植物自带「天然农药」,还能让我们更健康

发布时间:2020-07-18 | 作者: | 来源:http://www.sun4401.com/info_265659.html

植物自带「天然农药」,还能让我们更健康


译:谢伯让

重点提要植物无法逃离掠食者,因此发展出一套精緻的化学防御方式,来对抗昆虫等各种想要把自己吞下肚的动物。植物用来抵御掠食者的有毒化学物质,在我们吃蔬果时会少量摄入。这些物质会诱发轻微的生理压力反应,让我们体内的细胞更有韧性。适应这些生理压力的过程,称为「激效」。激效效应可以解释许多健康效益,例如食用花椰菜和蓝莓可以预防大脑退化性疾病。

当被问到为什幺吃蔬果可以增进健康时,大部份人都会说,因为这些食物含有抗氧化剂物质。这个说法很合理,因为大部份疾病例如癌症、心血管疾病和糖尿病等,都和细胞受到自由基破坏有关,而抗氧化剂正好可以中和这些自由基。

身为一名研究大脑疾病的科学家,我很早就知道自由基会干扰甚至杀死神经细胞。相反地,经常吃蔬果与其他含有高浓度抗氧化剂食物的人,大脑较健康,也比较不容易罹患神经退化性疾病。不过,抗氧化剂的故事并不是这幺简单。

当我们透过动物和人体实验来严格检视抗氧化剂(例如维生素C、E和A)的功效时,并没有观察到抗氧化剂有预防和治疗疾病的功能。那幺为什幺蔬果可以促进健康呢?

越来越多迹象显示,这可能和植物亿万年来演化出来对抗病虫害的自我保护机制有关。植物製造出来的苦味化学物质,是一种「天然农药」。当我们食用这些植物製成的食品时,就会吃进少量的有毒化学物质,这会让体细胞处于类似运动或长期禁食的生理压力之中。细胞不会因此死亡,事实上,它们会变得更强壮,因为生理压力会增强它们的适应力以面对更严重的生理压力。这个增强细胞韧性的过程称为「激效」(hormesis),越来越多的研究显示,这个过程可以解释食用蔬果为什幺有益健康。了解激效的机制,甚至可能可以找出预防或治疗某些严重大脑疾病的方法,包括阿兹海默症、帕金森氏症和中风。

生理压力增进健康

我与同事曾经间接触激效这个研究主题,并蒐集了一些实验资料。在1990年代初期,我当时在美国肯塔基大学山德斯布朗老化研究中心的研究团队,开始研究抗氧化剂能否治疗阿兹海默症。我们认为此法应该可行,因为在阿兹海默症病人大脑中过度堆积的β–类澱粉蛋白,在培养皿中会大肆伤害脑细胞,而自由基也参与了这个破坏过程。不幸的是,加州大学圣地牙哥分校的葛拉斯柯(Douglas R. Galasko)和艾森(Paul Aisen)在许多医学中心发现的临床实验结果都显示,高剂量的抗氧化剂对阿兹海默症病人并没有帮助。于是,我们把研究方向转到了一个看起来不太相同的问题上,却让我们意外发展出吃蔬果为什幺有益大脑健康的新假说。

我们和其他研究人员当时已经注意到,规律运动、低热量饮食以及从事多样脑力挑战的人,脑功能通常较佳,也比较不会得到阿兹海默症、帕金森氏症或中风。我们很好奇,饮食、运动和脑力活动这三者是否以相同的分子机制影响大脑功能以及对疾病的敏感度。

植物自带「天然农药」,还能让我们更健康

最早在1999年,当时在我实验室的一位博士后研究员布鲁斯凯勒(Annadora Bruce-Keller,现为路易斯安那州立大学潘宁顿生物医学研究中心的教授),进行了一项研究,我们发现当老鼠在隔日轻断食后,脑中的神经细胞变得比较能抵抗一种会导致类似杭丁顿氏症和癫痫的神经毒素,相较之下,正常进食的老鼠则无法抵抗。不久之后,我被延揽为美国国家老化研究所的神经科学实验室主任,我们的研究发现,隔日断食也可以降低实验动物出现阿兹海默症、帕金森氏症和中风的机率。

