鱼肉如一副扑克牌大。这些数据表明,食用富含ω-3多不饱和脂肪酸的食物不仅能通过抗氧化作用减少DNA损伤,还能帮助身体提高修复DNA的能力。
太平洋牡蛎
如果你爱吃牡蛎,那么你会喜欢这个研究结果:牡蛎能保护你的DNA。在一百多种不同的海水双壳类动物中,太平洋牡蛎是一种相对较小的甜牡蛎,在世界各地被广泛养殖和食用。它不产生珍珠,但它具有抗氧化的益处。牡蛎肉含有大量的牛磺酸,可以保护DNA免受自由基的伤害。它还含有半胱氨酸和生物活性肽,能产生一种名为谷胱甘肽的强大的抗氧化剂。
虽然牡蛎在生食吧是一种美味,但牡蛎还可以烤着吃,做成炖菜,甚至制成酱汁。这种酱汁特别有效,因为牡蛎汁被渐渐熬干,实际上会产生一种含有浓缩生物活性物质的提取物。经典的蚝油是19世纪在中国广东被发明的一种浓稠的深色酱料。在中国和东南亚的烹饪中,人们通常在炒芸薹菜(如西蓝花和小白菜)时使用它,以添加丰富的鲜味。
法国国家科学研究中心和费城福克斯·蔡斯癌症中心的研究人员研究了牡蛎提取物对人体的抗氧化作用。19他们招募了7名健康的男性,让他们服用太平洋牡蛎提取物。这些提取物是在80℃的高温下加热新鲜牡蛎1小时,然后将其干燥成粉末制成的。粉末被做成药丸状的食品补充剂服用,每天3次,连续8天。研究人员在整个研究过程中都抽取了血样,施加伤害并检测血液中的DNA损伤,以观察牡蛎提取物的效果。值得注意的是,食用牡蛎提取物能使DNA损伤减少90%。牡蛎提取物还能使血液中具有保护作用的抗氧化剂谷胱甘肽的水平提高50%。
你下次享用一盘牡蛎时,可能想知道它们是不是太平洋牡蛎。现在,你可以在炒菜时加入蚝油,将其用作调味剂和DNA保护剂。
具有表观遗传效应的食物
除了保护或修复DNA,食物还可以通过表观遗传变化这一过程来影响DNA的功能。请记住,表观遗传的影响指那些来自外部环境的影响,比如饮食或环境。这些影响要么释放那些原本沉默、不起作用的DNA,要么阻止本该活跃的DNA。例如,暴露于有毒物质下所引起的一些表观遗传变化会对你的健康有害,但研究表明,某些食物可以引起有益的表观遗传变化,从而扭转局势,促进健康。
我们快速回顾一下不同的表观遗传变化:甲基化是指一种化学物质甲基聚集在DNA链的顶端,使基因沉默,无法发挥功能来产生蛋白质。
去甲基化使曾经被阻断的蛋白质得以合成。组蛋白修饰可以解开或重组DNA,改变其可用性,从而有利于健康,但这取决于受影响的基因本身。通过了解表观遗传效应,你可以选择具有关闭有害基因或激活有益基因能力的食物,从而产生更多有益的蛋白质。当有益的DNA被激活,有害的DNA被抑制,你就是在促进自己的健康。
大豆
大豆除了具有让癌症挨饿的抗血管生成作用,从表观遗传学的角度来看,它还可以激活肿瘤抑制基因的功能来抑制乳腺癌。21这些基因的作用是阻止肿瘤生长。如果基因的活性被阻断,乳腺癌细胞就会更容易生长,尽管癌症还必须攻克其他的健康防御系统才能致命。但大豆的表观遗传效应尤其重要,因为人们对大豆与乳腺癌的关系存在一些误解。
密苏里大学和艾奥瓦州立大学的研究人员研究了给女性服用大豆生物活性物质(异黄酮)来激活这些肿瘤抑制基因的效果。22他们招募了34名健康女性,让她们参与一项具有前瞻性、随机、双盲[1]的临床试验。研究人员给这些女性服用高剂量或低剂量的大豆生物活性物质,每天2次,持续10天。每日的低剂量相当于吃1.2杯毛豆,而高剂量相当于4杯毛豆。当女性摄入高剂量的大豆时,血液中一种大豆异黄酮——染料木黄酮——的水平更高。
