多元胺对细胞正常生长扮演重要角色,小鼠于胚胎阶段若无法自行合成多元胺,会因发育受阻而胎死腹中,多元胺重要性可见一斑。
“多元胺”(polyamines)是一类细胞自身可合成的化学分子,1678 年荷兰科学家雷文霍克于精液发现,目前已知广泛存在于生物细胞组织。因具两个以上胺基(-NH2),所以在细胞内会带正电荷,并可与多种带负电的生物分子发生交互作用,如 DNA、RNA、磷脂类及某些蛋白质等,进而影响细胞多种生物化学反应。
细胞常见的多元胺有精胺(spermine)、亚精胺(spermidine)等,先前美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)科学家 Myung Hee Park 研究显示,当细胞能将精胺及亚精胺代谢掉的酵素 SAT1(spermidine/spermine N1-acetyltransferase 1)大量表现时,细胞生长、蛋白质合成速度皆大幅下降。他们还进一步证实,精胺及亚精胺在细胞基因表现中,将基因密码“转译”成为蛋白质的过程十分重要。
由于其重要性,正常细胞需严格管控多元胺的浓度,当正常细胞受生长激素刺激而加速生长时,多元胺的含量会伴随上升,不需要生长需求时,多元胺含量亦随之下降。
但癌细胞的此调节机制则失控,例如著名的致癌基因 MYC 即会促进合成多元胺的酵素(ornithine decarboxylase,ODC)表现,癌细胞的多元胺浓度持续保持高水平而不断促进生长。基于此现象,以药物抑制多元胺累积,一直是预防癌症及治疗癌症的研发方向。
除了影响癌细胞生长,多元胺似乎还能帮助癌细胞躲避免疫系统的攻击。先前许多研究陆续显示,多元胺具有抑制巨噬细胞分泌发炎物质(如 IL-1、IL-6 等)的能力,也会抑制白血球生长,甚至能阻碍巨噬细胞毒杀癌细胞。
最近美国宾州蓝肯澳医学中心(Lankenau Medical Center)科学家于小鼠身上实验,以两种药物同时抑制小鼠合成多元胺、细胞由外界吸收多元胺(polyamine blocking therapy,PBT)的途径,结果有效控制住这些小鼠肿瘤的恶化。
当研究团队仔细检视这些小鼠的肿瘤时,他们发现肿瘤内肩负对抗癌细胞的免疫细胞活性增强了。综合上述研究证据显示,癌细胞产生过多多元胺,还会造成“免疫抑制”(immune suppresion)现象,助长肿瘤恶化。
当科学家想方设法要抑制癌细胞的多元胺以治疗癌症时,也有些科学家发现健康的人若额外补充多元胺,似乎有保护心血管、延长寿命的功用。起初科学家发现,多元胺在人体的含量会随着年龄增长而逐渐下降,后续研究显示,给予实验生物如酵母菌、线虫、果蝇补充多元胺后,寿命明显增加了 15%~30%。
2016 年刊登于《自然医学》期刊的研究更进一步显示,补充多元胺的小鼠寿命增加了 10%,且年老小鼠的心脏更健康有活力。一项追踪达 15 年的调查研究最近公布结果,829 名受试者中若饮食(注)富含多元胺则寿命较长,心脏功能较好且罹癌风险未上升。结果登载于 2018 年 8 月的《美国临床营养学期刊》(American Journal of Clinical Nutrition)。
人们对养生保健的观念,经过千百年观察早已归纳出“饮食勿过量”是健康的重要前提之一,此观念与所谓“卡路里限制”(calorie restriction)不谋而合。虽然控制饮食对身体的益处早就是不争的事实,但要人们总是抗拒美食诱惑并不容易,多数人都甘愿臣服于一道道佳肴脚下。
然而研究证据显示,饮食多补充多元胺似乎就有“限制”卡路里的效果,因此当成“卡路里限制模仿药物”(calorie restriction mimetics)的潜力十分令人期待。只要吞几粒药丸就能使人更健康的“理想”,永远都有人期待,不是吗?
注:日常饮食某些食物含有高量多元胺,如熟成起司、黄豆、豌豆、小扁豆、马铃薯、草菇等。
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(首图来源:shutterstock)