你有吃進足夠對抗自由基的抗氧化劑嗎?
你知道如何喚醒體內平衡自由基的NRF通道嗎?
現代生活環境中有太多易產生自由基的因子,諸如加工食品、空氣汙染,工作壓力,偏偏我們的飲食日趨精緻,攝取進體內的抗氧化物,似乎不夠充足,導致身體出現過多自由基,大小疾病和老化問題就不斷找上門。台灣十大死因的原因分析中,都與自由基有很大的關聯,與其相關的疾病就包含,惡性腫瘤、心臟疾病、腦血管疾病、糖尿病、慢性肝病與肝硬化、腎病症候群及腎病變……等。
拒絕疾病上身,維持健康的身體,進而抗老化,就需要消滅過多且影響體內平衡的自由基。先來認識一下體內的破壞大王自由基是如何影響我們的健康!
搗蛋破壞王-自由基
自由基就像人體內的調皮搗蛋的小孩,常不分好壞,四處拉人陪玩,它因為有不成對的電子,總喜歡跟其他人結合,搶對方身上的電子。
說到自由基的產生,就必須先提到生物最需要物質之一:氧氣(Oxygen),氧氣是生物體行呼吸作用(Cellular respiration)、氧化還原反應(Reduction-oxidation reaction)的原料,不過氧氣能讓動植物生機蓬勃,卻同時在細胞內轉換的過程中產生破壞王:自由基(Free Radical),又可稱之游離基,是化合物的共價鍵發生斷裂形成的帶有不成對(奇數)電子的分子、原子或離子。這個破壞王的活性極強,可與任何物質發生強烈的反應。
我們身體隨時都在進行氧化反應,以提供能量,因此會不斷的產生活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS),在可以控制範圍之下是沒有問題的,還能調節細胞分裂、發炎與免疫功能等過程。但當體內存有過多自由基時,自由基會去攻擊細胞內的大分子,像是蛋白質、脂類及核酸,尤其去攻擊DNA或RNA,會造成細胞組織損傷,糖尿病、代謝症候群、阿茲海默症、衰老、癌症等,都與之息息相關。
破壞王 自由基
破壞王自由基的名稱可不是叫假的,會破壞DNA,攻擊蛋白質,產生許多疾病,來看一下過多的自由基對人體有哪些危害吧。
- 破壞DNA:氫氧自由基( ● OH),會造成DNA股的切斷,改變鹼基結構, 導致DNA永久性的損傷,被切斷的DNA會使細胞修補的過程無法正常修復,進而產生突變,也就是疾病與老化發生的原因。
- 攻擊蛋白質:自由基會黏在胺基酸的側鏈上,造成蛋白質失去功能,或形成大分子,最後斷裂,也就是讓細胞無法正常工作,如果在皮膚或是皮下的組織發生時,就會讓皮膚失去彈性。
- 癌症Cancer:癌細胞中發現氧化壓力(Oxidative stress)造成氧化還原失衡的比例,較正常細胞大,ROS會破壞DNA結構,進而可能產生癌變。
- 心血管疾病Cardiovascular disease:ROS引起的氧化壓力與心血管疾病有很大的關係,LDL很容易被自由基氧化,也容易抑制HDL合成,使單核球附在內皮及促使血小板凝集,進而產生動脈粥狀硬化及血栓,就容易產生冠心症或是中風。
- 糖尿病Diavetes-Mellitus:血糖與胰島素濃度增加會刺激體內自由基的生成,也會降低氧化能力,同時自由基也會破壞β細胞分泌胰島素的功能,及增加糖尿病併發症發生的機率。
- 帕金森氏症Parkinson's disease:自由基會破壞腦部黑質(substantianigra),使多巴胺(dopamine)分泌減少,缺少多巴胺會造成手部不自主顫抖,肌肉麻痺等等。
- 阿茲海默症Alzheimer's disease:腦部的氧化壓力增加時,會使老年斑塊(senile plaques)的主要成分澱粉樣B胜肽(amyloid-β peptide,Aβ)大量累積,加速阿茲海默症的發展。
- 風濕性關節炎等發炎性疾病:病毒入侵時白血球會製造大量的自由基來消滅外來並俊,但過量的自由基除了吞噬病毒、細菌,也會傷害附近的組織細胞,使炎症惡化。