研究人员专门研究了一种名为视黄酸受体-β2(RAR-β2)的肿瘤抑制基因。肿瘤抑制基因是基因组的守护者,可以预防癌症的发生。以视黄酸受体-β2为例,这种保护基因在乳腺癌中经常被发现失活或不起作用。大家可以回想一下,甲基化会阻碍DNA特定部分的功能。23研究人员发现,即使食用了低剂量的大豆异黄酮,视黄酸受体-β2这种肿瘤抑制基因仍然可以被激活。这意味着吃大豆能抑制更多的肿瘤,对癌症的生长也有更强的抑制作用。食用大豆异黄酮的受试者体内的另一种肿瘤抑制基因——细胞周期蛋白D2(CCND2)的水平也有所提高。
这些发现对携带乳腺癌易感基因突变的女性具有实际意义,因为携带这种基因的人患乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌的风险更高。由于唾液可以很方便地用来对DNA进行检测,越来越多的女性开始了解她们乳腺癌易感基因的状况。因为乳腺癌易感基因是一种肿瘤抑制基因,一旦出现突变,就意味着你的身体对癌症的保护措施更少。一项对乳腺癌易感基因突变患者进行的研究表明,她们还有其他肿瘤抑制因子的活性被阻断,包括视黄酸受体-β2和细胞周期蛋白D2。25大豆通过表观遗传变化帮助激活这些抗癌基因,这在一定程度上解释了为什么大豆或许有助于消除乳腺癌易感基因突变带来的危险。吃大豆可以激发DNA的表观遗传变化,从而起到预防乳腺癌的作用。
十字花科蔬菜
你已经知道了西蓝花的价值,但它所属的整个十字花科蔬菜家族也可以在DNA中诱发有益的表观遗传变化。西蓝花、小白菜、羽衣甘蓝和卷心菜都含有生物活性物质萝卜硫素。例如,英国诺里奇食品研究所的科学家发现,当结肠癌细胞暴露于萝卜硫素中时,该细胞内的基因活性发生了巨大的变化。萝卜硫素使这种癌症中63个基因的活性降低了一半。26其他研究表明,十字花科蔬菜中的萝卜硫素会使肿瘤抑制基因的活性出现一种表观遗传上的增强,这一点与大豆很相似,因为它能够激活一种对抗癌症的固有防御机制。
咖啡
咖啡豆含有多酚类物质,可以触发对人体有益的DNA功能。与大豆相似,咖啡多酚在表观遗传学上也能激活肿瘤抑制基因视黄酸受体-β2。南卡罗来纳大学的科学家在实验室中记录了这些功能,他们将人类乳腺癌细胞暴露在咖啡中发现的两种生物活性物质里:绿原酸和咖啡酸。28这两种多酚都改变了癌细胞,使其DNA中的肿瘤抑制因子被释放,从而阻碍了癌细胞的生长。
茶
与咖啡类似,绿茶中的主要生物活性物质是表没食子儿茶素没食子酸酯,它会引起表观遗传变化,放大肿瘤抑制基因的影响,从而抑制癌症形成的能力。结合其抗血管生成功能和有益于微生物组的作用,茶有抗癌方面的临床证据就不足为奇了。29绿茶还会使细胞经历表观遗传变化,从而增加一种名为谷胱甘肽硫转移酶(GST)的天然抗氧化酶的产量,这种酶通过中和自由基而进一步保护DNA。
姜黄
如果你曾经在印度、印度尼西亚或泰国餐馆吃过饭,你很可能吃过姜黄,这是东南亚菜中常用的一种香料。这种香料也被用在芥末中,使其具有独特的金色。姜黄是一种热带植物,它的地下茎被收获、煮熟、在烤箱中干燥,然后磨成粉,制成一种橙色的香料,数千年来一直用在烹饪和阿育吠陀医学中。姜黄里的主要生物活性成分是姜黄素。姜黄素可引起许多有益的表观遗传效应,增加我们体内肿瘤抑制基因的活性,而我们已知这些基因可以对抗结肠癌和白血病的生长。
