瞭解維生素C的生理功能有助於延年益壽

作者:Albert Szent Gyorgyi, M.D.Ph.D

譯者:葉政秀教授(曾任本學會理事)

本文作者為全世界最具榮譽的科學家之一,1937年諾貝爾生理與醫學獎得主。

本文扼要地指出維生素C有益健康而得以延年益壽的道理。

50年前當我們發現維生素C後不久,我們雖然已明白其構造的細節,但是對於其生理功能則仍不甚清楚。只要我們不知道它是如何地作用,我們就無法好好地使用。以長期受到爭論的每日最低用量(MDR)為例,就是由於還沒有人能確切地掌握住維生素C在體內到底如何地作用。如今我的研究伙伴們與我業已發現到其作用為何,這一新知識終於能使用於醫學而開創遠景。謹讓我們從頭開始吧!

我們周遭世界可以大分為生物界和非生物界,也就是說有生命的和無生命的,這一分際既明顯又易分辨,很少人會懷疑其分野。生物之特性即在於其微妙而敏銳的反應度。生物與非生物間具有某些基本的差異性,此一差異性的定義用真正科學的觀點而言,在尋求許多重要的醫學問題的解答時,乃是生物的主要問題之一。

生命的主要挑夫是蛋白質,因此人們總以為蛋白質對生命系統所扮演的就是反應度,其實並非如此。缺少酵素活性的話,蛋白質一點也顯現不出特別的反應度。蛋白質由相當笨重的各種大分子所構成,其中各個環繞在原子核外的電子(帶電的小粒)都在軌道上佔滿了,所以沒有可動性。

針對這一問題我在40年前就覺得,活細胞光靠這麼一種不活潑而笨重的大分子,不可能產生巧妙的反應度,生命的真實主角應該是更細小、更活化的。除了電子之外,再也沒別的了。蛋白質由大分子所組成,不可能是主角,但是在生命的舞臺上它還是佔有一席之地。而電子必須有一導體才能展現其活性,因此我在1941年時就提議蛋白質可能為導體。我的提議被異口同聲地否定,理由很簡單,因為大量的蛋白質,經分離和徹底研究之後,完全不見任何半導體的跡象。
我自己對這一情況的解釋是:同樣的蛋白質,在玻璃皿內沒有生命的跡象,與在活細胞內具物理生化的狀態則是不同的。我認為蛋白質在生命系統內是有生命的狀態—具物理生化性。

為了避免誤解和混淆,我必須先指出蛋白質並不是一種物體。蛋白質是一種在活有機體內,具極為靈活性的物質,執行種種不同的功能,其中有些非常單純,不需特別反應度和導電度。而我所指的是那些參與生命的重大跡象的產生,像動作、分泌和興奮等等。

在活有機體內的活性蛋白質和那些經過純化和分離過的蛋白質間之不同,正代表著生物界與非生物界之不同,而問題的要點就得回到其間差異性之定義。

第一個待解答的問題:有何方法可以將非活性蛋白質大分子轉換成具高度活性呢?只有一種方法,那就是從其中各取出一個電子。蛋白質分子內,其原子都是成對地形成,每對的兩個電子各以相反的方向自旋著。自旋著的電子本身就是一個小磁石,而每對的兩個電子則代表分別具有相反電荷的兩個磁石,其磁性矩相互平衡才能緊緊地成對。要從一個分子取出一個電子則必須將成對的電子加以分離並拆散之。具不成對電子的分子稱之為“自由基”,而自由基以高反應著稱。它不但只含一個分開的電子,也含一個半滿的軌道,而失去電子乃殘留著一個帶正電荷的“電子洞”。分子失去平衡就會具高反應性。

蛋白質分子上只有一定數目的軌道可供電子運行。當所有的位置都佔滿電子時就不具電子活動性。這種情況就如同汽車停車場車位全停滿時一樣,一定要有一部車子開出才有其機動性。那麼我的問題是:如何才能從一個蛋白質中取出電子呢?

可以用“電子接受器”從蛋白質分子中取出電子,亦即,以具有空軌道足以容納另一額外電子的其他分子,電子從授體運送到受體的作用稱之為電子移轉,此為最重要的生物反應之一。授體到受體間之電子移轉會在兩者之間產生震盪。到底要費多少時間才能移到受體上,則依能量關係而定。假如只經歷該時間的一小部份,習慣上則說只有電子的一部份受到轉移—一半、十分之一乃至百分之一。

在大部份有機分子,像蛋白質,的情況正如同一座一處空位也沒有,而完全停滿汽車的停車場一樣,所有的車子都停滯不動。只要有一部車子開出,騰出的一個空位,就能使所有的車子具有機動性。在蛋白質內也是一樣,只要取出一個(或更多個)電子就能使所有電子變得機動起來。要具有活性的電子,必須使蛋白質具有不飽和電子。不飽和度愈大,逸出的電子愈多,其殘留電子乃更具機動性。

