什么是AGE?
烤得香喷喷的部分正是衰老的原因
1912年, 法国科学家兼物理学家路易斯•卡米拉•美拉德在世界上首次发现了AGE物质。
蛋白质是由20种氨基酸构成的,美拉德教授发现,当氨基酸与糖分一起加热后会呈现出褐色,这种反应因此得名“美拉德反应”。
烤薄饼、烤面包、烤饭团、御好烧、章鱼烧等褐色料理,都是蛋白质与糖分加热后出现的“美拉德反应”。“美拉德反应”能产生大量的AGE物质。就连洋葱炒后变成金黄色,也同样是“美拉德反应”,能产生大量的AGE物质。
“美拉德反应”必须是蛋白质与糖分同时加热才能产生,如果单独加热布丁上的焦糖,并不会产生AGE物质。
AGE物质的产生过程可以简单地分为初期阶段和后期阶段。初期阶段,葡萄糖会吸附在蛋白质分子上,生成名为“希夫碱”的化学物质。“希夫碱”虽然结构不稳定,但也有一部分会变成结构稳定的“阿玛道里化合物”。
“阿玛道里化合物”在后期阶段经过复杂的变化过程,最终成为AGE物质。AGE是蛋白质与糖分最终生成的化学物质的统称,内含羧甲基赖氨酸(CML)、戊糖素、交联素(Crossline)等100多种物质。
AGE物质生成的一连串化学过程就像是一条单行道。从AGE的中文名称“糖基化终末产物”就可以看到,AGE一旦形成,绝对无法还原成蛋白质与糖分。
AGE危害体内蛋白质
AGE最可怕的地方,在于它会攻击我们体内的蛋白质,降低蛋白质的功能。
构成我们身体的蛋白质是通过反复的分解和合成来进行新陈代谢的。就像金属材料,使用次数越多,金属的强度越弱,而蛋白质也是用的越多,功能降低越快。为了预防这种情况,我们的身体会周期性地生成新的蛋白质。
蛋白质在分解后还能还原,因为细胞核中的“DNA(脱氧核糖核酸)”存有蛋白质设计图,这些设计图的集合就是“遗传基因”。
蛋白质是多种氨基酸的排列和折叠,DNA决定氨基酸的种类和排序,三个连续的碱基,就能编成一个氨基酸。医学界把这种根据遗传基因设计情报生成蛋白质的过程,称之为“翻译(translation)”。
如同做衣服可以照自己的体型修改长短一样,被“翻译”出来的蛋白质也会根据所在的位置被定制成不同的大小和形态,医学界称之为 “修正”(modification)。
但是“修正”也分好与不好,通常的“修正”是好的,但是AGE物质会对蛋白质进行不好的“修正”。
好的“修正”是提高蛋白质功能的必要过程,而不好的“修正”会阻碍蛋白质本来的功能,这种不好的“修正”长期持续下去,就会带来人体的衰老。
AGE在体内蛋白质中的堆积随着年龄的增长而不断增量,这也是让我们提早衰老,寿命缩短的原因所在。
AGE危害胶原纤维
AGE造成的“修正”有几个特征,与衰老关联最深的是蛋白质的“交联反应”。我们的身体是由蛋白质组成的,而AGE与蛋白质的结合会令人体衰老。
大部分的AGE起的是链接蛋白质与蛋白质的作用,而胶原纤维则是容易受AGE伤害的蛋白质之一。
胶原纤维占据人体蛋白质总数的30%,具有保持体型、保持肌肤弹性和柔软性的重要功能。组成胶原纤维的3种蛋白质纤维称为“生理交联”。这种“生理交联”能保持皮肤的紧绷和弹性。正如蛋白质的“修正”有好有坏一样,胶原纤维的“生理交联”也存在好坏。
把正常的“生理交联”比喻成好人的话,与AGE交联的就是坏人。AGE会随机与胶原纤维结合,让我们失去紧致而有弹性的肌肤。
退化陈旧的胶原纤维会被胶原酶的酵素分解,再替换成新的胶原纤维。如果胶原纤维与AGE交联,就难以被酵素分解,于是退化陈旧的胶原纤维一直存在于我们体内但不起任何好的作用。
人体不仅可以处理活性氧,也可以处理AGE,被称为巨噬细胞的白血球就会吞噬AGE。但令人意想不到的是,人体内的这种处理机制反而扩大了AGE带来的损害。