姜黄素的表观遗传效应也保护你的血管健康。32中国科学院的科学家发现,在患有高血压的实验鼠中,食用姜黄素可以让它们的基因产生一种名为金属蛋白酶组织抑制物(TIMP)的蛋白质,从而减少为心脏供血的冠状动脉的损伤。这种蛋白质能减少炎症。而炎症破坏血管壁,导致血管因胆固醇斑块而变窄,但姜黄素的表观遗传作用能够保护心脏免受炎症的影响,避免因动脉阻塞而最终导致心脏病发作。姜黄素对大脑也有益处。韩国釜山国立大学的科学家证明,当脑癌(胶质瘤)细胞暴露于姜黄素中时,姜黄素会引发表观遗传效应,造成癌细胞自杀并死亡。33在韩国,同一个研究小组将取自大脑的健康的神经干细胞暴露在姜黄素中,看看会发生什么。结果,姜黄素刺激干细胞成长为成熟的正常神经元。这意味着姜黄素这种香料所含的表观遗传能力可以起到三重作用:预防癌症,减少血管炎症,帮助神经元生长。
香草
地中海菜肴中常用的多种香草都含有一种叫作迷迭香酸的生物活性物质,因最初在迷迭香中被发现而得名。迷迭香酸也存在于罗勒、马郁兰、鼠尾草、百里香和薄荷中。波兰波兹南大学的科学家研究了迷迭香酸的表观遗传效应,发现它可以防止人类乳腺癌细胞中的肿瘤抑制基因被阻断。
保护端粒的食物
端粒保护染色体末端免受损伤,从而在保护DNA方面发挥着重要作用。端粒会随着年龄的增长而自然缩短,就像保险丝慢慢烧光一样,所以任何能帮助端粒存活更长时间的行为都将有助于保护你的DNA并对抗衰老。让我们来看看那些被证明可以防止端粒缩短的食物和饮料。
咖啡
咖啡成为饮料已经有六百多年的历史了。如果你和我一样,那么你每天早晨也会习惯于喝杯咖啡来开启自己全新的一天,主要是因为它含有咖啡因。但事实证明,除了提神醒脑,咖啡还有其他益处和生物活性物质。它可以降低你的死亡风险。
欧洲癌症与营养前瞻性调查对521330名男性和女性进行了一项大规模研究,结果显示,饮用含咖啡因和不含咖啡因的咖啡都能降低死亡率,具体来说,男性的死亡率会降低12%,女性的死亡率会降低7%。
咖啡最大的益处在于它降低了死于与消化相关的疾病的风险,这是有道理的,因为肠道会暴露在高浓度的咖啡所含有的生物活性物质中。
咖啡因可能会给你想要的刺激,但它可能不会在你喝咖啡时对你的DNA起到重要的保护作用。在实验室研究中,咖啡因实际上缩短了端粒。36然而,喝咖啡却有相反的效果。在美国的一项名为国家健康与营养调查(NHANES)的研究中,研究人员记录了5826名成年人的咖啡和咖啡因摄入量,并表明多喝咖啡与端粒变长有关。37研究对象每天喝一杯咖啡,他们的端粒就会延长33.8个碱基对。这意味着每天喝一杯咖啡可以有效延缓衰老。咖啡所含的生物活性物质远不止咖啡因,很可能多种生物活性物质共同协作,发挥保护端粒的作用。(还记得吗?咖啡对血管生成防御也有好处。)
第三项大型研究——护士健康研究支持咖啡有益这一发现。研究人员使用食物频率问卷调查了4780名女性的咖啡摄入量,然后通过血液样本测量了她们的端粒。38与不喝咖啡的女性相比,每天喝三杯或三杯以上咖啡的女性端粒更长。
