抗氧化剂，权衡利弊

善与恶的战争曾经是多么的简单。一种叫做自由基的游手好闲的化学基团就像厚颜无耻的街头小混混一样在人体里游荡，攻击细胞(1)，蹂躏无辜的脱氧核糖核酸（DNA）分子，导致癌症及一些中老年疾病的发生。要不是我们的抗氧化剂趁着补充维生素的时机威风凛凛地登场，将极具威胁的自由基电子制服，并将其驯化为守法公民，自由基将继续公然无视“法律”、横行霸道。

然而这只是理论上的说法。人体似乎并不像好莱坞B级片中描述的那么简单。自由基有好的一面，也有坏的一面，而过多的抗氧化剂可能对人体有害。众所周知的抗氧化剂包括维生素C、维生素E、β-胡萝卜素（维生素A的一种形式）和硒。我们被建议大量服用这类抗氧化剂，仿佛它们已被证明是灵丹妙药，但实际上它们并不是。这说来话长。

的确，抗氧化剂可以起到相当于防止生锈的作用，阻止人体的氧化过程。人体的重要分子（如形成血管壁的分子）如果失去一个电子，就会被氧化。它们一旦被氧化，就变得不稳定而且易于断裂。毫无疑问，罪魁祸首是自由基。自由基是具有高度活性的分子，或携带不成对电子并正在寻找配对电子的单个原子。因此它们会从第一个遇到的对象（可能为细胞或DNA）那里窃取一个电子。自由基的破坏达到一定程度，细胞就无法正常工作，于是就导致了疾病的发生。自由基过剩曾被用于解释心血管疾病、阿尔茨海默病、帕金森病和癌症。衰老曾被定义为自由基破坏逐渐累积的过程。

然而，自由基是生命所必须的。人体把空气和食物转化为化学能量的能力依赖于自由基链式反应。它们也在血管中巡逻，攻击外来入侵者，在免疫系统中扮演关键的角色。过氧化氢是自由基的主要代表，你的血液中含有微量的过氧化氢——一个内在的病菌斗士。实际上，没有自由基，你就不能对抗细菌侵害。

自由基是呼吸的天然副产品，它无处不在。作为细胞能源工厂的线粒体利用氧气产生能量，在这个氧气转化为二氧化碳的过程中，有时氧气仅失去一个电子，就转化成了它的兄弟——超氧自由基。超氧自由基是最常见的自由基之一。抗氧化剂经与自由基多步反应，将其转化为像水和氧气一样的无害分子。通过这些反应达到了体内的平衡。人体希望避免产生过多的自由基，但肯定也不想把它们全部消灭。以丰沛的水果、蔬菜、果仁和一些肉类构成的膳食提供给大部分人生存所需的抗氧化剂。多数医生认为，少数生活在现代美国社会的人需要增加常规抗氧化剂的摄入，如维生素C和β-胡萝卜素。维生素E的价值目前尚无定论，不过似乎前景也不容乐观，后来认为它不及前两者。

然而，根据美国心脏病学会的统计，有近30%的人正在补充某种形式的这些维生素。根据《营养业杂志》的统计，抗氧化剂销售已经成为一项价值10亿美元的产业，截至20世纪末，美国人在膳食补充品方面的花费已超过300亿美元，其中用于维生素E、维生素C、β-胡萝卜素和硒的消费就接近20亿美元。我们担心的是，没有一种抗氧化剂宣称的保健功能——包括防癌、延缓衰老、预防心脏病——可以得到充分证实。所有相关科学研究中，一半研究结果对此持肯定态度，一半研究持否定态度。

研究显示，抗氧化剂摄入过少可能对健康不利。1983年发表在英国医学杂志《柳叶刀》上的一项研究发现，体内硒水平含量偏低的人群患肿瘤的概率是正常人群的2倍。1986年在《新英格兰医学杂志》上发表的另一项研究显示，肺癌患者缺乏β-胡萝卜素的可能性是正常对照组的4倍。1989年在荷兰进行的一项研究发现，人体硒含量的下降会导致心脏病发病率升高。更有力的证据来自哈佛的一项人体健康调查研究。该研究记录了5万名男性健康专家过去15年的生活方式，发现那些食用富含维生素E食物（主要是坚果、种子和大豆）的人患心脏病的概率是饮食中缺乏维生素E者的一半。然而，目前尚无法证实在正常膳食之外补充抗氧化剂能带来益处。

