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维他命 C 可能透过改变基因表现而影响癌症发生


2020-07-30

维他命 C 可能透过改变基因表现而影响癌症发生

维他命 C 是人类饮食不可缺乏的重要营养素!它不仅有「抗氧化」功效, 还是许多体内酵素的「辅因子」(cofactor)帮助酵素发挥正常活性。例如促使胶原蛋白形成正确结构的「脯氨酸羟化酶」(prolyl hydroxylase),以及某些 DNA 修饰酵素都需要维他命 C 协助,才能顺利催化特定的生化反应。

近来研究发现,维他命 C 对胚胎干细胞的生长发育也很重要,而在诱导一般细胞转变成干细胞时补充足够的维他命 C 也不可或缺。由于 DNA 修饰酵素的活性会进而影响基因表现与细胞的生长调节,因此科学家相信维他命 C 很可能藉由改变细胞基因的表现水準,而左右健康细胞癌化的进程。

细胞如何吸收维他命 C

多数哺乳动物能自己生成维他命 C,牠们的肝脏细胞具有「GULO 酵素」能将葡萄糖转变成为维他命 C。然而灵长类(包括人类)体内的 GULO 酵素有使其失去活性的突变,因此无法自行生成维他命 C,必须由食物摄取。长期严重缺乏维生素 C 时会导致坏血病,这是因为胶原蛋白结构不正常,而使结缔组织失去完整性所致,患者皮肤、黏膜会出现血点,严重时牙齿会脱落,若仍不处理将导致死亡,但现今因坏血病致死的案例已极少见。

维他命 C 主要藉由细胞表面「细胞膜」上的运输蛋白进入细胞。有些维他命 C 会借道葡萄糖的运输孔道进入细胞,因此当细胞外葡萄糖浓度高时会阻碍维他命 C 经此途径进入细胞。还有一部分维他命 C 是经由「钠离子依赖型维他命 C 运输通道」(SVCT)进入细胞。当体内维他命 C 浓度足够时,SVCT 运送维他命 C 的活性会被抑制,因此就算服用高剂量维他命 C,血液浓度仍然维持恆定。

维他命 C 的抗氧化能力

维他命 C 能帮助平衡细胞氧化还原状态,故在对抗氧化压力方面扮演重要角色。体内各式各样活性氧化分子(reactive oxygen species,ROS),如超氧化物(superoxide)、自由基、单态氧(Singlet oxygen)等,当它们由维他命 C 获得电子后就失去了攻击 DNA、蛋白质等生物分子的活性,减少了基因突变或蛋白变性的机会。

维他命 C 是某些含铁酵素的辅因子

许多含「铁离子」的酵素,铁离子经过反应氧化后,需要维他命 C 将之还原才有再次催化反应的活性。这些酵素有的与胶原蛋白生成有关,有的参与基因表现调控,例如将组蛋白、DNA 及 RNA 去甲基化的去甲基化酵素(demethylase)。这些酵素与维他命 C 的亲和性并不高,细胞内的维他命 C 浓度必须维持相当高的水準,才足以推动酵素有效运作。

维他命 C 能调控基因的表现

许多去甲基化酵素在细胞内扮演调节基因表现的重要角色。细胞 DNA 有一部分会被甲基化而使基因表现被关闭,当这些甲基化 DNA 被去甲基化酵素作用后,基因表现会再被开启。由于维他命 C 是这类去甲基化酵素的重要辅助因子,因此也能影响这些基因的表现多寡。

维他命 C 对干细胞的影响

维他命 C 对培养胚胎干细胞十分重要,培养液必须加入维他命 C,干细胞才能正常生长。此技术也影响后来诱导干细胞的诱发与培养,诱导干细胞的培养液也都有添加维他命 C。直到 2010 年科学家终于明白,他们添加的维他命 C 一方面能降低干细胞的 ROS,另一方面也透过去甲基化酵素,促进基因表现的重新编程(reprogramming),促进一般细胞诱导成为干细胞。

高剂量维他命 C 的抗癌力

人体对于维他命 C 的吸收有相当严密的调控机制,因此儘管口服多高量,血液维他命 C 的浓度仍旧维持在数十微莫尔浓度(50~70μM)。然而若是以静脉注射方式补充,则能使血液维他命 C 浓度上升约 100 倍,且无明显负作用。高剂量维他命 C 的抗癌能力如何?早在 1970 年代就已有科学家尝试,当时由诺贝尔奖得主 Linus Pauling 教授领导的试验,显示维他命 C 似乎有些微治疗癌症的效果,但后续临床试验并未有振奋人心的结果,其中一个失败的原因可能是后续实验仅以口服方式给予维他命 C,没能提高血液中的含量。然而近来几项针对各种癌症(乳癌、卵巢癌、前列腺癌及肺癌等)的临床试验,以静脉注射给予癌症病患高量维他命 C 时,又再度证明有抗癌功效,高剂量维他命 C 对治疗某些血癌病患的疗效也逐渐展露曙光。

结语

维他命 C 对人体健康的重要性无庸置疑,近年来的研究更显示它还可能有预防癌症、治疗癌症的能力。虽然科学家尚未釐清维他命 C 杀死癌细胞背后的分子机转,可以确定的是日常饮食补充足够维他命 C,对身体健康绝对有好处;若是想以维他命 C 治疗癌症则不能单靠饮食摄取,必须以静脉注射高浓度维他命 C。

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