你可以不抽菸，也可以不喝酒，但卻躲不了一種毒素：氧氣。每吸一口氣，氧給了你生命力，同時卻也有些氧會在細胞裡轉換，變成釀下巨禍的自由基分子，破壞它們所處的細胞與其他細胞。越來越多的專家說，這種傷害造成了老化。他們也認為，也許有那麼一天，他們能夠克服氧氣帶來的傷害，幫助我們活得更長壽。
科學家早就知道氧的多變。氧氣分子一形成，就會到處亂跑，跟各式各樣的東西發生反應。大部份情況是好的：氧氣會在細胞的粒線體中，與脂肪及醣類結合，激發出能量，供應我們的每日之需。但產生能量的過程並不完美，有少部份的氧會再生成一種惡劣的形式，叫做自由基，或稱為氧化劑，這正是讓金屬生鏽的傢伙。氧化劑四處橫行，結合到細胞膜、蛋白質、DNA，以及其他使身體正常運作的細胞構造，並加以破壞。長期下來，傷害不斷累積，就可能造就出一個較老、較脆弱的身體。
有人估計，我們身體每個細胞裡的DNA，每天遭受約一萬次的氧化劑轟擊。幸好，大部份的攻擊都被一小群抗氧化劑給攔截了下來；至於氧化劑攻擊得逞所造成的傷害，蛋白質也會修補回來。就像科學家說的，家裡老是會變髒，我們也總是想把它弄乾淨。只是到頭來，就理論上而言，身體的細胞累了，變得比較無法排除自由基或清除氧化作用後的廢物，傷害便逐漸累積了起來，我們也開始從裡頭鏽蝕到外頭。
如果氧化劑確是讓我們衰敗老化的罪魁禍首，那麼提升化學防禦應該可以延長壽命才對。事實正是如此，起碼就實驗室裡研究的果蠅、大鼠、蠕蟲與其他動物身上，科學家發現是這麼一回事。他們追求的技術是否可以延長人類壽命，還是個未知數，但有些研究人員認為他們就快要有答案了。美國加州大學柏克萊分校的生化學者艾姆斯（Bruce N. Ames）說：「關鍵在於真正了解氧化劑如何造成傷害，而我們目前正在進展當中。我相信，人類變得更長壽的那一天，將遠比任何人能想像的都來得早。」
最早的污染源
氧的多變，可以回溯到大約20億年前。科學家相信，大約在那個時期，藍綠菌開始釋出越來越多的氧氣到地球大氣中，於是許多生物被迫適應這種氣體，否則就必須承受氧氣腐蝕性的破壞。時間越久，有些特別善於利用氧氣的細菌便演化成為粒線體，這是所有人類細胞都有的微小發電廠，會利用氧氣來將食物轉變成能量。
約在半個世紀前，美國內布拉斯加大學的哈曼（Denham Harman）率先提出了「老化的自由基理論」。這個理論到了1969年得到證實，因為當年科學家發現了一個關鍵性的抗氧化劑「超氧化物歧化」（SOD），這種酵素會破壞有害的過氧化物，而過氧化物是在人體內所產生的各種自由基中，最嚴重的一種。不久之後，研究人員開始了解到，粒線體會製造大量的氧化物質。現在則有數十項實驗顯示，氧化傷害與老化有關。
但在不久之前，這種關聯性都還不是直接的。例如在實驗室裡，有些年輕的人類細胞遠比老舊細胞更能抵抗或修護氧化傷害，不管這些細胞是浸在過氧化氫裡或是培養在純氧的容器裡。另外，與正常的同類相比，帶有遺傳突變而變得比較長壽的實驗果蠅、蠕蟲與小鼠，也都比較能承受氧化的傷害。美國南加州大學的分子生物學者陶爾（John Tower）表示：「這些研究都暗示，氧化傷害可能是造成老化的重要原因，但缺乏直接的證據。現在的問題是，如果我們真的避開了氧化的威脅，就會因此而延長壽命嗎？」
為了找出答案，陶爾與南加大的同事孫（Jingtao Sun）培育了基因改造過的果蠅，這些果蠅一旦暴露在高溫狀況，SOD以及另一種抗氧化劑「過氧化氫」（catalase）的活性就會升高。剛開始，這些基因改造果蠅與控制組果蠅在實驗室中都處於正常環境。到了第五天，實驗組的果蠅會接受短暫的熱刺激，以提升其抗氧化的能力。結果令人側目，大多數的正常果蠅早在六週大之前就都死了，但那些提升了SOD的果蠅，平均壽命則延長了48%。陶爾說：「這是相當具有說服力的證據，說明了SOD的過度表現可以延長壽命。」
