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2016年8月28日 星期日

自由基、抗氧化、老化與健康<參>延伸閱讀---間歇性禁食


重點摘要
■限制熱量(間歇性禁食)可增加許多動物的壽命(但不包括靈長類和人類)
■間歇性禁食可降低老年腦部退化疾病風險(阿茲海默症、帕金森氏症) 、提高胰島素敏感性。


談到限制熱量不得不提到間歇性禁食
把熱量限制和定期禁食連結起來的研究出現在1945年,芝加哥大學的科學家發現,隔日禁食延長老鼠壽命的程度與限制熱量實驗結果相近。並認為間歇性禁食「似乎會延緩致死疾病的發生。」

接下來的幾十年,因為醫學技術的進步,例如推陳出新的抗生素和冠狀動脈繞道手術等,抗老化飲食的研究停滯好一陣子。直到近年,有研究人員發現間歇性禁食可能會讓老年腦部退化疾病風險降低,才又被關注。

研究人員在齧齒動物中發現:
1.   定期禁食能保護神經免於各種破壞性的壓力。
2.   隔日餵養讓老鼠的腦部在老化過程中對會造成損傷細胞毒素的抵抗力增加。
3.   間歇性禁食可以防止中風造成的傷害、在帕金森氏症的小鼠中能減緩行動障礙症狀,以及在具有阿茲海默症症狀的遺傳工程小鼠身上,可以減緩認知下降的速度。

作用機制
1.  增加chaperone的數量,避免細胞中的其他分子組裝成不正確的型式。
2.  禁食小鼠的腦源性神經營養因子(BDNF)較多,這種蛋白質可以防止神經受到壓力而死亡。BDNF過低與很多疾病有關,例如憂鬱症及阿茲海默症,但是目前還不清楚這些發現與BDNF之間的因果關係。
3.  促進細胞自噬(autophagy)的功能。這是細胞中的垃圾處理系統,可以除去受損的分子,包括與阿茲海默症、帕金森氏症,和其他神經系統疾病有關的分子。

間歇性禁食與長壽
儘管在許多動物(線蟲、果蠅和齧齒動物)研究發現:熱量攝取低於正常所需的30~ 40%,可延長1/3或更長的壽命,但熱量限制在靈長類和人類的效果還不是很明朗[註一]。一項進行達25 年之久的靈長類動物的研究認為,限制熱量並沒有延長恆河猴的平均壽命。

間歇性禁食與肥胖
間歇性禁食可增加小鼠胰島素的敏感性。若對胰島素的敏感度下降,常伴隨著肥胖與糖尿病。在沙克生物研究院的研究發現,每天供應高脂肪的食物八小時,其餘時間禁食的小鼠,不會出現肥胖或胰島素飆高的情形。

間歇性禁食缺點
2010年的研究中發現:定期禁食的大鼠因不明原因心臟組織硬化,因而妨礙了心臟的供血能力。

結論
間歇性禁食目前仍缺乏有力的臨床試驗證據,對人的長期影響仍然不清楚。不過,從演化的角度來看,一日三餐是奇怪的現代發明。在人類遠古時代,不穩定的食物供應很有可能導致頻繁的禁食。研究人員認為,這樣的演化壓力會加強腦部學習和記憶有關的基因,能增加尋找到食物和生存的機率。如果這理論是對的,間歇性禁食可能會是一種讓人變聰明的飲食方式。

註一:
為什麼熱量限制(減少自由基)對延長靈長類及人類壽命無效
現代生物學家常有一種化約論的思維,常以為了解了細菌就等同認識了大象!老鼠與大象在生命運作的基本原理上當然並無不同,但個體整體的表現卻有極大的差異;例如老鼠的壽命最多三年,而大象則能活到70~80歲。我們常忽略一點,就是生命是一種動態的系統,有許多我們還不清楚的補償與回饋機制。下面要討論限制熱量與自由基是否真的會影響老化的兩個實驗結果。


演化的投資抉擇
第一個實驗是由美國國家老化研究所的麥蒂森Julie A. Mattison)執行。這個研究想探討每日減少30%熱量攝取,是否能增加靈長類動物的壽命?實驗的對象是恆河猴。25年嚴格的飲食控制,結果是限制熱量並不能增加恆河猴的壽命!當然這些吃得少的猴子比較不容易得癌症,看起來也比較健康,但壽命沒有延長。為什麼限制熱量只對短命的老鼠有效?要回答這個問題,我們就必須先回答「為什麼老鼠的壽命最多三年,而大象卻能活到70~80歲?」

英國演化生物學家寇克伍德Thomas Kirkwood)在1977年提出了「棄車保帥理論」(disposable soma theory試圖回答這個問題。寇克伍德設想每一個物種擁有的資源是有限的,要以有限資源應付生命多方面的需求,不同的物種必須發展出不同的演化策略,才能適應環境天擇的壓力。對物種的延續來說,最重要的兩件事是:
一、在生命運作的過程中,身體會不斷受到傷害,需要有效修補。
二、所有的物種都要繁衍後代。

身體修補和繁衍後代這兩件事情,就資源使用的觀點來說是有衝突的。因此不同的物種在不同環境中都面臨相同的抉擇:該把有限資源投資在身體的修補呢?還是投資在及早繁衍後代?用野外的老鼠做例子,野外的老鼠一出生,想吃牠的天敵到處都是。所以小老鼠一出生,最重要的事就是在還沒有被吃掉前,趕快繁殖後代。小老鼠出生後六個星期,就可以繁殖後代了!相對地,修補身體損壞的能力就不會太好。身體的損壞不能及時修補,兩、三年一過自然就老態龍鍾而終至死亡。

另方面,大象出生後,能傷害牠的天敵不多,不需急忙繁殖後代,所以大象修補身體的能力很好,可以活到70~80歲。從演化的理論解釋了老鼠因為修補身體損壞的能力不好、只能活三年,那麼減少熱量攝取、減少自由基對身體的傷害使壽命延長,是個合理的推論。相反地,猴子因為天敵不多,已經演化出修補能力良好的身體,限制熱量所帶來的好處就不及老鼠來得明顯。雖然限制熱量不會延長猴子的壽命,但帶來的健康效益仍然可以從演化的觀點來理解。簡單地說,靈長類動物在過去幾百萬年的野外生活中,食物的取得絕非充裕。因此我們的身體是用來應對長期半飢餓的生活型態;愛吃甜食、油脂、不愛運動都是天性。如今衣食無缺,還長期過剩,文明病就此而起;限制熱量只是再度把我們帶回應該有的生活型態罷了!


資料來源:
科學人雜誌 - 間歇性禁食有益嗎?(2013/02)
科學人雜誌 - 累積自由基加速老化?(2013/03)
科學人雜誌 - 抗氧化物不抗老化?(2013/03)
科學人雜誌 - 來自植物的天然農藥 (2015/09)

Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. Ristow M, et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 May 26; 106(21):8665-70

Impact of Caloric Restriction on Health and Survival in Rhesus Monkeys from the NIA Study. Julie A. Mattison et al. in Nature, Vol. 489, pages 318–321; September 13, 2012.

Superoxide Dismutase is Dispensable for Normal Animal Lifespan. Jeremy Michael Van Raamsdonk and Siegfried Hekimi in Proceeding of National Academy of Science USA, Vol. 109, No.15, pages 5785–5790; April 10, 2012.