巨噬细胞在吞噬AGE时,会把一部分重要的胶原纤维也一并吞噬掉。为了修复损伤的胶原纤维,巨噬细胞还能释放出促进增殖因子(TGF-β),结果导致胶原纤维生成过剩,反而功能受损。
不同种类的蛋白质的新陈代谢速度也不一样。比如在血液中负责运输氧的血红蛋白的寿命约为120天,而胶原纤维则会存活15年以上,在其存活期间就一直蓄积着AGE。
AGE危害血管
胶原纤维是构成皮肤的蛋白质,其实血管也是由胶原纤维构成的。
美国的“医学之父”威廉•奥斯勒博士说过,“人体是随着血管的老化而衰老的”。确实,血管在维持人体健康中发挥着最为重要的作用。
为什么人体会随着血管的老化而衰老呢?因为有 AGE在搞破坏。
人体由60万亿个细胞组成,血管负责给每一个细胞运送氧和营养物质。万一血管堵塞、血流不通,细胞就会因为失去氧和营养物质而死去。
血管老化现象中最令人恐惧的是动脉硬化,就是从心脏往全身输送血液的动脉血管逐渐变硬、变脆弱,由此引发的一系列疾病便是动脉硬化症。
动脉硬化中最常见的是动脉粥样硬化,特征是在变厚的动脉内部,形成了粥样的硬化。
AGE通过以下两种机制来促进动脉粥样硬化。
导致动脉硬化的最初的现象是血液中蓄积了过多的致病性胆固醇。这些致病性胆固醇会受到AGE的不好的“修正”。
吞噬了致病性胆固醇的巨噬细胞会变成泡沫细胞。这种泡沫细胞就形成了动脉粥样硬化,增加了动脉内壁的厚度。这是第一种机制。
第二种机制是AGE能够直接对血管造成影响。血管内侧的血管内皮细胞是捕捉AGE的“雷达(受体)”。“雷达”和AGE的结合能引发动脉硬化。
随着动脉硬化的恶化,粥样斑块越来越多,如果斑块破裂,就会在血管内形成血栓堵塞血流,诱发脑梗塞或心肌梗塞。
AGE是糖尿病并发症的罪魁祸首
糖尿病并发症有两个概念:高血糖记忆和代谢记忆。
只要曾经有过高血糖,人体就会将其记忆,从而引发糖尿病并发症。这是2005年,医学期刊《The New England Journal of Medicine(NEJM)》上刊登过的实验结果。
美国以I型糖尿病患者为对象,进行过大规模的临床实验“DCCT”,首先将患者分为依靠胰岛素控制血糖值的传统型治疗组(血红蛋白Alc9.0%),和严格控制血糖值的强化型治疗组(血红蛋白Alc7.2%),追踪调查了6.5年后发现,强化型治疗组并发肾病和视网膜病变的较少,传统型治疗组在开始接受强化型治疗后,血红蛋白Alc也降至了8%,和强化型治疗组几乎相同。
又过了10年,调查再次发现,从一开始就接受强化型治疗组的患者,比中途由传统型改为强化型的传统型治疗组的死亡率低了57%左右。
该研究结果表明,高血糖期体内形成的物质并没有因为血糖值变正常而消失。这种万恶的物质就是AGE。AGE在体内长期的蓄积,其结果就诱发了心脏病和中风。
所以说,糖尿病治疗开始的越早越有效,推延治疗只会让体内的AGE越积越多,即便能控制住血糖值,身体也会因为有了高血糖记忆而以很高的几率引发并发症。
糖尿病患者要在日常生活中严格地控制糖分的摄取,定期通过血液检查查看指标动向,这样才能由内而外的打造一个不易衰老的身体。
AGE是所有生活习惯病的起因
AGE致癌
在日本人的死因排行榜中,以心肌梗塞为代表的心脏病排名第二,以脑梗塞为代表的中风排名第三,而排名第一的则是癌症。能加速动脉硬化的AGE,便是上述疾病的幕后黑手。
日本平均每2人里就有1人得过癌症,每3人里就有1人因癌症死亡。而癌症,和0AGE这个“帮凶”是密不可分的。
形成癌症的第一步,是遗传基因的变异。