總結而言,活性與非活性間之基本差異就在於電子的不飽和度。在非生物系統內,其分子為一種所有軌道上都已佈滿成對電子的“封閉型分子”;而生物系統內,其蛋白質具有不飽和電子,亦即其蛋白質為一種不飽和活動狀態,即自由基狀態。不飽和度的大小依電子受體能從蛋白質吸收電子的能力而定。

當不成對電子形成量很小時,表示只有一小部份的電子逸出,其電位轉移微弱。如此微弱的電位轉移僅造成低度的不飽和度,在億萬年以前生命開始萌生時,這點是相當重要的,因為當時我們地球的大氣含高濃水蒸氣,地面上既無陽光,也無氧氣,唯一可能產生非常微弱的蛋白質不飽和度的受體是丙酮醛(Methylglyoxal)(MG)。在生命啟始的黑暗和無氧的時期內,只能發展出最簡單、最原始的生命形式。

由於冷卻作用,環抱地球上空的水蒸氣逐漸地冷凝成水,最後陽光才能照射到地球表面。生物乃捕捉陽光中的光子,並且利用其能量使水分子分離成氫與氧元素而產生很強的電子受體—自由氧。這一作用開啟了生物的發展和分化—-終於才有了今天的我們。

我將起初那黑暗而無氧的生命時代稱之為α期。當時只有簡單的有機物能夠形成,表現出一些最簡單的反應,其中最重要的是增生作用,構造愈簡單愈有利,就因為如此而有多年生的生命。緊接著的無氧而有陽光的時期,我稱之為β期。到了這一時期,生命以日趨複雜的構造發展著,並且具有愈來愈複雜而敏銳的反應,但是其增生作用則受到限制。在β期間,由於構造逐漸地堅固並且有強的內聚力將這些構造緊緊地固定住,增生作用必然受到抑制。這些內聚力得利於蛋白質電子不飽和度而大為強化。

什麼因素造成這些反應早在遠古時代就已快速地形成呢?是構造和內聚力相互牽制的細胞分裂。因此一個分裂中的細胞必須分解其構造、放鬆其內聚力,這又必須回到α態。

在每一細胞發生分裂時,α←→β期的轉換必須是可逆性的。所有分裂中的細胞必須是在α態,而這正說明何以所有正分裂中的細胞(胚胎和癌細胞相似)都具有很類似的性質。當細胞分裂完成之後,細胞必須再聚結為β態。一旦此態不穩定,那麼該細胞必維持在增生的α態,癌症就是如此引起的。

另外一個必須回答的問題是:氧如何使蛋白質不飽和的呢?假如自由氧攻擊蛋白質的話我們身體不就燒光了嗎?

首先先假設維生素C在生命的機轉內擔任一種基本角色。它以Ascorbate存在於組織內。Oascoyne發現:當Ascorbate一碰到氧,其中的一個的電子就會轉移到氧,本身則成為一個很活潑的自由基。這一自由基,由於失去一個電子,就成為一個良好的電子受體,可以從MG取得一個電子再轉移到蛋白質上。也就是說蛋白質具電子不飽和,變成具傳導性良好的自由基。其電子傳到MG,MG再傳到Ascorbate(供與氧一個電子後空出的空間)。真正蛋白質的最終電子受體就是氧。

以這種過程,蛋白質轉換成活性狀態,維生素C扮演著中樞的角色。少了它,不會有電子輸送與氧,蛋白質就無法成為不飽和。

Mclaughlin發現:這些電荷轉移反應導致自由基的產生,這點在光譜研究中可以看出。MG、甲胺與維生素C和氧的交互作用會形成兩個自由基,一個具380的最大吸收度;另一個為475。Pethig、Bone、Lewis和我自己則看出:如果蛋白質用MG處理過後會變為棕色,如肝的顏色,並成為電子導體(此點說明為什麼肝是棕色的)。MG真的可以從肝分離出。

這有助於我們決定如何地善用維生素C嗎?是的,這也同時可以說明維生素C與其他各種維生素間的不同。不論量多或少,其他維生素都要在有缺少時補充,才會對健康有利;而蛋白質要靠維生素C轉換成活性態,才有執行的能力,因此維生素C愈多,蛋白質就愈有作用。

從光譜的觀察,MG與維生素C一起與蛋白質作用,以共價鍵連結在一起,蛋白質才因而活化並成為受體。

維生素C攝取入人體後,只有少量的會從尿中排出,大部份的則都不見了!到底為什麼會這樣,仍然是個謎。我的研究指出它已融入體內活組織吧!