服用大剂量的抗氧化剂短期内可以带来一些益处。1996年的《美国医学会杂志》报道：每日补充硒的皮肤癌病人最终不是死于癌症的可能性是未补充者的2倍。这是一项样本量超过1300人的多中心、双盲、随机、安慰剂对照研究，得出的数据具有充分的科学性。作者写道：这个发现相当振奋人心，为了让所有患者都能及早补充硒从而获益，他们6年后即终止了这项研究。其他研究同样取得了肯定的结果：维生素E可以降低患前列腺癌的风险，延迟老年痴呆症状的出现，推迟白内障的发生，还能延缓冠心病的发展。维生素C能间接地推迟糖尿病患者失明、肾功能衰竭及截肢发生的时间。额外的硒——一种需要量甚微的矿物质——能降低前列腺癌、结直肠癌及肺癌的发病风险。

与此同时，近几年来对补充抗氧化剂持中立甚至否定态度的报道也层出不穷。1994年发表于《新英格兰医学杂志》的一项研究发现，芬兰的男性吸烟者补充β-胡萝卜素后有18%更易发生肺癌。1997年《柳叶刀》发表的一项研究报道，让近2000名男性在第一次心脏病发作后服用了维生素E或β-胡萝卜素，进行随访观察，并与安慰剂对照组相比较，β-胡萝卜素组死于心脏病的人数明显增多，维生素E组也表现出高病死率的趋势。还有一些其他研究显示类似的否定结果：没有证据证明服用维生素C、维生素E，或者β-胡萝卜素能预防结直肠癌；没有证据证实这所谓的“三巨头”能防止血管成形术后的动脉再次闭塞。在一项长达12年、覆盖22000多名医生的研究中，未证实服用β-胡萝卜素能预防癌症和心脏病。在对60000名护士的研究中，未证实服用额外的硒能预防癌症。更糟糕的是，对服用β-胡萝卜素的吸烟者而言，肺癌的发生率提高了28%。这些研究都发表于1994年至1997年出版的《新英格兰医学杂志》。

争议总是存在的。抗氧化剂拥护派认为，在那项揭示β-胡萝卜素副作用的芬兰男性吸烟者研究中，不能排除这些男性在研究前已处于肺癌早期阶段的可能性。抗氧化剂反对派则辩驳道，维生素E能预防心脏病的大规模研究并没有考虑生活方式的因素，例如运动的影响。每个研究都存在着问题。然而，这些研究都可能是值得的，至少它们都指出了问题的核心：我们并没有完全弄清生命过程中不同时期某抗氧化剂和某自由基之间错综复杂的关系。你不能对抗氧化剂一概而论，它们都具有不同的潜能。科学家已经花费了相当长的时间致力于揭示其中的奥秘，他们试图解读抗氧化剂和自由基之间错综复杂的沟通艺术，但正如通天塔无法轻易登顶一样，这些研究一直没有取得突破性的进展。因发现人体产生能量的最基本方式——依赖于自由基的三羧酸循环或称克氏循环——汉斯•阿道夫•克雷布斯爵士获得了1953年的诺贝尔奖。1956年还在美国加州大学伯克利分校的哈曼，在杂志发表的一篇文章中首次提出自由基会导致疾病，而抗氧化剂能防止疾病发生的理论。

哈曼现在已经是内布拉斯加大学的一名退休教授，仍然坚持每天到办公室进行新的抗氧化剂研究。将近80岁高龄的他每天都服用抗氧化剂。他认为，自由基的研究已取得了长足的进步。正如哈曼所述，在最初10年里人们总是无视甚至嘲笑他的工作。“垮掉的一代”所主张的自由主义在音乐和文学领域都占有一席之地，而化学界的自由基却仍然笼罩在严肃的研究阴影之下。然而，到20世纪60年代末，哈曼指出他有足够的数据表明，通过补充抗氧化剂或调整饮食的方法以减少自由基反应，能够使实验室动物的平均寿命延长。到1972年，哈曼说他又获得了新的证据，可以证明寿命的长短取决于自由基对线粒体的破坏率。

在整个20世纪70年代，更多科学家对自由基理论产生了兴趣。通过对大量抗氧化剂的实验，他们发现每种抗氧化剂消灭自由基的能力都是有差异的。在试管中进行的化学实验显示，苯基丁基氧化氰（PBN）是最有效的抗氧化剂之一。在一项著名的研究中，喂食PBN的老年沙鼠能突然像年轻沙鼠一样顺利穿越迷宫。但给年轻的沙鼠喂食PBN，它们在迷宫中的表现并没有发生多大变化。当不再给年老的沙鼠喂食PBN后，他们重新变得很虚弱而且无法走出迷宫。直到今天，没有人知道原因何在。可惜的是，还没有人能复制这个实验结果。这就是40余年后这一领域的研究现状：虽然科学家们曾记录到有价值的实验结果，但是很难再次获得相同的结果，甚至无法解释他们发现的这些正面结果。