人们以前认为咖啡有可能带来患心脏病的风险,因为咖啡因会加快心率。从理论上讲,这是有道理的,可当对喝咖啡的人进行实际的人群研究时,情况正好相反。英国约克大学的研究人员对人类研究进行了荟萃分析,调查了3271人的咖啡摄入量和心脏病发作后的死亡率。(荟萃分析允许研究人员分析多项研究,并使用统计方法结合研究结果,综合所有的发现,用现有的证据得出一个共同的真相。)当荟萃分析被应用于咖啡时,人们发现,少量饮用咖啡的人(每天1~2杯)死于心脏病的风险降低了21%,而大量饮用咖啡的人(每天两杯或更多)死于心脏病的风险降低了31%。咖啡中的许多生物活性物质可能对心脏起作用,从而降低患病风险。依据所有临床证据得出的咖啡对健康的净效益就是一个很好的例子,足以说明我们为什么必须分析(并食用)整个食品,而不是只依据该食品中的某个成分(就咖啡而言,这个成分是咖啡因)就得出一个笼统的结论。
茶
考虑到茶具有越来越多的健康特性,那么一个显而易见的问题是,喝茶是否有益于你的端粒。中国香港中文大学的研究人员对年龄在65岁以上的976名男性和1030名女性进行了研究。39参与者的平均年龄为72岁,这对端粒研究很重要,因为端粒会随着年龄的增长而缩短。研究中的每一个人都报告了他们对13种中国常见的食品类别的食用数量和频率,其中就包括茶。研究人员抽取血液,测量白细胞中的端粒长度。结果是惊人的:喝茶与端粒长度的增加有关,但这一关联仅在老年男性中存在,在女性中不存在。对男性饮茶量进行分析时发现那些每天喝3杯或以上茶的人与那些喝不到1/3杯茶的人相比端粒更长。端粒长度的差异相当于高饮茶量者和低饮茶量者之间增加了5年寿命的差异。在老年人群中,没有其他食物群与端粒延长有关。该研究没有具体询问哪种茶,但绿茶和乌龙茶是中国人最常喝的茶。
为什么女性不能享受茶对端粒的延长作用呢?这项研究还有另一个在统计学上有意义的发现,那就是烹饪时产生的油烟对女性(而非男性)有负面影响,缩短了她们的端粒。研究人员指出,在中国文化中,承担大部分做饭任务的女性可能都会站在锅里加热到极高温度的食用油旁边,而此时产生的油烟会生成破坏端粒的化学副产品,从而有可能抹去茶的任何保护作用。
坚果与种子
坚果与种子如今是很受欢迎的零食,所有的证据都表明它们对健康有益。它们是膳食纤维的良好来源(对微生物组而言),并含有强大的生物活性物质,如没食子酸和鞣花酸。至少有两项大型研究表明,吃坚果和种子可以降低死亡率。40由22742名男性医生参与的医师健康研究表明,与很少吃坚果或根本不吃坚果的人相比,每周吃5份或5份以上坚果的人的死亡风险可以降低26%。地中海饮食预防研究显示了更高水平的益处。该研究评估了西班牙7447名有心血管疾病风险的健康人群,那些每周吃3份坚果的人与不吃任何坚果的人相比,死亡率降低了39%。
考虑到坚果摄入量与死亡率之间的关联,犹他州杨百翰大学的研究人员研究了坚果摄入量是否会影响端粒长度。他们对5582名年龄在20岁至84岁之间的男性和女性进行了调查,这些人参加了由美国国家健康统计中心牵头的国家健康与营养调查项目,被询问坚果和种子的食用量与频率。41在这项研究中,“坚果和种子”包括杏仁、杏仁黄油和杏仁酱、巴西坚果、腰果和腰果酱、栗子、亚麻籽、榛子、夏威夷果、花生和花生酱、碧根果、松子、开心果、南瓜子、西葫芦籽、芝麻和芝麻酱、葵花子和核桃。研究人员随后检验了参与者的血液,以确定端粒长度,并寻找其与饮食的相关性。