人体内每天有1万亿个细胞死去,新生细胞要根据遗传基因的设计情报生成,如果生成过程中出现问题,就会导致遗传基因变异,产生癌细胞。其实我们的体内每天都会产生5000到6000个癌细胞。
大多数癌细胞会被人体自身的免疫系统排除。但是随着年龄的增长,人体免疫功能也逐渐衰退,有一部分癌细胞就会成为免疫系统这张“保护网”的“漏网之鱼”。一旦这些“漏网之鱼”成长到肉眼能看得见的0.5~1cm大小,就是我们所说的癌症。
AGE不仅蓄积在胶原纤维组织里,也会蓄积在细胞中。传递基因遗传信息的DNA里一旦蓄积了AGE,就会对DNA的修复及复制形成障碍,诱发癌细胞的产生。
癌细胞的转移也跟AGE脱不了干系。癌细胞会通过血液和淋巴液转移,在其他部位形成新的肿瘤。如果同时转移到不同器官,就会大大增加治疗难度及死亡率。
由遗传基因的变异而产生的癌细胞,其转移除了取决于遗传基因外,还取决于癌细胞周围的环境。
癌细胞周边以间质构成,间质会对癌细胞造成各种各样的影响,能够抑制癌细胞的生长和增殖,相反也能促进癌细胞的生长和增殖,这是癌细胞与间质细胞的相互作用。
2000年,大阪大学和美国•哥伦比亚大学的联合研究组在实验中发现了癌细胞与间质细胞的相互作用与AGE的关联。
癌细胞表面有与AGE结合的名为“RAGE(AGE受体)”的蛋白质分子,会对间质细胞传递信号,使癌细胞更容易转移。
AGE加速骨骼老化
随着年龄的增长,人体内的骨骼最容易受到影响。
骨骼是以胶原蛋白纤维为支架,与钙、镁等矿物质相结合形成的。随着矿物质成分(骨量)的减少,骨质也越变越脆弱,成为容易骨折的骨质疏松症。
在日本的大龄女性当中,有大约1100万人患有骨质疏松症,这是促进成骨细胞活性的女性荷尔蒙(雌激素)减少造成的。有9%的日本老年人因为骨质疏松症跌倒、骨折,不得不重症看护。
骨骼净重的约一半是胶原蛋白纤维,如果胶原蛋白纤维中蓄积了AGE,就会增加骨骼变脆弱的风险。
胶原蛋白纤维是由3根纤维支架来确保必要的强度的,如果胶原蛋白纤维跟AGE结合,就会随机形成劣质支架,降低骨质的硬度。
AGE对骨代谢也有不良的影响。成骨细胞拥有捕捉AGE的“雷达(AGE受体,RAGE)”,如果“雷达”跟AGE结合,便会阻碍钙等矿物成分沉积到成骨细胞,成骨细胞的骨质合成速度就会减慢,并加速破骨细胞的活性。
当骨质分解速度快于合成速度时,骨质中就会流失大量的钙,降低骨硬度,提高骨质疏松症的发病几率。
AGE甚至会加大关节变形症的风险。
关节变形症是由于构成膝盖或骨关节的软骨或组织变形,并伴随慢性关节炎的疾病。60岁以上人群里,平均每4人中就有1人患有该疾病。目前日本有700万多人是膝关节软骨、半月板变形引起的关节变形症患者。
引发关节变形症的原因之一,就是关节内软骨组织的胶原蛋白纤维中蓄积了AGE,导致骨质硬度及柔软度下降。胶原蛋白纤维寿命较长,尤其是关节内软骨的胶原蛋白纤维寿命长达117年,比人体寿命还长,但因为从出生到死亡一次都不进行交替,所以AGE只能持续性的蓄积,形成变形性关节症的诱因。
AGE加速阿尔茨海默病
身体的老化固然令人恐惧,但更令人恐惧的是大脑的老化。
阿尔茨海默病是全球医学界的一大难题。由阿尔茨海默病引发的老年痴呆,被叫做阿尔茨海默型痴呆症。该病症的患者人数正在逐年增多。
在阿尔茨海默病患者中,由遗传基因变异引起的(家族性阿尔茨海默病)只占总数的0.1%左右,与遗传基因无关的孤发性阿尔茨海默病占50%以上,个人的生活习惯也或多或少影响了发病。
人脑约有1000亿个神经细胞。阿尔茨海默病的发病机理是大脑内正常存在的蛋白质变成淀粉样蛋白的细纤维,这些纤维附着在神经细胞外围,集聚成巨大的淀粉样纤维,形成色素沉淀,俗称老人斑。