這點在醫學的應用的關係上是很重要的。要具有良好功能的細胞運轉,其細胞本身必須備有充分的維生素C。

(就好像砌一面牆時,每一片磚都必須先磨上灰泥,光是把磚疊起來再澆水泥是成不了牆的。)所以我們不應該等到生病了,才想到要補充大量維生素C,以便趕快把病治癒,而是要隨時補充。

年輕時,身體正值發育期,充分地補充維生素C固然是很重要的,但是各種年齡的人也都需要補充維生素C。尤其是年紀大了之後,體內儲存的能力也隨著減弱,因此更需要補充。

就好像一部車子不用刻意保養照樣跑得動一樣,雖然我們不用補充或僅僅少量補充也還是可以活得好好的。不同的是,不注重保養的車子可能在開到50,000哩之後就得報廢了;而保養良好的車子,可以持續地再多跑好幾倍的距離。

蛋白質的電子不飽和度大大地提高各種體內組織間的聚合力。這點正好說明何以壞血症的時候舊的疤痕也會再裂開。防止身體分離,必須有充分的維生素C才能保持最大的凝聚力。

維生素C具凝聚力的作用,使得我們肯定維生素C具有藥效。維生素C不但幫助我們固定體內的組織也有助於它們的結合。缺乏足夠的維生素C的話,體內細胞體質就不健全。這點是很重要的,假如身體長期地處於維生素C不足之後,其損傷是無法靠大劑量的補充維生素C加以克服。

一位60公斤重的成年人,每天約需要在他的食物中保有60公克的蛋白質,營養才能平衡。也就是說,每天必須要製造60公克的蛋白質。缺乏充分的維生素C,細胞就無法適當地聚合在一起,而一旦它們的聚合不是很正常的話,就得再花很長的一段時間才能將損傷治好。依我的研究結論,至少要半年才能治好,而且半年期間要持續地補充充分的維生素C,每天至少2-8公克。

去年我自己本人就不幸地體驗到這點。我因為肺炎身體虛弱得很,好幾個月都無法治癒。直到我發現年屆84歲的我每天服用一公克的維生素C是不夠的,我才開始提高用量,從一公克到八公克,病就痊癒了。

我堅決地相信:適當地服用維生素C對於我們的生命力至為重要,包括癌症的治療。所以不應該繼續地視維生素C為藥物,規定只能以毫克的藥丸由藥劑師在藥房賣。應該像糖、鹽和麵粉一樣當作民生用品,准予在超市以粉狀地論磅賣。

在熱帶叢林區生長有充分的果樹,因此維生素C應該當作食物而不要用製造合成的。在聖經中失樂園的老故事中,我推想是發生在維生素C充分的熱帶叢林中的。
在長期的研究生涯中,我深深地體會到人體的完美,我們每個人都必須像醫學院的學生一樣地好好認識它。所有的疾病,泰半都是由於濫用、處理不當而造成的,其中維生素C不足亦占有很重要的角色。現代的醫學偏用藥物,做為醫學院的學生,我聽煩了無數有關疾病的演講,卻從不記得聽過談到健康的,完全的健康!

以上文發表於1978年5月發行的 VoL XIV,#8的“Executive health”(美國加州)

【編者註】:1973年8月7日在史丹福大學舉行的維生素C研討會上,我第一次遇見Dr.Albert Szent Gyorgyi,當時他是編輯部的新成員。在此將我在翌日訪問到他的某些秘聞稍加透露。(by Richard Stanton)

四十年前一位名叫Albert Szent Gyorgyi的匈牙利醫生發現:當某些水果一旦擦傷時,其內部似乎有一種神秘化合物有抗發炎和防褪色的作用。

起初他稱它為“未知”(因為他對它完全不知),接著他又改稱它為“天知”(因為連他自己也說不出它到底有什麼好)。最後他將它命名為Ascorbic acid(抗壞血酸),也就是後來著名的維生素C。

Szent-Gyorgyi後來試著從屠宰場的牛抽取腎上腺素,在明尼蘇達州工作的一年內他想盡辦法才蒐集到僅僅約15公克。

然後他回匈牙利。當他訪問位於匈牙利辣椒盛產地的Szeged大學,他的太太在晚餐的食物中加了些當地的甜辣椒粉。

Szent-Gyorgri回憶那一意義重大的晚餐說:“我不喜歡辣椒,所以我跟太太說我要帶到試驗吃”“那一晚半夜我知道我發現到寶藏了!”

他發現辣椒內含有豐富的抗壞血酸,之後一個月內他就備有了三磅多,可以分送世界各地的科學同儕。

在1937年,Szent-Gyorgyi更以發現維生素C而贏得諾貝爾獎。如今80歲高齡的他,仍精力充沛地辛勤研究。他目前任麻州Woods holes的肌肉研究學院院長。

當天的維生素C研討會,係由獲得兩次諾貝爾獎,鼓催維生素C最力的生物化學家Dr.Linus Pauling所籌畫的,Szent-Gyorgyi則為主要的主講人。

本文為Szent-Gyorgyi博士(現任癌症研究國家基金會科學董事)之講稿,必將帶給您最豐碩的禮物—健康、免於生病、延年益壽。

by Richard Stanton.