他们的分析表明,食用的坚果和种子越多,端粒就越长。每天食用10克坚果或种子,端粒在1年内就会延长8.5个单位。10克大约是1汤匙坚果,相当于9个腰果,或7个核桃,或6个杏仁,或4勺亚麻籽、南瓜子、葵花子,或2茶匙芝麻。这些量很容易就可以在一天内以多种不同的形式摄入,可以是纯粹的坚果、烘烤的一块糕点或者沙拉中的添加物。
对衰老而言,这有什么好处呢?正常情况下,端粒每年减少15.4对碱基对。(美国)国家健康与营养调查的发现表明,每吃10克坚果或种子,端粒长度就会增加8.5个单位,研究人员计算出,每天吃半把坚果或种子,细胞衰老的速度大约会减慢1.5年。
地中海饮食
除了美味和食材新鲜,以及所有对血管生成、干细胞和微生物组的益处,地中海饮食还与健康衰老和改善端粒长度有关。哈佛大学研究人员牵头的一项研究调查了护士健康研究中的4676名健康的中年女性,以研究饮食模式与端粒之间的关系。42这些女性填写一份食物频率问卷,然后研究人员分析她们所吃的食物与地中海饮食的相似程度。用于该分析的评分系统基于较高的蔬菜(不包括土豆)、水果、坚果、全谷物、豆类、鱼和单不饱和脂肪摄入量,适度的酒精摄入量,较低的红肉和加工肉类摄入量。研究人员抽取参与者的血液,测量她们白细胞中的端粒长度。饮食模式与地中海饮食最相似的女性端粒明显更长。相比之下,那些吃更典型的西方饮食(饱和脂肪和肉类含量较高)的女性则恰恰相反。事实上,那些饮食最不像地中海饮食的人的端粒比平均端粒要短。
地中海饮食由富含抗氧化剂、DNA修复和抗炎活性的食物和饮料组成,可以减缓端粒缩短。43然而,这项研究的重要发现在于,饮食中的单一食物本身并不是增加端粒长度的灵丹妙药。整体饮食模式才是最重要的因素。
富含蔬菜的亚洲饮食
作为一种饮食模式,植物性饮食无疑比富含动物蛋白的饮食更有益于你的健康。除了地中海饮食,亚洲饮食是另一种典型的富含植物性食物的饮食模式,而且被认为是健康的。第一项全面收集数据并分析这种饮食的研究是中国-康奈尔-牛津项目,营养与健康领域的开拓者T.科林·坎贝尔在他里程碑式的著作《中国健康调查报告》中全面地描述了这个项目。这项研究详细阐述了亚洲地区营养、心脏病、癌症和糖尿病之间的关系,被广泛认为是有史以来最全面的营养学研究之一。
科学家最近研究了亚洲饮食和端粒长度之间的关系。中国四川大学、华西第四医院、中山大学和甘孜藏族自治州人民医院的研究人员对中国西南部的553名成年人(272名女性和281名男性)进行了研究,他们的年龄在25岁到65岁之间。44参与者填写了一项饮食调查,询问他们在前一年具体吃了哪些食物。调查结果揭示了四种来自现实生活的饮食模式:(1)以水果、蔬菜、全谷物、坚果、鸡蛋、乳制品和茶为主的富含蔬菜的饮食模式;
(2)“男子气概”模式(研究人员使用的术语),富含动物蛋白和酒精;
(3)以米、红肉、泡菜为特色的传统模式;
(4)高能量密度模式,主要食用高糖饮料、小麦粉和油炸食品。
然后,研究人员抽取参与者的血液,测量白细胞中的端粒长度,并将四种饮食模式与端粒长度联系起来。
只有富含蔬菜的饮食模式与更长的端粒有关,而且有趣的是,这种现象仅限于女性。这项研究发现,四种饮食模式中的任何一种都不影响男性体内的端粒长度。端粒长度和饮食之间的关系在性别上的差异,原因尚不清楚,但这是在提醒我们,世界上没有一种适用于所有人的健康饮食。这方面仍需更多研究,才能为端粒的延长提出具体的饮食建议。