這並不是唯一的證據。10多年前，美國德州達拉斯市南美以美大學的奧爾（William Orr）與梭哈爾（Rajindar Sohal），為果蠅植入額外的SOD與過氧化氫基因。這些果蠅的壽命比最長壽的正常果蠅還長了1/3；而且似乎老得較慢、更有活力、動得更快，氧化傷害也較少。不過，這項結果有個但書，這也可以從梭哈爾及同事最近所做的後續研究中看得出來。梭哈爾等人發現，果蠅的遺傳大大影響了壽命的長短。幸運擁有長壽基因的個體，比起註定短命的個體而言，SOD過度表現所產生的影響較小。說不定，SOD只是稍稍補平個體間原本的差異罷了。奧爾補充說，研究人員至今還無法讓小鼠因過度表現SOD而延長壽命。
攔截入侵者
同時，科學家希望能夠找到氧化劑造成破壞的確切位置，並找出法子來加以干預。加拿大安大略省圭爾夫大學的分子生物學家菲力普斯（John P. Phillips）說，這樣做的目的，不在試圖對抗全身遭受到的氧化傷害，而是希望能夠找到方法來治療最重要的受傷細胞。菲力普斯心目中有個理想目標，就是運動神經元，它也是腦與脊髓控制肌肉的媒介。罹患遺傳性側索硬化肌萎縮症（familial amyotrophic lateral sclerosis）這種癱瘓性疾病的患者，不但運動神經元嚴重受損，而且有SOD的突變，也比較早逝。也許運動神經元是氧化劑的關鍵目標，啟動或主宰了整個老化的過程。
為了測試這個想法，菲力普斯及同事培養出能產生少量人類超氧化物歧化SOD1的果蠅，而且讓SOD1只在運動神經元表現。很明顯的，這些蟲子比正常果蠅多活了40%的壽命；而且牠們在多活的日子裡有精神得很。菲力普斯說︰「我們並非單純延遲死亡、造就出長壽的老果蠅，而是延長了年輕的生命。」他補充說，反過來看，讓不相關的肌肉細胞增加SOD1的量，似乎不會影響果蠅的壽命。然而，問題還是沒有解決。菲力普斯承認：「我們並不知道這些昆蟲為什麼會活得比較久。」為確定SOD扮演的角色，菲力普斯的研究團隊讓各種不同類型的神經元表現這種抗氧化劑，然後檢視這些細胞的反應。
另一個需要保護的目標，是所有細胞都有的粒線體。由於這個微小發電廠正是製造有害氧化劑的所在，因此會是第一個遭受這些化學物質攻擊的細胞構造。1998年時，梭哈爾及同事晏良軍先讓果蠅暴露在高劑量的純氧環境，然後尋找氧化劑對粒線體的膜產生作用的跡象。他們發現，氧化劑並不會造成廣泛的破壞，而是針對幾種易受傷害、附著在DNA上的蛋白質，讓它們喪失機能，進而擾亂整個細胞的正常運作。梭哈爾說：「在老化的過程中，自由基的傷害並不是隨機地造成細胞各處的衰敗；反之，這種傷害是非常具有選擇性的。這可能意味著，老化是喪失特定生化功能造成的。」
艾姆斯表示，這種想法如果能得到證明，那將會是件好事，他說：「關鍵在於了解老化的真正作用機制。如果是因為粒線體DNA的衰敗，那麼我們就可以做些事情，來改善這些老舊的粒線體。」
艾姆斯、美國俄勒岡州立大學的哈根（Tory Hagen）以及他們的同事已經這麼做了。1999年，他們連續幾個星期將可轉變成強效抗氧化劑的硫辛酸（lipoic acid）加到飼料中，並將只有粒線體才會用到的化學物質「乙醯肉鹼」（acetyl carnitine）加到水中，用來餵食一群年老的大白鼠。結果發現，大鼠肝細胞代謝氧化物的能力變強了。而且，年老的大鼠行動更為敏捷、皮毛更為光滑、腦筋更加聰明，免疫系統也強化了許多。艾姆斯說：「我不願說我們已經可以讓老鼠返老還童，但就粒線體而言，確實就像這樣。」
超市賣的解藥
如果抗氧化劑對果蠅與大鼠有效，對人類可行嗎？如果我們每天吞下一劑補品，就能延長壽命嗎？別想得太美！菲力普斯嘟嚷著說：「人們說要吞它個幾顆抗氧化維生素丸。但現有證據只能證實，服用適量維生素C與E無害，至於維生素藥丸真能延遲老化的證據，則十分薄弱。」研究人員說，起碼就人類的身體而言，能夠吸收的維生素就只有這麼多；其餘的都成了廢物。而且在現代的社會，我們大都能從日常飲食中攝取到足夠的基本抗氧化劑。實驗動物則不同，那些因為額外添加抗氧化劑而活得特別久的實驗動物，有可能是一開始就缺乏這些抗氧化劑。