阿尔茨海默病是神经细胞内2根螺旋状的蛋白质沉积而引起的神经原纤维变形,最终引起了脑萎缩病变。
阿尔茨海默病的发病机理至今还是医学界的一个难题,但已有的研究结果表明,阿尔茨海默病也与AGE相关。
比如说老人斑里含有大量的AGE,从阿尔茨海默病患者的脑部提取出的2根螺旋状蛋白质显示出了糖化。
还有神经系统的不治之症帕金森病。帕金森的患者中脑会产生一种叫路易体的异物,这其中也沉积了大量的AGE。
如果能弄清阿尔茨海默病、帕金森病的发病机理,或许就更能清楚AGE与这些疾病的关系。
AGE加速白内障
还有一种蛋白质也与软骨组织一样,是一生都不进行交替的,那就是构成眼球水晶体的晶状体 。
晶状体发生异常,就会患上白内障 。白内障在45岁以上的人群中尤为多见。水晶体是9mm×9mm的蛋白质性的凸透镜,晶状体排列整齐,可以防止光的乱反射,确保透明度。
水晶体经常被比喻为照相机的镜头,如果镜头里出现灰白色或茶褐色的浑浊,导致视野不清晰就是患上了白内障。白内障的恶化会给人带来失明的危险。
人的视力会随年龄的增长而下降,如果眼前变得朦胧、模糊,或者在明亮的地方反而 看不清等 ,都属于 白内障的前兆。
老年性白内障 ,是最为常见的白内障疾病,它也与AGE有着密不可分的关系。晶状体中若有AGE沉积就会改变构造,降低透明度。由于AGE能使物体变成褐色,所以晶状体也会像烤过的面包一样呈现褐色的浑浊。
晶状体一生都无法交替,如果任由AGE沉积,只会令水晶体受其侵蚀越来越浑浊。
紫外线的酸化作用,是助生晶状体内形成AGE的原因之一。
致癌物质AGE=丙烯酰胺
食品中包含的AGE也会直接致癌,比如丙烯酰胺物质。该物质是氨基酸的一种,因为天冬酰胺的美拉德反应而生成。
WHO(世界卫生组织)的外部组织IARC(国际癌症研究机构)已经正式宣布 ,丙烯酰胺是致癌性物质之一。
在不久前,丙烯酰胺还只是被归类于有致癌可能性的物质,如今已经明确“升格”为致癌性物质。被归入同一类别的还有紫外线、柴油发动机的废气,以及与子宫癌有密切关联的人乳头瘤病毒等。
2007年,荷兰在流行病学调查研究中首次证明了丙烯酰胺的摄取量与癌的关系,摄取量越多,癌风险越高。
该项调查研究是从6万2000名55~69岁的女性中随机抽选2500人,跟踪调查了11年。在这11年期间,有人患上了子宫内膜癌,有人患上了卵巢癌、乳腺癌等。
调查对象被根据吸烟和不吸烟以及丙烯酰胺的摄取量分成了4个小组,比较发现,丙烯酰胺摄取量最高的小组比最低的小组的子宫内膜癌、卵巢癌发病率高出了2倍。
薯片里含有极高的丙烯酰胺
瑞典是最早对丙烯酰胺的危害鸣起警钟的国家。
1998年,瑞典政府与斯特哥尔摩大学就食品中丙烯酰胺的含量进行了联合研究。研究结果表明,由含糖分较多的马铃薯或烤或炸做成的薯片、薯条里,含有大量的丙烯酰胺。其他含糖分多的食材通过高温加热也会产生大量的丙烯酰胺。
2002年4月,瑞典政府公布了这一研究结果,在全球范围内都引起了巨大的反响。英国、挪威、瑞士、加拿大、美国等各国也开始对食品中的丙烯酰胺进行了分析,瑞典的研究结果别证明是正确的。
日本也以厚生劳动省为中心,进行了有关丙烯酰胺的调查,2002年6月,日本的该项研究小组参加了在瑞士日内瓦举行的国际研究会议。
2005年,该项研究小组指出,“应该极力降低食品中的丙烯酰胺浓度”,2010年又在研究会议上倡议,“应该长期性跟踪调查丙烯酰胺摄取量与体内浓度(暴露量)之间的关系”。
即便是从抗老化的角度来讲,也必须控制丙烯酰胺和AGE的摄取量。
右面的表格可以帮助大家了解食品中的丙烯酰胺含量。
(Process-Induced Food Toxicants,Wiley社提供)