醫學

自由基與老化

或許你已聽過「多補充抗氧化劑可延緩老化」。但真相為何?多吃抗氧化劑藥丸,真的可以延年益壽嗎?

撰文/布朗(Kathryn Brown)
翻譯/黃榮棋

醫學

自由基與老化

或許你已聽過「多補充抗氧化劑可延緩老化」。但真相為何?多吃抗氧化劑藥丸,真的可以延年益壽嗎?

撰文/布朗(Kathryn Brown)
翻譯/黃榮棋

你可以不抽菸,也可以不喝酒,但卻躲不了一種毒素:氧氣。每吸一口氣,氧給了你生命力,同時卻也有些氧會在細胞裡轉換,變成釀下巨禍的自由基分子,破壞它們所處的細胞與其他細胞。越來越多的專家說,這種傷害造成了老化。他們也認為,也許有那麼一天,他們能夠克服氧氣帶來的傷害,幫助我們活得更長壽。

科學家早就知道氧的多變。氧氣分子一形成,就會到處亂跑,跟各式各樣的東西發生反應。大部份情況是好的:氧氣會在細胞的粒線體中,與脂肪及醣類結合,激發出能量,供應我們的每日之需。但產生能量的過程並不完美,有少部份的氧會再生成一種惡劣的形式,叫做自由基,或稱為氧化劑,這正是讓金屬生鏽的傢伙。氧化劑四處橫行,結合到細胞膜、蛋白質、DNA,以及其他使身體正常運作的細胞構造,並加以破壞。長期下來,傷害不斷累積,就可能造就出一個較老、較脆弱的身體。


有人估計,我們身體每個細胞裡的DNA,每天遭受約一萬次的氧化劑轟擊。幸好,大部份的攻擊都被一小群抗氧化劑給攔截了下來;至於氧化劑攻擊得逞所造成的傷害,蛋白質也會修補回來。就像科學家說的,家裡老是會變髒,我們也總是想把它弄乾淨。只是到頭來,就理論上而言,身體的細胞累了,變得比較無法排除自由基或清除氧化作用後的廢物,傷害便逐漸累積了起來,我們也開始從裡頭鏽蝕到外頭。


如果氧化劑確是讓我們衰敗老化的罪魁禍首,那麼提升化學防禦應該可以延長壽命才對。事實正是如此,起碼就實驗室裡研究的果蠅、大鼠、蠕蟲與其他動物身上,科學家發現是這麼一回事。他們追求的技術是否可以延長人類壽命,還是個未知數,但有些研究人員認為他們就快要有答案了。美國加州大學柏克萊分校的生化學者艾姆斯(Bruce N. Ames)說:「關鍵在於真正了解氧化劑如何造成傷害,而我們目前正在進展當中。我相信,人類變得更長壽的那一天,將遠比任何人能想像的都來得早。」


最早的污染源


氧的多變,可以回溯到大約20億年前。科學家相信,大約在那個時期,藍綠菌開始釋出越來越多的氧氣到地球大氣中,於是許多生物被迫適應這種氣體,否則就必須承受氧氣腐蝕性的破壞。時間越久,有些特別善於利用氧氣的細菌便演化成為粒線體,這是所有人類細胞都有的微小發電廠,會利用氧氣來將食物轉變成能量。


約在半個世紀前,美國內布拉斯加大學的哈曼(Denham Harman)率先提出了「老化的自由基理論」。這個理論到了1969年得到證實,因為當年科學家發現了一個關鍵性的抗氧化劑「超氧化物歧化」(SOD),這種酵素會破壞有害的過氧化物,而過氧化物是在人體內所產生的各種自由基中,最嚴重的一種。不久之後,研究人員開始了解到,粒線體會製造大量的氧化物質。現在則有數十項實驗顯示,氧化傷害與老化有關。


但在不久之前,這種關聯性都還不是直接的。例如在實驗室裡,有些年輕的人類細胞遠比老舊細胞更能抵抗或修護氧化傷害,不管這些細胞是浸在過氧化氫裡或是培養在純氧的容器裡。另外,與正常的同類相比,帶有遺傳突變而變得比較長壽的實驗果蠅、蠕蟲與小鼠,也都比較能承受氧化的傷害。美國南加州大學的分子生物學者陶爾(John Tower)表示:「這些研究都暗示,氧化傷害可能是造成老化的重要原因,但缺乏直接的證據。現在的問題是,如果我們真的避開了氧化的威脅,就會因此而延長壽命嗎?」


為了找出答案,陶爾與南加大的同事孫(Jingtao Sun)培育了基因改造過的果蠅,這些果蠅一旦暴露在高溫狀況,SOD以及另一種抗氧化劑「過氧化氫」(catalase)的活性就會升高。剛開始,這些基因改造果蠅與控制組果蠅在實驗室中都處於正常環境。到了第五天,實驗組的果蠅會接受短暫的熱刺激,以提升其抗氧化的能力。結果令人側目,大多數的正常果蠅早在六週大之前就都死了,但那些提升了SOD的果蠅,平均壽命則延長了48%。陶爾說:「這是相當具有說服力的證據,說明了SOD的過度表現可以延長壽命。」


這並不是唯一的證據。10多年前,美國德州達拉斯市南美以美大學的奧爾(William Orr)與梭哈爾(Rajindar Sohal),為果蠅植入額外的SOD與過氧化氫基因。這些果蠅的壽命比最長壽的正常果蠅還長了1/3;而且似乎老得較慢、更有活力、動得更快,氧化傷害也較少。不過,這項結果有個但書,這也可以從梭哈爾及同事最近所做的後續研究中看得出來。梭哈爾等人發現,果蠅的遺傳大大影響了壽命的長短。幸運擁有長壽基因的個體,比起註定短命的個體而言,SOD過度表現所產生的影響較小。說不定,SOD只是稍稍補平個體間原本的差異罷了。奧爾補充說,研究人員至今還無法讓小鼠因過度表現SOD而延長壽命。


氧氣之巫:水殺死了綠野仙蹤裡的壞巫婆,但氧氣卻可能殺死我們、氧化我們的細胞,一如桃樂絲生了鏽的好友錫人一般。