- 老化Ageing:我們人體正常代謝所產生的自由基,會不斷攻擊DNA、蛋白質、脂質,雖然身體也有自行修復跟抗氧化的功能,但時間久了這些能力也會漸漸變弱,破壞的速度大於修補速度時,就容易產生病變、老化。
自由基在人體扮演的角色
自由基也是不全然沒有作用的,它也會負責一些生理功能、防禦、細胞內的訊息傳遞、維持恆定、參與正常的細胞凋亡。
- 生成NO:NO亦是自由基的一種,經由細胞內 的一氧化氮合成酶 (nitric oxide synthases, NOSs) 所合成,具有調節血管舒張、擔任細胞的第二訊息傳遞因子、神經傳導物質、防禦作用等。
- 防禦作用:當我們遇到病毒、細菌這些外來物入侵體內時,會啟動體內防禦系統,或者有發炎反應時,也會產生超氧化物(superoxide, O2 -)作為防禦武器。
- 調控細胞內訊息傳遞:一些非噬菌細胞,例如:纖維組織母 細胞(fibroblasts)、心肌細胞、血管平滑肌細胞、內皮細胞,含有NAD(P)H oxidase,會產生ROS,進而調控細胞內的 一些訊息傳遞作用。
- 維持體內氧氣恆定的感應器:粒線體中ROS的濃度改變,會影響偵測動脈血氧濃度的胞器對氧氣的感應。
- 參與細胞凋亡(apoptosis):細胞新陳代謝中,ROS會誘發細胞凋亡,當ROS破壞細胞時,也會活化的一些啟動細胞凋亡的蛋白 質,造成細胞的發電廠粒線體外膜破洞,進而破壞細胞的粒線體,使細胞凋亡。
人體對抗疾病、老化的方式
對抗過多自由基的關鍵:強化Nrf2/ARE信號通道
自由基對人體並非都是扮演傷害的角色,因此自由基在體內應該是在一個平衡的狀態,不應過多或過少。活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)一旦超過安全值,對其非常敏感的Nrf2就會誘導ARE基因作用,迅速把過多的 ROS 和 RNS 消滅掉。也多虧了Nrf2這條防禦通道,才能使身體保持健康平衡。
一旦體內自由基的數量超過人體正常防禦的範圍,就會產生「自由基連鎖反應」,會促使蛋白質、碳水化合物、脂質因為受到氧化,形成新的自由基,再去氧化別的細胞,漸漸失去控制,變成了惡性循環。例如:自由基會修改DNA的鹼基,也會加速使端粒變短;破壞不飽和脂肪酸,引起脂質過氧化作用;攻擊蛋白質分子、氧化體內酵素,使血清抗蛋白酶去活性;或攻擊細胞核,使基因突變引發癌症。
我們身體的細胞組織受損,各種發炎現象、疾病、退化、老化也就漸漸產生。人體正常作息下,氧化反應、呼吸作用等產生的自由基理論上會維持一個平衡,但這還會受到外在環境以及你的生活作息、飲食習慣等影響,例如紫外線、電磁波、農藥、空氣汙染、抽煙、油炸食物、熬夜、作息不正常、心理壓力、焦慮、生氣……等等。
為避免細胞組織受到過多的自由基傷害,人體自然會發展出一套對抗自由基的方法,也就是抗氧化防禦系統,不同種類的氧化過程需要不同的抗氧化物質來保護,讓自由基不致危害人體的健康。我們可以透過體內氧化壓力(oxidative stress)的變化,來偵測抗氧化物的含量及活性、自由基攻擊細胞內大分子後的產物及產生自由基的酵素含量。
身體裡每個細胞裡的DNA,每天會遭受約一萬次的自由基攻擊。大部分的攻擊會被抗氧化劑中和掉,而那些被自由基攻擊的細胞組織,它們所受的傷害,也能夠靠蛋白質修補好。但如果身體的細胞累了或是蛋白質攝取量不足,就會比較無法排除自由基或清除氧化作用後的廢物,傷害慢慢累積之下,就會有器官老化、體力衰退、皮膚鬆弛、免疫力減退等症狀出現了。
雖然市面上有許多抗氧化的產品,例如藍莓、花青素、蝦青素等等,這些可以統稱外源性的抗氧化方式,吃進體內或是擦在皮膚上的那些抗氧化劑,在自由基傷害細胞之前,它們就先與自由基反應,從而代替身體承受了氧化劑的傷害。
但前面提到人體內Nrf2通路的啟動,是我們本來就有的一種抗氧化方式,可以稱為內源性抗氧化,本來就是用於平衡體內自由基的量,既然如此,除了從外在攝入抗氧化的產品,更可以把重點放在如何激活自己的NRF通道!