整体饮食和生活方式的改变
由索萨利托预防医学研究所的迪安·奥尼什和加州大学旧金山分校的诺贝尔奖得主伊丽莎白·布莱克本领导的一项名为“通过营养干预和生活方式干预调节基因表达”的重要研究探索了一种全面、包容的饮食方法和生活方式。该项目的研究人员研究了24名被诊断为患有低风险前列腺癌的男性,他们自愿接受为期3个月的全面的饮食和生活方式干预。45干预措施包括为期3天的住宅静修,随后每周都接受研究人员对他们生活方式的问询,每周与护士电话联系,每周6天做瑜伽,每周6天锻炼(每天步行30分钟),以及每周1小时的互助小组会议。干预组的饮食成分与地中海饮食相似,受试者还服用了ω-3多不饱和脂肪酸(鱼油)、维生素C和维生素E,以及硒补充剂。
研究人员分别在为期3个月的干预开始和结束时抽取血液,分析参与者白细胞中的端粒酶活性——端粒酶有助于延长端粒。结果显示,在干预饮食和生活方式后,端粒酶的活性显著增加了30%。端粒酶活性的增加延长了细胞的寿命,增强了细胞正常运作的能力。46端粒酶水平越高,端粒就越长,这对健康来说是一件好事。
5年后,“通过营养干预和生活方式干预调节基因表达”项目的研究人员跟踪调查了10名参与者,并将他们的血细胞和端粒与另外25名选择不进行干预的低风险前列腺癌患者进行了比较。47研究人员发现,在接受饮食和生活方式干预的组中,端粒明显比最初的基线更长。在没有进行干预的组中,端粒长度实际上缩短了。坚持这个项目被证明是有益的。在干预组中,那些坚持干预饮食与生活方式的人比那些松懈的人端粒更长。
损害我们DNA健康防御机制的食物
有些食物对你的DNA不是很好,甚至会对它造成损害。虽然本书关注的是饮食的包容性,但我觉得有必要告诉大家那些可能会损害我们DNA的食物和饮食模式。
高脂肪食物
你下次想吃一片脆培根或切成漂亮的大理石花纹般的肋眼牛排时,首先要考虑一下你的DNA。高脂肪食物可以通过表观遗传效应改变你的健康。瑞典乌普萨拉大学医院的研究人员研究了饱和脂肪对志愿者的表观遗传影响。48他们招募了31名年龄在18岁至27岁之间、体重正常的健康男性和女性,给他们吃了7周的高热量松饼。松饼有两种:一种用大量(过量)的饱和脂肪(精制棕榈油)制成,另一种用多不饱和脂肪(葵花子油)制成。这项研究的目的是比较两种脂肪摄入过多导致的体重增加。每个参与者所吃的松饼的数量是专门为使其体重增加3%而设计的。
研究人员发现饱和脂肪与多不饱和脂肪有不同的效果。吃饱和脂肪的参与者内脏脂肪和肝脏脂肪都增加了。他们的血甘油三酯水平上升了14%。相比之下,那些吃用不饱和脂肪制成的松饼的人,其瘦体重[2]增加了,49血甘油三酯水平则降低了8%。
研究人员特别感兴趣的是,这些与脂肪相关的效果伴随的表观遗传变化是什么。因此,他们在研究开始和结束时对参与者的腹部脂肪进行了活检,以便分析脂肪细胞的基因组变化。两组基因均表现出表观遗传变化。事实上,1442个基因因吃脂肪之后发生甲基化而沉默。吃用不健康的饱和脂肪制成的松饼实际上改变了脂肪细胞产生的28种蛋白质,而用多不饱和脂肪制成的松饼并没有显著改变基因表达。虽然基因甲基化的确切后果尚不清楚,但这项研究清楚地表明,过量食用高脂肪食物不仅会导致体重增加,还会改变你DNA的功能。