新加坡国立大学的哈利韦尔写了一篇题为《抗氧化剂悖论》的短文，发表于2000年的《柳叶刀》。哈利韦尔为以下事实感到悲哀：虽然富含抗氧化剂的膳食似乎对健康有益，但是补充抗氧化剂也会出现大相径庭的后果，而且究竟会出现何种结果根本无法预测。

如果同种化学物质的性质完全一样（也就是说，自由基都将转化为类似的中性分子），那么为什么在不同时间对人体不同部位给予抗氧化剂会产生不同的效果呢？可能存在一些完全不同的机制：过量的抗氧化剂可能会转化为促氧化剂，从而加快自由基的产生，加剧其对机体的损伤；补充到体内的抗氧化剂如果不能到达所需的部位，可能根本无法发挥作用；也许我们从食物中摄取的抗氧化剂终究没有转化为具有奇效的物质。

抗氧化剂到底有多大的益处？一些研究表明，每日摄取的维生素C不足推荐量的人，自由基对DNA的损伤会增加。然而大剂量摄入维生素C的人DNA的损伤同样也会增加。哈利韦尔认为，因为细胞损伤一旦出现，维生素C会加重其损伤，所以可能出现上述第二种情况。

在细胞中，自由基损伤会导致其释放出某种金属化合物，这些金属在丢失一个氧原子或获得一个氢原子的情况下处于“还原”状态，能作为以后自由基损伤的催化剂。抗氧化剂能将金属置于还原状态，因此在这种情况之下，抗氧化剂就变成了促氧化剂。这一理论已经得到实验证实，这项实验是将动物暴露于已知的致癌物质百草枯杀虫剂下，暴露前摄入维生素C可以在一定程度上预防癌症发生。而对暴露后的动物使用维生素C进行治疗则效果不佳。抗氧化剂加重了百草枯导致的损伤，加速了癌症进程。基于这种原因，美国癌症学会提醒癌症患者不要擅自服用抗氧化剂。

使问题复杂化的是自由基能够杀死癌细胞，一些癌症治疗恰恰基于这一机制。所以在错误的时间服用抗氧化剂实质上等同于给暴徒配备武器，纵容其生存壮大。动物实验表明：对正常细胞有利的抗氧化剂同时也更有利于癌细胞。没有人知道怎样才能使抗氧化剂在恰当的时候到达最需要它们的地方。大多数的自由基损伤发生在线粒体中，因为线粒体中产生能量的过程即呼吸链，需要大量的自由基，而额外的自由基就是从这个过程中产生的。

线粒体拥有一段包含30个基因的环状DNA，被称为线粒体DNA（mtDNA），其独立于细胞核内的双螺旋DNA存在。mtDNA通常是自由基的首选攻击目标。mtDNA一旦遭到破坏，就不能产生维持机体所需的蛋白质（分子信使）。这就轮到我们神奇的抗氧化剂发挥作用了：它能够渗透进线粒体，在狡猾的自由基开始破坏时将其消灭，同时还能精确地重新调整复杂的呼吸链。然而线粒体却具有坚不可摧的结构，外有铜墙铁壁，内有坚固屏障，还拥有一堵弯弯曲曲的内墙保护着贵重的内容物。蛋白质释出容易，但抗氧化剂进去却很难。没有人能肯定，使用蛮力即大剂量的抗氧化剂，可以成功进入线粒体。或许机体存在着更有效的方法。

那些百岁老人可能遗传了某种基因，使他们的线粒体内存在着一种避免自由基损伤的固有机制，这可能帮助他们抵御疾病、延缓衰老。一些研究人员正在百岁老人志愿者中寻找这种特殊的线粒体基因，其中的两项研究发现了使自由基损伤最小化从而延长寿命的可能的遗传学基础。两组受试者分别来自法国的白种人和日本人。研究人员在mtDNA中发现了某种基因，能产生线粒体呼吸链中一种特殊蛋白质。百岁老人的mtDNA中拥有这种独特基因的可能性明显大于其他人群。