體內其他內源性抗氧化方式:酵素抗氧化系統
酵素抗氧化酶 | 存在於 | 作用 |
超氧化岐化酶(Superoxide Dismutase, SOD) | 粒腺體、 細胞質 | S O D 是 人 體 內 最 重 要 的 抗 氧 化 酵 素 系 統 , 將 活 性 較 大 的 超 氧 化 物 (superoxide,O2-)作用成活性較小的過 氧化氫(H2O2),在透過觸媒(catalase,CAT)將SOD產生的H2O2作用成無害的氧及水 |
穀胱甘肽過氧化酶 (Glutathione Peroxidase, GPx) | 血液、肝臟 、粒腺體、 細胞質 | 主要是活化glutathione(GSH),將過氧化脂質R-OOH還原成醇R-OH或分解H2O2 |
激活身體中內源性抗氧化的方法
- 運動:運動可以讓我們身體中的穀胱甘肽過氧化酶增多,而穀胱甘肽過氧化酶是體內天然的抗氧化物,它可以清除我們身體的一些自由基,和避免一些自由基的形成,從而減少自由基對細胞的傷害。
- 改變不良的生活型態:自由基除了身體自行產生的,也有來自外界環境的,因此少吃油炸、保持良好心情、不菸不酒,讓身體維持在良好的功能狀態,就會自然激發體內的抗氧化酵素,讓身體更好的去偵測那些有害物質,打開抗氧化通道:抽菸、酗酒、熬夜、失眠、過勞、憋尿、過量運動
- 攝取天然NRF2激活劑:
- 薑黃素:如果你不大喜歡運動,也可以攝取一些天然的激活劑,例如薑黃素,它雖然是外源性抗氧化劑,具很強的抗氧化力,會直接捕捉自由基,抑制自由基生成酵素,但本身也能夠激活NRF2,提升Tfam、NRF1之表達,及改善細胞的發電廠-粒線體的呼吸鏈複合體活性,抑制細胞凋亡喔。
- 蘿蔔硫素:除薑黃素以外,十字花科蔬菜中的蘿蔔硫素(Sulforaphane, SFN)又稱萊菔硫烷,屬於硫代葡萄糖苷類(glucosinolate)物質,當時十字花科的植物受到病蟲害或是外力攻擊的時候就會被釋放出來保護自己。SFN能夠抗發炎,也會提高細胞核內Nrf-2 的數量並且活化ARE 及TrxR promoter 片段。花椰菜、青花菜、小白菜、甘藍中都有蘿蔔硫素喔。
- 白藜蘆醇:堅果中含有「長壽分子」之稱的白藜蘆醇,能加強 NRF-2 的訊息傳送途徑,中和細胞間的自由基,幫助修復老化跡象,不少皮膚保養品中,都可以見到白藜蘆醇的蹤影。
結論
自由基除了經由身體的氧化反應產生,還有來自一些不好的生活習慣、心理情緒、環境汙染,例如過勞、空氣汙染、水汙染、工業廢氣廢水汙染、殺蟲劑、農藥、毒品、紫外線、輻射線、電磁波、油炸燒烤食物、煙燻食品、發酵醃製食品、細菌病毒感染、抽菸、喝酒、熬夜、憋尿、過度運動、緊張、憂鬱、生氣壓力……等等,除了使用含抗氧化物的保養品、保健食品,食用天然的蔬果,或是靠著體內的抗氧化酵素、Nrf2轉錄因子誘發ARE作用,更需要有意識的避開那些汙染環境、避免食用容易產生自由基的食物,以及保持好心情。
參考文獻:
1.Shuya Kasai, Sunao Shimizu, Yota Tatara, Junsei Mimura , Ken Itoh .Regulation of Nrf2 by Mitochondrial Reactive Oxygen Species in Physiology and Pathology.Biomolecules. 2020 Feb 17;10(2):320.
2.Carlos Enrique Guerrero-Beltrán, Mariel Calderón-Oliver,José Pedraza-Chaverri, Yolanda Irasema Chirino.Protective effect of sulforaphane against oxidative stress: Recent advances.Experimental and Toxicologic Pathology Volume 64, Issue 5, July 2012, Pages 503-508.
3.Jong-Jen Kuo Hen-Hong Chang Tung-Hu Tsai Tzung-Yan Lee.Curcumin ameliorates mitochondrial dysfunction associated with inhibition of gluconeogenesis in free fatty acid-mediated hepatic lipoapoptosis.International Journal of Molecular Medicine,Volume 30 Issue 3, September 2012,Pages 643-649 .