在实验室中,高脂肪饮食已被证明会导致不良的表观遗传变化,从而使肝脏无法再生。由于肝脏是血液排毒的关键,这可能导致毒素的积累,并使身体处于促炎状态。
加工肉类
每个人都知道吃加工肉类算不上健康饮食,但更能说明问题的是,几项大规模研究表明,吃加工肉类实际上会缩短端粒。动脉粥样硬化的多种族研究(MESA)是对美国6个地区(来自巴尔的摩、芝加哥、北卡罗来纳州福赛斯县、纽约、洛杉矶、明尼苏达州圣保罗)不同种族的6000名男性和女性所进行的一项研究。51研究人员研究了这组人中的840名白人、非裔美国人和西班牙裔人,让他们记录自己在过去一年中对12个不同类别的食物的日常摄入量和频率:全谷物、细粮、水果、蔬菜、非煎炸海鲜、坚果和种子、乳制品、红肉、加工肉类(包括火腿、热狗、午餐肉、香肠、内脏和蹄髈)、油炸食品(包括土豆、鱼和鸡肉)、含糖汽水和咖啡。研究人员采集了他们的血液样本,测量了白细胞中端粒的长度,并将端粒长度与他们报告的饮食联系起来。
动脉硬化的多种族研究的发现很有启发性。只有一种食物与端粒缩短有关:加工肉类。事实上,每天多吃一份加工肉类,端粒就会减少
0.07个单位。正常的衰老每年会使端粒缩短15.4个单位,这意味着如果你每年吃220份加工肉类或者每周吃4~5天午餐肉,每一年都会使你的衰老加速一年。
由美国国家心肺血液研究所资助的一项重大研究——强心家族研究也发现,加工肉类与较短的端粒之间存在联系。这项研究探索了美国13个印第安人部落中患心血管疾病的遗传因素和其他因素。研究人员让2864名美国印第安人报告他们在过去一年里食用的加工肉类和未加工肉类,然后抽他们的血并测量端粒长度。与动脉粥样硬化的多种族研究得出的发现一致,这项分析表明,每一份加工肉类都与端粒缩短0.021个单位有关。52食用加工肉类导致端粒缩短的原因尚不清楚。肉类加工可以产生一种叫作晚期糖基化终末产物(AGE)的化学物质。众所周知,这些化学物质会引发炎症,从而导致细胞发生氧化应激并损害DNA。人们可能还在加工肉中发现了其他影响端粒的化学物质。
强心家族研究的一个意外发现是,每天吃1~2次未经加工的红肉实际上可以延长端粒。对这一意外结果的可能解释是,在红肉中发现的某些生物活性物质,如B族维生素、血红素铁和肌肽,可以减少端粒缩短。53不过,吃红肉也有很多缺点。除了含有与患癌症和心血管疾病的风险增加有关的不健康的饱和脂肪,红肉还含有左旋肉碱,你的肠道细菌会将其代谢为一种名为氧化三甲胺(三甲胺-N-氧化物)的有害化学物质。氧化三甲胺与肥胖症、糖尿病、胃肠癌和心脏病的发生有关。
俄亥俄州克利夫兰诊所的科学家进行的一项研究表明,饮食中的左旋肉碱会加速老鼠体内阻塞血管的动脉粥样硬化的发展。
烹饪红肉的方法,比如烧烤,也会产生像杂环胺这样的致癌化学物质,这些物质存在于焦煳的烤肉中。酥脆的烤肉可能很好吃,但也可能致命。所以,当你要吃肉的时候,考虑一下这些风险,并且要避免烤煳。
含糖饮料
汽水和软饮料通常被视为现代工业的产物,但事实上,用天然香草和水果给水增添味道的做法起源于古代。1767年,化学家约瑟夫·普里斯特利向水中注入二氧化碳,发明了对水进行碳酸化处理来制造气泡的做法,为今天的碳酸饮料奠定了基础。添加大量的糖和果汁来增加汽水的甜味在20世纪开始流行。正如我们在第八章了解到的,人工甜味剂可以改变微生物组,但是加糖饮料对DNA有什么影响呢?我们在第四章中曾经讨论过,研究表明,喝汽水的幼儿端粒较短,但实际情况远不止于此。