然而，目前还不清楚这种蛋白质能否减少自由基的产生。这种情况在这一研究领域很普遍。缺乏对各种基团的定量测量方法长时间阻碍着研究进展，而且没有研究表明那些长寿的人体内发生的氧化反应比普通人要少。

百岁老人同胞配对研究的主要负责人、哈佛大学医学院的皮尔斯也在研究长寿基因的作用，他认为使自由基损伤最小化是活到100岁的关键因素（参见本书《研究还在继续：寿命与基因》）。皮尔斯认为，我们当中大部分人有活到85岁甚至更长的遗传潜力。百岁老人可能拥有一种能延缓衰老的基因，别名为玛士撒拉基因，这个名字来自《圣经》中活过900岁的人物。携带玛士撒拉基因的果蝇比未携带者寿命长35%。更有意思的是，在暴露于百草枯的情况下，携带这一基因的果蝇仍然比普通果蝇寿命长，这进一步证明了中和自由基能延缓衰老。此外，科学家还能通过很多其他方法包括冷冻法略微延长果蝇的寿命。但目前在人类体内还没有发现玛士撒拉基因。

抗氧化剂作为一种药物，你会在使用剂量方面尚未经过安全性和有效性验证的情况下服药吗？很多医生认为只要剂量不是太高，补充抗氧化剂并不会给人体带来损害。然而，几乎所有医生都认同运动和膳食才是最主要的保健方式。丰富的膳食比单一的补充更有利于健康，因为胶囊中溶解出来的纯抗氧化剂可能并没有多大的作用。水果和蔬菜富含抗氧化剂，但这些植物包含上百种其他化学成分，其中的任何一种或几种形成的化合物都可能增强抗氧化剂的功效。

食物中的营养物质使机体能自身合成抗氧化剂。一种由机体产生的化学物质——谷胱甘肽——最终负责中和自由基。在细胞中，谷胱甘肽的浓度升高，会降低维生素E、维生素C等自由基清除剂的浓度。膳食与能量的需求决定了自由基生成和消除的量，清除剂补充的作用微不足道。没有遗传缺陷的话，正常代谢过程能产生自由基，也能以无损伤的方式消除自由基。

我们知道，对吸烟者来说，补充β-胡萝卜素几乎是致命的。超氧化物歧化酶（SOD）被标榜为已知最强的抗氧化剂，实际上却是又一种毫无效果的补充剂。作为药物服用时，SOD会在消化的过程中分解。只有机体自身产生的SOD才可以成为一种重要的酶。那些夸夸其谈的保健品推销员不是对科学知识一无所知，就是故意隐瞒事实，欺骗消费者。

维生素E是个有趣的话题。天然维生素E存在于蔬菜油（特别是小麦胚油）、红薯、鳄梨、果仁、葵花籽和大豆中，其作用目前存在着争议。有些医生仍然对维生素E的作用兴奋不已，但支持者正在减少。有理论认为低密度脂蛋白（LDL，有害的胆固醇）的氧化是动脉斑块形成的第一步，维生素E可以抑制LDL氧化，从而降低发生冠脉粥样硬化及心脏病的风险。但问题是，还没有一项研究结果支持这一理论，尽管许多相关的研究，包括一些大规模的研究已经在进行中。剑桥心脏抗氧化剂研究机构（CHAOS）发现高剂量的维生素E能降低心脏病第二次发作的风险，但却增加了再次发作时死于该病的风险。意大利大规模的GISSI预防研究和美国预后防止评估研究没发现维生素E在心脏病预防中能起到任何作用。

维生素E也可能引起出血，特别是对于服用抗凝剂的人群。至2001年末，多项研究表明抗氧化剂（很可能主要是维生素E）会降低他汀类降脂药物的疗效。无论你对美国人的药物依赖持何种态度，他汀类药物的确挽救了数百万美国人的生命。抗氧化剂却没有显示出任何救命的能力，反而妨碍了他汀类药物发挥作用。

美国心脏病学会不推荐使用抗氧化剂。美国癌症学会不推荐使用抗氧化剂。美国国立卫生研究院不推荐使用抗氧化剂。维奇是美国国家酒精滥用与酒精中毒研究所下属的膜生化实验室主任，30多年前他在关于自由基和抗氧化剂相互作用的报告中说道：“人们不想运动，不想食用健康食品，不想戒酒、戒烟，不想停止危险性行为。他们想服药。那么，祝他们好运。”

【注释】

(1)此处原文误作“细胞壁”，人体细胞没有细胞壁。——译者