縱使補充抗氧化劑的確可以加強對抗自由基，但要知道該服用哪種抗氧化劑、或是該服用多少劑量，可是件麻煩事。因為就像任何的成份一樣，服用過量都會造成問題。例如，1996年有兩個大型研究結果上了新聞，因為研究人員發現，被認為可以用來抵抗某些癌症的β胡蘿蔔素，反而會增加抽菸者罹患肺癌的機率。某些擺在健康食品店架上的抗氧化劑，其實根本不會有什麼幫助；所以，無需佇足於SOD、過氧化氫以及縠胱甘過氧化（glutathione peroxidase）等藥瓶之前，因為這些東西得靠自己的身體製造。研究人員說，這些藥丸一旦吞食入肚，就會遭到消化分解，而化成無用之物。
不過，艾姆斯表示，還是有些抗氧化劑值得期待，例如硫辛酸，就可以直接保護粒線體。他補充說，或許在我們老化的過程中，體內某些隱晦不明的抗氧化劑會減少，使得我們容易遭受到氧化的傷害。若果真如此，補充這些營養物質，或許就可以延緩氧化對細胞的影響。但艾姆斯也說︰「我們就是不確定是否如此。」
的確，我們不知道的還很多。細胞老化所產生的變化中，有多少是因為氧化傷害造成的？可有辦法降低身體製造氧化劑的速率，而不是只增加抗氧化劑呢？還有，這些長壽的實驗室突變動物，究竟能為人類的氧化壓力提供多少解釋呢？梭哈爾擔心有些相當受矚目的研究會造成誤導。例如，有份頗受矚目的研究報告指出，蠕蟲體內一個叫daf-2的基因突變了之後，會讓蠕蟲的壽命加倍，部份原因是牠們比較能夠抗拒氧化造成的壓力。梭哈爾指控這是「假的壽命延長」，因為在這段多出來的生命中，蠕蟲的代謝（能量狀況）是大大減少的。他說：「這就好比睡覺睡個三年，然後說這三年是多出來的生命一樣。」梭哈爾補充說，這多出來的生命就類似冬眠的狀況，所以由此衍生出來的療法，將使人喪失正常生活該有的活力。
最根本的挑戰是對老化本身的了解。老化是個緩慢微妙的過程，很難用血液檢查或細胞研究來加以界定，氧化劑則讓它變得更加模糊難解。畢竟，這些無所不在的分子可以攻擊細胞的蛋白質、脂肪或DNA，那可都是完全不同的東西。
短期而言，研究人員也許先要知道在阿茲海默症與帕金森氏症等特定的老化疾病中，氧化劑扮演什麼樣的角色。罹患這些疾病的人，腦部明顯呈現出氧化傷害的現象。也許我們可以樂觀的期待，這些研究最後可以讓科學家慢慢了解到，老化過程中腦部的基本改變。因為10多年前，美國肯塔基大學的研究人員才首次提出報告指出，高劑量的合成抗氧化劑苯基丁基硝酮，可以減少年老沙鼠腦子裡有害的氧化蛋白質。那麼，老化會是一個可以治療的過程嗎？
自我療法
有些人給自己開了藥方。其中某個想法就是讓自己挨餓，降低熱量的攝取，使代謝低到某個程度，以減少自由基的產生。另一種方法，或許比較令人愉悅，就是大嚼富含抗氧化劑的水果與蔬菜。1999年時，美國塔弗茲大學的神經科學家約瑟夫（James A. Joseph）及同事提出報告，以菠菜、藍莓或草莓萃取液餵食八週大的年老大鼠，牠們腦細胞的氧化壓力明顯減少，而記憶力與協調能力則增強了。改變最明顯的，是享用藍莓的那組大鼠，而牠們食用的份量若換算給人類食用，大約等於每天一杯的量。
這個研究也凸顯出，對於影響老化的過程，科學家還有很多必須了解的地方。很明顯的，真正造福這些活潑大鼠的，並非個別的抗氧化劑，而是藍莓裡各種成份的組合。約瑟夫檢視了這些大鼠的腦細胞，讓他大吃一驚的是，他只找到相當少數抗氧化物增加的跡象，反倒是發現了許多的細胞變化，從抗發炎能力增加，到細胞膜變得更柔軟，這些都可以加乘起來對抗老化。最近，約瑟夫的實驗室特別點名類黃酮（flavonoid）。這種物質是藍莓含有的成份之一，也許確實協助了媒介記憶的腦區產生新細胞，並有助於增加神經訊息的傳遞。
約瑟夫說：「服用補充劑所得到的效益，永遠比不上食用含有數百種成份的水果或蔬菜。」研究人員現在都還沒辦法確認所有的化合物，更不用說要去解釋它們是如何共同合作來對抗自由基了。這些問題，可能還要好多年才會得到解答。約瑟夫問道，在這一天到來之前，何不逛逛擺放農產品的走道？也許，幾粒莓果剛好可以抵消幾許氧化作用；要不然，起碼也可以讓等待老化答案的日子變得更為甜美。
【本文轉載自科學人2007年2月號】
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