加州大学旧金山分校、加州大学伯克利分校和斯坦福大学的研究人员评估了糖对5309名成年人DNA的影响,这些人的健康数据是美国国家健康统计中心负责的国家健康与营养调查的一部分。这些多年收集的有关食品和健康参数的数据包括含糖汽水、非碳酸含糖饮料(果汁、能量和运动饮料、含糖水)、无糖汽水和100%果汁的摄入量。56除了饮食信息,参与者还提供了可以测量端粒长度的血样。
国家健康与营养调查于2014年发表的研究成果显示,美国人平均每天摄入的含糖饮料为17液量盎司[3](相当于一罐半汽水)。研究人员随后分析了现有的数据,发现每天喝一罐汽水会使端粒缩短0.01个单位,加速衰老。对那些每天喝一瓶20盎司汽水的人来说,端粒缩短相当于每年加速衰老4.6年。研究人员指出,这种端粒缩短的加速程度与吸烟引起的端粒缩短程度相似,也是4.6年。
好消息是端粒缩短似乎是可逆的。适度体育锻炼所带来的积极作用能够增加端粒长度(4.4年),其增长幅度与国家健康与营养调查研究中含糖汽水和饮料造成的端粒减少的长度差不多。57这个例子说明我们所做的每件事都有一个加性(或净)效应[4]。做出更多好的选择会让你的端粒变长,而糟糕的选择则会损害你已经得到的益处。
加州大学旧金山分校和加州大学伯克利分校的研究人员进行的另一项研究调查了饮用汽水对65名年龄在18岁至45岁之间的孕妇的影响。研究人员要求这些女性报告她们的饮料摄入量,并在研究开始时、分娩后3个月和9个月抽取她们的血液用于测量端粒。结果显示,当女性减少含糖饮料的摄入量时,她们的端粒会延长。
把它们组合在一起
过舒服的生活对你的DNA来说充满了危险。你无法避开所有的伤害,因为衰老最终不可避免地会让你付出代价。不过你可以有意识地将饮食选择作为对策,来保护、修复和纠正你的DNA,以保护健康。关于食物,我们每天都可以做出一些简单的决定。含有具有抗氧化特性的生物活性物质的食物可以中和血液中有害的氧化化学物质。但请记住,这只能保护DNA免受伤害。有些食物实际上可以通过激活细胞机制来修复问题,从而帮助修复DNA。
具有表观遗传效应的食物可以通过释放保护健康的基因来影响你的DNA,比如阻止癌细胞生长的肿瘤抑制基因。如果能让你的DNA以这种方式工作,它就能拯救你的生命。
最后,能保护和延长端粒的食物可以保护你的DNA,帮助对抗衰老的影响。虽然端粒确实会随着年龄的增长而缩短,并使我们的DNA暴露在损害之下,但食物和饮食模式可以减缓这种缩短,在某些情况下甚至可以延长端粒。你的DNA不仅仅是遗传密码的蓝图,还是一条需要保护、修复的信息高速公路,在一些情况下它还需要改变路线,以抗击环境的攻击和衰老的破坏,保护我们的健康。
注释:
[1] 为使实验结果不受观察者主观影响所采用的一种方法,即受试者和研究者均不知道研究分组和研究目的的设计。
[2] 人体除脂肪组织以外的骨骼、肌肉、内脏器官及神经、血管等成分的重量。
[3] 1美式液量盎司约合29.57毫升。
[4] 在多基因决定的数量性状中,各基因独自产生的效应。
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