在努力研究断食为何对大脑有益后,我们逐渐明白,神经细胞在食物匮乏时,会启动对抗自由基和β–类澱粉蛋白的分子防御机制,这种机制会产生名为神经营养因子(neurotrophic factor)的蛋白质,例如,攸关神经细胞存活的脑源神经营养因子(BDNF),以及可促进能量使用效率和防止受损分子累积的蛋白质。

从演化观点来看,间续的断食有益健康,这并不太令人惊讶。因为断食会产生轻微的生理压力,让大脑进入一种必须优先保护神经细胞的状态,这种状态可以提升动物的生理功能,让动物在面对资源匮乏的环境、而且必须花费更多能量去觅食时,仍能成功找到食物。

我们对于「生理压力对脑细胞的正面效益」这个观点充满兴趣,更让我们开始检视吃蔬果对神经系统的效用。当时我们对一些1970年代的发现感到非常好奇:海草中有一种名为红藻氨酸(kainic acid)的神经毒素,可以和神经细胞表面的麸胺酸受体结合并导致受体过度活化(麸胺酸是负责启动神经细胞的主要讯息分子)。

我们和其他研究团队都已发现,断食和运动会产生奇特的麸胺酸效应。如果过度刺激这些受体,神经细胞会受损甚至死亡。不过,适度的刺激这些受体则可以启动神经细胞中一条与学习、记忆和保护细胞有关的生化代谢途径。这些发现令研究人员开始思考,蔬果中少量的植物性神经毒素是否也可以在脑细胞中诱发类似的轻微生理压力,并因此产生正面健康效益?

小心!有毒物质!

蔬果带给我们的健康效益,只是亿万年来植物和草食性动物(大多是昆虫)之间不断争战的一段小插曲。为了存活,植物必须发展出不让自己灭绝的保护方法才行。经过亿万年的演化,植物发展出了天然农药。这些化学物质通常不会杀死昆虫(植物并不在乎掠食者是否因此死亡,只是希望牠们走开而且别再回来)。植物驱赶病虫的一种常见方式,就是针对牠们的神经系统。

有些植物会分泌化学物质来刺激昆虫口器中一种名为感觉毛(sensilla)的神经细胞(类似人类舌头上的味蕾细胞)。这些感觉毛细胞受到刺激后,会传递讯息到昆虫的脑中,昆虫就会判断是否要食用这种植物。虽然昆虫是植物最大的威胁,但灵长类的祖先也在早期的热带雨林环境中试图食用各种植物的根、叶和果实,植物因此成为人类的食物或药物,但也会造成人类噁心、呕吐甚至死亡。

为了适应环境,我们人类发展出了精緻的警报系统,这也让我想起了早期电视影集《太空历险记》(Lost in Space)中一位主角的行为。这部影集描述一位9岁小孩罗宾森(Will Robinson)和家人在遥远太空中的探险故事。在1968年的<植物大逆袭>这一集中,他们降落在一个遥远陌生的星球,并开始探索太空船周围的环境,这时,他们的聪明机器人伙伴发出了警告,要大家小心致命植物的威胁。

就像机器人一样,我们的警报系统也会告诉大脑要小心有毒物质。许多植物嚐起来很苦,就是在告诉我们别吃太多这些难吃的叶子、根和果实,或者甚至应该完全避开它们。因此,儿童不喜欢吃绿花椰菜可能有其天生的原因。对昆虫来说,有毒的化学物质驱使牠们远离,但对人类来说,则是一种「不要吃太多」的警告讯号。传统民俗治疗师透过试误法(有时会致命)发现这些植物有重要的医疗价值。药理学家、毒物学家和生化学家都在验证,食入低剂量植物性化学物质是否可以产生激效,也就是正面健康效益。